[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201310039419.3
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103969156B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)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(fā)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(lián)知識產(chǎn)權代理有限公司65107
• 代理人: 祁磊

技術領域

本發(fā)明涉及石油地面集輸工藝，特別是預測被加壓原油所流過管道最大管段長度的方法。

背景技術

原油是成分復雜的混合物；原油中碳元素占83％～87％，氫元素占11％～14％，按組成分類可分為石蠟基、中間基、環(huán)烷基原油三類，不同地區(qū)原油物理性質(zhì)有很大的差別；為確保油井采出液和凈化原油安全集輸，油田礦場集輸設計規(guī)范中要求管輸出口原油溫度高于原油凝固點3℃～5℃。為達到該規(guī)范要求，油田地面建設中井口設計有加熱和保溫裝置，如井口電加熱器、盤管加熱爐等加熱設備，以新疆油田為例，每年10月下旬至次年3月下旬需要對(含蠟高凝低含水)原油進行加熱，消耗大量天然可燃氣、電力等能源，油田現(xiàn)場需要人員不斷巡視井口，管理難度大、安全隱患多。由于原油是混合物，它并不存在一個明確的從液體轉變?yōu)楣虘B(tài)的溫度點，所謂原油的凝固點是在特定條件下實驗值，凝固點概念與單質(zhì)或者純凈物質(zhì)不同，因此，采用室內(nèi)靜態(tài)條件下的原油凝固點作為管輸原油出口溫度的參考值并不準確和也不科學。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種預測被加壓原油所流過管道最大管段長度的方法，有助于大幅度降低油田地面基礎建設投資、伴生氣消耗和熱能損耗，節(jié)約地面建設投資、提高油田現(xiàn)場安全作業(yè)系數(shù)，以最低原油集輸成本有效保障集輸作業(yè)的安全。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：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(xiàn)牛頓流體狀態(tài)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(shù)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(shù)a、b、f,并確定呈現(xiàn)非牛頓流體狀態(tài)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(shù)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(shù)a′、b′、f′；測定原油從牛頓流體轉變?yōu)榉桥ｎD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(jù)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(tài)從管道起點開始經(jīng)管道連續(xù)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(nèi)連續(xù)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(jīng)第一過流管段僅以牛頓流體狀態(tài)流動的原油加壓且溫度為T_F的原油在第二過流管段內(nèi)隨著其自身僅以非牛頓流體狀態(tài)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(zhì)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(shù)-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(zhì)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(shù)e為底的指數(shù)函數(shù)；B、當原油以牛頓流體經(jīng)管道被加壓輸送時，原油保持牛頓流體狀態(tài)時在管道內(nèi)流動所產(chǎn)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(shù)關系式①為：