冷热油交替输送加热方案的经济比选

针对冷热油交替输送工艺中加热方案的确定问题，建立了冷热油交替输送管道的热力、水力计算模型，采用有限容积法和热力特征线法对非稳态热力、水力耦合问题进行了数值求解，参考国内某原油管道现场实测数据对程序进行了检验。通过模拟不同加热方案的原油进站温度随时间的变化，分析了加热方案的可行性；按对低凝原油加热时是全部加热还是油尾部分加热提出了2种加热控制方式，研究了采取不同加热控制方式时最低加热能耗的变化规律。结果表明：在取得最佳加热方式时，对低凝油油尾部分加热所消耗的燃料油比对低凝油整体加热的要少。     

复杂工况下热油管道泄漏识别与定位方法研究

针对复杂工况下热原油管道泄漏难以准确识别的难题,提出采用基于多元支持向量机的管道泄漏诊断方法,并建立了识别模型,可以在小样本情形下完成模型的训练工作,实现多种工况下对压力波动信号的分类识别,从而提高评判泄漏的有效性和准确性。针对热油管道负压波波速受油品及温度等因素影响较大所导致的定位误差,分析了管道沿程轴向温降以修正负压波波速,并采用牛顿-柯特斯积分方法对传统泄漏定位公式进行了改进。现场实验表明,基于多元支持向量机的检测方法能有效地识别管道运行异常状态,改进的漏点定位算法使得定位精度从原来的2.5%提高到1.0%。     

加热原油管道停输热力计算

在加热原油管道停输过程中,油品温度下降,粘度上升,有时甚至出现冻管事故,常常给再启动带来困难。合理地进行热油管道停输后的温度计算,模拟原油的凝固过程,有利于确定安全停输时间,制订再启动方案。针对加热原油管道停输后油品、管道及周围介质的相互关系和它们的不稳定传热,提出了热力计算的数学模型。该模型综合考虑了有关物性参数随温度的变化以及在冷却过程中油品的凝固问题。采用保角变换和盒式积分法对数学模型进行了处理,并构造出问题的差分方程。通过数值计算分析管道停输后油品冷却和冷凝规律,运用文中所提出的方法,对加热原油管道停输温度变化和冷凝过程进行了计算,与实测数据和文献中计算方法相比,该计算结果更符合实际情况。     

埋地输油管道周围土壤温度场分布数值模拟研究

掌握输油管道周围温度场的分布情况对管道的建设和安全运行有着重要的作用，通过建立埋地输油管道周围土壤温度场的数学模型，并采用有限差分法编制的软件对输油管道周围土壤温度场进行了数值模拟计算。模拟结果显示：随着输油时间的增长，原油热量在土壤中的传热时间增长，土壤温度受埋地输油管道热量的影响半径明显增大，由于输油管道对土壤加热作用的影响逐渐扩大，土壤初始温度线逐渐向下边界移动。模拟结果可以满足精度要求，为后续预测土壤传热规律提供了一定的理论基础。     

原油掺炼对混合原油、馏分油及渣油性质的影响

选择了卡宾达和阿曼原油、卡宾达和马西拉原油、马西拉和大庆原油等3组混合原油,考察了原油混合后,在520°C前的拔出率、粘度、表面张力、密度、凝点、馏分油密度和折光率等性质。结果表明:不同原油掺炼比例适当时有可能使拔出率高于理论拔出率0.88%~3.87%;掺炼原油总拔出率的正增趋势对应着粘度、表面张力、密度和凝点的负增趋势,反之亦然;在最佳掺炼比条件下,原油掺炼会引起原油各馏分结构组成变化,而且对柴油、蜡油及渣油尤其明显,渣油略有变重;混合原油拔出率及原油、馏分油和渣油性质的变化不具有加和性。     

井筒重力热管室内实验与矿场试验研究

利用重力热管的高效传热特性,将其应用在井筒流体加热过程中,分析了重力热管加热效果的外部影响因素。结果表明,重力热管在不消耗额外能量的条件下,利用深部流体能量提高井筒上部流体的温度,能起到均衡井筒温度场的作用,进而改善井筒温度分布剖面。室内实验表明：工质类型、工质充液率、真空度对重力热管的传热效果有很大影响。矿场试验表明：在适当的条件下,能够将原油温度加热到原油凝点以上,降低原油粘度,改善原油流动性,井底抽油杆载荷,满足生产实际的要求;重力热管加热过程受井底温度、热管下入深度、油井产液量以及原油物性等因素的影响,随着井底温度、热管下入深度、油井产液量的增加,重力热管的传热效果变好。     

基于双参数的管道泄漏检测系统的研究

泄漏检测在油料长输管道安全生产中占有重要的位置,介绍了一种基于压力流量双参数的管道泄漏检测系统的总体设计。其中压力检测利用了负压波法,负压波拐点的提取引入了小波变换理论,对时间及负压波波速的确定提出了解决的方法。提高了泄漏检测灵敏度和定位精度。     

基于热流固耦合的架空管道方形补偿器有限元分析

以某化工园区的架空管道方形补偿器为研究对象,该补偿器管廊有10组立柱、4层管架及27根管道,输送不同温度和压力工况的流动介质。在考虑重力、介质温度、流动对管道作用力等因素的基础上,系统、完整地建立ANSYS有限元模型,并进行了热流固耦合计算,得到了架空管道方形补偿器的位移、轴力、剪力、弯矩及应力等参数分布,找出这些参数的最大值及其位置,对二次应力进行校核验算,判断了方形补偿器的可靠性。旨在探索一套针对复杂架空管道实际应用的安全风险评估方法,为架空管道的运行安全提供技术支持。     

注水开发对原油性质的影响规律研究

砂岩油藏长期注水开发,注入水对储层孔隙中的原油物性有较大影响,主要表现为：随着注水开发时间的延长,原油密度、黏度、含蜡量、凝固点逐渐增大;原油黏度的变化表现出一定的阶段性,含水率在20%以下,原油黏度上升幅度较大,含水率为20%~85%时,原油黏度上升幅度比较平稳,含水率90%以上时,原油黏度上升幅度又变大;不同地区、不同层位原油性质变化特征具有明显差异;水洗前后原油性质参数之间的关系也发生变化,水洗后相同密度原油所对应的黏度明显增加,相同密度、黏度的原油所对应的凝固点明显升高。原油性质变化机理研究表明：油藏温度变化、原油轻质组分分离、脱气和注水水质是引起原油性质变化的主要原因。     

温度作用下变径管道的应力应变分析

管道在发生热胀冷缩效应时会产生热应力,由于热应力的存在使管道发生伸缩挤压从而使管道发生变形,在管道变径处可能发生破坏。通过有限元软件ANSYS进行建模分析,采用8节点solid实体单元模型模拟变径管道。研究同心变径管道在温度作用下最易发生破坏的薄弱位置、温度对变径管道的影响以及温差对变径管道的影响。结果表明:在温度作用下,变径管道薄弱位置位于管道的变径处周围;变径管道的极限应力和管道温度、温差都有联系。该研究为热力管道的设计提供参考,使得热力输能变径管道设计合理节能。     

输油管道热力计算及程序设计

评价埋地热油管道的的热工状况,首要的问题是计算管道周围土壤的非稳态温度场。针对埋地热油管道的一般形式,以二维非稳定传热方程来描述输油管道的传热过程,建立了计算温度场的计算模型,在边界条件中充分考虑了地面温度的变化以及管径等参数对管路温降的影响。采用有限差分数值理论对温度场进行了计算,并由此求得了热油管道的有关热工参数。通过实例分析表明了计算方法和计算程序具有一定的实际参考价值。     

半埋热油管道传热研究

受飓风、暴雨、泥石流等恶劣天气的影响,埋地管道可能局部处于半掩埋状态。目前半埋管道传热计算多采用“线性插值”模型。建立了半埋热油管道的流（空气水）—管—土耦合传热机理模型,并利用数值模拟手段对不同条件下管道的传热特性进行了研究。结果表明,管道的总传热系数、出口温度和土壤蓄热量与管道的相对埋入面积呈明显的非线性关系;线性模型与机理模型的计算结果在趋势与数值方面均具有较大偏差;管道刚好完全掩埋时与完全不掩埋时相比,总传热系数出口温度的差异较大,且管径越大,差异越显著;当环境流体的温度较低时,管道出口温度对相对埋入面积更敏感。     

油气生产建设对水土流失的影响及防治

针对油气生产水土流失问题,采用归纳分析的方法,分析了油气生产建设的不同阶段呈现的不同特点,不同阶段水土流失的影响差别较大,其中勘探对水土流失的影响较小,油田地面工程和管道工程建设对水土流失的影响大,开采对水土流失影响有限,长输管道运营对水土流失基本没有影响.油气企业通过加大资金投入、制定防治技术规范、明确防治责任、加强管理等防治措施,取得了较好的防治效果.     

应用小波变换提取输油管道泄漏突变信号

为减少输油管道泄漏事故造成的损失，需及时发现泄漏并判断出泄漏 的准确位置。依据负压波检测输油管道泄漏的基本原理，分析了压力信号的突变点以及噪声在小波变换下的不同特性，认识到突变信号的小波变换模极大值具有随尺度的增加而增加，而噪声的小波变换模极大值随尺度的增加而减小的特点，因此可以应用小波变换精确地检测到负压波到达输油管道两端传感器的时间差，结合负压波传播速度就可以算出泄漏点位置。针对具体数据给出了计算算例。应用结果表 明：小波变换法能准确的提取瞬态负压波的突变值，实现对输油管道的泄漏检测与定位。     

多相管流流体温度分布计算公式的推导与应用

以两相流动的能量守恒方程为依据,推导出了用于多相管流温降计算的一个通用公式,该公式考虑了焦耳汤姆逊效应导致的温降,液体摩擦生热引起的温升,以及地形起伏、气液相速度变化等因素对流体温度分布的影响,并用两个现场实例验证了四个常用温度计算简化公式在油气混输工艺计算中的有效性。与实测管线终点温度对比验算结果表明,影响混输管线温降的主要因素是传热系数、焦耳汤姆逊效应、液体摩擦生热,而气液相速度变化及地形起伏对温降计算影响较小,可以忽略不计。     

高温在线腐蚀监测机构温度场分析

采用ANSYS软件对高温在线腐蚀监测机构进行温度场分析,分析了沿探针杆中心轴线和沿保温层径向的温度分布情况。分析采用比现场更苛刻的数据作为模拟数据。用传热学中精度较高的经验公式来计算管道内外侧的对流传热系数。模拟分析的结果对密封填料、探针、保温层、闸阀、法兰等的设计及选用具有指导作用。分析显示保温层壁温和理论计算结果误差在0.02%以内,所设计和选用的零部件能用于高温管道中。     

三聚甲醛／水换热器的数值模拟及结构改进

针对某大型化工企业的三聚甲醛／水换热器在生产中发生的失效问题,借助于ANSYS FLUENT 15．O软件对换热 器的流体流动以及传热进行数值模拟。通过分析管程和壳程流体的流速分布、温度分布及压力分布情况,找到产生故障 的原因,提出结构改进措施,并采用数值模拟的方法,验证结构改进的合理性。研究结果表明：改变管程进口的方向和距 离,调整壳程进、出口的位置,并在管程和壳程进口处加防冲档板能够使管程和壳程进、出口处的流场分布趋于均匀;降 低流体对管束的冲击力,改善管束周边的应力分布状态。结构改进后可有效防止事故的发生。