基于CFD比较不同输油温度对海底输油管道周围海泥温度场的影响

丁雨溪

（东北石油大学，黑龙江大庆 163318）

基于CFD比较不同输油温度对海底输油管道周围海泥温度场的影响

丁雨溪

（东北石油大学，黑龙江大庆 163318）

随着全国各大油田相继进入开采后期，面临产能不足的问题。海上采油技术逐渐走入人们的视野，海上采油多采用海底输油管道，由于海底输油管道身处特殊的深海环境，极易因为水温较低而生成水合物。通过CFD软件分析输油温度对海底管道周围海泥温度场的影响来判断水合物的防治措施。

海底；输油管道 ；水合物 ；CFD 软件 ；影响

1 前言

随着全球范围内油气资源的过快消耗和陆地原油开采力度的加大，国内各大油田基本都进入了高含水的后期开采阶段。以大庆油田为例，大庆油田历经50多年的开采。开采初期年产5000万 t，稳产27a 之后原油产量逐年递减，许多采油区块已经进入高含水的后期开采阶段，有的区块油井产液含水率已经高达60%。如何提高油气当量已成为新的焦点。为了缓解产能不足的问题，海上采油技术逐渐成为今后发展的重点。

海上采出的原油多采用海底铺设的管道进行输送，由于海底输油管道身处特殊的深海环境，极易因为水温较低而生成水合物。本文选取深海输油管道做为研究对象，通过分析输油温度对海底管道周围海泥温度场的影响程度的大小来判断针对防治水合物应该采取的措施[1-3]。

2 不同输油温度对管道周围温度的影响

海底热油管道正常工况下内部原油的温度远远高于外界环境温度，管道停输后会源源不断地向外界环境（海底湿泥或者海水）传递热量。管道与外界环境之间的温差随着停输时间的增加而减小，其热流量也逐步减小，当油温下降到与周围介质温度一致时降温过程即终止。严格来讲，海底热油管道停输后的温降过程是一个伴随传热方式转变、相变以及移动边界的三维非稳态传热过程。由于管道轴向的温度梯度相比径向温度梯度小得多，可以忽略管道轴向方向的传热，进而将三维非稳态传热问题简化为二维非稳态问题来研究，采用双域法建立停输后的传热数学模型。输送原油的温度是影响管道壁面热量扩散的主要因素之一，输送油品温度分别为40℃和 50℃时油品的热物性参数见表1。

输油温度分别为 40℃和 50℃时管道周围的海泥温度场等

表1 不同输送油温对应的热物性参数

温线分布见图1。

图1 海水3℃时不同输油温度下管道周围的海泥温度场

3 结论

1）输油温度对管道周围海泥温度场影响较大，因此无法忽视输油温度对管道周围的海泥温度场造成的影响，应当做重点因素予以考虑。

2）海底管道周围海泥的温度又与海水温度是直接相关的。在海底管道稳态运行时，海水流速对管壁散热量的影响很小，因此，可以忽略海水流速而只考虑海水温度对海泥温度场的影响。

[1] 高艳波，马贵阳，刘宏宇，等.海底热油管道周围海泥温度场的数值模拟[J].工业安全与环保，2013，（05）：89-91.

[2] 肖治国，李成钢.海底管道清管技术研究[J].中国石油和化工标准与质量，2013，（14）：109.

[3] 张淑艳，李伟，郭智阳.海底输气管道平均压力的计算与研究[J].中国海洋平台，2013，（03）：33-36.

Influence of Oil Temperature on the Temperature Field of Sea Mud around the Bottom Oil Pipeline Based on

Ding Yu-xi

As the major oil fields in the country have entered into the late stage of exploitation，the problem of insufficient production capacity is faced.Offshore oil extraction technology gradually into the people’s vision，the use of offshore oil pipeline oil pipeline，because the submarine pipeline in a special deep-sea environment，easily because the water temperature is low and generate hydrate.In this paper，CFD software is used to analyze the effect of oil temperature on the temperature field of sea mud around the submarine pipeline to determine the hydrate control measures.

submarine；oil pipeline；hydrate；CFD software；influence

TE88

A

1003-6490（2017）06-0135-01

2017-05-12

丁雨溪（1993—），女，黑龙江肇东人，在读研究生，主要研究方向为复杂流体流动与数值模拟。