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原油集输温降与压降的关系

一引言
原油，是一种粘稠的、深褐色液体。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于化石燃料。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。石油是目前世界上的主要能源，工业和生活都需要这种能源。石油也是各国争夺的重要物质，许多战争都是因为争夺石油。一个国家的强弱，都可以从石油的多少判断，因此，石油的开采对一个国家具有非常重要的作用。本文研究油田开采中集输温降与压降的关系。
二集输系统温降与压降
1.温降
在油田集输系统中，原油从井口被开采出来后，通过集油管道输向集油站，沿途必然会有热量散失。原油的组分不同，其凝固点也不同。为了能使原油顺利到达集油站，就必须控制原油在输送过程中温度不能低于其凝固点，否则会发生凝管。因此，原油集输系统中，温降的控制必须重点考虑。
油气集输管道沿线任意点的流体温度应按下式计算：

式中：tx--------管道沿线任意点的流体温度（℃）；
t0--------管外环境温度（埋地管道取管中心深度地温）（℃）；
t1--------管道计算段起点的流体温度（℃）；
e--------自然对数底数，宜按2.718取值；
a--------系数
x--------管道计算段起点至沿线任意点的长度。用于原油集输管道计算时单位为“m”；
K--------总传热系数[W/(m2·℃)]；
D--------管道外径（m）；
qm--------原油的质量流量（kg/s）；
C--------原油比热容[J/(kg·℃)]。
从油气集输管道沿线的温降的计算公式可以看出，当假定其他值不变时，当管外环境温度越低，温降越大；管线越长，温降越大；管径越大，温降越大。
2.压降
油田开采井口可分为2种油井，一种为机械采油井口，一种为自喷油井。在油田集输系统中，原油从井口被开采出来后，通过集油管道输向集油站，沿途必然会有压头损失。原油的组分不同，其粘度也不同，其压降也不同。为了能使原油顺利并且经济的到达集油站，就必须使原油在输送过程中尽量减少压降。因此，原油集输系统中，压降也关系到整个生产过程。
原油从井口开采出来后，经集油管道输送至集油站过程中，受到的摩阻有沿程摩阻和局部摩阻，因沿程摩阻所占比例大，故忽略局部摩阻，主要考虑沿程摩阻。
集输油管道的沿程摩阻可按下式计算：

式中：h--------管道沿程摩阻，液柱（m）；
L--------管道长度（m）；
d--------管道内径（m）；
v--------管内液体流速（m/s）；
g--------重力加速度，g=9.81m/s2；
λ-------水力阻力系数。
从集输油管道的沿程摩阻公式可以看出，当原油输送定量时，管道长度不变时，沿程摩阻随着管道内径的变大而变小。
3.压降温降之间的关系
从原油集输的温降和压降可以看出，当原油井口的配产一定时，管径的选择对温降和压降的影响很大。当其他条件一定时，温降随着管径变大而变大，压降随着管径变大而减小。有时候在输送过程中，为了既满足温降，又满足压降。管径的选择是一个重点问题。
三实例分析
前文列出了管径与温降和压降之间的关系，现运用Pipephase软件对实体项目进行分析。
1.项目背景
本次实例分析以XXXX油田集输管道的管径选择及温降和压降计算。
2.原油性质
原油密度834.5Kg/m3。汽油比11.9，伴生气密度1.15Kg/m3,氮10Mole%，二氧化碳18Mole%。原油粘度：20℃时，52.9CP；50℃时，15CP。含水率30%。原油凝固点为10℃。
3.管径初选
管径初选DN50、DN80两种等级，管线规格分别为D60.3×5，D88.9×5。进站压力要求为400Kpa，环境温度设为0℃。
4.模型计算
运用Pipephase对集输系统进行建模计算
井号管线长度（m）流量（方/天）井口压力MPa井口温度℃高程集油站高程（m）Kash-19027013211431007Kash-3740201321137Kash-4437901321071Kash-82196101321210Kash-961040132985Kash-102427501321078（1）选取DN50管线，运行模型程序，其温降压降曲线见图1。

图1XXXX油田集输管线温降压降曲线

由图1可以看出，XX-1、XX-3、XX-4和XX-9集输管线到达集油站时，其压力都在400KPa以上，温度都在10℃以上，能顺利进站。Kash-8井进站压力为2592KPa，进站温度为0.002℃，XX-10井进站压力为613KPa，进站温度为6.4℃。由此可知虽然XX-8井和XX-10井集油管线进站压力满