一種含蠟原油長輸管道預(yù)熱投產(chǎn)非穩(wěn)態(tài)預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含蠟原油長輸管道預(yù)熱投產(chǎn)非穩(wěn)態(tài)預(yù)測方法，基于微分方程式的貼體網(wǎng)格方法，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；基于所述貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將預(yù)熱投產(chǎn)數(shù)學(xué)模型中的傳熱方程和邊界條件轉(zhuǎn)換為計算平面上的計算傳熱方程和計算邊界條件；對所述計算傳熱方程和所述計算邊界條件進行離散，得到離散方程式；采用交替方向迭代法求解所述離散方程式，獲取熱力系統(tǒng)方程式；將熱水參數(shù)代入所述熱力系統(tǒng)方程式，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的土壤對應(yīng)的土壤蓄熱量；在所述土壤蓄熱量不小于預(yù)設(shè)蓄熱量時，確定與所述土壤蓄熱量對應(yīng)的時間為投油時間。
【專利說明】一種含蠟原油長輸管道預(yù)熱投產(chǎn)非穩(wěn)態(tài)預(yù)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及原油管道預(yù)熱領(lǐng)域，具體涉及一種含蠟原油長輸管道預(yù)熱投產(chǎn)非穩(wěn)態(tài) 預(yù)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的含蠟原油，主要采用加熱輸送的工藝方式，對于輸送含蠟原油的長輸管道 投產(chǎn)問題，如果將原油直接投入冷管中，由于原油在流動過程中溫降太快，會導(dǎo)致沿程摩阻 急劇升高而輸送困難，甚至導(dǎo)致凝管的嚴重事故，如此，為了避免這種情況的發(fā)生，在實際 生產(chǎn)中，絕大多數(shù)含蠟原油長輸管道通常都是先用高熱容、低粘度介質(zhì)（一般采用熱水）預(yù) 熱管道，待管道周圍土壤溫度場得到充分預(yù)熱、溫度場基本達到要求、使得預(yù)熱流體進站溫 度足夠高后，再適時投入原油實現(xiàn)正常輸送。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，含蠟原油長輸管道預(yù)熱投產(chǎn)通常采用水力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)進行耦合 計算，使用的是非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，其對邊界處尤其是管道處的擬合性不好，需要進行分段計 算，使得計算量較大，計算速度也較慢，進而存在計算時間較長的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種含蠟原油長輸管道預(yù)熱投產(chǎn)非穩(wěn)態(tài)預(yù)測方法，能夠有效降低計 算量，使得計算時間得以縮短，精度能夠滿足實際投產(chǎn)需要，具有較高的工程應(yīng)用價值。
[0005] 本申請實施例提供了一種含蠟原油長輸管道預(yù)熱投產(chǎn)非穩(wěn)態(tài)預(yù)測方法，包括：
[0006] 基于微分方程式的貼體網(wǎng)格方法，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的貼體網(wǎng)格結(jié) 構(gòu)；
[0007] 基于所述貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將預(yù)熱投產(chǎn)數(shù)學(xué)模型中的傳熱方程轉(zhuǎn)換為計算平面上的 計算傳熱方程，以及將所述預(yù)熱投產(chǎn)數(shù)學(xué)模型中的邊界條件轉(zhuǎn)換為計算平面上的計算邊界 條件；
[0008] 對所述計算傳熱方程和所述計算邊界條件進行離散，得到離散方程式；
[0009] 采用交替方向迭代法求解所述離散方程式，獲取熱力系統(tǒng)方程式；
[0010] 將熱水參數(shù)代入所述熱力系統(tǒng)方程式，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的土壤對應(yīng) 的土壤蓄熱量；
[0011] 在所述土壤蓄熱量不小于預(yù)設(shè)蓄熱量時，確定與所述土壤蓄熱量對應(yīng)的時間為投 油時間，其中，所述預(yù)設(shè)蓄熱量為原油在所述原油長輸管道中進行運輸時的最低蓄熱量。
[0012] 可選的，所述基于微分方程式的貼體網(wǎng)格方法，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的 貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，具體包括：
[0013] 基于TTM方法，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
[0014] 可選的，所述基于TTM方法，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，具體 包括；
[0015] 基于TTM中的Laplace方程和Possion方程，獲取偏微分方程式；
[0016] 采用有限差分法對所述偏微方程式進行離散，獲取所述貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中；
[0017] 所述Laplace方程為：

【權(quán)利要求】
1. 一種含蠟原油長輸管道預(yù)熱投產(chǎn)非穩(wěn)態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，包括： 基于微分方程式的貼體網(wǎng)格方法，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)； 基于所述貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將預(yù)熱投產(chǎn)數(shù)學(xué)模型中的傳熱方程轉(zhuǎn)換為計算平面上的計 算傳熱方程，以及將所述預(yù)熱投產(chǎn)數(shù)學(xué)模型中的邊界條件轉(zhuǎn)換為計算平面上的計算邊界條 件； 對所述計算傳熱方程和所述計算邊界條件進行離散，得到離散方程式； 采用交替方向迭代法求解所述離散方程式，獲取熱力系統(tǒng)方程式； 將熱水參數(shù)代入所述熱力系統(tǒng)方程式，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的土壤對應(yīng)的土 壤蓄熱量； 在所述土壤蓄熱量不小于預(yù)設(shè)蓄熱量時，確定與所述土壤蓄熱量對應(yīng)的時間為投油時 間，其中，所述預(yù)設(shè)蓄熱量為原油在所述原油長輸管道中進行運輸時的最低蓄熱量。
2. 如權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述基于微分方程式的貼體網(wǎng)格方法， 獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，具體包括： 基于TTM方法，獲取與所述原油長輸管道對應(yīng)的貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述基于TTM方法，獲取與所述原油長 輸管道對應(yīng)的貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，具體包括； 基于TTM中的Laplace方程和Possion方程，獲取偏微分方程式； 采用有限差分法對所述偏微方程式進行離散，獲取所述貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中； 所述Laplace方程為： ▽ 2ξ=ξχχ+ξyy = 0v2n=nxx+nyy =o 所述Possion方程： ξXX+ξyy=P(ξ,Π) nxx+nyy =Θ(ξ,η) 其中Ρ，Q為控制方程源函數(shù)； 所述偏微分方程式具體為：αΧξξΙβΧξη+ΥΧηη= 0;αγξξ-2βγξη+Υ7ηη = 0; 其中，《 =Λ·,; +W= -TiA-,, +JVA，=Λ-J+β
4. 如權(quán)利要求3所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述基于所述貼體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將預(yù)熱投 產(chǎn)數(shù)學(xué)模型中的傳熱方程轉(zhuǎn)換為計算平面上的計算傳熱方程，具體包括： 對所述土壤傳熱方程中的擴散項和源項進行轉(zhuǎn)換，獲取計算土壤傳熱方程，其中； 所述土壤傳熱方程為
： 所述擴散項的轉(zhuǎn)換為：
所述源項的轉(zhuǎn)換為：R(x,y) =S(ξ，η) 所述計算土壤傳熱方程為：
其中，α=彳+A=夂?+八；，r=X; +球J=-y;廠。
5. 如權(quán)利要求4所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述對所述計算傳熱方程和所述計算 邊界條件進行離散，得到離散方程式，具體包括： 采用有限容積法對所述計算傳熱方程和所述計算邊界條件進行離散，得到所述離散方 程式。
6. 如權(quán)利要求5所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述離散方程式具體為：
【文檔編號】G06F19/00GK104318080SQ201410532270
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】陳國群, 柳建軍, 彭士垚, 鄭建國, 馬文華, 閻濤, 趙佳麗, 康陽, 朱峰 申請人:中國石油天然氣股份有限公司