基于深海油气混输管道停输温降进行FLUENT数值模拟.pdf

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1、第43卷第1期油气开采化工设计通讯2017年1月OilandGasProductionChemicalEngineeringDesignCommunications基于深海油气混输管道停输温降进行FLUENT数值模拟123孔德晶，张凯丽，曹云芳（1.东北石油大学流体力学实验室，黑龙江大庆163318；2.黄岛石油国家储备库，山东黄岛266000；3.新兴重工邯郸天然气发展有限公司，河北邯郸056046）摘要：海底管道在投产或运行的过程中，由于计划检修或突发事故等都会导致停输。基于深海油气混输管道停输温降进行FLUENT数值模拟的

2、研究对保证海上油气田管道集输系统的安全生产有重要的指导意义。关键词：混输管道；FLUENT；停输温降；数值模拟；分析中图分类号：TE86文献标志码：B文章编号：1003–6490（2017）01–0028–02FLUENTNumericalSimulationBasedontheTemperatureDropofDeep-seaOilandGasPipelinesKongDe–jing，ZhangKai–li，CaoYun–fangAbstract：Intheprocessofcommissioningoroperationof

3、submarinepipelines，shutdownsduetoplannedmaintenanceorunexpectedaccidentsarecaused.ThestudyofFLUENTnumericalsimulationbasedonthetemperaturedropofdeep–seaoil–gasmixturepipelinehasimportantguidingsignificanceforensuringthesafeproductionofpipelinegatheringandtransportati

4、onsysteminoffshoreoilandgasfield.Keywords：mixedtransportpipeline；FLUENT；stopthetemperaturedrop；numericalsimulation；analysis近年来，随着陆地油气田资源的过度开采，许多大型油（7）气田都已进入三期开采阶段，陆地油气资源面临着产能不足靠近管壁处原油为固相时：等严峻挑战。海底管线停输后，随着原油温度降低，原油中溶解的蜡由于聚结稳定性下降而析出，并逐渐形成连续的三（8）维结晶网络结构，导致原油胶凝。为保证海上油气田管

5、道集（9）输系统的安全生产，须对海底管道停输再启动进行相应研究。1停输温降模型的建立及计算过程初始条件：1.1停输传热数学模型（10）海底热油管道正常工况下内部原油温度远高于外界环境（2）管道结构传热方程温度，管道停输后会不断地向外界环境传递热量。管道与外（n=1，2，…，N）（11）界环境间的温差随停输时间的增加而减小，其热流量也逐步3减小，当油温下降到与周围介质温度一致时降温过程即终止。式中：ρn—管道第n层材料密度，kg/m；（1）液态原油传热方程Cn—管道第n层材比热容，J/（kg·℃）；边界条件：（1）3（n=1，2，

6、…，N）（12）式中：ρo—原油液相密度，kg/m；Co—原油液相比热容，J/（kg·℃）；（13）To—原油液相温度，℃；初始条件：λe—当量导热系数，W/（m·℃）。（14）引入当量导热系数（3）海底湿泥传热方程（2）（15）凝油层中的传热方程：式中：ρ—海底湿泥密度，kg/m3；s（3）Cs—海底湿泥比热容，J/（kg·℃）。边界条件：3式中：ρg—原油液相密度，kg/m；当x=0，且0≤y≤H–RN或H+RN≤y≤Yd，当x=Xd时：Cg—原油液相比热容，J/（kg·℃）；Tg—原油液相温度，℃；（16）λg—当量导热系

7、数，W/（m·℃）。（17）边界条件：液相与固相交界面（设交接面半径R）：（18）（4）（19）（5）1.2停输温降计算靠近管壁处原油为液相时：停输温降计算程序分为两个部分：稳态有限元程序和瞬（6）态有限元程序。通过稳态有限元程序求得各截面的温度场分布，作为停输初始条件代入瞬态有限元程序中，可得到任意式中：T1—管壁温度，℃；停输时刻下的温度分布。收稿日期：2017–01–06利用MATLAB编程计算，海底埋深管道停输温降，作者简介：孔德晶（1990—），女，山东东营人，研究生在读，主要MATLAB计算结果如表1所示。研究方向为

8、石油与天然气工程。（下转第41页）·28·化工设计通讯新材料与新技术第43卷第1期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsNewMaterialandNewTechnology2017年1月议点就能够实现有效的沟通，这种沟通