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《中国石油大学》 2010年
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埋地原油管道降温特性的大型环道试验研究

王龙  
【摘要】: 原油管道输送工况日益复杂,导致安全运行及流动保障要求更高,本文借助长度为402 m、埋深2.2 m、管径分别为DN300和DN150的埋地环道模拟生产管道的投产预热、停输及再启动,研究了埋地热油管道管内外热量及启动压力波的传递规律,为保证含蜡原油管道的安全运行提供了技术参考。 实验首先考察了投产预热过程中非稳定运行工况(如:流量波动、油温升降、预热中断等)对土壤温度场建立过程的影响,关联分析了管道周围土壤蓄热量、热影响半径及等温线的变化。在两条实验管道上,分别实验了四种停输工况,涵盖了生产过程中可能出现的长、中、短时间的意外停输状况,分析了土壤降温幅度的变化规律,得出再启动后管道周围1.5m范围内土壤温度场的恢复时间与停输时间呈幂函数关系的结论;并采用热平衡法回归分析管内原油的停输温降数据,得到了自然对流放热准则方程。 其次,测定了秦京线所输原油停输再启动后的压力波速大小,基于20组不同工况下的波速实测数据,编制了预测误差较小的三层BP神经网络程序,可对环道的启动压力波速进行预测;通过正交试验的极差分析,得出了原油启输温度、启输流量及停输温度对初始启动压力波速传递的影响规律及影响程度,依此提出温度影响系数的概念量化表征原油降温后的收缩性和结构性,得到了形式简单、且便于工程应用的经验公式,对比现有波速计算方法及环道两种管径、不同原油的实验数据,经验公式吻合程度较好。 再次,建立了埋地原油管道停输温降的二维物理模型和数学模型,采用当量导热系数法将自然对流转化为导热,统一了微分方程的计算形式,分别利用原油的比热容-温度关系及滞流点温度来处理温降计算中涉及的析蜡潜热及液固两相的划分问题,并编制了界面操作简单的计算软件,用以模拟埋地原油管道的停输温降过程。 最后,针对管道周围土壤湿度对热量传递的影响以及土壤数值模拟简化为导热形式的不足,改进了一维热湿传递模型,初步探讨了考虑水分转移的管道周围温度及水分的分布规律。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TE832

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