输油管道不同工况停输再启动过程数值模拟

张博夫（中国石油天然气股份有限公司管道西安输油气分公司，陕西 西安 710065）

输油管道不同工况停输再启动过程数值模拟

张博夫（中国石油天然气股份有限公司管道西安输油气分公司，陕西 西安 710065）

停输再启动是输油管道运行过程中必不可少的一个生产过程，通过考虑物性参数、油温沿径向的变化等因素，建立相应的模型，这样就能够对输油管道在冬季和夏季的情况进行详细的计算，从而能够得出相应的输油管道温度状况，这样就能够对工况参数进行比较，进而得到停输再启动过程的数据参数。相比较夏季冬季得到的参数，能够得出停输过程中夏季温降明显低于冬季，再启动时夏季温度高于冬季温度，达到稳定状态所需的时间，夏季较短，压力较低。

输油管道；工况；仿真模拟；热力计算；停输再启动

原油管道稳定运行时，会同时受到油温和土壤温度场的作用影响，停输再启动是输油管道运行过程中必不可少的一个生产过程，原油管道停输往往是由于管道运行过程中检修、事故以及原油供应量减少等，而停输后，油品与土壤之间径向传热，随着停输时间的增加，两者的温度均会有一定的下降，从而导致油品的流动特性变差，到一定程度就会严重影响到再启动过程的进行。

目前，国内外的学者对原油管道停输再启动问题进行了研究，并有大量的研究数据。本文主要对夏季、冬季两个季节所得到的模型参数进行研究，再结合输油管道实际的情况，模拟日常工况，这样就能够得到夏季、冬季停输再启动过程中影响工况的参数，如温度、压力等，从而确保管线再启动的安全性。

1 建立模型

对于稳定运行的埋地热油管道而言，管内大气与管外的土壤组成了一个热力系统，该系统能够对输油管道的热力问题进行真实反映。通过得到的数据能够建立简单的数据模型，为了建立相应的模型，可以进行以下假设：一是影响区在12m以内的土壤，保证其土壤为同性均匀介质；二是不需要考虑温度问题对于原油输油管道的影响。

1.1 停输过程热力计算

同样，忽略管道轴向温降，考虑热力影响区，建立土壤中导热量与管道内流体换热量平衡的数学模型，考虑物性参数、油温沿径向的变化等因素建立数学计算模型如下所示：

结蜡层传导方程：

其中外界土壤和土壤热影响区的边界条件：r=Rh，Tv=To

式中：λ—传热系数；α—对流换热系数；ρ—密度；C—比热容；R—管径；t—停输时间；r—径向与管心的距离；下表y表示油流平均温度下各参数，w表示管壁平均温度下各参数，s表示土壤影响区参数。

1.2 启动过程热力计算

再启动过程热力计算模型如下：

土壤热影响区域方程

式中：z—轴向距离；V—传递速度；其余参数同上。

1.3 启动过程水力计算

再启动过程水力计算模型如下：

式中：λ—摩阻系数；Tn—原油反常点，P(z)=常压，其余参数同上。

2 结语

综上所述，通过对选取输油管道在夏季、冬季两个季节工况的研究，能够计算出输油管停输再启动所需的参数，并能够进行热力、水力的计算，得出影响两个季节工况的因素，如温度、压力等，这些因素能够在一定程度上影响停输再启动工况的运行情况，所以应当引起重视。从研究中能够得到在夏季，停输再启动，管线内的温度要高于冬季，达到稳定状况所需要的时间也较短，同时能够保证停输再启动工况的正常运行，保证管线的安全性，这也是进行停输再启动工况过程中所需重视的问题。

[1]严大凡.输油管道设计与管理[M].北京：石油工业出版社，1986.

[2]邢晓凯，张国忠，安家容.中洛管线停输再启动实验研究[J].管道技术与设备，1997，(1)：7-10.

[3]张国忠.埋地热油管道准周期运行温度研究[J].油气储运，2001，20(6)：4～7.

张博夫（1991-）男，汉族，陕西榆林人，助理工程师，主要从事管输工艺运行工作。