水下卧式采油树出油管的传热分析.pdf

《水下卧式采油树出油管的传热分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第2卷第4期2015年8月海洋工程装备与技术OCEANENGINEERINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGYV01．2，No．4Aug．，2015水下卧式采油树出油管的传热分析秦蕊1，李清平1，罗晓兰2C1．中海油研究总院，北京100028；2．中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京1022493摘要针对温度对水下卧式采油树出油管安全可靠性的影响，通过分析水下卧式采油树出油管的结构及其内外温差大的特点，建立了水下卧式采油树出油管稳态传热的基本简化模型，包括物理模型和数学模型，并利

2、用热平衡原理获得了该传热模型的解析表达式。结果表明：为了减少热应力值对水下卧式采油树出油管结构强度和材料性能的影响，在水下卧式采油树正常生产中，必须考虑出油管的保温设计。关键词水下卧式采油树；出油管；传热模型；热平衡原理；保温设计中图分类号P751文献标志码A文章编号：2095—7297(2015)04—0230—04HeatTransferAnalysisofFlowlinesofSubseaChristmasTreeQINRuil，LIQing—pin91，LUOXiao．1an2(1．CNO

3、OCResearch^惦￡itute，Beifing100028，China52．CollegeofMechanicalandTro札8portntto忱Engineering，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China)AbstractFortheinfluenceoftemperaturetothesafetyandreliabilityofflowlinesofthesubseaChristmastree，atheoreticalmodeli

4、ncludingphysicalandmathematicalmodelsforheattransferproblemundersteady—stateoperationisputforward，whichiSbasedonthefeaturesofflowlinesofsubseaChristmastreesuchasseveralsetsoflayersandlargetemperaturegradient．Byusingthetheoryofthermalequilibrium，theana

5、lyticalexpressionisobtained．TheresultsshowthatinsulationmeasuresshouldbetakentoreducethethermalstressesofthesubseaChristmastreeinthenormalproduction．KeywordssubseaChristmastree；flowlines；heattransfermodel；thermalequilibriumtheory；insulationdesignO引舌目前

6、，海底工程面临着保证和延长安全使用寿命的挑战，这需要水下生产设备有足够的强度和耐腐蚀性，因而对水下输油路径中的沿途部件也提出了更高的要求。在深水油气田的开发中，水下生产系统的开发模式日趋成熟。水下采油树作为水下生产系统中的关键设备之一，其安全可靠性也成为水下生产系统得以安全运行的重要保障。水下采油树种类繁多、结构复杂。对于水下卧式采油树来说，其过流部件主要包括油管连接部分、油管悬挂器、采油树阀组和采油树出油管等[1]。它们所处的工作环境都复杂多变。在所有影响因素中，温度一热应力对水下采油树过流部件

7、结构强度及材料性能的影响较大，因此，在水下卧式采油树的设计研究中，需要对其过流部件的传热特性进行研究。由于出油管是原油输送通道与外部管汇或者PLET联系的唯一部件，因此，本文首先针对水下卧式采油树出油管的传热特性进行研究。1水下卧式采油树出油管水下卧式采油树的出油管位于水下卧式采油树生产翼阀的下游、跨接管的上游。是实现海底油气向外输送的重要通道，也是水下采油树设计中最为关键的部件之一。出油管的工作环境复杂，其内部处于高温高压、多相流体连续流动的环境中，外部处于低温高压、海流波动多变的海洋环境中。图

8、1所示为出油管在水下卧式采油树中的位置[23及其所处的使用环境[3一。收稿日期：2015—07—09基金项目：国家科技重大专项(201lZX05026—004)作者简介：秦蕊(1985一)，女，博士，主要从事海洋石油设施的设计方法与理论方面的研究。海洋工程装备与技术第2卷由于仅考虑出油管的稳态传热过程，因此，可采用热平衡原理‘6j对水下卧式采油树出油管的传热模型进行数值求解。取表面积为A的一小块圆筒型控制体为研究对象，如图3所示。囤霞内霾部原r—n油Z^m①一华(丁。。一Tw2)，