李瑾的作業(yè)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)分析

1、儲(chǔ)建研07-2 S07060762 李瑾 油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)分析考題 1 土壤溫度隨大氣溫度變化，土壤對(duì)大氣溫度的阻尼作用主要表現(xiàn)在哪些方面？溫度簡(jiǎn)諧波向土壤內(nèi)（向下）傳播過程中，受土壤阻尼作用的影響，振幅不斷衰減。埋深越大，振幅衰減越劇烈，直至振幅衰減至可以忽略時(shí)，便出現(xiàn)恒溫層。2 簡(jiǎn)要解釋埋地?zé)嵊凸艿赖臏囟葓?chǎng)為準(zhǔn)周期溫度場(chǎng)。熱油管道運(yùn)行應(yīng)如何考慮準(zhǔn)周期特性？受大氣溫度和管內(nèi)油溫的作用，埋地管道運(yùn)行時(shí)的土壤溫度呈準(zhǔn)周期變化。因此，可以把埋地?zé)嵊凸艿肋\(yùn)行時(shí)的土壤溫度稱為準(zhǔn)周期溫度場(chǎng)。埋地?zé)嵊凸艿肋\(yùn)行時(shí)的土壤溫度場(chǎng)由管內(nèi)油溫產(chǎn)生的溫度場(chǎng)和管外土壤環(huán)境的自然溫度場(chǎng)疊加而成。熱油管道運(yùn)行時(shí)，管內(nèi)沿線油溫不

2、僅隨季節(jié)變化，而且還隨管道保溫條件、出站油溫和流量而變化。按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律，管道埋設(shè)地區(qū)的土壤自然溫度場(chǎng)受大氣溫度作用，隨季節(jié)、深度不同而成周期性變化。對(duì)于一條確定的管道，受輸油量和加熱爐運(yùn)行狀態(tài)影響。管內(nèi)油溫不是嚴(yán)格的隨季節(jié)成周期變化，但隨季節(jié)呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律。對(duì)熱油管道來說，出站油溫變化周期和管道埋深處的土壤溫度變化周期相同，但變化趨勢(shì)相反。對(duì)于管道的運(yùn)行調(diào)度，春季4-6月，管道埋深處的土壤溫度不斷回升，但明顯比大氣溫度回升滯后，在管道正常運(yùn)行時(shí)，出站溫度可隨時(shí)間適當(dāng)下調(diào)。秋季10-12月，管道埋深處的地溫不斷下降，但地溫下降過程明顯滯后于大氣的溫降。夏季和冬季出站油溫變化比較平緩。在正常運(yùn)

3、行過程中，隨地溫的下降，出站油溫應(yīng)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而適當(dāng)提高。對(duì)于長(zhǎng)輸管線，必須考慮滯后性。同時(shí)，考慮到常年累計(jì)周期變化的結(jié)果，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的變化對(duì)管道埋深處溫度影響不大，可認(rèn)為，管道埋深處的溫度只與大氣溫度有關(guān)，而與土壤的物性無關(guān)。3 熱油管道的輸送能力主要受哪些因素影響，解釋為什么？就管道系統(tǒng)的輸送能力而言，可以從管道的“設(shè)計(jì)輸量”和“運(yùn)行狀況”兩個(gè)方面來討論。1） 在“設(shè)計(jì)輸量”方面：管道的輸送能力取決于管道設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)流量越大，則管道的輸送能力越強(qiáng)。2） 在設(shè)計(jì)輸量一定的前提下，管道輸送能力還與管道的實(shí)際“運(yùn)行狀況”有關(guān)：i） 由于熱油管道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能在管壁形成較厚的結(jié)蠟層

4、，管道的“有效直徑”減小，從而使得管道的輸送能力降低。ii） 管道的輸送能力與輸送流體的粘度有關(guān)。粘度越大，輸送能力越低。 iii） 管道的輸送能力與管道運(yùn)行過程中的富余壓力成正比。IV） 就管道輸送能力而言，要注意“停泵”與“壞泵”的區(qū)別。對(duì)于“停泵”，管道輸送能力不變，因?yàn)楸萌钥捎?，開啟后依然可以提供壓力。而對(duì)于“壞泵”，則會(huì)減小管道的輸送能力，因?yàn)橛捅靡褤p壞，無法再提供壓力。V） 當(dāng)管道輸送能力已經(jīng)達(dá)到滿負(fù)荷時(shí)，管道已無富余能力，此時(shí)降溫輸送是不可取不安全的。4 理解和解釋熱油管道安全經(jīng)濟(jì)輸送的幾個(gè)新思想。 1）熱油管道的安全停輸時(shí)間,取決于管道所經(jīng)地理環(huán)境、管道工作狀態(tài)，輸油企業(yè)的搶修

5、能力，人文條件和企業(yè)所能承受的風(fēng)險(xiǎn)程度。 2）熱油管道的安全經(jīng)濟(jì)輸送溫度，是滿足管道允許停輸時(shí)間要求的最低進(jìn)站油溫；熱油管道安全經(jīng)濟(jì)輸油溫度取決于管道允許停輸時(shí)間、管徑、季節(jié)、所輸原油的低溫流變性、站間環(huán)境條件、管道保溫條件等因素。i）安全輸油溫度：進(jìn)站溫度取凝固點(diǎn)以上2-3ii）安全經(jīng)濟(jì)輸送溫度：當(dāng)管道優(yōu)化運(yùn)行溫度高于允許的最低輸油溫度時(shí),熱油管道的安全經(jīng)濟(jì)輸油溫度為優(yōu)化運(yùn)行溫度；當(dāng)優(yōu)化運(yùn)行溫小于或等于管道允許的最低輸油溫度時(shí),熱油管道的安全經(jīng)濟(jì)輸油溫度為管道允許的最低輸油溫度。5 用不多于三個(gè)句子總結(jié)熱油管道不穩(wěn)定的過渡過程。熱油管道不穩(wěn)定過渡過程包括投產(chǎn)、停輸啟動(dòng)、正反輸、間歇輸送四種工

6、況。熱油管道不穩(wěn)定過渡過程與管道所在的溫度場(chǎng)、管內(nèi)油品的流動(dòng)特性和工程條件有關(guān)。分析研究管道不穩(wěn)態(tài)過渡過程中流體的流動(dòng)特性和熱力特性，對(duì)指導(dǎo)管線設(shè)計(jì)和保障管道安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)十分重要。油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)分析報(bào)告一一 對(duì)準(zhǔn)周期溫度場(chǎng)的認(rèn)識(shí) 埋地?zé)嵊凸艿肋\(yùn)行時(shí)的土壤溫度場(chǎng)由管內(nèi)油溫產(chǎn)生的溫度場(chǎng)和管外土壤環(huán)境的自然溫度場(chǎng)疊加而成。熱油管道運(yùn)行時(shí)，管內(nèi)沿線油溫不僅隨季節(jié)變化，而且還隨管道保溫條件、出站油溫和流量而變化。按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律，管道埋設(shè)地區(qū)的土壤自然溫度場(chǎng)受大氣溫度作用，隨季節(jié)、深度不同而成周期性變化。對(duì)于一條確定的管道，受輸油量和加熱爐運(yùn)行狀態(tài)影響。管內(nèi)油溫不是嚴(yán)格的隨季節(jié)成周期變化，但隨季節(jié)呈現(xiàn)一定的變

7、化規(guī)律。顯然，受大氣溫度和管內(nèi)油溫的作用，埋地管道運(yùn)行時(shí)的土壤溫度呈準(zhǔn)周期變化。因此，可以把埋地?zé)嵊凸艿肋\(yùn)行時(shí)的土壤溫度稱為準(zhǔn)周期溫度場(chǎng)。出站油溫變化周期和管道埋深處的土壤溫度變化周期相同，但變化趨勢(shì)相反。對(duì)于管道的運(yùn)行調(diào)度，春季4-6月，管道埋深處的土壤溫度不斷回升，但明顯比大氣溫度回升滯后，在管道正常運(yùn)行時(shí)，出站溫度可隨時(shí)間適當(dāng)下調(diào)。秋季10-12月，管道埋深處的地溫不斷下降，但地溫下降過程明顯滯后于大氣的溫降。夏季和冬季出站油溫變化比較平緩。在正常運(yùn)行過程中，隨地溫的下降，出站油溫應(yīng)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而適當(dāng)提高。熱油管道的運(yùn)行歷史對(duì)輸油溫度的影響有關(guān)。在埋地?zé)嵊凸艿肋\(yùn)行過程中，由于加熱爐運(yùn)行原

8、因或其他設(shè)備，輸油計(jì)劃的調(diào)整，沿線油溫也會(huì)發(fā)生變化。以出站油溫變化為例，當(dāng)加熱站出站油溫突然發(fā)生變化時(shí)，在一定的時(shí)間內(nèi)，該加熱站間處于不穩(wěn)定輸送過程。在變溫油頭流動(dòng)過程中，站間變溫油頭經(jīng)過的管段油溫發(fā)生變化，管外土壤溫度也隨之發(fā)生變化，而變溫油頭下游段油溫基本不發(fā)生變化。隨著變溫油頭到達(dá)下游進(jìn)站時(shí)間的延長(zhǎng)，整個(gè)站間油溫，包括管外溫度場(chǎng)發(fā)生變化，并且不斷趨于新的穩(wěn)定。如果上游出站油溫持續(xù)變化一段時(shí)間，需要一定的時(shí)間，管道才能恢復(fù)正常運(yùn)行。熱油管道出現(xiàn)事故停輸后，由于發(fā)生事故時(shí)沿線油溫分布是停輸降溫過程的初始條件，因此，熱油管道出現(xiàn)事故前的運(yùn)行歷史會(huì)影響停輸沿線油溫分布，直接影響停輸降溫過程。當(dāng)管

9、道發(fā)生事故停輸需要確定停輸時(shí)間時(shí)，必須考慮停輸前15天內(nèi)管道輸油參數(shù)的變化。二 管道輸送能力 管道輸送能力指給定管徑的管道輸送油品的流量。管道的輸送能力受油藏產(chǎn)油能力，油田處理能力和下游用戶用量的影響。在下游用戶以民用為主，且沒有足夠的儲(chǔ)油能力的情況下，油田每年中有相當(dāng)多的天數(shù)因下游用量較小而無法達(dá)到設(shè)計(jì)的管道流量。市場(chǎng)因素也會(huì)影響到管道的輸送能力。市場(chǎng)所需油品用量少，則相應(yīng)的此種油品的流量會(huì)相應(yīng)減小。另外，輸油管道和下游用戶出現(xiàn)事故或意外停輸也會(huì)影響到管道輸送能力。對(duì)于給定管道，其輸送能力還與開泵方案有關(guān)。就管道系統(tǒng)的輸送能力而言，可以從管道的“設(shè)計(jì)輸量”和“運(yùn)行狀況”兩個(gè)方面來討論。1）

10、在“設(shè)計(jì)輸量”方面：管道的輸送能力取決于管道設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)流量越大，管道的輸送能力越強(qiáng)。2） 在設(shè)計(jì)輸量一定的前提下，管道輸送能力還與管道的實(shí)際“運(yùn)行狀況”有關(guān)：i） 由于熱油管道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能在管壁形成較厚的結(jié)蠟層，使得管道的“有效直徑”減小，從而使得管道的輸送能力降低。ii） 管道的輸送能力與輸送流體的粘度有關(guān)。粘度越大，輸送能力越低。 iii） 管道的輸送能力與管道運(yùn)行過程中的富余壓力成正比。IV） 就管道輸送能力而言，要注意“停泵”與“壞泵”的區(qū)別。對(duì)于“停泵”，管道輸送能力不變，因?yàn)楸萌钥捎?，開啟后依然可以提供壓力。而對(duì)于“壞泵”，則會(huì)減小管道的輸送能力，因?yàn)橛捅靡褤p壞，無

11、法再提供壓力。V） 當(dāng)管道輸送能力已經(jīng)達(dá)到滿負(fù)荷時(shí)，管道已無富余能力，此時(shí)降溫輸送是不可取不安全的。三 流量與總能耗推導(dǎo)關(guān)系由熱損失公式可知： （1）由蘇霍夫公式可知： （2）將（2）代入（1）可得： （3）將（3）式整理可得：令， ，即 求導(dǎo)可得 又令則 （0<x<1）由于g(0)=0,所以g(x)為在（0，1）上的增函數(shù)，所以>0,即y(x)也為在（0，1）上的增函數(shù)綜上所述，隨著流量G的減?。ǖ脑龃螅?，熱損失Q增大。油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)分析報(bào)告二熱油管道管內(nèi)油流的流動(dòng)特性影響原油流動(dòng)特性的因素有：i）經(jīng)歷的歷史，包括加熱、冷熱油摻、重復(fù)加熱、冷卻速度、油流和過泵剪切；ii）原油

12、的組成1） 正常輸送：熱油管道內(nèi)的油品大多是易凝高粘的油品。油流過高的粘度使管道的摩阻損失增加，管道壓降劇增。油流在加熱站加熱到一定溫度后進(jìn)入管道，沿管道流動(dòng)不斷向周圍介質(zhì)散熱，使油流溫度降低。2） 啟動(dòng)特性：原油的壓縮性越大，則壓力在管道內(nèi)的傳播速度就越小。對(duì)于管道啟動(dòng)過程，由于此時(shí)管內(nèi)油溫較低，且因溫降收縮在管道頂部會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)壓空間，此時(shí)管內(nèi)原油的壓縮性會(huì)明顯大于正常管輸條件下的熱油的壓縮性。由于原油壓縮性的增大，啟動(dòng)過程中管內(nèi)壓力的傳播速度大幅降低，產(chǎn)生屈服應(yīng)力，給管道的啟動(dòng)帶來了困難。低溫時(shí)，含蠟原油中析出的蠟晶之間能夠形成充滿管道的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得原油內(nèi)部生成了具有一定屈服強(qiáng)度的膠凝結(jié)構(gòu)，從而使