Cold-region environments along the China-Russia Crude Oil Pipeline and their management

The cold-region eco-environments along the China-Russia Crude Oil Pipeline (CRCOP) in northern Northeast China are in disequilibrium due to the combined influences of pronounced climate warming and intensive anthropogenic activities.This is evidenced by the sharp areal reduction and northward shifting of the boreal forests,shrinking of wetlands,enhancing of soil erosion,accelerating degradation of permafrost and deteriorating of cold-region eco-environments.The degradation of permafrost plays an important role as an internal drive in the eco-environmental changes.Many components of the cold-region eco-environments,including frozen ground,forests,wetlands and peatlands,forest fires and 'heating island effect' of rapid urbanization,are interdependent,interactive,and integrated in the boreal ecosystems.The construction and long-term operation of the CRCOP system will inevitably disturb the cold-region environments along the pipeline.Therefore,a mandatory and carefully-elaborated environ-mental impact statement is indispensable for the proper mitigation of the ensued adverse impacts.Proper management,effective protection and practical rehabilitation of the damaged cold-region environments are a daunting,costly and long-term commitment.The recommended measures for protection and restoration of permafrost eco-environments along the pipeline route include adequate investigation,assessment and monitoring of permafrost and cold-region environments,compliance of pipeline construction and operation codes for environmental management,proper and timely re-vegetation,returning the cultivated lands to forests and grasslands,and effective mitigation of forest fire hazards.

掺混原油管道顺序输送优化研究

根据国家管网集团构建公平开放大平台的要求,原油管道的富余管输能力将面向全社会开放。通过仿真模拟的方法研究了掺混原油管道顺序输送能耗费用变化,并基于模拟结果建立了原油管道新增来油掺混输送优化模型,得到了能耗费用随黏度、输量指数变化的关系,实现了对不同黏度掺混原油顺序输送的能耗费用的优化,为管道新增不同性质原油的安全经济掺混输送提供了技术支持。

冷热原油交替输送管道停输策略及再启动安全性分析

管道停输安全性与沿线油温、土壤温度场等紧密相关,为了保证安全性的同时兼顾经济性,在运行温度不低于油品最低安全温度条件下,采用冷油停输无疑能保证更好的经济性,因此确定短时停输与长时停输的管道内油品温降,对制定再启动方案以及停输检修计划具有重要指导意义。为此,以东临复线历史运行数据为基础,通过仿真软件建立了冷热原油交替输送管线模型,并将模拟结果与实际工况进行对比,验证了模型的仿真效果。之后以东临复线冷热油交替输送的安全停输为研究目标,分别对比了冷热油长短时停输的安全性以及再启动采用冷油和热油的安全性和流量恢复情况。结果表明,采用冷油与热油停输的安全性受环境温度影响较大,春秋夏季两者均满足进站油温要求,冬季则最好采用冷油进行停输。再启动采用冷油会引起混油段温度较低,流量恢复过程较慢,并需要大量进口原油进行再启动,对沿线土壤温度场影响较大。

冷热油交替输送对管道结蜡层溶解规律的影响研究

为更好地管理冷热油交替输送管道,保障输送安全,利用Couette结蜡装置,通过改变溶解时间、温度、转速、蜡沉积性质等因素,探究了进口轻质冷油对国产含蜡热油在一定油温、壁温、转速、结蜡时间等实验条件下所形成蜡沉积层的溶解规律。研究结果表明,低碳数蜡比高碳数蜡更容易被溶解,而冷油温度是影响溶解效果的关键因素,冷油温度提高15℃可使溶蜡量增加17倍;流速提高更有利于高碳数蜡的扩散;溶蜡效果与蜡沉积层性质有关,并且溶蜡效果并不会随溶解时间的增长而持续改善,在溶蜡时长为1 h处存在明显转折点。

Thermo-Hydraulic Characteristics of Non-Isothermal Batch Transportation Pipeline System with Different Inlet Oil Temperature

The batch transportation process of several kinds of crude oil is accomplished by an entire coupled pipeline system,which exhibits complex thermo-hydraulic characteristics.Based on the coupled characteristics among soil,pipelines and devices(including pumps,heating furnaces and valves),a coupled simulation model of batch transportation for the crude oil pipeline system is established,and a novel coupled simulation algorithm is proposed.The simulation results are in good agreement with the field data of an actual crude oil pipeline system.In addition,based on the numerical simulation,thermo-hydraulic characteristics of pipeline system are investigated,and some new thermo-hydraulic characteristics are obtained.In the batch transportation process with constant flowrate,the change trends of temperature at the outlet of each pipeline segment are hysteretic and the change ranges of temperature become small along mileage.And the adjustment of devices influences thermohydraulic characteristics to some extent.In the batch transportation process with variable flowrate,the complex thermo-hydraulic characteristics are exhibited,which are induced by the comprehensive influence of the changes of oil type,flowrate and absorbed/released heat.Compared with the transportation process with constant flowrate,the high-viscosity oil exhibits similar minimum temperature and lower maximum pressure in the transportation process with variable flowrate,which means that the higher transportation safety of pipeline system is obtained.This study can provide a scientific reference for making the safer batch transportation scheme of crude oil pipeline system.

基于SPS的冷热油交替输送管道安全边界与运行方案制定

在对东临复线历史运行数据进行分析的基础上,基于SPS仿真软件建立了冷热油交替输送的管线模型,并应用该模型模拟了管道在不同季节的输送方案,同时通过将模拟结果与现场工况进行对比,验证了模型具有的准确性。然后,对管道进行了运行方案的优化,同时结合管道的实际情况确定了管道的安全边界条件,保证了管道正常运行的安全性及经济性。

冷热原油顺序输送弯管内混油特性数值模拟

针对冷热原油顺序输送工艺,在已有混油理论基础上,建立冷热原油顺序输送混油计算的数学模型,采用有限容积法进行数值求解,并对竖直弯管内的混油特性进行分析研究。结果表明:重力作用方向与管道轴向的角度变化及流速分布变化是影响竖直弯管内混油特性的主要因素;在水平管段,重力方向与管道轴向垂直,导致混油浓度在径向分布不对称,而在竖直管段,重力方向与管道径向垂直,密度大的油品在上方时,混油量相对较大;在弯头及其后面直管内流速分布发生较大变化,高速区发生偏移,致使混油增强,混油前峰形状发生变化并且后行油品在径向的高含量区发生偏移。

冷热原油交替输送停输再启动研究

建立了冷热原油交替输送停输再启动过程的数学模型,采用有限差分法和有限容积法相结合的研究方法对其复杂的停输再启动过程进行数值模拟,所编制的软件能计算管道再启动站间的温度、压力和流量的恢复过程,考察了停输时机对停输再启动过程的影响。研究成果可为冷热原油交替输送管道安全停输时间的确定提供技术支持。

冷热原油交替输送的传热过程研究

针对冷热原油顺序输送过程中的热力问题展开讨论,建立其二维传热数学模型,在模型中将土壤的半无限大区域转化成有限矩形区域,利用有限差分法进行离散化求解。利用此方法对新大线输送高凝点和低凝点原油的实际运行监测数据结果进行计算,其计算值与实测值误差较小,建立的该数据模型能够满足工程需要。

冷热原油交替顺序输送中加热时机的经济比选

冷热原油交替顺序输送是原油输送领域的新工艺,其中确定经济加热方案是工程应用的关键技术之一。建立了冷热油交替输送管道的水力、热力计算模型,用有限容积法和热力特征线法对非稳态热力、水力耦合问题进行求解,并用国内某原油管道现场实测数据对程序进行了检验。基于加热能耗最小,建立了加热方式经济比选的计算模型。数值模拟了不同的加热方案,计算了低凝油不同加热时机的加热能耗。结果表明:对低凝油油尾提前适当时间加热可大大节省加热能耗;加热能耗随加热时机的延长先下降后上升,最佳加热时机约为10%。

冷热原油交替顺序输送优化模型研究

冷热原油交替顺序输送总能耗费用主要包括加热炉的燃料费用和输油泵的动力费用。在保证安全输油任务的前提下,如何使输油总能耗达到最小对于降低企业输油成本具有非常重要的意义。以输油总能耗最小为目标函数,建立冷热原油交替顺序输送优化模型。模型中将顺序输送分为4个时间阶段:冷油头加热非稳态阶段、冷油不加热准稳态阶段、冷油尾加热非稳态阶段和热油加热准稳态阶段。两个准稳态输送阶段采用两层嵌套法来求解,两个非稳态阶段采用两层嵌套法和满足高凝油油头(油尾)进站温度相结合的方法优选输油方案。结合工程实际给出冷热原油交替顺序输送优选算例,研究成果可为制定冷热油交替输送经济运行方案提供依据。

热含蜡原油管内停输温降计算

利用Fluent计算流体动力学软件模拟热油管道内停输温降过程。计算过程不须跟踪固液相界面,同时将析蜡潜热转化为附加原油比热容,反映出降温过程中自然对流的变化和固液相界面的移动,并进行试验验证,试验数据与模拟计算结果非常吻合,而且求解更加简洁;在此基础上,研究初始油温、管径等因素对水下管道内停输降温过程的影响。结果表明:在其他条件相同时,增大管径和提高初始油温均可延长降温时间,且增大管径比提高初始油温更有效。

长输管道冷热油交替输送热力影响因素分析

针对冷热油交替输送管道的设计与运行,通过冷热油交替输送软件计算,考察了输送距离、年输送批次、相对输量、管道输量和出站温度等热力影响因素对原油流动安全的影响,总结了长输管道冷热油交替输送的典型热力特征,深化了对冷热油交替输送规律的认识。

埋地原油管道在线修复时站间温降的计算

针对我国已超役运营多年的输油管道在防腐大修时因管道开挖传热系数增大,使管道站间的温降增大的问题,提出了采用分段法计算埋地热输含蜡原油管道在线修复时站间的温降。在求解埋地管段单元段上的传热系数时,采用弦截法确定管内壁温度；在求解挖开管段单元段上的传热系数时,采用二分法与弦截法相结合的方法确定管外壁温度和管内壁温度。用C语言编制了计算程序,对两种修复条件下的原油分布进行了实例计算。

不同制油工艺制备花生毛油及饼粕的品质分析

采用低温压榨、溶剂浸出、炒籽后高温压榨及预榨-浸出4种不同工艺制备花生油,对得到的花生毛油及花生饼粕的品质进行比较分析,探讨不同制油工艺对花生油及饼粕品质的影响。结果表明,冷榨花生毛油的香味清淡,色泽最浅,酸值和过氧化值最低;压榨毛油的甾醇含量普遍高于浸出毛油;冷榨浸出毛油白藜芦醇含量最低(0.42μg/mL);冷榨花生油VE含量最高(25.2 mg/100 g);不同制油工艺所得花生毛油的主要脂肪酸组成相差不大;冷榨饼的氮溶解指数最高(50.75%),其他几种制油工艺得到的饼粕的氮溶解指数相对较低(12.25%~22.60%);热榨饼浸出毛油的AFB_1含量高于其他工艺制取的花生毛油中的含量,并且随着炒籽温度升高,AFB_1含量升高。

油气管道流动保障技术发展趋势

流动保障技术是通过综合研究影响油气管道流动安全各主要相关因素对所输介质流动特性的影响规律,进而提出保障和预防措施来实现油气管道的安全运行。对油气管道流动保障技术的历史、现状和未来趋势进行了论述,明确了所包含的原油流变学及其应用研究、油(气)管道流动改进剂研究与应用研究和多种油品顺序输送流动特性研究等三项主要研究内容,提出了这一研究领域的重点发展方向。

偏心异径管冷热原油顺序输送混油特性数值模拟

冷热原油顺序输送过程中影响接触区内两种油品混油特性的因素诸多,如:流速、温度、油品物性、沿线长度、输油次序等。基于FLUENT软件仅对顺序输送过程中混油界面通过偏心异径管时的混油特性进行模拟分析。研究结果与等径管混油特性相比较并总结其变化规律,可应用于优化实际输送过程中的运行参数。

同沟敷设中成品油管道对原油管道顺序输送的热力影响

成品油管道和原油管道间的传热对原油管道运行的影响是西部原油、成品油管道建设的关键技术问题之一。对西部管道正常运行时冷成品油管道对顺序输送的原油管道的热力影响进行了研究,结果表明,西部管道正常运行时,成品油管道对原油管道顺序输送的热力影响较小。

冷热油交替输送加热方案的经济比选

针对冷热油交替输送工艺中加热方案的确定问题,建立了冷热油交替输送管道的热力、水力计算模型,采用有限容积法和热力特征线法对非稳态热力、水力耦合问题进行了数值求解,参考国内某原油管道现场实测数据对程序进行了检验。通过模拟不同加热方案的原油进站温度随时间的变化,分析了加热方案的可行性;按对低凝原油加热时是全部加热还是油尾部分加热提出了2种加热控制方式,研究了采取不同加热控制方式时最低加热能耗的变化规律。结果表明:在取得最佳加热方式时,对低凝油油尾部分加热所消耗的燃料油比对低凝油整体加热的要少。

津华管道冷热油交替输送工艺应用研究

针对管道冷热油交替输送过程,建立了数学计算模型并编制了计算程序,对津华管道交替输送冀东原油（热油）与进口原油（冷油）过程进行了水力热力模拟计算;从安全性和经济性等方面,对于不同输送方案进行了比选和确定。研究结果表明,当交替输送循环达到2~3次后,进站油温将呈现周期性的变化;对于前行的冷油（进口原油）进行提前加热或适当热油（冀东原油）输送批量,都可提高交替输送的安全性。通过比选,确定了津华管道冬季适宜的冷热油交替输送方案。