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天然气与石油 NATURAL GAS AND OL
2016年8月
温度对冷热原油交替输送影响的数值模拟
曲晶璃闫肃？张可心3
1.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318； 2.中国石油集团海洋工程有限公司，北京100176；
3.中国石油大庆油田有限责任公司储运销售分公司，黑龙江大庆163453
摘要：为了解不同原油温度对冷热原油交替输送过程中混油量的影响，建立冷热原油交替输送计算模型，运用计算流体动力学FLUENT软件采用有限体积法对原油温度进行数值模拟，得到不同温度条件下冷热原油交替输送过程中的混油分布规律并对模拟结果进行分析。结果表明，热油前行会比冷油前行产生更多的混油；在热油前行的情况下，适当提高冷油出站温度会减少混油量；在冬季埋地管线地温较低时，应多进行冷油前行、热油后行的输送方式来减少混油量。
关键词：顺序输送；混油；FLUENT；数值模拟 D0I:10. 3969 /j. issn. 1006 5539. 2016. 04. 003
0前言
原油管道输送方式，具有运输量大，能耗少，运费低的优点。我国原油一般为高黏高凝原油，此种原油的特点是在低温状态下流动性较差，这也是我国长输管线大多采用加热输送的原因。而进口原油与国产原油不同，大多数为低黏低凝原油，在低温状态下依然能保持较好的流动性。
随着我国经济的高速发展，原油进口量也随之剧增。据估计，到2020年我国的原油对外依存度将超过60%。将不同种类的国产原油和进口原油采取顺序输送的方式逐渐发展起来，这就是冷热原油交替输送技术[2-5] 冷热原油交替输送是一个非稳态过程，在冷热原油顺序输送过程中，管道内原油温度和压力发生交替变化，使管道沿线油流的压力、流量和温度均不稳定，整个管道始终处于非常复杂的水力和热力瞬变状态；过程包含管道内原油流动与传热耦合、管内油流换热与管外土壤导热耦合的双重耦合间题，需要建立复杂的数学模型[6-7]；在输送过程中会带来如交变温度场、混油、管道疲劳寿命等问题)。针对冷热原油交替输送技术，结合计算流体动力学FLUENT软件建立混油量的计算模型，用有限
收稿日期：2016-0220
体积法求解，在不同温度条件下对混油量的影响进行数值模拟。
1计算模型
1.1几何建模与网格划分
模拟管道长度20m，直径1m，在建立三维几何模型后通过ICEM软件进行O型网格划分.所得六面体网格数41152个，节点数5133个。管道三维网格见图1。
图1管道三维网格模型
1.2计算方程
任何流动问题都必须满足质量守恒定律，冷热原油交替输送过程中的流体也必须满足质量守恒定律，即称作连续性方程：
e + a(pu) + a(pu) + a(pw)
=0
e
ax
ay
作者简介：曲晶璃（1993－），男，黑龙江大庆人，硕士研究生，从事油气长距离管输研究。万方数据
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