西部原油管道冷热交替输送技术研究

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1、第37卷第4期石油工程建设59"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!西部原油管道冷热交替输送技术研究!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"12113邱姝娟，张进军，张强，庞贵良，卢可义（1.中国石油西部管道分公司，新疆乌鲁木齐830012；2.中国石油大学（北京），北京102249；3.中国石油天然气管道局第二工程分公司，江苏徐州221000）摘要：在对管道冷热油交替输送技术一般性规律研究的基础上，提出了鄯兰管道冷热油交替顺序输送方案并付诸实施，2008年底在长达749km的鄯善—玉门管段上成功进行了4种原油共

2、40批次的冷热交替顺序输送现场工业性试验，同时在2009年底在鄯善—兰州管段近1700km的长距离管道上实现3种物性波动较大原油的冷热交替顺序输送。文章介绍了冷热交替顺序输送的物理数学模型，应用编制的计算软件进行计算，并将各站的最低油温计算值与实验值进行对比，验证了水力热力计算软件的准确、可靠性。冷热交替输送运行的实践和经验可为其他原油长输管道提供借鉴。关键词：冷热交替；顺序输送；原油管道；数学模型中图分类号：TE832文献标识码：A文章编号：1001－2206（2011）04－0059－040引言系统。塔里木油可全年实行常温输送，而北疆油、西部原油管道是国家西油东送的重点工程，是吐哈油及哈

3、国油在每年11月份到次年5月份，需联系中石油西部地区主要油田、炼厂及中哈原油管采用加热或加剂改性热处理输送工艺，其他季节采道的大动脉，与中哈管道共同组成西油东送的战略用常温输送工艺。大通道。它包括乌鲁木齐—鄯善支干线（以下简称2007年8月西部原油管道投产后，首个冬季乌鄯支干线）和鄯善—兰州干线（以下简称鄯兰干运行时为试运加热炉，对塔里木油、塔里木—北疆线），以及吐哈进油支线和玉门分输支线。它西起混合油、吐哈油和哈国油采用了顺序加热输送方新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市，东至甘肃省兰州式。显然，把占输量比例60%～70%的塔里木油、市，线路总长约1858km，是目前国内运距最长的塔里木—北疆混合油

4、两种管输原油加热到与吐哈原油管道。油、哈国油相同的温度出站并非必需，且消耗大量鄯兰干线管道全长1541.202km，设计压力的燃料。对于出站温度不同的冷热油交替输送，则8.0MPa，设计输量为2000万t/a。全线设鄯善首需研究复杂的非稳态流动与传热问题，只能采用数站1座，兰州末站1座，四堡、翠岭、河西、瓜值方法求解。州、玉门、张掖、山丹、西靖、新堡中间泵站各11冷热原油交替顺序输送技术研究座，站场全部与西部成品油管道站场合建。鄯善首原油冷热交替顺序输送，实质是按照需要以不站与库尔勒—鄯善管道（以下简称库鄯线）末站合同温度顺序输送不同物性的原油，原油处于周期性建，与库鄯线、乌鄯支干线和吐哈进

5、油支线3条管更替变化中，且各种原油的出站温度及物性有较大道相连，分别接收塔里木油田原油（以下简称塔里差异，冷热交替顺序输送期间土壤蓄热量、管内原木油）、北疆油田原油（以下简称北疆油）、中哈管油运行参数、站场参数也始终处于复杂的交变过程道进口原油（以下简称哈国油）和吐哈油田原油中，并且非稳态的热力与水力状态还相互影响，即所谓“耦合”[1]（以下简称吐哈油）。管道按加热／加剂输送工艺设。因此，如何掌握与控制管道的非计，各站均设有加热炉，其中鄯善、河西、玉门和稳态热力、水力参数，是该技术的重点和难点。为山丹具备加剂综合热处理能力并均设有降凝剂加注此，建立正确的管内油流流动、传热与管外土壤导60石油

6、工程建设2011年8月热的耦合关系，是进行数值模拟的基础。式中Cp———原油的比热容/（J/（kg·℃））；1.1冷热交替顺序输送管道物理数学模型T———原油温度/℃；1.1.1模型简化t———时间/s；冷热原油交替顺序输送的埋地管道的热力计算V———油流速度/（m/s）；非常复杂。为便于数学模型的建立与求解，在数学p———油压/kPa；模型的建立过程中做了以下简化，以减小计算量，λ———达西摩阻系数；提高求解速度[2]。D———管道的内径/m；（1）认为管内原油的温度在同一截面上是均匀q———原油在单位管壁面积上单位时间的散的，即管内原油温度只是时间和管轴向的函数。热量/（J/（s·m2）

7、）；3（2）将管道周围各向异性的土壤介质简化为各ρ———油密度/（kg/m）。向同性的均匀介质。（2）结蜡层、管壁和防腐层的传热方程：（3）热力计算时不考虑冷热油交界面处的导热ρC坠Tn=1坠(λr坠Tn)+1坠(λ坠Tn)nnn2n和混油段。坠tr坠r坠rr坠θ坠θn=1，2，…，N（2）（4）忽略轴向温降，将三维不稳定传热问题简化为二维不稳定传热问题。结蜡层、钢管壁、防腐式中ρn———第n层（结蜡层、管壁