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1、第43卷第1期油氣開采化工設(shè)計(jì)通訊2017年1月OilandGasProductionChemicalEngineeringDesignCommunications基于深海油氣混輸管道停輸溫降進(jìn)行FLUENT數(shù)值模擬123孔德晶，張凱麗，曹云芳（1.東北石油大學(xué)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶163318；2.黃島石油國家儲(chǔ)備庫，山東黃島266000；3.新興重工邯鄲天然氣發(fā)展有限公司，河北邯鄲056046）摘要：海底管道在投產(chǎn)或運(yùn)行的過程中，由于計(jì)劃檢修或突發(fā)事故等都會(huì)導(dǎo)致停輸?；谏詈Ｓ蜌饣燧敼艿劳］敎亟颠M(jìn)行FLUENT數(shù)值模擬的
2、研究對(duì)保證海上油氣田管道集輸系統(tǒng)的安全生產(chǎn)有重要的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：混輸管道；FLUENT；停輸溫降；數(shù)值模擬；分析中圖分類號(hào)：TE86文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1003–6490（2017）01–0028–02FLUENTNumericalSimulationBasedontheTemperatureDropofDeep-seaOilandGasPipelinesKongDe–jing，ZhangKai–li，CaoYun–fangAbstract：Intheprocessofcommissioningoroperationof
3、submarinepipelines，shutdownsduetoplannedmaintenanceorunexpectedaccidentsarecaused.ThestudyofFLUENTnumericalsimulationbasedonthetemperaturedropofdeep–seaoil–gasmixturepipelinehasimportantguidingsignificanceforensuringthesafeproductionofpipelinegatheringandtransportati
4、onsysteminoffshoreoilandgasfield.Keywords：mixedtransportpipeline；FLUENT；stopthetemperaturedrop；numericalsimulation；analysis近年來，隨著陸地油氣田資源的過度開采，許多大型油（7）氣田都已進(jìn)入三期開采階段，陸地油氣資源面臨著產(chǎn)能不足靠近管壁處原油為固相時(shí)：等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。海底管線停輸后，隨著原油溫度降低，原油中溶解的蠟由于聚結(jié)穩(wěn)定性下降而析出，并逐漸形成連續(xù)的三（8）維結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致原油膠凝。為保證海上油氣田管
5、道集（9）輸系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，須對(duì)海底管道停輸再啟動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)研究。1停輸溫降模型的建立及計(jì)算過程初始條件：1.1停輸傳熱數(shù)學(xué)模型（10）海底熱油管道正常工況下內(nèi)部原油溫度遠(yuǎn)高于外界環(huán)境（2）管道結(jié)構(gòu)傳熱方程溫度，管道停輸后會(huì)不斷地向外界環(huán)境傳遞熱量。管道與外（n=1，2，…，N）（11）界環(huán)境間的溫差隨停輸時(shí)間的增加而減小，其熱流量也逐步3減小，當(dāng)油溫下降到與周圍介質(zhì)溫度一致時(shí)降溫過程即終止。式中：ρn—管道第n層材料密度，kg/m；（1）液態(tài)原油傳熱方程Cn—管道第n層材比熱容，J/（kg·℃）；邊界條件：（1）3（n=1，2，
6、…，N）（12）式中：ρo—原油液相密度，kg/m；Co—原油液相比熱容，J/（kg·℃）；（13）To—原油液相溫度，℃；初始條件：λe—當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·℃）。（14）引入當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)（3）海底濕泥傳熱方程（2）（15）凝油層中的傳熱方程：式中：ρ—海底濕泥密度，kg/m3；s（3）Cs—海底濕泥比熱容，J/（kg·℃）。邊界條件：3式中：ρg—原油液相密度，kg/m；當(dāng)x=0，且0≤y≤H–RN或H+RN≤y≤Yd，當(dāng)x=Xd時(shí)：Cg—原油液相比熱容，J/（kg·℃）；Tg—原油液相溫度，℃；（16）λg—當(dāng)量導(dǎo)熱系
7、數(shù)，W/（m·℃）。（17）邊界條件：液相與固相交界面（設(shè)交接面半徑R）：（18）（4）（19）（5）1.2停輸溫降計(jì)算靠近管壁處原油為液相時(shí)：停輸溫降計(jì)算程序分為兩個(gè)部分：穩(wěn)態(tài)有限元程序和瞬（6）態(tài)有限元程序。通過穩(wěn)態(tài)有限元程序求得各截面的溫度場(chǎng)分布，作為停輸初始條件代入瞬態(tài)有限元程序中，可得到任意式中：T1—管壁溫度，℃；停輸時(shí)刻下的溫度分布。收稿日期：2017–01–06利用MATLAB編程計(jì)算，海底埋深管道停輸溫降，作者簡介：孔德晶（1990—），女，山東東營人，研究生在讀，主要MATLAB計(jì)算結(jié)果如表1所示。研究方向?yàn)?/p>
8、石油與天然氣工程。（下轉(zhuǎn)第41頁）·28·化工設(shè)計(jì)通訊新材料與新技術(shù)第43卷第1期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsNewMaterialandNewTechnology2017年1月議點(diǎn)就能夠?qū)崿F(xiàn)有效的溝通，這種溝通
