埋地熱油管道傳熱規律研究

齊龍 曹放

摘 要：對埋地熱油管道，油品在管道中流動時，不僅存在著壓力能的損失，而且存在熱能的損失，并且這兩方面的能量損失是相互聯系和相互影響的，因此，埋地熱油管道的設計、運行、管理就比常溫輸油管道要復雜的多。從現有的情況來看，埋地熱油管道的傳熱規律需要進行深入研究，以此來獲得更多的數據和信息，促使埋地熱油管道的管理和運行，更加的順暢，減少一系列的矛盾和沖突。目前，我國正處于社會發展的重要階段，埋地熱油管道與社會的經濟發展具有密切的關系，通過研究其傳熱規律，能夠在未來的工作中，及時處理一些不良問題，減少造成的安全事故和損失，從而實現國家能源的充分應用。

關 鍵 詞：埋地熱油管道；傳熱規律；研究

中圖分類號：TE 832 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）10-2462-03

Study on Heat Transfer of Buried Hot Oil Pipeline

QI Long1， CAO Fang2

（1. Liaoning Shihua University， Liaoning Fushun 113001， China； 2. Fuxin Bank， Liaoning Fuxin 123000， China）

Abstract： There is the pressure energy loss and heat energy loss during oil flow in buried hot oil pipeline， and the two aspects correlate and influence each other. Therefore， the design， operation and management of buried hot oil pipeline are more complicated than the normal temperature oil pipeline. The heat transfer law of buried hot oil pipelines need be studied in depth， in order to get more data and information for management and operation of the buried hot oil pipeline. At present， China is in an important stage of social development， there is a close relationship between the buried hot oil pipeline and the social economic development； the research of the heat transfer law helps to timely treat some problems to reduce the accident loss.

Key words： Buried hot oil pipeline； Heat transfer law； Research

我國雖然是世界上較早利用管道運輸的國家之一，但發展卻比較慢。現階段的任何一項工作，都融入了較多的科學技術，并且在客觀上和主觀上完成了性能的多樣化。埋地熱油管道作為國家發展過程的重要部分，其傳熱規律的研究，不僅僅是單純的學術上的研究，而是要在很大程度上實現經濟的平穩增長和能源的合理開發，從側面實現我國的可持續發展戰略。目前，對埋地熱油管道傳熱規律研究投入的時間和精力比較大，但得到的結果卻不是很理想，部分研究理論仍然集中在基礎部分，導致總體上的研究進度緩慢。

在此，本文主要對埋地熱油管道傳熱規律的研究進行討論。

1 概 述

1.1 埋地熱油管道傳熱規律研究的意義

在經濟迅速發展的今天，能源的競爭成為了國際之間的主要競爭內容，并且會對國家的發展和經濟的建設，產生較大的積極意義。相對而言，埋地熱油管道傳熱規律的研究，并不是一項普通的研究，而是要從客觀上和主觀上進行廣泛的研究，其研究意義具有很強的實際性。第一，我國目前的原油生產方面，集中在高粘、高凝原油，這種原油自身的特性比較突出，所以我國在輸送方式上，不能像其他國家一樣運用等溫輸送的方式。為此，我國在高粘、高凝原油的輸送當中，多數情況是采用加熱輸送的。埋地熱油管道傳熱規律的研究，可進一步了解到加熱輸送過程中，各項數據及信息的變化，減少能源的浪費，降低輸送成本，實現經濟效益和社會效益的雙重提升[1]。第二，目前的原油加熱存在較多的弊端。該項輸送方式，會由于沿程存在較大的摩擦阻力，導致壓力能出現損失情況。同時，沿程原油與周圍環境存在著熱交換造成的大量熱能損失，這些損失都需要依靠其他的能源來進行彌補，由此導致了客觀輸送工作效率和質量的下降。埋地熱油管道傳熱規律的研究，可以了解到能源損失的各項原因，結合客觀實際的條件限制，為后續的管道鋪設以及管道維護，提供較多的幫助，防止造成工作上的惡性循環。第三，熱油管道的軸向溫降計算的是否準確，直接影響到熱油管道運行成本的高低[2]。該項工作，屬于埋地熱油管道傳熱規律研究的重要內容，且會對總體的傳熱造成較大的影響，日后應通過多個角度來開展調查和研究。

1.2 埋地熱油管道傳熱規律的研究內容

相對于其他管道的工作來講，埋地熱油管道傳熱規律的研究，必須從多個角度著手，否則很難得到與現實相符合的結果。在埋地熱油管道傳熱規律的研究內容方面，主要是在以下幾項工作上努力：第一，必須對埋地熱油管道的各種工況展開研究。埋地熱油管道本身是一種高精尖的管道，其工況直接影響到傳熱規律。影響工況的因素較多，包括油品密度、粘度、比熱容等等，這些雖然是細節因素，但卻會對埋地熱油管道傳熱規律造成較大的影響，所以必須要進行深入探索[3]。第二，應對埋地熱油管道的流動性進行研究。一般來講，流動性會導致傳熱效率出現提升或者下降的情況。現階段的人口增多，對資源的需求量只增不減。通過研究埋地熱油管道的流動性，能夠進一步確定埋地熱油管道傳熱規律的各種變化，且不會造成客觀工作上的失誤和漏洞，總體上的工作效果還是值得肯定的。第三，需對油品在管道中的溫度和壓力變化情況進行研究。以目前的工作來講，埋地熱油管道雖然自身的性能較高，但對于油品來講，并不能適應所有的情況，且地下的變化因素較多。研究油品在管道中的溫度和壓力變化，能夠在未來的工作中，獲得更加理想的結果，減少不必要的問題出現，實現埋地熱油管道傳熱規律的穩步落實。

2 埋地熱油管道傳熱規律

目前，在埋地熱油管道的相關研究中，傳熱規律的研究是重點組成部分，并且在該方面投入了較多的時間與精力，已經得到了部分研究成果。綜合來看，以往在研究埋地熱油管道傳熱規律的時候，學術上的研究較多，結合的實際情況比較少，未能考慮到較多的變化條件。另一方面，傳熱規律并不是一成不變的，隨著經濟的發展和各項建設的力度不斷增大，埋地熱油管道的傳熱規律，會隨著各種影響因素的增加，而變得更加多樣化，不同的情況呈現出不同的規律狀態。在此，本文主要對埋地熱油管道傳熱規律進行討論。

2.1 導熱系數

導熱系數作為影響埋地熱油管道傳熱規律的重要因素，在該方面開展研究，能夠進一步健全傳熱規律的各項體系，對后續的相關建設和發展，具有較強的參考意義。結合以往的工作經驗和當下的工作標準，導熱系數的研究，可從以下幾個方面來展開：第一，管壁的導熱。該方面的導熱主要是包括鋼管、石蠟層、瀝青絕緣層的導熱。鋼管的導熱能力很強，一般為45～50 W/（m·℃）[4]。管內壁結蠟層的厚度與油流的溫度和流速有關，其導熱系數難以精確確定，設計計算通常不考慮，但當油品長期在流速較低的情況下時，要考慮石蠟層的導熱系數，一般石蠟的平均導熱系數為2.5 W（m·℃）。瀝青的導熱系數隨其溫度及密度的不同而有較大的變化，關于瀝青的導熱系數目前缺乏詳細數據，據國外資料介紹，6～9 mm的瀝青絕緣層的導熱系數可取0.15 W（m·℃）[5]。第二，土壤的導熱。埋地熱油管道傳熱規律的研究中，土壤的導熱屬于必要性的研究工作。從客觀的角度來分析，土壤的導熱特性與土壤的種類、孔隙度、含水量等很多因素有關。在一年四季當中，孔隙度、含水量等因素都在不斷的變化，遇到極端天氣的時候，甚至會出現超標的情況。本文認為，在土壤的導熱研究中，可對融化砂土、凍結砂土、粘土等不同類型的土壤進行研究，以此來實現埋地熱油管道傳熱規律的精確化。

2.2 埋地熱油管道的流動特性

對于埋地熱油管道而言，由于管道的沿線溫度不斷下降，促使管道沿線的單位管長摩阻損失將會持續的增大。在整個過程中，原油流變性是決定管道沿程摩阻活啟動壓力的主要因素，也在客觀上決定了埋地熱油管道的傳熱規律變化。經過大量的討論與研究，認為埋地熱油管道的流動特性，主要表現在以下方面：熱油在管道中流動的時候，存在比較突出的牛頓流型以及非牛頓流型。對于大直徑的熱油管道來講，一個加熱站內常見的變化情況表現為：從加熱站出口處的牛頓紊流→非牛頓紊流→非牛頓層流。對于高粘度熱稠油管道而言，則表現為：牛頓紊流→牛頓層流→非牛頓層流[6]。由此可見，埋地熱油管道的流動特性還是比較有規律的，在不同的管道中會表現出不同的傳熱規律，以此來作為日后實踐工作的指導，能夠從客觀上實現流動特性的較好掌握，且不會對日常的管理和運行造成太大的影響。

2.3 影響熱油道管散熱的因素

相對于其他的影響因素來講，埋地熱油管道傳熱規律的研究，還要在影響熱油管道散熱的因素方面來開展。傳熱過程中，勢必會遇到很多的散熱因素作用，并且埋地熱油管道也需要進行相應的散熱工作，否則會造成安全隱患。影響熱油管道散熱的因素，目前主要是集中在以下幾個方面：第一，內部因素。埋地熱油管道在傳熱過程中，內部的散熱影響因素主要有油品的熱物理性質、管道的輸油量、加熱溫度等等[7]。這些因素偏向于物理和化學方面的因素，會因為某一個或者幾個因素的共同變化，導致散熱性的持續上升或者下降，倘若維持因素的穩定，則可以保證埋地熱油管道傳熱規律的穩定運行。第二，外部因素。目前，埋地熱油管道在運行的過程中，其散熱的外部影響因素逐步增多，包括覆土的厚度、大氣溫度、風速等等。這些外部因素基本上沒有辦法改變，只能是通過不斷的更改管道的性質和傳熱規律，來適應這些外部因素，否則將會導致傳熱規律出現紊亂的情況[8]。

2.4 埋地熱油管道停輸后再啟動

在現實的工作當中，埋地熱油管道并非是一直運行的，遇到某些特殊情況的時候，埋地熱油管道會通過停輸再啟動的方式，完成埋地熱油管道的傳熱和輸油工作。此時，傳熱規律也會受到一定的影響。本文認為，埋地熱油管道正常運行過程也可以看作是再啟動過程的延續。在埋地熱油管道再啟動過程中，隨著啟動時間的延長，管道中原油的流量逐漸達到一個穩定的值，原油的溫度場也將不再發生大的變化，趨近穩定，熱油管道也就處于正常運行過程階段。由此可見，埋地熱油管道傳熱規律，會受到管道停輸再啟動的較大影響，日后應在該方面投入較多的研究力度，無論是設備還是技術，都應該定期進行優化，以此來保證埋地熱油管道傳熱規律的穩定。

3 結 語

本文對埋地熱油管道傳熱規律展開研究，從現有的工作來看，傳熱規律雖然比較穩定，但總體上的工作還需進一步努力。在設備上，埋地熱油管道的性能應更加穩定，減少各項因素對傳熱規律造成的影響；在技術上，應保證各項維護措施具有長久的效果，告別以往反復維修的局面，實現埋地熱油管道的通常運行。相信在今后的工作中，埋地熱油管道傳熱規律會更加穩定。

參考文獻：

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[8]崔起佳.低輸量條件下埋地熱油管道溫降規律研究[J].中國石油和化工標準與質量，2013，12：168.

美國API原油庫存大增410萬桶

美國石油協會（API）10月27日發布的行業版數據顯示，上周美國原油庫存增加，因進口上升，而汽油庫存和精煉油庫存都出現下降。

API公布的數據顯示，上周美國原油庫存增加410萬桶，至4.771億桶，接受路透調查的分析師預期為增加340萬桶。庫欣原油庫存減少74.8萬桶。API數據還顯示，最新一周汽油庫存減少70萬桶，分析師預估為減少69.4萬桶。精煉油庫存減少260萬桶，預計為減少260萬桶。

值得一提的是，美國能源信息署（EIA）將于周三（10月28日）發布政府版美國原油庫存報告。

美國NYMEX 10月原油期貨價格周二收盤下跌0.78美元，跌幅1.77%，報43.20美元/桶，因全球供應持續過剩，市場預計美國即將公布的數據顯示原油庫存續增。