基于CFD的油田地下盗油管道数值模拟研究
我国输油管道频繁发生重大盗油破坏案件，严重影响油田正常生产秩序，给国家财产造成了巨大的损失。国内外地下输油管道防盗检测手段花样繁多，利用红外遥感设备对油田地面进行测试，可以有效解决地下盗油管线预警问题。
简要介绍了当前敷设油田地下盗油管道盗取原油对油田生产和环境带来的危害及油田地下盗油管道检测方法，并分析了地下盗油管道敷设特点。对地下盗油管道展开了传热分析，建立了地下盗油管道温度场物理模型，通过简化物理模型建立了地下盗油管道温度场数学模型；考虑到油田地下盗油管道敷设特点会影响数值模拟计算性能，在模型网格处理方面，采用了结构型网格和非结构型网格相结合，提高了计算性能；编制了环境大气非稳态变化的UDF(userdefnefunction)程序，利用CFD(Computationalfluiddynamics)计算软件对非稳态温度场进行了数值模拟运算，分析比较了在发生盗油前后和不同季节地面温度场模拟结果，为红外成像设备检测地下盗油管道提供了理论依据。
本文采用K-ε湍流模型，基于控制体积法，应用SIMPLE算法，首次利用CFD软件对地下盗油管道传热问题进行了数值模拟。通过数值计算得到了地下盗油管道热影响区地面温度场分布特征、截面温度场分布特征和各种影响因素之间的关系规律。
为了验证数值计算结果，在现场对输油管道进行了红外成像实验研究，同时对输油管道进行了模拟计算。并且将实验测试温度场特征同数值模拟结果进行了比较，发现地下盗油管道地面温度场模拟特征与实际红外成像温度场分布基本一致。这说明理论计算结果具有一定的可信度。从而说明本文所采用的数学模型及算法对地下盗油管道传热的数值计算是可行的，证明了数学模型和算法的正确性。
本论文所建立的数学模型和所使用的数值计算方法为进一步研究地下盗油管道的传热机理和红外成像检测提供一定的理论基础和经验。
地下盗油管道;CFD模拟;大地表面温度场;红外成像技术
东北石油大学;大庆石油学院
硕士
热能工程
吴国忠
2006
中文
TE863;TP274.52;O242.1
77
2006-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）