在役修复热油管道停输再启动研究
自1971年建成第一条管线抚大线以来,东北输油管网已经服役35年,使用寿命已超过设计寿命.为了保证东北输油管网安全运行,现在每年都对在役管线进行开挖后的大规模的修复,修复的过程难免遇到停输问题.因此,为了保证热油管道修复和改造过程安全,有必要对开挖修复过程中停输再启动问题进行研究.考虑了开挖段的存在,建立了在役修复热油管道停输再启动数学模型.根据管线的实际情况,该模型的建立过程同时考虑了埋地管段、架空管段、穿越河流管段.由于边界条件的复杂性,模型求解方法采用数值解法.对轴向油温的求解,采用隐式差分格式的有限差分法；对埋地管段径向温度场的求解,采用有限元法.对求解区域进行了不均匀的网格剖分,大大减少了求解区域的节点数,计算速度快.启动压力从两方面进行研究,即沿程摩阻和压力波.从水力方程出发,推导出沿程压力的计算方法；出站压力计算时同时考虑压力波的作用和沿程摩阻的作用.对于埋地管段径向温度场模型,给出了恒温层边界温度及深度的计算方法.考虑管道在役修复期间的工况,建立了允许停输时间模型、最危险截面计算模型和最大开挖长度计算模型.开发了"热油管道停输再启动模拟计算软件".对未开挖停输再启动过程和开挖后停输再启动过程的轴向温度、径向温度、启动压力、允许停输时间、最危险截面等参数进行了计算.开挖后停输最危险截面为各种管段末端的温度最低处,计算结果表明开挖后,危险截面一般出现在开挖段的末端,允许停输时间较不开挖允许停输时间大大缩短.计算结果可为大修期间管道停输再启动运行提供参考依据.在大庆油气田地面工程试验基地进行了管道停输及再启动模拟实验,实验在304m长、直径50mm的架空管道上进行,自动采集停输再启动过程的温度、压力等数据.并且用软件对实验管段的停输再启动过程进行了模拟计算,对比计算结果与实验数据,误差在允许的范围内,从而验证了模型的正确性.
油气储运;停输再启动;有限元法;在役修复;允许停输时间;热油管道
东北石油大学;大庆石油学院
硕士
热能工程
刘晓燕
2007
中文
TE973.9
74
2007-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）