海底含蜡原油管道直接电加热应急解堵热力瞬变过程研究

发布时间：2020-08-13 16:14

【摘要】：我国海洋油田所产原油多为含蜡原油,海底管道在正常生产停输或清管作业中面临较高的堵塞风险。相比开孔、注剂等传统解堵方式,直接电加热(Direct Electrical Heating,DEH)技术可大幅节省解堵时间和成本,有望成为处理海底管道蜡堵事故的高效、便捷的应急手段。本文对海底管道在DEH应急解堵中的相变过程及传热规律进行了较全面的研究,论证了DEH方法用于疏通海底蜡堵管道的可行性、高效性与经济性,可为我国海底管道蜡堵事故的应急抢险提供理论参照。设计、搭建了海底含蜡原油管道DEH解堵实验平台,开展了1300A电流下含蜡量分别为20%、35%、50%和100%含蜡量下电流分别为1300A、1100A和900A共6组实验。结果表明蜡堵熔化中液相分率的上升速率近似与含蜡量成反比、与加热电流成正比,同时由于固液界面的下降,测温热电偶不能很好的捕捉相变过程中的温度不变现象,温度反而出现突跃。冷却凝固时间远长于加热熔化时间,使DEH技术具备用于海管多段接力解堵的可行性。6组实验整体规律性良好,验证了DEH解堵原理和本实验平台的科学性。建立了海底含蜡原油管道DEH解堵过程的物理模型和数学模型,利用FLUENT软件模拟了管内蜡堵的流动传热过程,根据实验数据从液相分率变化、蜡堵形态变化两方面对该数值模型进行了验证。基于钢管壁最高安全温度的限制,从提高海上作业时效性和经济性的角度,研究了直接电加热解堵的最大安全功率、高效解堵分率、高效解堵时间、最低解堵费用等工程关注的安全经济问题,并与常用管道直径(152.4mm~813mm)之间建立了数学关联。以文昌8-3油田海底管道局部蜡堵事故为例,完成了DEH解堵的工程方案研究。结果表明,电源输出功率在2000kW时,1.1km长度单程管段高效解堵时间约3.33h,解堵成本约47.93万元,整条海底管道解堵总成本约为240万元。
【学位授予单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE973.92

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李志忠;赵宏伟;周昶;杨玉茹;;我国海洋油气开发与未来潜力分析[J];中国能源;2015年04期

2 张娜;;电加热集油工艺及电加热管道在大庆油田的应用[J];石油规划设计;2014年06期

3 李强;吴娟;梅平;郑延成;;文昌油田海底输油管线清蜡技术研究[J];油气田环境保护;2014年02期

4 赵晓刚;周毅;赵健宇;;输油管线集肤效应电伴热的优化[J];化学工程;2013年09期

5 王巨洪;冯庆善;兰浩;范立志;刘罡;;铁大原油管道石蜡沉积物的分布规律[J];油气储运;2012年10期

6 王凯;李新仲;李清平;陈晶华;宫敬;;深水湿天然气管道温降机理模型的建立及应用[J];中国海上油气;2013年01期

7 宋新红;;沙埝油田集输系统改造项目后评价[J];油气田地面工程;2012年09期

8 刘莉峰;刘文智;;集肤效应电伴热在渤海某油田高凝混输海管中的应用[J];船舶标准化工程师;2011年05期

9 吴明菊;王春兰;;李堡油田地面工艺节能技术研究与应用[J];复杂油气藏;2010年04期

10 范华军;张劲军;;埋地含蜡原油管道凝管损失计算模型研究[J];安全与环境学报;2007年02期

本文编号：2792228