集肤效应技术在超稠油长距离输油管线上可行性探讨

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇集肤效应技术在超稠油长距离输油管线上可行性探讨范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：管道运输是原油和成品油最主要的运输方式之一，长距离输油管道的输送距离可达到数百公里乃至上千公里，管径多为200～1000毫米，有的超过一米;输油量也很大，基本上不受恶劣气候影响，能够长期稳定安全的运行。基于以上优点，管道输送成为原油大批量运输的主要方式。目前稠油也采用管线输送，其降粘成为输送成功与否的关键因素，本文探讨了集肤效应技术在超稠油长距离输油管线上的可行性。

关键词：集肤效应;稠油;输油管线;应用;探讨

1 概述

辽河油田由于盛产大量的超稠油，为了满足了超稠油输送的生产需要，2004年10月1日，曙光特油2号站至石化分公司超稠油输油管线成功地投产。该管道主体钢管采用螺旋缝埋弧焊管道，管道规格为Φ406.4×7.9，材质为L360，管线全长26.4公里。设计输量为100×104t/a，全部采用管道埋地施工方式。保温层材料为耐高温硬质聚氨酯泡沫塑料，保温层厚度为60mm，保护层材料为聚乙烯黄甲克，厚度为3mm。超稠油由于粘度太高（75℃：7977～9601 mPa.s），介质流动性差，热力输送要求温度高（75～90℃）、压力高（高达6.0MPa）。

2 超稠油管道输送热力和水力计算

超稠油在输送过程中，必须需要加热才能实现。环境的温度远低于管道内的温度。由于温差的存在，必然导致热量交换，带来热量损耗，通常即引起轴向温降。原油在输送过程中存在散热损失和摩阻损失。需要一定热能补给，由压力靠泵站传输供应，热能由加热站燃烧燃料供给。管道输送要想保持正常，必须解决这两种能量的相互关系。因为他们之间存在一定关系，必须保持一定的平衡比例。管道散热损失是起主要因素。而原油在管线输送过程中摩擦损失取决于原油的粘度，输送温度的高低由原油粘度的大小决定。故对于某一输送任务，存在着总能耗最小的最优输送条件，也就是

热油输送管工艺计算所要确定的目标。为此，首先要确定沿线的温降。

3 沿程温度的分布

原油在输送前，经过加热站加热后，通过中转进入输油管道。原油在输送过程中不断向外散热。管线中的混合液体温度不断降低。沿线油温及散热量分布受到诸多因素的影响，如输油量、油品的物性、加热温度、环境条件、管道散热条件等。这些变量是随着时间和空间变化而变化，所以原油输送是一个热力不稳定过程。理论上将正常输送近似为水力、热力稳定情况，以此近似轴向温降计算。根据稳态计算结果确定加热站、泵站的数目和位置，即设计加热输送管道是以稳态热力、水力计算为基础的。管道沿线各处的温度降低的快慢程度是不同的。在加热站的出口附近，由于油温与环境温度相差较大，温降较快;随着油温的逐渐降低，温降速率也减缓了。由此可知，过多的提高加热站的出口温度来提高管道末端的温度，往往是收效不大的。

结合上述公式还表明：管道埋深处的土壤温度也影响温降，因此管道在夏季和冬季的温降情况也是不同的。夏季土壤温度高，同样输送条件下油流的温降小。在表述的各参数中，对计算温降影响较大的是总传热系数和输量。

4 传热系数K的计算

总传热系数K，其SI单位为瓦/（米2・开），工程单位为千卡/（米・时・℃），这个是表示介质散热的大小，理论表达式：

原油在管道中输送其状态是紊流状态，不会出现层流状态。当输油管道埋地下2米以内，我们采用下面的公式：

从上述的公式中可以看出土壤的导热系数与土壤状态和成分组成及存水都有很大关系。

5 管道温降计算步骤

根据管道敷设的方法，管道直径，输送流体的流量等因素，选择确定K值的公式，以及确定与K值有关的α2的计算公式。计算确定公式中的有关参数值，然后进行相应系数的计算，最后计算出K值。

由于辽河油田曙光特油2号站至石化分公司超稠油输油管线全部采用埋地方式，并且埋地平均深度大于2m，故可采用公式来计算总传热系数K值。其中D=406.4mm，保温层厚度30mm，钢管的导热系数λ1=46W/m・℃，聚氨酯泡沫塑料导热系数λ2=0.035W/m・℃，根据以上条件，通过计算可知总传热系数K=0.54W/m2・℃。曙光特油2号站超稠油储存温度为90℃，环境温度按照0℃来考虑，输油量按照计划流量考虑，分段管长取1000m，输油管线沿程温降可根据公式计算。计算出站温度为：76.8℃。平均温降速率为：5×10-4℃/m。

6 输油管道的水利计算方法

由于超稠油受温度影响明显，粘度在不同温度下变化很大，需要分段计算。

hn

其中λ――输油管道摩阻系数;

Li――输油管道分段长度，m;

V――输油管道内液体平均流速，m/s;

d――输油管道内径，m;

q――输油管道内流量，m3/s。

所以我们在设计超稠油的时候，必须考虑温度和粘度的关系，计算也相对复杂。在实际生产过程中需要电热杆加热和肌肤效应。摩阻损耗对管道热量有一定影响，设计中也要考虑进去。

参考文献：

[1]宋昭睁.原油减阻剂的研究概况[J].油气田地面工程，2000，1（6）.

作者简介：

徐宝珠，女（1984.10-），籍贯：河南荥阳，2007年毕业于东北大学计算机专业，职位：副科长，现从事油气集输工程质量监督工作。