基于CFD比較不同輸油溫度對海底輸油管道周圍海泥溫度場的影響

丁雨溪

（東北石油大學(xué)，黑龍江大慶 163318）

基于CFD比較不同輸油溫度對海底輸油管道周圍海泥溫度場的影響

丁雨溪

（東北石油大學(xué)，黑龍江大慶 163318）

隨著全國各大油田相繼進(jìn)入開采后期，面臨產(chǎn)能不足的問題。海上采油技術(shù)逐漸走入人們的視野，海上采油多采用海底輸油管道，由于海底輸油管道身處特殊的深海環(huán)境，極易因?yàn)樗疁剌^低而生成水合物。通過CFD軟件分析輸油溫度對海底管道周圍海泥溫度場的影響來判斷水合物的防治措施。

海底；輸油管道 ；水合物 ；CFD 軟件 ；影響

1 前言

隨著全球范圍內(nèi)油氣資源的過快消耗和陸地原油開采力度的加大，國內(nèi)各大油田基本都進(jìn)入了高含水的后期開采階段。以大慶油田為例，大慶油田歷經(jīng)50多年的開采。開采初期年產(chǎn)5000萬 t，穩(wěn)產(chǎn)27a 之后原油產(chǎn)量逐年遞減，許多采油區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入高含水的后期開采階段，有的區(qū)塊油井產(chǎn)液含水率已經(jīng)高達(dá)60%。如何提高油氣當(dāng)量已成為新的焦點(diǎn)。為了緩解產(chǎn)能不足的問題，海上采油技術(shù)逐漸成為今后發(fā)展的重點(diǎn)。

海上采出的原油多采用海底鋪設(shè)的管道進(jìn)行輸送，由于海底輸油管道身處特殊的深海環(huán)境，極易因?yàn)樗疁剌^低而生成水合物。本文選取深海輸油管道做為研究對象，通過分析輸油溫度對海底管道周圍海泥溫度場的影響程度的大小來判斷針對防治水合物應(yīng)該采取的措施[1-3]。

2 不同輸油溫度對管道周圍溫度的影響

海底熱油管道正常工況下內(nèi)部原油的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外界環(huán)境溫度，管道停輸后會源源不斷地向外界環(huán)境（海底濕泥或者海水）傳遞熱量。管道與外界環(huán)境之間的溫差隨著停輸時間的增加而減小，其熱流量也逐步減小，當(dāng)油溫下降到與周圍介質(zhì)溫度一致時降溫過程即終止。嚴(yán)格來講，海底熱油管道停輸后的溫降過程是一個伴隨傳熱方式轉(zhuǎn)變、相變以及移動邊界的三維非穩(wěn)態(tài)傳熱過程。由于管道軸向的溫度梯度相比徑向溫度梯度小得多，可以忽略管道軸向方向的傳熱，進(jìn)而將三維非穩(wěn)態(tài)傳熱問題簡化為二維非穩(wěn)態(tài)問題來研究，采用雙域法建立停輸后的傳熱數(shù)學(xué)模型。輸送原油的溫度是影響管道壁面熱量擴(kuò)散的主要因素之一，輸送油品溫度分別為40℃和 50℃時油品的熱物性參數(shù)見表1。

輸油溫度分別為 40℃和 50℃時管道周圍的海泥溫度場等

表1 不同輸送油溫對應(yīng)的熱物性參數(shù)

溫線分布見圖1。

圖1 海水3℃時不同輸油溫度下管道周圍的海泥溫度場

3 結(jié)論

1）輸油溫度對管道周圍海泥溫度場影響較大，因此無法忽視輸油溫度對管道周圍的海泥溫度場造成的影響，應(yīng)當(dāng)做重點(diǎn)因素予以考慮。

2）海底管道周圍海泥的溫度又與海水溫度是直接相關(guān)的。在海底管道穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，海水流速對管壁散熱量的影響很小，因此，可以忽略海水流速而只考慮海水溫度對海泥溫度場的影響。

[1] 高艷波，馬貴陽，劉宏宇，等.海底熱油管道周圍海泥溫度場的數(shù)值模擬[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2013，（05）：89-91.

[2] 肖治國，李成鋼.海底管道清管技術(shù)研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，（14）：109.

[3] 張淑艷，李偉，郭智陽.海底輸氣管道平均壓力的計(jì)算與研究[J].中國海洋平臺，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，黑龍江肇東人，在讀研究生，主要研究方向?yàn)閺?fù)雜流體流動與數(shù)值模擬。