【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋油气集输处理，具体涉及一种不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法。
技术介绍
1、总传热系数是管道设计与核算的最为关键参数之一，直接决定着管输要求的起输温度、沿程温降、安全停输时间和掺水输送的时机。海底管道由于深埋于海底，相比于陆地管道来说，难以获取真实的土壤导热系数等物性参数，又难以长期监测，且埋深处土壤温度、土壤物性、管道埋深随时间发生变化。目前，海油系统内统一采用一套经验值，但从实际运行情况来看，普遍存在海管实际温降小于设计计算值，即经验值过于保守，增加油田操作和维护成本。
2、随着国内油气增储上产，今后将有更多油气田的开发建设，另外随着大中型油气田的不断被开发，边际小型油气田成为开发主体，开发难度也不断加大，要求各维度降低工程投资和运营费用。例如渤海油田经过四十余年开发建设，已建成较为成熟的管缆设施，依托式开发成为渤海油田最为主要的开发模式，区域化海管置换、挠性管等新的管道型式的应用、小型油气田开发经济门槛难跨越等，均要求海管设计更加贴近真实，降低海管投资和运维费用。
3、同时，近年来随着国产挠性管技术被攻克，挠性管开始逐步在海上油气田中应用。挠性管材质不仅局限于碳钢，其对温度具有一定的敏感性，管道沿程温度要求更加准确真实，因此要求总传热系数的计算更加可靠。另外，国产挠性管的应用案例较少，缺乏挠性海管总传热系数的经验值，目前一般由厂家提供，但厂家仅能提供空气条件下的总传热系数，其与埋设于海底的条件差异非常大，带来较大的运行风险。
4、上述情况说明，目前亟需一种
技术实现思路
1、本专利技术是为了克服现有技术中存在由于无法准确计算和长期监测而被迫选择过分保守的缺点而提出的，其目的是提供一种不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种不同规格钢质海底管道总传热系数反演计算方法，包括以下步骤：
4、s1.选取1条在役长距离(一般大于10km)不保温输气钢质海底管道，获取其近几年(如2年、3年、5年等)日管输量qg＝[qg1，qg2，qg3，……，qgn](单位为m3/d)和出口温度tg＝[tg1，tg2，tg3，……，tgn](单位为℃)。在同一时期内(如1周、2周等)，若出口温度tg不随管输量qg发生变化，则记录环境温度t0＝tg，若出口温度tg随管输量qg发生变化，则重新选择输气海底管道，重复步骤s1。
5、s2.选取1条在役长距离(一般大于10km)不保温输水钢质海底管道，记录管长lw(单位为m)钢管内径dw(单位为mm)，钢管壁厚tw(单位为mm)，管道埋深h(单位为m)，获取其近几年(如2年、3年、5年等)日管输量qw＝[qw1，qw2，qw3，……，qwn](单位为m3/d)，入口温度trw＝[trw1，trw2，trw3，……，trwn](单位为℃)和出口温度tcw＝[tcw1，tcw2，tcw3，……，tcwn](单位为℃)。
6、s3.利用公式(1)计算步骤s2中选取的不保温输水海底管道的总传热系数kw(单位为w/(m2·℃))。
7、
8、s4.利用公式(2)计算海底管道埋深处土壤导热系数λsoil。
9、
10、s5.选取1条在役长距离(一般大于10km)双层保温输油钢质海底管道，记录管长lo(单位为m)，内层钢管内径dio(单位为mm)，内层钢管壁厚tio(单位为mm)，保温层厚度tino(单位为mm)，外层钢管内径djo(单位为mm)，外层钢管壁厚tjo(单位为mm)，所输送原油密度ρo(单位为kg/m3)，空气湿度φ，获取其近几年(如2年、3年、5年等)日管输量qo＝[qo1，qo2，qo3，……，qon](单位为m3/d)，入口温度tro＝[tro1，tro2，tro3，……，tron](单位为℃)和出口温度tco＝[tco1，tco2，tco3，……，tcon](单位为℃)。
11、s6.利用公式(3)计算保温层与外管夹层内空气导热系数λair(单位为w/(m·℃))。
12、λair＝0.0001φ+0.025…………………………(3)
13、s7.利用公式(4)计算步骤s5中选取的双层保温输油海底管道的总传热系数ko(单位为w/(m2·℃))。
14、
15、s8.利用公式(5)计算保温层导热系数λin(单位为w/(m·℃))。
16、
17、s9.对于不同规格双层保温钢制海底管道总传热系数k按式(6)计算。
18、
19、其中：k为总传热系数，w/(m2·℃)；为油流至管内壁的放热系数，w/(m2·℃)；di为内层钢管外径，m；ti为内层钢管壁厚，m；do为外层钢管外径，m；to为外层钢管壁厚，m；tin为保温层厚度，m，h为管道埋深，m。
20、s10.对于不同规格单层保温钢质海底管道总传热系数按式(7)计算。
21、
22、其中：k为总传热系数，w/(m2·℃)；为油流至管内壁的放热系数，w/(m2·℃)；di为钢管外径，m；ti为钢管壁厚，m；tin为保温层厚度，m。
23、s11.对于不同规格不保温钢质海底管道总传热系数按式(8)计算。
24、
25、其中：k为总传热系数，w/(m2·℃)；为油流至管内壁的放热系数，w/(m2·℃)；di为钢管外径，m；ti为钢管壁厚，m。
26、s12.对于不同规格挠性海底管道总传热系数按式(9)计算。
27、
28、其中：k为总传热系数，w/(m2·℃)；为油流至管内壁的放热系数，w/(m2·℃)；di为挠性钢管内径，m；do为挠性钢管外径，m，kn为挠性管厂家提供的在空气条件下测定的传热系数，w/(m2·℃)。
29、在上述技术方案中，所述步骤s9、s10、s11和s12中所用到的λsoil、λair和λin分别为步骤s4、s7和s8中确定的具体数值。
30、在上述技术方案中，所述钢管埋深h，指的是海底管道顶部至海床之间的深度，多为1.5米或2.0米。
31、本专利技术的有益效果是：
32、本专利技术提供了一种不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，重新界定不同规格海底管道总传热系数数值，降低海底管道设计余量，使设计方案更好贴近实际运行，降低海底管道操作与维护成本，提升海上油气田开发效益。同时，根据反演确定的土壤导热系数、保温层导热系数等数值，计算挠性管总传热系数数值，弥补现有经验值的缺失，为海底管道的优化设计和经济性运行提供解决方案，为油气快速增储上产提供技术支持。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述在役海底管道长度大于10km；选择的所述不保温输气钢质海底管道在同一时期内出口温度不随管输量发生变化；所述不保温输气钢质海底管道获取的数据包括近几年日管输量和出口温度；所述不保温输水钢质海底管道获取的数据包括管长、管内径、管壁厚、管道埋深、以及近几年日管输量、入口温度和出口温度；所述双层保温钢质海底管道获取的数据包括管长，内层管内径，内层管壁厚，保温层厚度，外层管内径，外层管壁厚，所输送原油密度，空气湿度，获取其近几年日管输量，入口温度和出口温度；所述近几年为2年、3年、5年或10年；所述管道埋深指的是海底管道顶部至海床之间的深度。
3.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(Ⅱ)不保温输水海底管道总传热系数的计算公式为：
4.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(Ⅱ)不保温
5.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(Ⅲ)空气导热系数为保温层与外管夹层内的空气导热系数，其的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(Ⅳ)保温层导热系数的计算公式为：
7.根据权利要求6所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(Ⅳ)双层保温钢质海底管道总传热系数的计算公式为：
8.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(Ⅴ)单层保温钢质海底管道总传热系数的计算公式为：
9.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(Ⅵ)不保温钢质海底管道总传热系数的计算公式为：
10.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(Ⅶ)挠性海底管道总传热系数的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述在役海底管道长度大于10km；选择的所述不保温输气钢质海底管道在同一时期内出口温度不随管输量发生变化；所述不保温输气钢质海底管道获取的数据包括近几年日管输量和出口温度；所述不保温输水钢质海底管道获取的数据包括管长、管内径、管壁厚、管道埋深、以及近几年日管输量、入口温度和出口温度；所述双层保温钢质海底管道获取的数据包括管长，内层管内径，内层管壁厚，保温层厚度，外层管内径，外层管壁厚，所输送原油密度，空气湿度，获取其近几年日管输量，入口温度和出口温度；所述近几年为2年、3年、5年或10年；所述管道埋深指的是海底管道顶部至海床之间的深度。
3.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(ⅱ)不保温输水海底管道总传热系数的计算公式为：
4.根据权利要求1所述的不同规格钢质埋地海底管道总传热系数反演计算方法，其特征在于：所述步骤(ⅱ...
【专利技术属性】
技术研发人员：万宇飞，李国豪，刘春雨，戴国华，曲兆光，王文光，钱欣，唐宁依，王越淇，姜智斌，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司天津分公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。