考虑析蜡特性的埋地热油管道停输温度场的研究

发布时间：2019-11-18 18:23

【摘要】：埋地管道由于影响因素少,安全密封,可长期运行的特点,广泛应用于我国油气管道输送领域。目前国内所产原油大部分为粘度较高、凝点较高的高蜡原油,在埋地热油管道停输后,管内原油温度会逐渐下降,原油粘度增大,蜡晶在原油中逐渐形成并随停输时间的增加形成网状空间结构,造成凝管事故,导致再启动困难。针对埋地热油管道停输后温度场开展研究,对确定管道的停输时间、制定再启动的方案,优化管道经济运行具有重要的意义。因此本文针对埋地含蜡原油管道停输后管内原油和管外土壤温度场的非稳态变化过程进行研究,主要研究内容如下:1.对埋地热油管道停输后原油传热方式的变化、温降的过程以及影响因素开展研究,阐明原油析蜡过程和固相蜡质生成机理。利用差压扫描量热法(DSC)测定原油的析蜡点,探讨析蜡潜热的选取,并分析析蜡潜热对原油比热容-温度变化曲线的影响。2.建立管道,土壤和外界环境耦合的物理模型,根据土壤恒温层理论进行简化。分别利用焓法、分区法和显容法建管道停输的数学模型,通过比较选择适用于具有相变过程的显容法建立数学模型。3.对埋地管道停输过程进行数值模拟,分析管内原油的温降规律,研究析蜡潜热、初始油温、环境温度、地表与大气换热系数等因素对原油温降和温度场分布的影响,并对析蜡分界界面的变化过程进行模拟。研究季节变化,土壤导热系数和管道埋深等对热油管道周围土壤温度场分布的影响。
【图文】：

的胶质、沥青质等。现蜡晶主要是由原油的温度决定，温度较高时溶于原油的杂质外，原油为液态单相体系。当分子会根据相对分子量的大小陆续达到过饱分散相形式存在，随着温度进一步降低，析出有一定强度的海绵状空间网状结构[35]，将液态晶由分散相转变为连续相，最后原油失去流动停输过程原油传热方式变化道停输过程中，一些学者会忽略掉管内原油自处理为分散热源或存在连续热源的导热过程，，在较小的温差下就可发生自然对流，因此在只考虑导热而不考虑对流传热会使计算温度高

析蜡点对研究原油的析蜡过程具有重要指导意义。目前常用测定方法有偏粘度法、激光法、超声波法和差压扫描量热法[40]，其中差示扫描量热法(Diffing Calorimetry，DSC)[41]，测定速度快，灵敏度高，测定结果准确，，广泛应热分析研究中。因此采用差压扫描量热法来测定原油的析蜡点并根据 DSC油析蜡释放的潜热量。 差压扫描量热法压扫描量热仪由计算机控制温度，测量样品和对照样品同时放入到 DSC 油时，以比热容和相态不受温度影响的空气作为参照样本，将温度升高至15-20 度左右，然后开始以一定的速率开始降温，记录各个温度点原油样品热流密度差值，记录并绘制热流差值曲线。图 2.2 中可以看出，原油的热流曲线在和基线（参比样品的热流曲线）保段时间后，随着温度的降低，原油热流曲线发生偏离基线时所对应的点即点，此时蜡晶开始析出，析蜡潜热开始释放，随着温度进一步降低，原油顶峰时所对应的的温度即为析蜡速率最大时的温度。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE832

【参考文献】

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本文编号：2562709