[發明專利]預測被加壓原油所流過管道最大管段長度的方法

有效

• 申請號: 201310039419.3
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103969156B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 何浩;黃強;張晨;戚亞明;曹軍;趙波;呂勝利;張侃毅;楊薇薇;李巖;宋小青;夏新宇;李陽
• 申請（專利權）人: 新疆科力新技術發展股份有限公司;新疆石油工程設計有限公司
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 烏魯木齊新科聯知識產權代理有限公司65107
• 代理人: 祁磊

1.一種預測被加壓原油所流過管道最大管段長度的方法，其步驟特征依次為：A、對待通過管道輸送的原油進行采樣，以確定呈現牛頓流體狀態的原油在不同剪切速率和不同壓力條件下的粘度與溫度的函數關系式：n＝a+b·t+f·t²，變量n為原油粘度，變量t為原油溫度,算出擬合常數a、b、f,并確定呈現非牛頓流體狀態的原油在不同剪切速率和不同壓力條件下的應力與溫度的函數關系式：τ＝a′+b′·t+f′·t²，變量τ為應力,變量t為原油溫度，算出擬合常數a′、b′、f′；測定原油從牛頓流體轉變為非牛頓流體時的反常溫度值T_F和凝固時的凝固溫度值T_N；根據蘇霍夫溫降公式分別將已獲知的T_F和測得的位于管道起點初始進油口處的原油溫度T_Q代入蘇霍夫溫降公式，使T_F替代T_L并使T_Q替代T_R，以計算出與T_F對應的原油所流過管道的第一過流管段長度值L₁，將已獲知的T_N代入蘇霍夫溫降公式，使T_N替代T_L并使T_Q替代T_R，以計算出與T_N對應的原油所流過管道的總過流管段長度值L_Z，分別將已獲知的T_N和T_F代入蘇霍夫溫降公式，使T_N替代T_L并使T_F替代T_R，以計算出第二過流管段長度值L₂，或計算總過流管段長度值L_Z與第一過流管段長度值L₁相減而得到的差值絕對值即為第二過流管段長度值L₂＝L_Z-L₁，L₁為由位于管道之外的加壓裝置加壓且溫度為T_Q的原油隨著其自身僅以牛頓流體狀態從管道起點開始經管道連續流動而降溫至T_F時所流過管道的管段長度值，L_Z為由位于管道之外的加壓裝置加壓且溫度為T_Q的原油隨著其自身在管道內連續流動而降溫至T_N時所流過管道的管段長度值，L₂為由位于管道之外的加壓裝置通過經第一過流管段僅以牛頓流體狀態流動的原油加壓且溫度為T_F的原油在第二過流管段內隨著其自身僅以非牛頓流體狀態從第一過流管段末端流動而降溫至T_N時所流過管道的管段長度值，變量T_L為原油流過的管段長度達到L時的溫度-單位：℃，T₀為可獲知的位于管道外側周圍介質的溫度-單位：℃，T_R為可獲知的原油位于管道初始管口時的溫度-單位：℃，K為可獲知的總傳熱系數-單位：W/(m²·℃)，π為圓周率，D_w為可獲知的管道的外直徑，變量L為原油流過管道的管段長度，G為可獲知的原油質量流量-單位：Kg/s，C為可獲知的原油比熱容-單位：J/Kg·℃，exp為以自然對數e為底的指數函數；B、當原油以牛頓流體經管道被加壓輸送時，原油保持牛頓流體狀態時在管道內流動所產生的回壓壓強與所流過管道的管段長度一一對應的P-L函數關系式①為：

ΔP1=32uDn2{(a+bT0+fT02)L-1XDw(bΔT1+2fT0ΔT1)[exp(-XDwL)-1]-12XDwfΔT12[exp(-2XDwL)-1]}]]>

在P-L函數關系式①當中，變量ΔP₁為原油流過管道的管段長度達到L時所對應產生的回壓壓強，u為可獲知的原油流動速度-單位：m/s，D_n為可獲知的管道內直徑-單位：m，a、b、f為擬合常數，T₀為可獲知的位于管道周圍的介質溫度-單位：℃，變量L為原油流過管道的管段長度-單位：m，K為可獲知的總傳熱系數-單位：W/(m²·℃)，π為圓周率，G為可獲知的原油質量流量-單位：Kg/s，C為可獲知的原油比熱容-單位：J/(Kg·℃)，D_w為可獲知的管道外直徑-單位：m，ΔT₁＝T_R-T₀，T_R為可獲知的位于管道起點初始進油管口的原油的溫度-單位：℃，exp為以自然對數e為底的指數函數；

當原油以非牛頓流體經管道被加壓輸送時，原油保持非牛頓流體狀態時在管道內流動所產生的回壓壓強與所流過管道的管段長度一一對應的P-L函數關系式②為：

ΔP2=2Rn{(a′+b′T0+f′T02)L-1XDw(b′ΔT2+2f′T0ΔT2)[exp(-XDwL)-1]-12XDwf′ΔT22[exp(-2XDwL)-1]}]]>

在P-L函數關系式②當中，變量ΔP₂為原油流過管道的管段長度達到L時所對應產生的回壓壓強，R_n為可獲知的管道內半徑-單位：m，a′、b′、f′為擬合常數，T₀為可獲知的位于管道周圍的介質溫度-單位：℃，變量L為原油流過管道的管段長度-單位：m，K為可獲知的總傳熱系數-單位：W/(m²·℃)，π為圓周率，G為可獲知的原油質量流量-單位：Kg/s，C為可獲知的原油比熱容-單位：J/(Kg·℃)，D_w為可獲知的管道外直徑-單位：m，ΔT₂＝T_R-T₀，T_R為可獲知的位于管道起點初始進油管口的原油的溫度-單位：℃，exp為以自然對數e為底的指數函數；

將第一過流管段長度值L₁和測得的被加壓且位于管道起點初始進油口處的原油溫度T_Q代入P-L函數關系式①當中,以使L₁替代L并使T_Q替代T_R，嘗試算出被加壓且位于第一過流管段內的原油流過管道的管段長度達到L₁時而產生的回壓壓強ΔP_x1，比較ΔP_x1與施加給位于管道內的原油的最大承載壓強值P_max的大小，若P_max＜ΔP_x1，舍棄已算出的ΔP_x1，將P_max代入P-L函數關系式①當中以替代ΔP₁，最終算出被加壓的原油實際流過管道的最長管段長度值L_max；若P_max≥ΔP_x1，算出ΔP_x2＝(P_max-ΔP_x1)，再將ΔP_x2和T_F代入P-L函數關系式②，以使ΔP_x2替代ΔP₂并使T_F替代T_R，算出被加壓且位于第二過流管段內的原油從第一過流管段末端開始流動而流過管道的管段長度值L_x，L_x≤L₂，再最終算出原油實際流過管道的最長管段長度值L_max＝(L₁+L_x)。