停输后原油管道温度等变化规律研究

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1、第二章埋地管道输送中参数研究2．1热油密度．温度利用原油密度计测量延长油田油样在不同温度下的密度。对油样进行了降温和升温测量，测量结果如表2．1所示。密度随温度的变化基本符合线性关系，故可以采用线性公式回归原油密度．温度关系式，并利用得到的密度．温度公式计算了原油的20。C标准密度(表2．2)。表2-1不同温度下热油密度测量结果测量方油品40℃45℃50℃55℃60℃65℃70℃式升温测0．82980．82650．82320．8200．8170O．8140．811延长油量田降温测0．82960．82680．82340．820

2、5O．81740．81420．8112量表2-2热油密度温度公式油品密度．温度公式,020延长油田P=854．5-0．6214T842．12．2原油流变性2．2．1概述原油流变性是热油管道运行管理过程中必不可少的基础数据。不论是预测正常运行工况下管线的压降、计算管道内壁的结蜡厚度，还是模拟计算管线停输后的再启动过程，原油的流变参数都是重要因素。热油管道中的原油是被加热后输送的，原油的温度高于周围的环境温度，虽有良好的保温，但不可避免的会发生传热现象，因而原油在管道中沿线不断降温，产生轴向温降。在稳定运行工况下，温降规律符合舒

3、霍夫温降公式，冷却速度一般为o．01—o．05。C／分。对于相邻加热站之间的管线，按原油在管道中的流变性的不同，可分为高温段和低温段。在高温段，原油为牛顿流体，牛顿流体的流变性与热历史和剪切历史无关，流态为紊流光滑区；在低温段，当原油的温度处于反常点以下时，原油为非牛顿流体，管输过程的热历史和剪切历史可以较大程度的影响原油的流变性。在实际运行中，热油管道都存在因事故抢修、设备检修造成的停输再启动问题。在停输过程中，随着停输时间的增加，油温不断下降，高低温段的原油温度下降速率不同，有可能导致出现非牛顿流体的油品。当原油温度降至

4、有结构的温度时，随着时西安石油大学硕士学位论文间的增加，原油内部的结构强度将不断增大，在管输重新启动时，原油内部的结构强度将影响管道恢复正常工况的所需的时间。根据以上分析，我们使用PV-I流变仪，模拟停输再启动过程中原油在管道中所受到的剪切过程和温降速率，对延长油田所输原油的流变性在实验室内进行了研究，其过程如下：根据要求，从延长油田取了8种油样。所取油样来自延长油田的甘—姚线，具体管线分布图2-1延长油田管输公司管线分布(1)原油取样、热处理由于原油流变性与其经历的剪切历史和热历史有关，因此必须进行热处理，对其消除历史效应

5、。过程如下：油田取回的油样(实验用油样)采用60℃的恒温加热6h，使其呈现牛顿流体的特性。(2)原油凝点测试将原油加热至60℃，恒温半小时，用凝点法测试其凝点。(3)原油流变特性测试仪器：德国产PV-I旋转流变仪测试方法：选用旋转粘度计模拟在实际管道中原油的流动，及其缓慢降温的条件，测定其流变性。在实验研究中，选择具有一定剪切率的剪切试样，模拟管管束的降温环境，连续测取对应的温度与剪切应力(粘度或表观粘度)的变化关系。实验表明，4第二章埋地管道输送中参数研究在冷却速度小于0．1*C／rain下的动态剪切降温，非牛顿原油是一种

6、已经消除了时间效应的流变体系。因此，本实验方案可基本反映实际管输过程中原油的流变性质。实验条件及方案如下：油样加热至60"C并恒温半小时．÷凝点为-3"C剪切率y选择5～6种：25s．1、50s．1、100s-l、200s-1、400s-1和1000s-1。根据研究数据绘制图2．2和图2．3。如下：图2-2原油全动态粘温曲线一·一31℃I一▲一32℃jv一33℃一◆一34℃·35℃≯⋯38℃一●～37℃；★一38℃l。．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。一图2-3原油非牛顿流变曲线2．2．2原油流变方程从图

7、2．2延长油田原油动态全粘温曲线可以看出：该油样在温度为40。C时有明显的析蜡温度点，高于40"C时处于牛顿区，在该温度区间内粘温关系符合指数规律；当5T砬千∞早∞T{；}下钳百T∞T铝T躺攀可

8、

9、ir铊西安石油大学硕士学位论文温度低于40。C时，油样呈现出明显的非牛顿性，随着温度的进一步降低，表现出更为强烈的剪切稀释性。在非牛顿区的某一温度，剪切应力与剪切速率的关系可以用幂律方程f=ky”回归，在更低温度时，流变关系可以用屈服假塑性方程f=％+ky”回归。析蜡点：43℃反常点：40℃凝点：34℃(1)牛顿流体区粘温关系lg

10、r／=1．50627-0．0079T(43。C"<-60"C)(2-1)lgq=2．31754—0．02691T(40'C,--,43。C)(2—2)式中，，7——粘度，mPa·s；r——温度，℃。(2)非牛顿流体当原油为非牛顿流体时，流变关系用屈服假塑性流体粘度方程r=％+砂”来描述，方