[发明专利]一种玻璃钢管线管输系统温度场非稳态特性分析方法

说明书

技术领域

本发明属于石油与天然气工程领域，具体涉及一种玻璃钢管线管输系统温度场非稳态特性分析方法。

背景技术

我国各油田生产的原油其流动性各不相同，大致可分为：胶质含量大的高粘度原油、含蜡较多的高凝点原油和轻质低粘原油。然而我国所产原油大部分都是高粘易凝原油。高凝点油品的凝点大多高于管道周围的环境温度，稠油在常温输送条件下其流动粘度通常很高，这样会导致管道的压降剧烈上升。因此，不能直接采用常温输送方法，必须采取降凝、降粘等措施。我国高粘易凝原油目前大多采用加热输送方式，原油靠加热炉加热来降低其粘度以达到减小摩阻的目的。对于热油管道，必须确保管道的安全运行。

关于埋地输油管道稳态运行及传热方面的研究已有大量的相关报道，近5年来，这方面的研究主要集中在输油管道正常运行时的管道内的油温、管道散热损失、传热系数和管道周围温度场等方面。

埋地热油管道周围土壤温度场分布是分析原油常温输送的一个重要影响因素，热油管道在运行过程中，受气候条件、土壤物性和管道埋深等多种因素影响。同时，准确预测埋地热油管道运行过程中管道周围土壤温度场的变化情况，可为今后分析热油管道输送过程中确定停输时间以及再启动等问题垫定基础，也对工程实际中玻璃钢管的使用提供参考。

由于油田原油高析蜡点，部分区块原油高凝、高粘，且采出水的矿化度较高，混合后结垢趋势明显，管线结垢结蜡严重导致堵塞管线，严重影响生产。由于升高温度会导致结垢加重，而降低温度又将导致原油析蜡，为了解决此问题，有必要开展管道周围土壤温度变化的分析，分析管外土壤温度场分布的影响因素。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的分析和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种玻璃钢管线管输系统温度场非稳态特性分析方法，实现对管道周围土壤温度分布影响因素的分析。

本发明提供了一种玻璃钢管线管输系统温度场非稳态特性分析方法，包括以下步骤：

步骤1，利用GAMBIT前处理模块建立玻璃钢管线管输系统温度场的管道和热影响区域的几何模型，并进行网格划分；

具体包括如下步骤：

步骤101，在所述GAMBIT前处理模块中设置所述玻璃钢管线管输系统管道和热影响区域的几何模型的几何尺寸；

步骤102，选取所述管道和热影响区域的几何模型的坐标，选取笛卡尔坐标系，以所述玻璃钢管与土壤横断面为XY坐标面，以地表边界为X轴，向右为正方向，以垂直于X轴并经过所述玻璃钢管横断面的圆心的直线为Y轴，垂直向上为正方向，两轴交点为原点；

步骤103，对所述管道和热影响区域的几何模型进行非均匀化网格划分，所述GAMBIT前处理模块提供非结构性网格，整个计算区域为38135个网格节点，所述玻璃钢管的管内原油和管壁设置为密集的六面体网格，管外土壤设置为稀疏的三角形网格；

步骤2，将经所述非均匀化网格划分的所述管道和热影响区域几何模型导入FLUENT分析模块中；

步骤3，在所述FLUENT分析模块中选取数值模拟方法，模拟计算土壤温度场，具体包括如下步骤：

步骤301，设置所述几何模型的边界条件；

步骤302，将所述土壤温度场的影响因素的参数输入到所述FLUENT分析模块中；

步骤303，采用与所述边界条件对应的第一类控制方程以及第二类控制方程模拟计算所述土壤温度场；

步骤304，将所述土壤温度场的模拟结果导入Tecplot后处理模块中进行观察分析。

其中，在步骤302中，所述土壤温度场的影响因素包括大气温度、运行时间、管道材质、油流温度、管道埋深、距管壁距离。

其中，步骤301中，地表边界为对流换热边界条件，X＝10和X＝-10为绝热边界条件，Y＝-8为恒温边界条件，速度入口为管道入口边界条件，自由出流为管道出口边界条件。

其中，所述第一类控制方程与所述边界条件分别对应，具体为：