《輸油管道設(shè)計與管理》配套PPT教學課件,輸油管道設(shè)計與管理,輸油管道,設(shè)計,管理,配套,PPT,教學,課件 （一）熱油管道的試運投產(chǎn)（一）熱油管道的試運投產(chǎn) 試試運運是是管管道道由由施施工工建建設(shè)設(shè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入入生生產(chǎn)產(chǎn)運運行行的的關(guān)關(guān)鍵鍵階階段段。管管道道的的設(shè)設(shè)計計是是否否符符合合實實際際，施施工工質(zhì)質(zhì)量量是是否否符符合合要要求求等等問問題題都都將將在在投投產(chǎn)產(chǎn)過過程程中中集集中中地地暴暴露露出出來來。而而且且長長輸輸管管道道的的投投產(chǎn)產(chǎn)還還與與油油品品的的運運輸輸、電電訊訊系系統(tǒng)統(tǒng)等等方方面面密密切切相相關(guān)，因此投產(chǎn)前要做好各項準備工作。關(guān)，因此投產(chǎn)前要做好各項準備工作。1、全線組成統(tǒng)一的投產(chǎn)指揮機構(gòu)，確保各項工作能逐級落實。、全線組成統(tǒng)一的投產(chǎn)指揮機構(gòu)，確保各項工作能逐級落實。2、配備好各崗位的工作人員，建立一支反應(yīng)靈活的維修搶險隊伍。、配備好各崗位的工作人員，建立一支反應(yīng)靈活的維修搶險隊伍。4、制定投產(chǎn)方案。、制定投產(chǎn)方案。3、制定各種生產(chǎn)管理制度，配備好投產(chǎn)所需的各種設(shè)備工具。、制定各種生產(chǎn)管理制度，配備好投產(chǎn)所需的各種設(shè)備工具。第二節(jié)第二節(jié) 熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)1投產(chǎn)程序一般包括：投產(chǎn)程序一般包括：各站單體及整體冷熱水試運。各站單體及整體冷熱水試運。單體試運包括：單體試運包括：油罐試水油罐試水加熱爐和鍋爐的烘爐及試燒加熱爐和鍋爐的烘爐及試燒電機和主泵試運電機和主泵試運站內(nèi)整體試運分冷水試運和熱水試運，采用站內(nèi)循環(huán)流程站內(nèi)整體試運分冷水試運和熱水試運，采用站內(nèi)循環(huán)流程沖洗清掃站間管路。沖洗清掃站間管路。預熱管路：一般采用熱水預熱。長距離管道一般采用正反預熱管路：一般采用熱水預熱。長距離管道一般采用正反輸交替預熱，短管道一般采用單向預熱。輸交替預熱，短管道一般采用單向預熱。熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)2熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)通通油油投投產(chǎn)產(chǎn)，管管線線預預熱熱達達到到要要求求并并全全面面檢檢查查合合格格后后便便可可投油。投油。為為了了順順利利地地進進行行以以上上投投產(chǎn)產(chǎn)程程序序，需需要要進進行行一一系系列列的的計計算算。其其中中最最重重要要的的是是管管道道預預熱熱多多長長時時間間后后方方可可正正式式投投油油，即即預熱時間計算。這是本節(jié)課討論的主要問題。預熱時間計算。這是本節(jié)課討論的主要問題。3（二）（二）埋地熱油管道埋地熱油管道啟動過程的特點啟動過程的特點 徑向傳熱：徑向傳熱：投投產(chǎn)產(chǎn)初初期期是是不不穩(wěn)穩(wěn)定定傳傳熱熱過過程程。開開始始時時鋼鋼管管和和土土壤壤溫溫度度為為原原始始土土壤壤溫溫度度，熱熱油油或或熱熱水水輸輸入入后后，鋼鋼管管及及土土壤壤從從油油流流或或熱熱水水中中吸吸取取大大量量熱熱量量，開開始始時時，由由于于油油壁壁溫溫差差很很大大，傳傳熱熱量量很很大大，散散出出的的熱熱量量首首先先加加熱熱鋼鋼管管、防防腐腐層層，然然后后是是土土壤壤，使使附附近近的的一一層層土土壤壤溫溫度度升升高高，而而此此時時由由于于管管路路及及其其附附近近土土壤壤與與外外界界土土壤壤的的溫溫差差很很小小，所所以以往往遠遠處處土土壤壤及及大大氣氣的的散散熱熱量量很很小小,也也就就是是說說，首首先先在在管管路路周周圍圍的的土土壤壤中中蓄蓄熱熱。隨隨著著時時間間的的延延長長，管管路路附附近近的的土土壤壤溫溫度度不不斷斷升升高高，與與油油流流的的溫溫差差逐逐漸漸縮縮小小，油油流流的的熱熱損損失失逐逐漸漸減減小小，而而被被加加熱熱的的土土層層半半徑徑逐逐漸漸增增大大，土土壤壤蓄蓄熱熱量量逐逐漸漸上上升升。當當各各部部分分土土壤壤向向外外傳傳遞遞的的熱熱量量相相等等時時，土土壤壤的的蓄蓄熱熱過過程程也也就就結(jié)結(jié)束束了了,在在管管路周圍的土壤中也就建立了穩(wěn)定的溫度場。路周圍的土壤中也就建立了穩(wěn)定的溫度場。4上述過程可簡單地表示為上述過程可簡單地表示為:Ttu熱影響區(qū)熱影響區(qū) 蓄熱量蓄熱量T 散熱量散熱量 穩(wěn)定。穩(wěn)定。熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)5軸向情況軸向情況 從從管管線線軸軸向向分分析析，沿沿油油流流流流動動方方向向，各各處處的的散散熱熱情情況況是是不不同同的的。起起點點斷斷面面，維維持持出出站站油油溫溫不不變變運運行行時時，油油溫溫基基本本不不變變，傳傳熱熱過過程程如如上上所所述述，散散熱熱量量隨隨時時間間的的延延長長而而減減小小。其其后后的的各各個個斷斷面面，由由于于沿沿程程溫溫降降，油油溫溫較較低低，油油壁壁溫溫差差較較小小，土土壤壤蓄蓄熱熱量量上上升升速速度度減減慢慢，穩(wěn)穩(wěn)定定的的時時間間要要長長。在在中中間間某某段段落落，油油流流開開始始到到達達時時，油油溫溫比比TR低低得得多多，散散熱熱量量較較少少，隨隨著著啟啟動動時時間間的的延延長長，油油溫溫逐逐漸漸上上升升，散散熱熱量量可可能能經(jīng)經(jīng)歷歷先先逐逐漸漸增增大大，然然后后又又逐逐漸漸減減小小的的過過程程。在在終終點點斷斷面面處處，開開始始投投產(chǎn)產(chǎn)時時，熱熱油油或或熱熱水水到到達達時時可可能能已已接接近近地地溫溫，要要經(jīng)經(jīng)過過一一段段時時間間油油溫溫才才逐逐漸漸上上升升且且升升溫溫速速度度緩緩慢慢，此處散熱量可能是逐漸升高的，最后達到穩(wěn)定。此處散熱量可能是逐漸升高的，最后達到穩(wěn)定。熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)6由由以以上上分分析析可可見見，在在啟啟動動過過程程中中，沿沿線線各各斷斷面面上上，土土壤壤溫溫度度場場都都是是隨隨時時間間而而變變化化的的，且且各各處處的的變變化化情情況況不不同同。啟動過程的熱力工況屬于三維不穩(wěn)定傳熱過程，即啟動過程的熱力工況屬于三維不穩(wěn)定傳熱過程，即總總的的來來說說，啟啟動動過過程程的的傳傳熱熱量量要要大大于于正正常常輸輸油油時時的的傳傳熱熱量量，因因為為在在向向外外散散熱熱的的同同時時，還還要要加加熱熱土土壤壤，故故啟啟動動過過程中油流的溫降比正常輸油時大得多程中油流的溫降比正常輸油時大得多。熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)7（三）熱油管道的啟動方法（三）熱油管道的啟動方法 1、冷管直接啟動、冷管直接啟動將將熱熱油油直直接接輸輸入入溫溫度度等等于于管管線線埋埋深深處處自自然然地地溫溫的的冷冷管管道道，靠靠油油流流降降溫溫放放熱熱來來加加熱熱周周圍圍土土壤壤。這這樣樣，最最先先進進入入管管道道的的油油流流在在輸輸送送過過程程中中一一直直與與冷冷管管壁壁接接觸觸，散散熱熱量量大大，當當管管道道較較長長時時，油油溫溫很很快快降降至至接接近近自自然然地地溫溫，遠遠低低于于凝凝固固點點。通通常常把把這這一一段段稱稱為為冷冷油油頭頭。冷冷油油頭頭散散失失的的熱熱量量主主要要用用于于加加熱熱鋼鋼管管及及部部分分防防腐腐層層。冷冷油油頭頭中中，有有相相當當長長的的一一段段油油流流溫溫度度接接近近或或低低于于凝凝固固點點，油油頭頭在在管管內(nèi)內(nèi)凝凝結(jié)結(jié)，使使輸輸送送時時的的摩摩阻阻急急劇劇升升高高，以以至至于于會會超超出出泵泵和和管管道道強強度度的的允允許許范范圍圍。因因此此只只有有當當管管道道距距離離短短，投投油油時時地地溫溫高高，并并能能保保證證大大排排量量輸輸送送情情況況下下，才才能能采采用用冷冷管管直直接接啟啟動動。對對于于長長輸輸管管道道，當當?shù)氐販販亟咏咏厅c時，也可采用冷管直接啟動。近凝固點時，也可采用冷管直接啟動。8熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)2、加稀釋劑或降粘劑啟動、加稀釋劑或降粘劑啟動 例例如如湛湛茂茂線線，1980年年10月月1日日投投產(chǎn)產(chǎn)，啟啟動動前前管管內(nèi)內(nèi)存存有有原原油油(凝凝固固點點-17)，投投產(chǎn)產(chǎn)時時氣氣溫溫30，管管道道埋埋深深處處地地溫溫29，采采用用直直接接啟啟動動方方法法，將將凝凝點點為為33的的大大慶慶原原油油加加熱熱到到40后后直直接接輸輸入入冷冷管管道道。只只開開首首站站輸輸油油泵泵，最最高高出出站站壓壓力力為為3.6MPa，末末站站油油溫溫在在投投油油15天天內(nèi)內(nèi)為為2930。該該管管線線之之所所以以能能采采用用冷冷管管直直接接啟啟動動，是是因因為為地地溫溫較較高高，接接近近凝凝固固點點，在在流流動動條條件件下下原油根本不會凝結(jié)。原油根本不會凝結(jié)。在在原原油油中中加加入入化化學學添添加加劑劑或或稀稀油油，降降凝凝降降粘粘后后直直接接輸輸入入冷冷管管道，這種方法要受降粘劑或稀油的限制。道，這種方法要受降粘劑或稀油的限制。93、預熱啟動、預熱啟動 目目前前，對對于于大大多多數(shù)數(shù)輸輸送送易易凝凝原原油油的的長長輸輸管管道道，均均采采用用此此方方法法啟啟動動。即即在在輸輸送送原原油油前前先先在在管管道道中中輸輸送送熱熱水水，往往土土壤壤中中蓄蓄入入部部分分熱熱量量，建建立立一一定定的的溫溫度度場場后后再再輸輸油油。預預熱熱的的方方法法可可以以是是單單向向預預熱熱(即即一一直直從從首首站站往往末末站站輸輸送送熱熱水水)，也也可可以以是是正正反反輸輸交交替替預預熱熱。對對于于較較長長的的管管道道，為為了了節(jié)節(jié)約約水水和和燃燃料料，并并避避免免排排放大量熱水污染環(huán)境，常采用正反輸交替預熱。放大量熱水污染環(huán)境，常采用正反輸交替預熱。熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)熱熱水水預預熱熱啟啟動動雖雖然然安安全全可可靠靠，但但要要耗耗用用大大量量的的水水、燃燃料料和和動動力力，且且排排出出的的熱熱水水溫溫度度高高，且且往往往往含含油油，易易造造成成環(huán)環(huán)境境污污染染(包包括括熱熱污污染染和和油油污污染染)。如如73年年鐵鐵秦秦線線投投產(chǎn)產(chǎn)(720，454.3km)，預預熱熱28天天，用用水水47萬萬方方，74年年慶慶鐵鐵復復線線(720，523km)，預預熱熱18天天，用用水水40萬萬方方，75年年秦秦京京線線(529，342km)，預熱預熱14天，用水天，用水13.8萬方。萬方。10隨著投產(chǎn)經(jīng)驗的不斷增加，我國管線啟動時的預熱時間隨著投產(chǎn)經(jīng)驗的不斷增加，我國管線啟動時的預熱時間和用水量都在不斷減少。近年來，有些管線啟動時采用和用水量都在不斷減少。近年來，有些管線啟動時采用的方法是：在首站備足充滿一個加熱站間管道容積所需的方法是：在首站備足充滿一個加熱站間管道容積所需的水量，在投油前先往管道中輸送熱水，等熱水達到第的水量，在投油前先往管道中輸送熱水，等熱水達到第二站時首站開始投油。這樣就使預熱時間和用水量大大二站時首站開始投油。這樣就使預熱時間和用水量大大減少，一般輸入熱水后減少，一般輸入熱水后20個小時左右即可投油。利用這個小時左右即可投油。利用這種方法，種方法，91年成功地啟動了東臨管線，年成功地啟動了東臨管線，92年成功地啟動年成功地啟動了中洛復線。了中洛復線。熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)11（四）熱油管道的預熱過程計算（四）熱油管道的預熱過程計算計算目的：計算目的：了解土壤溫度場隨預熱時間的變化情況；了解土壤溫度場隨預熱時間的變化情況；確定到達投油條件所需的預熱時間。確定到達投油條件所需的預熱時間。熱熱水水預預熱熱前前，需需要要準準備備水水源源、燃燃料料和和熱熱水水排排放放地地點點。特特別別是是燃燃料料，不不能能象象正正常常輸輸油油情情況況下下那那樣樣直直接接取取用用管管中中原原油油。要要臨臨時時用用汽汽車車油油槽槽車車將將燃燃料料拉拉到到各各個個加加熱熱站站，預預熱熱過過程程中中需需耗耗用用多多少少燃燃料料、水水、電電等等都都要要事事先先計計劃劃、安安排排，而而這這些些都要求知道預熱時間，了解沿線的土壤溫度場情況。都要求知道預熱時間，了解沿線的土壤溫度場情況。預熱過程的傳熱特點：預熱過程的傳熱特點：a.出出站口截面，散熱量由大到小站口截面，散熱量由大到小b.中間截面，散熱量由中間截面，散熱量由到到c.進站口截面，散熱量緩慢上升進站口截面，散熱量緩慢上升12熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)冷冷管管道道的的熱熱水水預預熱熱過過程程就就是是周周圍圍土土壤壤溫溫度度場場的的建建立立過過程程，也也就就是是周周圍圍土土壤壤的的蓄蓄熱熱過過程程，也也是是土土壤壤熱熱阻阻不不斷斷增增大大、管管道道熱熱損損失失不不斷斷減減少少的的過過程程。如如果果按按TR、TZ及及Q由由軸軸向向溫溫降降公公式式推推算算管管路路的的總總傳傳熱熱系系數(shù)數(shù)K，將將表表現(xiàn)現(xiàn)為為K值值的的不不斷斷下下降降。顯顯然然按按穩(wěn)穩(wěn)定定傳傳熱熱公公式式計計算算的的K值值，不不能能反反映映不不穩(wěn)穩(wěn)定定傳傳熱熱過過程程中中油油管管的的散散熱熱特特性性。但但在在還還未未建建立立正正確確的的算算法法前前，工工程程上上仍仍沿沿用用上上述述K值值來來分分析析啟啟動動過過程程，在在輸輸量量和和起起點點溫溫度度恒恒定定的的情情況況下下，上上述述K值值能能大大體體上上反反映映預預熱熱效效果果。為為了了與與穩(wěn)穩(wěn)定定傳傳熱熱過過程程有有所所區(qū)區(qū)別別，用用K 表表示示不不穩(wěn)穩(wěn)定定傳傳熱熱過過程程的的總總傳傳熱熱系系數(shù)數(shù)。當當鋼鋼管管壁壁和和防防腐腐層層的的蓄蓄熱熱接接近近穩(wěn)穩(wěn)定定后后，K 值值主主要要取取決決于于土土壤壤的的不不穩(wěn)穩(wěn)定定傳傳熱熱過過程程。如如果果用用2 表表示示不不穩(wěn)穩(wěn)定定導導熱熱過過程程土土壤壤的的放放熱熱系系數(shù)數(shù)，則則K 2。工工程程上上常常用用2 值值與與正正常常輸輸油油工工況況下下的的2值值比比較較來來判判斷斷預預熱熱過過程程是是否否達達到到穩(wěn)穩(wěn)定定。當當2 下下降降到到與與2接接近近時時即即可可投投油油。所所以以我我們們先先來討論來討論2 與預熱時間的關(guān)系。與預熱時間的關(guān)系。132 與預熱時間的關(guān)系與預熱時間的關(guān)系 計算計算2 與預熱時間的關(guān)系有兩種方法：與預熱時間的關(guān)系有兩種方法：恒熱流法和恒壁溫法。恒熱流法和恒壁溫法。1、恒熱流法、恒熱流法 這這種種方方法法把把埋埋地地熱熱油油管管道道的的啟啟動動過過程程看看作作是是埋埋在在半半無無限限大大均均勻勻介介質(zhì)質(zhì)中中連連續(xù)續(xù)作作用用的的線線熱熱源源的的不不穩(wěn)穩(wěn)定定導導熱熱過過程程。即即認認為為土土壤壤是是各各向向同同性性的的，管管道道傳傳向向各各個個方方向向的的熱熱流流強強度度相相等等，且不隨時間變化。經(jīng)過理論推導可得到且不隨時間變化。經(jīng)過理論推導可得到2 的的計算公式：計算公式：14一一般般認認為為，當當K 2=2.8-3.5W/m2時時，預預熱熱過過程程達達到到穩(wěn)穩(wěn)定定，從從而而可可由由上上式式求求得得所所需需的的預預熱熱時時間間。但但根根據(jù)據(jù)此此式式計計算算的的預預熱時間偏長，主要原因如下：熱時間偏長，主要原因如下：1、實實際際預預熱熱過過程程的的散散熱熱量量不不是是常常數(shù)數(shù)，是是隨隨時時間間變變化化的的。一般比正常運行時的一般比正常運行時的qL要大得多。要大得多。2、取取管管外外壁壁溫溫度度等等于于該該點點的的土土壤壤溫溫度度也也是是有有誤誤差差的的。實實際際上管壁與土壤之間有間隙，存在接觸熱阻。上管壁與土壤之間有間隙，存在接觸熱阻。3、推導中忽略了地表散熱和土壤自然溫度場的影響。、推導中忽略了地表散熱和土壤自然溫度場的影響。4、公公式式未未反反映映出出斷斷面面位位置置的的影影響響。實實際際上上，由由于于沿沿線線水水溫溫不不同同，沿沿線線各各斷斷面面的的土土壤壤溫溫度度場場變變化化亦亦不不同同。加加熱熱站站出出口口處處水水溫溫高高，達達到到同同樣樣的的溫溫度度分分布布所所需需的的時時間間比比站站間間末末端端短短得得多多，而而公公式式中中卻卻未未包含這個因素，顯然是不合實際的。包含這個因素，顯然是不合實際的。熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)152恒壁溫法恒壁溫法這種方法作了如下假設(shè)：這種方法作了如下假設(shè)：把埋地熱油管道看作是無限大均勻介質(zhì)中連續(xù)作用的圓柱把埋地熱油管道看作是無限大均勻介質(zhì)中連續(xù)作用的圓柱形熱源。形熱源。忽略地面散熱的影響。忽略地面散熱的影響。熱源開始作用前，管壁及周圍土壤溫度為熱源開始作用前，管壁及周圍土壤溫度為T0，一開始加一開始加熱，管壁溫度立即躍升到等于穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度，且保持熱，管壁溫度立即躍升到等于穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度，且保持不變不變，故名，故名“恒壁溫法恒壁溫法”根根據(jù)據(jù)上上述述假假設(shè)設(shè)，列列出出二二維維導導熱熱微微分分方方程程，通通過過計計算算機機求求解解，并將結(jié)果用因次分析法整理得到：并將結(jié)果用因次分析法整理得到：16熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)式中：式中：上上式式未未體體現(xiàn)現(xiàn)埋埋深深ht的的影影響響，推推導導實實際際上上是是按按ht/D考考慮慮的的。實實際際上上，ht/D越越小小，需需要要的的預預熱熱時時間間越越長長。因因此此只只有有當當ht/D較較大大(如如ht/D4)時時，上上述述假假設(shè)設(shè)才才是是合合理理的的。由由此此可可見見，該式計算的預熱時間偏短。該式計算的預熱時間偏短。分析上式可以發(fā)現(xiàn)：分析上式可以發(fā)現(xiàn)：17熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)該式同樣未體現(xiàn)土壤自然溫度及斷面位置的影響。該式同樣未體現(xiàn)土壤自然溫度及斷面位置的影響。實實際際的的預預熱熱過過程程既既不不是是恒恒熱熱流流的的也也不不是是恒恒壁壁溫溫的的。若若達達到到同同樣樣的的2，恒恒熱熱流流法法計計算算的的時時間間較較長長，偏偏于于保保守守，恒恒壁溫法偏短，偏于不安全壁溫法偏短，偏于不安全。例：一條管道例：一條管道720，埋深，埋深ht=1.6m，若需達到若需達到2=3.5W/m2，則：，則：按恒熱流法計算所需預熱時間按恒熱流法計算所需預熱時間305h13天天按恒壁溫法計算所需預熱時間按恒壁溫法計算所需預熱時間99h4天天18這這是是從從我我國國長長輸輸管管道道投投產(chǎn)產(chǎn)實實踐踐中中總總結(jié)結(jié)出出來來的的一一種種近近似似計計算算方方法法。根根據(jù)據(jù)我我國國多多次次長長輸輸熱熱油油管管道道的的投投產(chǎn)產(chǎn)實實踐踐證證明明是是可可行行的的。這這種種方方法法認認為為當當預預熱熱過過程程的的實實際際蓄蓄熱熱量量與與穩(wěn)穩(wěn)定定工工況況下下的的蓄蓄熱熱量量之之比比達達到到某某一一百百分分數(shù)數(shù)時時即即可可投投油油，然然后后再再根根據(jù)據(jù)預預熱過程的實際熱負荷計算所需的預熱時間。熱過程的實際熱負荷計算所需的預熱時間。由土壤蓄熱量估算預熱時間由土壤蓄熱量估算預熱時間 計算步驟如下（常按一個加熱站間考慮）：計算步驟如下（常按一個加熱站間考慮）：確定預熱要達到的蓄熱量百分比確定預熱要達到的蓄熱量百分比19由由于于各各季季的的地地溫溫不不同同，所所以以穩(wěn)穩(wěn)定定工工況況下下的的蓄蓄熱熱量量各各季季也也不不同同。各各季季的的蓄蓄熱熱量量比比可可取取不不同同值值。對對于于冬冬季季投投產(chǎn)產(chǎn)的的管管線線，一一般般可可取取xu5060，夏夏、秋秋季季可取可取xu=3040%。當然。當然xu的選取與實際經(jīng)驗是分不開的。的選取與實際經(jīng)驗是分不開的。下面是幾條管線投產(chǎn)時的蓄熱量比：下面是幾條管線投產(chǎn)時的蓄熱量比：線名線名管長管長管徑管徑預熱時間預熱時間投產(chǎn)日期投產(chǎn)日期xu投油時進站水溫投油時進站水溫kmmm天天%撫鞍線撫鞍線1304261972.12.316753鐵秦線鐵秦線4547202873.9.2463.234慶鐵線慶鐵線5237201874.9.2060.734任京線任京線119529576.6.2930.934熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)20以管道中心為圓心，將以管道中心為圓心，將ht-R厚的環(huán)形分為厚的環(huán)形分為n層。層。計算計算 ht-R的環(huán)形土層的穩(wěn)定蓄熱量的環(huán)形土層的穩(wěn)定蓄熱量 熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)ht21由下式可求得每層由下式可求得每層(圓環(huán)內(nèi)圓環(huán)內(nèi))的穩(wěn)定蓄熱量：的穩(wěn)定蓄熱量：各層內(nèi)外側(cè)的溫度可由溫度分布公式得到各層內(nèi)外側(cè)的溫度可由溫度分布公式得到22式中：式中：q(htR)環(huán)形土壤每米穩(wěn)定蓄熱量，環(huán)形土壤每米穩(wěn)定蓄熱量，kJ/mTm、T0第第i環(huán)平均溫度、自然地溫，環(huán)平均溫度、自然地溫，Ct土壤比熱容，土壤比熱容，kJ/kgVi第第i層環(huán)狀土層的體積，層環(huán)狀土層的體積，m3t土壤的密度，土壤的密度，kg/m3若若Ct無實測值，則無實測值，則式中：式中：Ck土壤中骨架顆粒干燥時的比熱，對于一般沙土、土壤中骨架顆粒干燥時的比熱，對于一般沙土、粘土在常溫下可取粘土在常溫下可取0.84kJ/kgCs水的比熱，水的比熱，kJ/kg土壤的含水率土壤的含水率熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)23預熱過程熱負荷計算預熱過程熱負荷計算qYRQ1-蓄入土壤的熱量蓄入土壤的熱量(用上面介紹的方法計算用上面介紹的方法計算)；Q2-預預熱熱用用水水升升溫溫至至排排水水溫溫度度所所需需熱熱量量(根根據(jù)據(jù)用用水水量量和和來水與排水溫度之差計算來水與排水溫度之差計算)；Q3-預熱過程中散失到大氣、地下水及環(huán)形土層外的熱預熱過程中散失到大氣、地下水及環(huán)形土層外的熱量量(秋季約為蓄熱量的一半，夏季可以忽略不計秋季約為蓄熱量的一半，夏季可以忽略不計)。熱油管道的啟動投產(chǎn)熱油管道的啟動投產(chǎn)預熱過程中需要加熱爐提供的熱量為：預熱過程中需要加熱爐提供的熱量為：24估算預熱時間估算預熱時間YR式中式中qYR站間管段預熱所需熱量，站間管段預熱所需熱量，kJQR加熱站加熱能力，加熱站加熱能力，kJ/hR預熱過程加熱爐利用系數(shù)預熱過程加熱爐利用系數(shù)25（五）投油時應(yīng)注意的問題（五）投油時應(yīng)注意的問題 管線預熱完成后即可改輸原油。原油進入管道后，在油頭管線預熱完成后即可改輸原油。原油進入管道后，在油頭到達末站之前的一段時間內(nèi)，輸油管道處于油水交替過程到達末站之前的一段時間內(nèi)，輸油管道處于油水交替過程中。為了減少混油量，應(yīng)注意以下幾個問題：中。為了減少混油量，應(yīng)注意以下幾個問題：1、盡可能加大輸油量，一般應(yīng)大于預熱輸水量的一倍。、盡可能加大輸油量，一般應(yīng)大于預熱輸水量的一倍。2、在油頭前、在油頭前(即油水界面處即油水界面處)連續(xù)放入連續(xù)放入23個隔離器個隔離器(清管清管器器)。3、首站油源和末站轉(zhuǎn)運要銜接，投油后不得中途停輸。、首站油源和末站轉(zhuǎn)運要銜接，投油后不得中途停輸。264 4、中間站盡可能采用壓力越站流程。必須啟泵時，要在混、中間站盡可能采用壓力越站流程。必須啟泵時，要在混油段（含隔離器）過站后再啟泵。油段（含隔離器）過站后再啟泵。5、混混油油段段進進入入末末站站后后，要要進進專專門門的的混混油油罐罐，混混油油罐罐的的容容量量視視情情況況而而不不同同。放放置置隔隔離離器器時時，可可取取混混油油罐罐容容量量為為管管道道總總?cè)萑莘e積的的5，未未放放置置隔隔離離器器時時，混混油油罐罐的的容容量量為為管管道道總總?cè)萑莘e積的的40?；旎煊陀瓦M進罐罐后后，加加溫溫脫脫水水，待待含含水水合合格格后后方方允許外銷。允許外銷。27第三節(jié)第三節(jié)含蠟原油管道的蠟沉積及清管含蠟原油管道的蠟沉積及清管由于含蠟原油的凝點一般高于管道周圍環(huán)境溫度，必須降由于含蠟原油的凝點一般高于管道周圍環(huán)境溫度，必須降凝凝降粘后輸送，目前多采用加熱輸送。降粘后輸送，目前多采用加熱輸送。熱輸含蠟原油管道的特點：熱輸含蠟原油管道的特點：隨著管道中沿程油溫的降低，在析蠟點以下，原油中石蠟隨著管道中沿程油溫的降低，在析蠟點以下，原油中石蠟逐漸析出并沉積在管壁上，使流通截面減少，摩阻增大，逐漸析出并沉積在管壁上，使流通截面減少，摩阻增大，管道輸送能力降低；同時又增大了油流至管內(nèi)壁的熱阻，管道輸送能力降低；同時又增大了油流至管內(nèi)壁的熱阻，使總傳熱系數(shù)下降，并使輸送費用增加。使總傳熱系數(shù)下降，并使輸送費用增加。如鐵大線熊岳至復線站間自如鐵大線熊岳至復線站間自1975年投產(chǎn)到年投產(chǎn)到1979年底未進行年底未進行清蠟，管壁的當量結(jié)蠟厚度達清蠟，管壁的當量結(jié)蠟厚度達26mm，摩阻上升，摩阻上升1.2MPa，管道效率下降了管道效率下降了20，1980年清管后，在同樣的輸油壓力年清管后，在同樣的輸油壓力下輸量比下輸量比1979年提高了年提高了100萬噸。萬噸。28由于管內(nèi)壁結(jié)蠟，給輸油工作者帶來了許多新的問題。由于管內(nèi)壁結(jié)蠟，給輸油工作者帶來了許多新的問題。以往大慶和勝利油田采用保持輸油溫度不低于以往大慶和勝利油田采用保持輸油溫度不低于40的措的措施來控制管內(nèi)壁結(jié)蠟，這雖然是減少結(jié)蠟的措施，但增施來控制管內(nèi)壁結(jié)蠟，這雖然是減少結(jié)蠟的措施，但增加了管道的熱損失。為了在經(jīng)濟加熱溫度較低時確保管加了管道的熱損失。為了在經(jīng)濟加熱溫度較低時確保管道的輸油能力，管內(nèi)外對管內(nèi)壁石蠟沉積底條件和機理道的輸油能力，管內(nèi)外對管內(nèi)壁石蠟沉積底條件和機理進行了不少實驗研究工作。下面就進行了不少實驗研究工作。下面就管內(nèi)壁的結(jié)蠟機理、管內(nèi)壁的結(jié)蠟機理、影響管內(nèi)壁石蠟沉積速率的因素、管壁結(jié)蠟時溫降和摩影響管內(nèi)壁石蠟沉積速率的因素、管壁結(jié)蠟時溫降和摩阻的影響以及減少結(jié)蠟和清蠟措施阻的影響以及減少結(jié)蠟和清蠟措施作簡單介紹。作簡單介紹。291、原油析蠟和管壁結(jié)蠟過程、原油析蠟和管壁結(jié)蠟過程(1)溫降過程中石蠟的析出溫降過程中石蠟的析出原油中的石蠟是指原油中的石蠟是指十六烷以上的正構(gòu)烷烴的混合物，其中十六烷以上的正構(gòu)烷烴的混合物，其中中等分子量的蠟組分含量最多，低分子量和高分子量的蠟中等分子量的蠟組分含量最多，低分子量和高分子量的蠟所占的比例都比較小所占的比例都比較小。蠟在原油中的溶解度隨其分子量的增大和蠟熔點的升高而蠟在原油中的溶解度隨其分子量的增大和蠟熔點的升高而下降，也隨原油密度和平均分子量的減小而增加。不同熔下降，也隨原油密度和平均分子量的減小而增加。不同熔點的蠟在同一種原油中有不同的溶解度。點的蠟在同一種原油中有不同的溶解度。含蠟原油在溫降過程中，其中所含的蠟總是按分子量的高含蠟原油在溫降過程中，其中所含的蠟總是按分子量的高低，次第析出。低，次第析出。30當溫度降到其含蠟量高于溶解度時，某種熔點的蠟就開始從當溫度降到其含蠟量高于溶解度時，某種熔點的蠟就開始從液相中析出。由于蠟晶粒剛開始析出時，不易形成穩(wěn)定的結(jié)液相中析出。由于蠟晶粒剛開始析出時，不易形成穩(wěn)定的結(jié)晶核心，故原油常在溶蠟量達到過飽和時，才析出蠟晶。晶核心，故原油常在溶蠟量達到過飽和時，才析出蠟晶。原油中剛開始析出蠟晶粒時的溫度稱為原油中剛開始析出蠟晶粒時的溫度稱為蠟的初始結(jié)晶溫度。蠟的初始結(jié)晶溫度。析蠟溫度的判定：析蠟溫度的判定：原油中蠟晶粒的析出量已開始影響原油的粘溫曲線，使其原油中蠟晶粒的析出量已開始影響原油的粘溫曲線，使其發(fā)生轉(zhuǎn)折時的溫度，可由實測粘溫曲線來判斷。發(fā)生轉(zhuǎn)折時的溫度，可由實測粘溫曲線來判斷。熱容熱容溫度曲線開始隨溫度曲線開始隨溫度的下降而上升時的溫度溫度的下降而上升時的溫度。析蠟溫度析蠟溫度31在原油的溫降過程中，必然有一個從開始析出少量的高熔點在原油的溫降過程中，必然有一個從開始析出少量的高熔點石蠟，到大量析出中等分子量的蠟，以至析蠟量又逐漸減少石蠟，到大量析出中等分子量的蠟，以至析蠟量又逐漸減少的過程。的過程。蠟結(jié)晶大量析出的溫度范圍稱為蠟結(jié)晶大量析出的溫度范圍稱為析蠟高峰區(qū)析蠟高峰區(qū)，隨原油的組成，隨原油的組成而不同。而不同。(2)管壁管壁“結(jié)蠟結(jié)蠟”現(xiàn)象現(xiàn)象我我們們通通常常所所說說的的“結(jié)結(jié)蠟蠟”實實際際上上是是指指在在管管道道內(nèi)內(nèi)壁壁上上逐逐漸漸沉沉積積了了某某一一厚厚度度的的石石蠟蠟、膠膠質(zhì)質(zhì)、凝凝油油、砂砂和和其其它它機機械械雜雜質(zhì)質(zhì)的的混混合合物。在長輸管道的沉積物中，原油的含量要高些。物。在長輸管道的沉積物中，原油的含量要高些。32大口徑長輸管道的大口徑長輸管道的“結(jié)蠟結(jié)蠟”特點：特點：管壁上的凝結(jié)層一般比較松軟。管壁上的凝結(jié)層一般比較松軟。管管壁壁上上的的沉沉積積物物有有明明顯顯的的分分界界，緊緊貼貼管管壁壁的的是是黑黑褐褐色色發(fā)發(fā)暗暗、類類似似細細砂砂的的薄薄層層，其其組組成成主主要要是是蠟蠟，是是真真正正的的結(jié)結(jié)蠟蠟，有有一一定定的的剪剪切切強強度度，這這一一層層的的厚厚度度一一般般只只有有幾幾毫毫米米，與與管管壁壁粘粘結(jié)結(jié)較較牢牢固固，在在蠟蠟層層上上面面是是厚厚度度要要大大得得多多的的黑黑色色發(fā)發(fā)亮亮的的沉沉積積物物，主主要要是是凝凝油油，即即在在蠟蠟和和膠膠質(zhì)質(zhì)、瀝瀝青青質(zhì)質(zhì)構(gòu)構(gòu)成成的的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中包含著部分液態(tài)粘油中包含著部分液態(tài)粘油。在在管管道道中中途途某某一一溫溫度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)是是結(jié)結(jié)蠟蠟高高峰峰區(qū)區(qū)，過過了了結(jié)結(jié)蠟蠟高高峰峰區(qū)區(qū)后后結(jié)結(jié)蠟蠟層層有有減減薄薄現(xiàn)現(xiàn)象象，在在末末端端結(jié)結(jié)蠟蠟層層厚厚度度又又上上升升，這這是是由于油流帶來的前面沖刷下來的由于油流帶來的前面沖刷下來的“蠟塊蠟塊”重新沉積的緣故。重新沉積的緣故。33(3)管壁結(jié)蠟的機理管壁結(jié)蠟的機理管內(nèi)壁結(jié)蠟實際上是石蠟在管內(nèi)壁的沉積過程和油流的沖刷管內(nèi)壁結(jié)蠟實際上是石蠟在管內(nèi)壁的沉積過程和油流的沖刷過程共同作用的結(jié)果。過程共同作用的結(jié)果。不少學者認為含蠟原油管道中的蠟沉不少學者認為含蠟原油管道中的蠟沉積機理有積機理有3個，即個，即分子擴散，分子擴散，布朗運動，布朗運動，剪切彌散。剪切彌散。含含蠟蠟原原油油在在管管內(nèi)內(nèi)輸輸送送過過程程中中，油油溫溫不不斷斷降降低低，當當油油溫溫降降低低到到某某一一溫溫度度時時，由由于于管管壁壁溫溫度度總總是是低低于于油油溫溫，靠靠近近管管壁壁處處的的溶溶解解石石蠟蠟首首先先達達到到飽飽和和狀狀態(tài)態(tài)，如如果果油油溫溫再再降降低低，則則會會出出現(xiàn)現(xiàn)過過飽飽和和，借借助助管管內(nèi)內(nèi)壁壁提提供供的的結(jié)結(jié)晶晶中中心心(粗粗糙糙突突起起、雜雜質(zhì)質(zhì))而而首首先先析析出出。管管壁壁處處石石蠟蠟的的析析出出，使使其其濃濃度度降降低低，這這樣樣便便會會在在管管壁壁和和紊紊流流核核心心之之間間產(chǎn)產(chǎn)生生濃濃度度梯梯度度(Concentrationgradient)。該該濃濃度度梯梯度度使使溶溶解解在在原原油油中中的的石石蠟蠟分分子子從從管管中中心心向向管管壁壁擴擴散散，為為管壁上的繼續(xù)結(jié)蠟創(chuàng)造條件。管壁上的繼續(xù)結(jié)蠟創(chuàng)造條件。分子擴散分子擴散34層層流流邊邊界界層層中中的的蠟蠟晶晶粒粒，會會由由于于布布朗朗運運動動而而互互相相粘粘結(jié)結(jié)變變大而沉降，但其作用較弱。大而沉降，但其作用較弱。布朗運動布朗運動(Brownianmovement)當當原原油油溫溫度度降降到到析析蠟蠟點點以以下下時時，石石蠟蠟分分子子就就形形成成微微小小的的蠟蠟晶晶從從原原油油中中析析出出。懸懸浮浮在在層層流流中中的的蠟蠟晶晶顆顆粒粒，由由于于流流速速梯梯度度場場的的存存在在，會會以以一一定定的的角角速速度度作作旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運運動動，并并出出現(xiàn)現(xiàn)橫橫向向的的局局部部平平移移（如如圖圖所所示示），使使蠟蠟晶晶向向管管壁壁移移動動，最后沉積在管壁上。最后沉積在管壁上。剪切彌散剪切彌散(sheardispersion)35由由于于油油品品具具有有粘粘性性，旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的蠟蠟晶晶顆顆粒粒會會使使靠靠近近顆顆粒粒表表面面的的流流層層產(chǎn)產(chǎn)生生環(huán)環(huán)流流。處處于于環(huán)環(huán)流流區(qū)區(qū)的的顆顆粒粒對對相相鄰鄰的的顆顆粒粒會會產(chǎn)產(chǎn)生生吸吸引引力力，使使之之互互相相碰碰撞撞。如如果果原原油油中中蠟蠟晶晶顆顆粒粒很很少少，相相互互碰碰撞撞只只產(chǎn)產(chǎn)生生暫暫時時的的位位移移，以以后后仍仍然然回回到到原原來來的的流流線線，并并不不產(chǎn)產(chǎn)生生凈凈的的徑徑向向移移動動。如如果果原原油油中中蠟蠟晶晶顆顆粒粒很很多多，則則互互相相碰碰撞撞會會造造成成凈凈的的橫橫向向分分散散，稱稱為為剪剪切切彌彌散散，使使石石蠟蠟結(jié)結(jié)晶晶從從紊紊流流核核心心向向管管壁壁傳傳遞遞，傳傳遞遞來來的的石石蠟蠟便便在在管管壁壁處處沉沉積積起起來來。另另外外原原油油中中的的微微晶晶蠟蠟處處于于熱熱運運動動狀狀態(tài)態(tài)，因因此此產(chǎn)產(chǎn)生生布布朗朗運運動動，由由于于徑徑向向存存在在濃濃度度梯梯度度，布布朗朗運運動動的的凈凈結(jié)結(jié)果果，使使蠟蠟晶晶顆顆粒粒由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散。由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散。36試試驗驗表表明明，油油溫溫高高、熱熱流流強強度度大大、油油壁壁溫溫差差大大、油油流流粘粘度度又又小小時時，分分子子擴擴散散對對沉沉積積速速率率起起主主要要影影響響；油油溫溫低低、熱熱流流弱弱、剪剪切切速速率率又又大大時時，剪剪切切彌彌散散起起主主要要作作用用。但但隨隨著著剪剪切切速速率率的的上上升升，由由于于剪剪切切應(yīng)應(yīng)力力增增大大，又又可可能能剪剪掉掉管管壁壁上上的的凝凝油油層層。當當兩兩者者達達到到動動態(tài)態(tài)平平衡衡時時，沖沖刷刷速率等于沉積速率，結(jié)蠟層厚度達到穩(wěn)定值。速率等于沉積速率，結(jié)蠟層厚度達到穩(wěn)定值。結(jié)蠟總結(jié)結(jié)蠟總結(jié)37沖刷過程沖刷過程上面討論了石蠟沉積層的凝結(jié)生長過程，另外還存在另上面討論了石蠟沉積層的凝結(jié)生長過程，另外還存在另一個相反因素，即油流的沖刷作用。大家在流體力學中一個相反因素，即油流的沖刷作用。大家在流體力學中已學過，流體在管內(nèi)流動時，管壁處的剪切應(yīng)力最大，已學過，流體在管內(nèi)流動時，管壁處的剪切應(yīng)力最大，隨著結(jié)蠟層在管壁上的生長，管內(nèi)流速不斷增大，管壁隨著結(jié)蠟層在管壁上的生長，管內(nèi)流速不斷增大，管壁處的剪切應(yīng)力也不斷增大，當處的剪切應(yīng)力也不斷增大，當管管壁處的剪切應(yīng)力大于壁處的剪切應(yīng)力大于凝凝結(jié)層的破環(huán)強度結(jié)層的破環(huán)強度時，就會有部分沉積物從管壁上剝落下時，就會有部分沉積物從管壁上剝落下來。隨著外部沉積物的剝落，凝結(jié)層還會生長，最后凝來。隨著外部沉積物的剝落，凝結(jié)層還會生長，最后凝結(jié)層的生長和油流沖刷處于動平衡狀態(tài)，凝結(jié)層厚度達結(jié)層的生長和油流沖刷處于動平衡狀態(tài)，凝結(jié)層厚度達到一個穩(wěn)定值到一個穩(wěn)定值，即由于沖刷過程的存在使結(jié)蠟層不會無，即由于沖刷過程的存在使結(jié)蠟層不會無限制地增長。限制地增長。38(4)影響管壁結(jié)蠟強度的因素影響管壁結(jié)蠟強度的因素油溫的影響油溫的影響 試試驗驗表表明明，在在接接近近析析蠟蠟點點的的高高溫溫和和接接近近凝凝固固點點的的低低溫溫下下輸輸送送時時，管管內(nèi)內(nèi)壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟較較輕輕微微，在在二二者者之之間間有有一一個個結(jié)結(jié)蠟蠟嚴嚴重重的的溫溫度度區(qū)區(qū)間間。這這個個溫溫度度區(qū)區(qū)間間大大致致與與原原油油中中大大量量析析蠟蠟的的溫溫度度范范圍圍相相近近。右右圖圖是是實實測測的的大大慶慶原原油油溫溫度度與與管管壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟速速率率的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。結(jié)結(jié)蠟蠟強強度度系系指指單單位位時時間間、單單位位管管壁壁面面積積上上的的石石蠟蠟沉沉積積量量。影影響響管管壁壁石石蠟蠟沉沉積積的的因因素素很很多多。對對于于長長輸輸管管道道來來說說，主主要要因因素素有有油油溫、油品組成、油流速度、管材的表面性質(zhì)、油品粘度等。溫、油品組成、油流速度、管材的表面性質(zhì)、油品粘度等。39從從圖圖可可以以看看出出，油油溫溫高高于于45時時隨隨油油溫溫的的下下降降為為結(jié)結(jié)蠟蠟緩緩增增區(qū)區(qū)，在在3040之之間間為為結(jié)結(jié)蠟蠟高高峰峰區(qū)區(qū)，低低于于30為為結(jié)結(jié)蠟蠟遞遞降降區(qū)區(qū)，這這與與石石蠟蠟組組成成的的圖圖形形基基本本一一致致。在在結(jié)結(jié)蠟蠟高高峰峰區(qū)區(qū)，析析出出的的是是含含量量較較高高的的中中等等分分子子量量石石蠟蠟，在在此此溫溫度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)，管管截截面面上上濃濃度度梯梯度度大大，油油流流粘粘度度卻卻不不大大，因因而而分分子子擴擴散散作作用用強強，且且由由于于蠟蠟晶晶顆顆粒粒的的大大量量析析出出，一一方方面面碰碰撞撞的的機機會會增增多多，容容易易互互相相粘粘結(jié)結(jié)而而沉沉積積在在管管壁壁上上;另另一一方方面面，蠟蠟晶晶顆顆粒粒濃濃度度的的迅迅速速增增大大使使剪剪切切彌彌散散作作用用加強，故形成了結(jié)蠟高峰區(qū)。加強，故形成了結(jié)蠟高峰區(qū)。低低溫溫時時,油油流流粘粘度度大大,分分子子擴擴散散作作用用很很弱弱,雖雖然然此此時時剪剪切切彌彌散散作作用用較較強強,但但管管壁壁處處的的剪剪應(yīng)應(yīng)力力較較大大,且且此此時時形形成成的的凝凝結(jié)結(jié)層層的的附附著強度不大著強度不大,凝油層凝油層又會被剪掉一部分又會被剪掉一部分,故故低溫時凝油層較薄低溫時凝油層較薄。40油壁溫差的影響油壁溫差的影響沉沉積積速速率率隨隨油油壁壁溫溫差差的的增增大大而而增增大大。這這是是因因為為油油壁壁溫溫差差越越大大，濃濃度度梯梯度度和和蠟蠟晶晶濃濃度度就就愈愈大大，從從而而分分子子擴擴散散和剪切彌散作用都加強。和剪切彌散作用都加強。油油壁壁溫溫差差的的大大小小不不僅僅取取決決于于油油溫溫和和周周圍圍介介質(zhì)質(zhì)溫溫度度，還還與與管管道道的的熱熱阻阻大大小小有有關(guān)關(guān)。在在冬冬季季，地地溫溫低低，油油壁壁溫溫差差大大，結(jié)結(jié)蠟蠟較較嚴嚴重重。在在某某些些散散熱熱很很大大的的局局部部段段落落，地地下下水水位位高高并并有有滲滲流流處處，保保溫溫層層破破損損的的水水下下管管道道，或或覆覆土土太太淺淺的的管管段段，結(jié)結(jié)蠟蠟層層的的厚厚度度可可能最大。能最大。41流速的影響流速的影響流流速速對對管管壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟強強度度的的影影響響主主要要表表現(xiàn)現(xiàn)為為，隨隨著著流流速速的的增增大大，管管壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟強強度度減減弱弱。層層流流時時的的結(jié)結(jié)蠟蠟比比紊紊流流嚴嚴重重，Re數(shù)數(shù)愈愈小小，結(jié)結(jié)蠟蠟愈愈嚴嚴重重。因因為為隨隨著著流流速速的的增增大大，雖雖然然管管壁壁處處剪剪切切速速率率的的增增大大會會使使蠟蠟晶晶的的剪剪切切彌彌散散作作用用有有所所加加強強，但但層層流流邊邊層層的的減減薄薄，油油壁壁溫溫差差的的減減小小，管管壁壁處處剪剪切切應(yīng)應(yīng)力力的的增增大大，這這些些因因素素都都會會使使管管壁壁上上的的結(jié)結(jié)蠟蠟層層減減薄薄。實實踐踐表表明明，當當流流速速大大于于1.5m/s時時，管管內(nèi)內(nèi)就就較較少少結(jié)結(jié)蠟蠟。流流速速對對凝凝油油層層剪剪切切沖沖刷刷的的強強弱弱，還還與與決決定定于于溫溫度度、原原油油物物性性、熱熱處處理理條條件件等等的的凝凝油油層層網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)強強度度有有關(guān)關(guān)。右右圖圖為為大大慶慶原原油油蠟蠟沉沉積積強強度度與流速的關(guān)系。與流速的關(guān)系。42油品中含蠟是管壁結(jié)蠟的根本原因。因此油品含蠟量的大小將直接影響石油品中含蠟是管壁結(jié)蠟的根本原因。因此油品含蠟量的大小將直接影響石蠟沉積速率。蠟沉積速率。含蠟量越高，石蠟沉積速率越大。含蠟量越高，石蠟沉積速率越大。大大多多數(shù)數(shù)含含蠟蠟原原油油中中都都含含有有數(shù)數(shù)量量不不等等的的膠膠質(zhì)質(zhì)和和瀝瀝青青質(zhì)質(zhì)。一一般般認認為為膠膠質(zhì)質(zhì)瀝瀝青青質(zhì)質(zhì)對對石石蠟蠟沉沉積積的的影影響響表表現(xiàn)現(xiàn)為為兩兩個個方方面面：一一方方面面是是當當油油溫溫高高于于析析蠟蠟點點時時，由由于于膠膠質(zhì)質(zhì)瀝瀝青青質(zhì)質(zhì)的的存存在在，增增加加了了原原油油的的粘粘度度，不不利利于于石石蠟蠟分分子子的的徑徑向向擴擴散散。另另一一方方面面當當油油溫溫低低于于析析蠟蠟點點時時，膠膠質(zhì)質(zhì)瀝瀝青青質(zhì)質(zhì)會會吸吸附附在在蠟蠟晶晶表表面面，阻阻礙礙蠟蠟晶晶的的互互相相聚聚結(jié)結(jié)，從從而而消消弱弱了了剪剪切切彌彌散散作作用用，顯顯然然原原油油中中的的膠膠質(zhì)質(zhì)瀝瀝青青質(zhì)質(zhì)的的含含量量越越高高，石石蠟蠟沉沉積積速速率率越越小小。原原油油含含水水率率增增大大，蠟蠟沉沉積積速速率率降降低低，原原油油中中含含砂砂或其它機械雜質(zhì)或其它機械雜質(zhì)容易成為蠟結(jié)晶的核心，使結(jié)晶強度增大。容易成為蠟結(jié)晶的核心，使結(jié)晶強度增大。原油組成的影響原油組成的影響43管壁材質(zhì)的影響管壁材質(zhì)的影響試試驗驗表表明明管管壁壁材材質(zhì)質(zhì)和和光光潔潔度度對對結(jié)結(jié)蠟蠟也也有有明明顯顯的的影影響響。由由于于管管壁壁或或涂涂料料的的表表面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和性性質(zhì)質(zhì)不不同同，在在石石蠟蠟結(jié)結(jié)晶晶過過程程中中內(nèi)內(nèi)壁壁所所提提供供的的結(jié)結(jié)晶晶核核心心的的多多少少和和結(jié)結(jié)晶晶的的難難易易程程度度就就不不同同，因因此此結(jié)結(jié)蠟蠟速速率率也也不不同同。管管壁壁的的粗粗糙糙度度越越大，越容易結(jié)蠟越越大，越容易結(jié)蠟。結(jié)蠟層厚度與運行時間的關(guān)系結(jié)蠟層厚度與運行時間的關(guān)系隨隨著著運運行行時時間間的的延延續(xù)續(xù)，雖雖然然結(jié)結(jié)蠟蠟層層的的總總厚厚度度在在緩緩慢慢增增加加，但但蠟蠟沉沉積積的的增增量量卻卻隨隨運運行行時時間間的的延延續(xù)續(xù)而而減減小小。運運行行實實踐踐表表明明，當當輸輸量量比比較較穩(wěn)穩(wěn)定定且且大大于于某某一一范范圍圍時時，剛剛清清管管后后結(jié)結(jié)蠟蠟層層厚厚度度增增長長較較快快，以以后后逐逐漸漸減減慢慢，直直至至厚厚度度接接近近穩(wěn)穩(wěn)定定，在在運運行行參參數(shù)數(shù)上上表表現(xiàn)現(xiàn)為為摩摩阻阻不不再再繼繼續(xù)續(xù)增增大大，因因為為隨隨著著結(jié)結(jié)蠟蠟層層厚厚度度的的增增大大，熱熱阻阻增增加加，散散熱熱量量減減小小，結(jié)結(jié)蠟蠟層層表表面面與與油油流流的的溫溫差減小，使蠟沉積增量減小。差減小，使蠟沉積增量減小。44對于埋地管道，凝油層厚度的變化還隨季節(jié)而不同，當?shù)販刂饘τ诼竦毓艿?，凝油層厚度的變化還隨季節(jié)而不同，當?shù)販刂饾u下降時，凝油層逐漸增厚；當?shù)販刂饾u上升時，凝油層又逐漸下降時，凝油層逐漸增厚；當?shù)販刂饾u上升時，凝油層又逐漸減薄。當輸量和油溫穩(wěn)定時，在某一季節(jié)，凝油層厚度常保漸減薄。當輸量和油溫穩(wěn)定時，在某一季節(jié)，凝油層厚度常保持在某一范圍內(nèi)。持在某一范圍內(nèi)。以以上上分分析析了了各各因因素素單單獨獨對對管管壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟的的影影響響。實實際際運運行行的的管管道道結(jié)結(jié)蠟的情況受到上述諸因素的綜合影響。蠟的情況受到上述諸因素的綜合影響?？偪?結(jié)結(jié)452、析蠟與結(jié)蠟對沿程溫降及摩阻的影響、析蠟與結(jié)蠟對沿程溫降及摩阻的影響(1)結(jié)蠟層的平均厚度計算結(jié)蠟層的平均厚度計算由由于于熱熱含含蠟蠟原原油油管管道道沿沿線線的的油油溫溫和和油油壁壁溫溫差差不不同同，沿沿線線的的結(jié)結(jié)蠟蠟層層厚厚度度也也不不同同。限限于于目目前前的的測測量量技技術(shù)術(shù)，還還沒沒有有比比較較完完善善的的描描述述熱熱油油管管道道內(nèi)內(nèi)壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟規(guī)規(guī)律律的的公公式式。工工程程上上常常引引用用某某段段管管路路的的當當量量結(jié)結(jié)蠟蠟厚厚度度dL，認認為為該該管管段段的的結(jié)結(jié)蠟蠟情情況況對對摩摩阻阻的的影影響響與與管管內(nèi)內(nèi)半半徑徑縮縮小小了了dL相相同同。因因此此，可可將將管管道道分分成成若若干干段段，按按沿沿線線實實測測的的摩摩阻阻反反算算當當量量管管內(nèi)內(nèi)徑徑，然后再計算結(jié)蠟層平均當量厚度。然后再計算結(jié)蠟層平均當量厚度。46D1鋼管內(nèi)徑，鋼管內(nèi)徑，m式中：式中：Q、hL實測的流量、粘度、摩阻實測的流量、粘度、摩阻47(2)結(jié)蠟對沿程溫降的影響結(jié)蠟對沿程溫降的影響管管內(nèi)內(nèi)壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟后后，由由于于結(jié)結(jié)蠟蠟層層的的導導熱熱系系數(shù)數(shù)較較小小，一一般般在在0.15w/m左左右右，其其作作用用相相當當于于增增加加了了一一層層熱熱阻阻。計計算算K值值時時可可加加上上這這一一層層熱熱阻阻。由由于于結(jié)結(jié)蠟蠟層層熱熱阻阻的的存存在在，使使總總傳傳熱熱系系數(shù)數(shù)值值減減小小，從從而而使使軸軸向向溫溫降降減減小小，溫溫度度分分布布曲曲線線變變平平，管管線線的的散散熱熱量量減減小小。當當出出站站油油溫溫和和輸輸量量不不變變時，下一站的進站油溫將提高時，下一站的進站油溫將提高。48(3)結(jié)蠟對管道摩阻的影響結(jié)蠟對管道摩阻的影響管管壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟對對摩摩阻阻的的影影響響表表現(xiàn)現(xiàn)為為兩兩個個方方面面。一一方方面面由由于于內(nèi)內(nèi)壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟，使使流流通通面面積積減減少少，內(nèi)內(nèi)徑徑由由原原來來的的D1減減小小為為D1-2dL，當當輸輸量量不不變變時時，摩摩阻阻升升高高。另另一一方方面面，由由于于結(jié)結(jié)蠟蠟層層的的保保溫溫作作用用，當當維維持持TR不不變變運運行行時時，沿沿線線油油溫溫會會升升高高，粘粘度度減減小小，摩摩阻減小。阻減小。當然結(jié)蠟層引起的摩阻升高還是主要的。當然結(jié)蠟層引起的摩阻升高還是主要的。49當當熱熱油油管管道道在在較較低低溫溫度度和和流流速速下下運運行行時時，如如果果由由于于某某種種原原因因而而使使輸輸量量減減小小時時，將將使使油油溫溫進進一一步步降降低低，從從而而使使結(jié)結(jié)蠟蠟層層進進一一步步加加厚厚。流流通通面面積積進進一一步步縮縮小小，可可引引起起摩摩阻阻的的增增加加，從從而而使使出出現(xiàn)現(xiàn)不不穩(wěn)穩(wěn)定定區(qū)區(qū)的的可可能能性性比比無無結(jié)結(jié)蠟蠟層層時時增增大大。同同時時由由于于高高含含蠟蠟原原油油在在油油溫溫高高于于凝凝點點10左左右右時時就就表表現(xiàn)現(xiàn)出出非非牛牛頓頓流流體體的的特特性性，當當因因流流量量減減小小而而使使油油流流中中的的速速梯梯減減小小時時，油油流流的的表表觀觀粘粘度度將將因因此此增增大大，有有可可能能使使摩摩阻阻升升高高。另另外外，隨隨輸輸量量的的減減小小和和油油溫溫的的降降低低，非非牛牛頓頓流流體體的的表表觀觀粘粘度度變變化化比比牛牛頓頓流流體體要要劇劇烈烈的的多多，也也就就是是說說其其表表觀觀粘粘溫溫指指數(shù)數(shù)要要比比牛牛頓頓流流的的粘粘溫溫指指數(shù)數(shù)大大的的多多，更更容易滿足出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)的條件容易滿足出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)的條件。(4)管內(nèi)壁結(jié)蠟和油品析蠟對管路工作特性的影響管內(nèi)壁結(jié)蠟和油品析蠟對管路工作特性的影響503、防止結(jié)蠟和清蠟的措施、防止結(jié)蠟和清蠟的措施從影響蠟沉積的因素方面考慮，防止和減少結(jié)蠟的措施有：從影響蠟沉積的因素方面考慮，防止和減少結(jié)蠟的措施有：(1)保持沿線油溫保持沿線油溫均高于析蠟點，可大大減少石蠟沉積。均高于析蠟點，可大大減少石蠟沉積。(2)縮縮小小油油壁壁溫溫差差?？煽刹刹捎糜帽１販氐牡姆椒椒ǚǎ燃瓤煽梢砸詼p減少少結(jié)結(jié)蠟蠟又又可可以以降降低低熱熱損損失失，但但要要進進行行技技術(shù)術(shù)經(jīng)經(jīng)濟濟比比較較，以以確確定定是是否否采采取取保溫措施。保溫措施。(3)保持管內(nèi)流速在保持管內(nèi)流速在1.5m/s以上，避免在低輸量下運行以上，避免在低輸量下運行。(4)采用不吸附蠟的管材或內(nèi)涂層采用不吸附蠟的管材或內(nèi)涂層。51(5)化化學學防防蠟蠟?？煽刹刹捎糜帽肀砻婷婊罨钚孕詣﹦┳髯鳛闉榉婪老炏瀯﹦?，阻阻止止蠟蠟分分子子在在已已結(jié)結(jié)晶晶的的表表面面上上繼繼續(xù)續(xù)析析出出。也也可可以以在在原原油油中中加加入入蠟蠟晶晶改改良良劑劑，使使石石蠟蠟晶晶體體分分散散在在油油流流中中并并保保持持懸懸浮浮，阻阻礙礙蠟蠟晶晶的的聚聚結(jié)結(jié)或或沉沉積積。但但目目前前這這種種方方法法還還很很不不經(jīng)經(jīng)濟濟，因因為為化化學添加劑太貴。學添加劑太貴。(6)清管器清蠟清管器清蠟上上面面討討論論的的各各種種措措施施雖雖然然可可在在不不同同程程度度上上減減少少結(jié)結(jié)蠟蠟，但但還還不不能能從從根根本本上上清清除除結(jié)結(jié)蠟蠟。因因此此，目目前前長長輸輸管管道道上上廣廣泛泛采采用用的的是是清清管管器器清清蠟蠟。目目前前最最常常用用的的清清管管器器有有機機械械清清管管器和泡沫塑料清管器。器和泡沫塑料清管器。52組組織織和和實實行行定定期期清清蠟蠟是是對對長長輸輸管管道道進進行行有有效效操操作作的的極極為為重重要要的條件。對管路進行定期清蠟包括一系列組織技術(shù)措施：的條件。對管路進行定期清蠟包括一系列組織技術(shù)措施：a對管路進行清蠟前的準備工作，并對工況進行分析；對管路進行清蠟前的準備工作，并對工況進行分析；b確定沿線收發(fā)球點的位置；確定沿線收發(fā)球點的位置；c選定各段的清管周期；選定各段的清管周期；d選擇清管器的類型；選擇清管器的類型；e收發(fā)清管器。收發(fā)清管器。在在上上述述工工作作中中，一一項項重重要要的的工工作作就就是是確確定定清清管管周周期期。清清管管周周期期長長，則則動動力力消消耗耗大大，熱熱損損失失小小，清清管管費費用用也也小??；而而清清管管周周期期短短，動動力力消消耗耗小小，但但熱熱損損失失和和清清管管費費用用大大，因因此此存存在在一一個個使總費用最小的最優(yōu)清管周期。使總費用最小的最優(yōu)清管周期。53確確定定最最優(yōu)優(yōu)清清管管周周期期有有兩兩種種方方法法。一一種種方方法法是是根根據(jù)據(jù)過過去去歷歷次次的的清清管管實實踐踐，統(tǒng)統(tǒng)計計計計算算出出不不同同清清管管周周期期下下的的總總費費用用，通通過過比比較較選選擇擇最最優(yōu)優(yōu)清清管管周周期期，這這種種方方法法的的計計算算工工作作量量相相當當大大，且且有有很很大大的的局局限限性性。另另一一種種方方法法是是列列出出該該問問題題的的數(shù)數(shù)學學模模型型，通通過過優(yōu)優(yōu)化化方方法法進進行行求求解解，但但這這種種方方法法要要求求知知道道管管壁壁的的結(jié)結(jié)蠟蠟規(guī)規(guī)律律(即即結(jié)結(jié)蠟蠟層層厚厚度度與與時時間間的的關(guān)關(guān)系系)，而而目目前前在在理理論論上上還還無無法法解解決決這這個個問問題題，因因而而求求解解時時還還存存在在許許多多問問題題，是是一一個個尚尚待待研究的課題。研究的課題。54另另外外，清清管管器器直直徑徑的的選選擇擇也也是是一一個個非非常常重重要要的的問問題題，這這關(guān)關(guān)系系到到清清管管的的成成敗敗，尤尤其其是是長長時時間間未未清清過過管管的的管管道道。如如果果清清管管器器直直徑徑過過大大，可可能能引引起起蠟蠟堵堵，如如花花格格線線就就曾曾經(jīng)經(jīng)發(fā)發(fā)生生過過清清管管蠟蠟堵堵問問題題，損損失失幾幾千千萬萬。最最好好的的辦辦法法是是先先根根據(jù)據(jù)管管道道的的運運行行參參數(shù)數(shù)反反算算管管道道的的當當量量管管內(nèi)內(nèi)徑徑，據(jù)據(jù)此此確確定定首首個個清清管管器器的的直直徑徑，然然后后逐逐漸加大清管器的直徑。漸加大清管