管理创新
电加热对低温情况下重油管线输送的几点研究
王青(西安石油大学)
王蓓(长庆油田分公司油气工艺研究院)
摘要：重油在春季和冬季在运输上存在着冷凝的危险，由于重油遇到温度降低，粘度会急刷降低，基至有墙的系敏，大大影响重油的调度，导致重油运输间断性停止输送的时候，管道内部塞留重沟会疑结在管壁内部，从而影响管线的正常运行。所以解决重油管线在低温环境下原油的输送是一个很重要而且很必要的课题。近年来，我国对这方面做了很大的研究，能够解决重油低温环境下正常运输最有效的方法就是对管线的加热。管战加热比如传统的加热方法为蒸汽锅炉加热，是蒸汽锅炉提供蒸汽对长距高输油干管进行加热，实际使用效聚很不理想。电加热输送重油工艺是在管道活性水集油工艺研究有一定成果之后，参照国内各大油田低温重油输送研究及环状重油输逐现状而研究出的新式集油流程。其可保证从井口出来的原油在管践中运输的过程中能够不冷凝而且比较平稳流动。并且，管线的电加热还能减少天然气的使用，能够越到节约能源的效果
关键词：重油管线；电加热；电加热动率一.电加热方式的特点
1.传输方便电能在长距离传输能量的时候从方式和能量的形式上都是比较方面快捷的，电源和导热件之间通过简单的到热线就可以实现能量的传输，由于导线绝缘电阻与导线电阻之比可趋近无穷大（优质绝缘材料与良导热体热阻之比才能达到)，因此，在电能传输过程中，自身损失和向周围空间的损失极少。
2.测量精确电加热器一般是用纯电阻负载组成，加热功率 P可以用施加在加热器上的电压U和通过电阻的电流I的乘机来进行计算得到。由于进行测量的仪器我们可以将精度进行设置，可以设置方分之一的精度还可以更高，所以，电加热的热量Q我们可以既准确又很方便的来进行测量计算得到。
3.调节方便对于交流电源进行加热的情况，可以通过一台可调变压器就比较方面的在我们想要调节的范围内进行对加热功率的调节，而对于支流电源进行加热的情况，我们也可以通过可控整流器电源来进行调节，所以，不管是交流电源电加热还是支流电源电加热，我们都可以很方便的来进行调节，
4.容易得到在现在试验条件之下，交流电源在实验室是必备的，而较大功率直流电源整流器的出现使得直流电源在实验室也比较常见，现在能很容易的得到实验的设备和最终想得到的数
据，为以后研究和实践起到了很大的帮助二.大地温度场的确定
在忽略掉同一深度所在平面地层处的温度变化，并认为热物性比较均匀的基础上，可以近似的认为大地是均质的半无限大物体，温度的变化只发生在深度方向上，大地表面的温度是受到大气温度影响的，而大气温度在一年四级和一天24小时中都是随着时间的变化而发生变化的，所以地表温度也随着大气温度的变化而发生着周期性的变化，但是大地温度的变化却要落后大气温度变化一个相位角Y，这是由于温度在变化的过程中，热量的传输是和时间有关的函数，热量从大气中传输到大地上是有一定的时间差的。我们把任何变化的周期性连续性的波都可以用傅里叶级数来表示。通过大量的原位试验表明，大地温度变化是有初始条件的，由于边界条件我们也可以认为是简谐波的形式来表述，这样的话，大地这个半无限大物体表面温度的变化我们就
4
化置理
2014年10月
可以通过一种余弦函数的形式来进行表示，如下公式(2-1)：
6(0, r)=8, + 4_ cos(+ )
(21)
式中：6，为半无限大物体表面，即x-0处。任何时刻的过余温度，它是以周期变化的平均温度。为基准的，6={-，，4_是物体表面温度波的板幅，T是波的周期，定物体表面温度波落
后大气温度波的相角。三，电加热管线传输功
大地温度本来存在温度场，假设有一管线埋深五处，管道的散射对此处的大地几乎没有什么影响，并且在此深度处温度每年的变化量最大差值基本小于1摄氏度可认为此处为恒温层，温度为ta在距离管线水平距离1处，管道的散热量对于此处的影响也是很小的，可以认为是相对绝热，ar/ax=0忽略轴向散热，在此假设的基础之上我们可以来进行建议物理模型，边长为21、深度为h的矩形区域中有一形区域散热，又因为管道周围温度场的分布是关于管道中心对称的。所以研究管线的传热问题时，只考虑管线对称的一侧即可。
由稳定状态下热量平衡关系式为：
0 = 0. + 0
(3 1)
ates cm
O, =c,m(t, +
d
0,,r(,r
h,=D,
2
(, ,)6x n
2 h.a
由以上公式可以推到得到：
2
dp + (A+BCd
A
(32)(33)
(34)
dx(4 +B)C
给定功率P，可求得流体沿管长的温度分布t。。反之，给定流体的出口温度，可求得相应的匹配功率。式((3-4)即为电加热
功率，管道内介质温度和大地温度场之间的关系式结论
1.地面温度场和电加热埋地管道的散热是影响大地温度场分布最为关键的两个因素，2、电加热管线的热量传输的传输效率收到时间和距离还有管线的内径等多方面因素的影响，要想使得传输功率较大就必须对时间和距离还有管线内部参数以及大地的导热情况进行深刻的研究。3，在输油管线正常运行过程中，距离管道的径向越是靠近，它的温度变化就会较大。4、在正常管线运行的情况下，对管线热力影响最严重的区域大约在距离管线
径向约8米处左右。参考文献：
[1]全积相.稳流场加热与RC效电加热开采重油的探讨[新疆石油学院学报，1992年00期，
[2]方惠妆、鲁益松.重油管道冬事输送防凝固方法——电加热取代蒸汽加热[]设备管理与维修，1990年04期。
【(第一)作者简介]王青：2007年毕业于中国石油大学(华东）油气储运专业，现在西安长庆科技工程有限责任公司工程师。主要研究领域为：油田集输系统设计。