基于SPS軟件的原油管道壓力波傳遞特性分析

楊 飛， 胡鑫杰， 李傳憲， 姬中元，朱浩然

(1. 中國石油大學(xué)(華東) 儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院, 山東 青島 266580；2.青島市環(huán)海油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266580)

基于SPS軟件的原油管道壓力波傳遞特性分析

楊 飛1,2， 胡鑫杰1， 李傳憲1,2， 姬中元1，朱浩然1

(1. 中國石油大學(xué)(華東) 儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院, 山東 青島 266580；2.青島市環(huán)海油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266580)

采用SPS軟件建立了西部某原油管道仿真模型并與管道實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。在該模型基礎(chǔ)上，通過關(guān)閉B熱泵站1號(hào)泵產(chǎn)生壓力波動(dòng)，并根據(jù)沿線壓力變化模擬研究了管道壓力波的傳遞特性。揭示了傳遞距離、出站油溫、原油密度、出站壓力、管徑、壁厚、管道彈性模量等對(duì)壓力波傳遞速度的影響，擬合修正得到了針對(duì)該西部原油管道的壓力波傳遞速度計(jì)算公式。最后通過與實(shí)際工況下壓力波傳遞速度的對(duì)比，驗(yàn)證了公式的準(zhǔn)確性。

SPS軟件； 管道運(yùn)行模型； 壓力波速； 瞬態(tài)工況

目前，國內(nèi)石油天然氣管道輸送技術(shù)正處于高速發(fā)展時(shí)期。然而在管道運(yùn)行中，各種異常工況(如泄漏、異常停泵、閥門堵塞、調(diào)節(jié)閥故障等)仍不可避免。這些異常工況產(chǎn)生的壓力波動(dòng)對(duì)指導(dǎo)管道的運(yùn)行管理有著重要作用。如在泄漏定位時(shí)[1]，壓力波傳遞速度(簡稱為壓力波速)的大小是確定管道泄漏點(diǎn)位置的關(guān)鍵因素。因此，對(duì)管道異常工況壓力波速的研究具有重要意義。

管內(nèi)壓力波的傳遞過程是管道各個(gè)截面液體與管壁依次發(fā)生彈性形變的推進(jìn)過程?，F(xiàn)有研究大多都是對(duì)管道停輸再啟動(dòng)過程中壓力波的傳遞過程開展的[2-5]。在再啟動(dòng)過程中，管道壓力波為管道液體充裝形成壓力變化進(jìn)行實(shí)際穩(wěn)定流動(dòng)的推進(jìn)波，是凝油的初始有效屈服界面，凝油在該推進(jìn)波壓力條件下達(dá)到屈服值，流量達(dá)到啟動(dòng)流量[5-8]。壓力波速會(huì)隨傳遞距離的增加逐漸減慢[9-12]。相關(guān)文獻(xiàn)[13]還將壓力波看作啟動(dòng)波與水擊波的結(jié)合，認(rèn)為兩者同時(shí)向下游傳播，其中水擊波以啟動(dòng)波為依托，水擊波的傳播是一種邊產(chǎn)生、邊耗散的瞬變流動(dòng)過程。

對(duì)于運(yùn)行中的長輸管道，壓力波波幅會(huì)受管道摩阻及管道截面油品與管壁的彈性形變影響而損耗[14]。損耗過程與再啟動(dòng)過程中克服凝油阻力相似，因此對(duì)于運(yùn)行中的長輸管道壓力波速也可定義為達(dá)到穩(wěn)定流動(dòng)的實(shí)際壓力推進(jìn)波波速。即在發(fā)生工況變化引起波動(dòng)時(shí)，壓力波在傳播過程中波幅不斷衰減，油品與管壁的彈性形變速率減慢，波速不斷減慢。由于壓力波速在長輸管道中的衰減速率較慢，若用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)道方法進(jìn)行研究，則需要的設(shè)備體積較大，并且與實(shí)際工況有較大區(qū)別，難以應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)。為此，采用SPS(Stoner Pipeline Simulator)軟件[15]建立西部某原油管道的仿真模型，通過與實(shí)際工況對(duì)比驗(yàn)證準(zhǔn)確性，在模型基礎(chǔ)上對(duì)關(guān)泵工況下影響壓力波傳遞特性的各因素進(jìn)行模擬分析[16]，以便于對(duì)管道壓力波動(dòng)的傳遞特性有更深刻理解。

1 模型建立

模型的建立采用西部某原油管道的參數(shù)。該原油管道總長323 km，外徑457 mm，壁厚7.1 mm，年設(shè)計(jì)輸量500萬t。管道沿線共設(shè)置6座站場(chǎng)，為方便標(biāo)識(shí)，將它們分別設(shè)為A、B、C、D、E、F站場(chǎng)，其中A、B、C、D為熱泵站，E為熱站，F(xiàn)為末站。沿線共設(shè)置9座線路截?cái)嚅y室，設(shè)置高點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)2處。原油管道全線站場(chǎng)分布圖如圖1所示,其中GD為高點(diǎn)，F(xiàn)S為閥室。

圖1 原油管道全線站場(chǎng)分布

Fig.1 Distribution of crude oil pipeline

1.1 油品物性

管輸油品標(biāo)況(20 ℃，0.1 MPa)下密度859 kg/m3，凝點(diǎn)18 ℃。黏溫曲線如圖2所示。從圖2中可以看出，管輸原油反常點(diǎn)為25 ℃，析蠟點(diǎn)為30

℃，在30 ℃以下黏度快速增大。

圖2 原油黏溫關(guān)系

Fig.2 The relationship between viscosity and temperature of crude oil

1.2 建模過程

由于原油管道元件和設(shè)備較多，采用SPS軟件中的Model Builder模塊建模時(shí)相對(duì)繁瑣，并且容易遺漏設(shè)備，因此采用編寫Inprep文件建模[17]。在編寫完Inprep文件及Intran文件后，為了使模型的運(yùn)行界面更加直觀，應(yīng)用SPS和VB評(píng)議語言接口，建立前臺(tái)操作界面與后臺(tái)仿真模型之間的實(shí)時(shí)聯(lián)接，由此通過系統(tǒng)界面上直觀的設(shè)備命令來驅(qū)動(dòng)后臺(tái)的仿真模型。編寫完成后的仿真界面如圖3所示(以首站A為例)。該站具有一套清管系統(tǒng)(收球筒與發(fā)球筒)，兩路過濾設(shè)備，3臺(tái)加熱設(shè)備(圖中一開兩關(guān))，4臺(tái)外輸泵(圖中兩開兩關(guān))，兩路出站調(diào)節(jié)閥(圖中一開一關(guān))，一路泄壓裝置(圖中關(guān)閉)。

圖3 利用VB二次開發(fā)SPS建立的A站仿真界面

Fig.3 Using VB and SPS to establish the simulation interface of the A station

1.3 SPS模擬結(jié)果與實(shí)際工況對(duì)比

輸入管道1月份運(yùn)行參數(shù)后仿真軟件輸出結(jié)果如圖4所示，其中HEAD為沿線水頭，MAOH為管道最大允許操作壓頭，ELEVAT為沿線高程，TEMPERATURE為沿線溫度。將模型的仿真運(yùn)行工況參數(shù)與實(shí)際穩(wěn)態(tài)工況進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比數(shù)據(jù)如表1所示，其中壓力單位為MPa，溫度單位為℃，流量單位為m3/h。

圖4 SPS軟件模擬原油管道1月份運(yùn)行結(jié)果

Fig.4 Results of crude oil pipeline operation in January by SPS software

由表1可知，進(jìn)出站壓力偏差均小于0.5 MPa，進(jìn)出站溫度偏差小于2 ℃，流量偏差小于1%，仿真系統(tǒng)與實(shí)際工況的誤差在合理范圍內(nèi)。SPS建立

的該模型能較準(zhǔn)確的表示實(shí)際工況，可以采用該模型進(jìn)行后續(xù)對(duì)壓力波速的研究，該工況作為穩(wěn)態(tài)工況，為后續(xù)的壓力波動(dòng)提供仿真基礎(chǔ)。

2 各因素對(duì)壓力波速的影響

依據(jù)壓力波的研究方法，考慮管壁和原油的彈性變形，計(jì)算管道壓力波速的理論公式[18]為:

(1)

式中，E為管壁的彈性模量，Pa；K為原油的體積彈性系數(shù)，Pa；C為管道的約束系數(shù)；δ為管壁厚度，m；ρ為原油密度，kg/m3；D為管道內(nèi)徑，m。

表1 1月份模擬與實(shí)際工況對(duì)比

原油體積彈性系數(shù)采用下式[19]來計(jì)算：

(2)

式中，ρ0為原油標(biāo)況下的密度，kg/m3；t為原油的溫度，℃。

根據(jù)(1)、(2)式，將計(jì)算壓力波速的密度、溫度、壓力、管道彈性模量、壁厚、管徑設(shè)為研究變量，同時(shí)考慮傳遞距離的影響，將其也設(shè)為變量之一。

壓力波速的計(jì)算采用上游泵站關(guān)泵產(chǎn)生壓力波動(dòng)，觀察下游壓力檢測(cè)點(diǎn)響應(yīng)時(shí)間，通過將關(guān)泵站場(chǎng)與壓力檢測(cè)點(diǎn)的距離除以壓力變化響應(yīng)時(shí)間來計(jì)算壓力波速(文中所指壓力波速皆是指一段距離內(nèi)的平均速度)。

為避免站內(nèi)設(shè)備對(duì)壓力波速產(chǎn)生影響，選取兩站間距離最長管道，即B熱泵站到C熱泵站間管道作為研究對(duì)象。在0時(shí)刻關(guān)閉B熱泵站1號(hào)泵，檢測(cè)C熱泵站入口閥壓力發(fā)生變化響應(yīng)時(shí)間，由此計(jì)算B熱泵站與C熱泵站間管道的壓力波速。

仿真條件設(shè)置如下：地溫20 ℃，出站溫度40 ℃，出站壓力6.8 MPa，標(biāo)況下密度859 kg/m3，標(biāo)況下原油體積彈性系數(shù)916 MPa，粗糙度采用Colebrook-White公式0.15 mm，管徑457 mm，壁厚7.1 mm，管道彈性模量199.947 GPa。

2.1 出站溫度的影響

根據(jù)管道實(shí)際運(yùn)行出站溫度約為40 ℃，因此出站溫度對(duì)比采取23、25、30、40、55、57 ℃。出站溫度對(duì)壓力波速的影響結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，在溫度較低時(shí)，油溫會(huì)顯著影響壓力波速，隨溫度降低壓力波速下降。在溫度較高時(shí)，油溫對(duì)壓力波速的影響較小，且隨溫度的升高，壓力波速下降。原因是溫度較低時(shí)油品中不斷有蠟晶析出[20]，液態(tài)油在這種蠟晶聚集體上良好吸附，造成溶劑化體積逐漸變大，有效體積濃度增加，蠟晶之間的吸引力也隨之增加，原油的流動(dòng)性變差，原油的體積流量改變速率變慢，致使壓力波速顯著變慢。

圖5 出站溫度對(duì)壓力波速的影響

Fig.5 Effect of temperature on pressure wave velocity

當(dāng)油品溫度較高時(shí)，由于沒有蠟晶析出，有效體積濃度不變，原油的體積流量改變速率不變。但隨油品溫度的升高，原油的壓縮系數(shù)變大，原油彈性系數(shù)變小，原油的流量壓縮量變大。因此流量改變所需的時(shí)間變長，壓力波速變慢。

2.2 出站壓力的影響

根據(jù)管道實(shí)際運(yùn)行時(shí)，B熱泵站出站壓力約為6.8 MPa，因此出站壓力對(duì)比采取6.3、6.5、6.8、7.1、7.3 MPa，結(jié)果如圖6所示。

圖6 出站壓力對(duì)壓力波速的影響

Fig.6 Effect of pressure on pressure wave velocity

由圖6可知，隨出站壓力的增加，壓力波速有較小的上升趨勢(shì)。原因可能為原油的壓力變大，使原油的壓縮系數(shù)變小，體積彈性系數(shù)變大，流量壓縮量變小，導(dǎo)致原油流量改變的時(shí)間變短，壓力波速變快。然而，模擬計(jì)算了C熱泵站關(guān)泵后，C、D熱泵站間管道的壓力波速為1 089.5 m/s，C熱泵站其他條件與B熱泵站一致(地溫、高程的影響有限)，僅出站壓力為4.6 MPa。因此管道出站壓力增大，導(dǎo)致原油彈性系數(shù)變化所引起的壓力波速變化并不是主要因素。

出站壓力增大導(dǎo)致壓力波速增大的原因是，隨著出站壓力的升高，關(guān)泵后產(chǎn)生的實(shí)際壓力波鋒前后差值變大，波幅能量變大，致使原油的體積流量變化速率變快，原油的壓力波速變快。

2.3 傳遞距離的影響

為檢測(cè)不同傳遞距離下壓力波速的變化，對(duì)B熱泵站、2號(hào)閥室、3號(hào)閥室、C熱泵站及其間三段距離的中點(diǎn)增設(shè)壓力檢測(cè)點(diǎn)，所得到的壓力波速隨傳遞距離變化的結(jié)果如圖7所示。

圖7 傳遞距離對(duì)壓力波速的影響

Fig.7 Effect of transmission distance on pressure wave velocity

由圖7可知，隨著距離的增加，壓力波速越來越慢，壓力波速的衰減速率也越來越慢。原因可能為，隨著傳遞距離的增加，油品不斷向土壤散熱，導(dǎo)致溫度下降到析蠟點(diǎn)以下，造成蠟晶析出，形成溶劑化層，使壓力波速下降。然而從模擬的結(jié)果看，C熱泵站的入口油溫為30.73 ℃，并沒有下降至析蠟點(diǎn)以下。因此隨傳遞距離的增加，壓力波速應(yīng)該呈上升趨勢(shì)，與模擬的下降趨勢(shì)不符，可知使壓力波速下降的原因并不是油溫造成的。

導(dǎo)致壓力波速下降的原因?yàn)楣艿赖难爻棠ψ钃p失。隨著傳輸距離的增加，壓力波波幅能量受摩阻與截面原油及管壁的彈性形變消耗影響，波幅能量逐漸減小，體積流量改變速率不斷變小，致使壓力波速變慢。

2.4 油品密度的影響

根據(jù)管道實(shí)際運(yùn)行時(shí)，原油的標(biāo)況密度為859 kg/m3，因此密度對(duì)比采取759、809、859、909、959 kg/m3。所得的壓力波速隨原油密度變化的結(jié)果如圖8所示。

Fig.8 Effect of the density of crude oil on the

pressure wave velocity

由圖8可知，隨著密度升高，壓力波速越來越慢，且大致呈線性關(guān)系。原因是在壓力波鋒的前后差值Δp推動(dòng)作用下, 管內(nèi)液體質(zhì)量的改變量可分為兩部分：管道受壓后管容量變化所需的液體量和流體受壓后密度變化造成的液體量。因此密度越大，受壓后密度變化增加的介質(zhì)壓縮量也越大，壓力波速也就越慢。

將結(jié)果與式(1)進(jìn)行對(duì)比，原油標(biāo)況密度增大后，其運(yùn)行時(shí)密度與體積彈性模量都因此增大，而模擬結(jié)果主要呈下降趨勢(shì)，因此標(biāo)況密度增大后，其由體積彈性模量變化間接影響壓力波速的幅度不如運(yùn)行密度變化直接影響壓力波速的幅度大。由于實(shí)際運(yùn)行時(shí)密度變化有限，對(duì)于實(shí)際工況，密度對(duì)壓力波速的影響有限。

2.5 壁厚的影響

根據(jù)管道實(shí)際壁厚為7.1 mm，壁厚對(duì)比采取6.1、6.6、7.1、7.6、8.1 mm，結(jié)果如圖9所示。

圖9 壁厚對(duì)壓力波速的影響

Fig.9 Effect of wall thickness on pressure wave velocity

由圖9可知，隨著壁厚的增大[21]，管道的膨脹量變小，原油的流量壓縮量變小，流量的改變所需時(shí)間變少，壓力波的傳播速度越來越快。然而模擬中壁厚從6.1 mm改變至8.1 mm，壓力波速的變化幅度僅有30 m/s左右。因此實(shí)際工況下，壁厚的影響有限。

2.6 管內(nèi)徑的影響

根據(jù)實(shí)際管道外徑為457 mm，壁厚7.1 mm。管內(nèi)徑對(duì)比采取管外徑400、425、457、475、500 mm，壁厚同為7.1 mm。不同管徑下壓力波速如圖10所示。

圖10 管徑對(duì)壓力波速的影響

Fig.10 Effect of pipe diameter on pressure wave velocity

由圖10可知，隨著管徑增大，壓力波速的傳播速度總體上越來越慢。原因是管徑越大，管道截面積越大，管道彈性形變后原油的充裝變化量變大，流量改變所需時(shí)間越長，壓力波的傳播速度越來越慢。但管徑400 mm及425 mm的壓力波速反而下降，原因首先是隨著管徑的減小，管道摩阻壓降變大，壓力波波幅減小，導(dǎo)致原油體積變化率變小，壓力波速變慢。其次是隨著管徑的減小，管道壁面處介質(zhì)的剪切應(yīng)力會(huì)相應(yīng)地增大，在相同流量作用下，管道的壓力會(huì)相應(yīng)地增加，壓力的增加將增大管道內(nèi)部的額外介質(zhì)充裝質(zhì)量，即管道內(nèi)徑減少將減慢壓力前鋒的推進(jìn)速度。

由此可以看出，當(dāng)管道內(nèi)徑小于兩種作用結(jié)果相當(dāng)?shù)哪撑R界值時(shí)，管壁剪切應(yīng)力因素對(duì)于啟動(dòng)壓力前鋒推進(jìn)速度的影響占主導(dǎo)作用；相反，當(dāng)管道內(nèi)徑大于臨界值時(shí)，管道截面積因素對(duì)于啟動(dòng)壓力前鋒推進(jìn)速度的影響占主導(dǎo)作用。由于壓力波速的變化幅度只有11 m/s，因此實(shí)際工況中，管徑的影響可基本忽略。

2.7 管道彈性模量的影響

根據(jù)實(shí)際管道彈性模量為199.947 GPa，管道彈性模量對(duì)比采取標(biāo)況下179.947、189.947、199.947、209.947、219.947 GPa，結(jié)果如圖11所示。

由圖11可知，壓力波速隨管道彈性模量的增大而變快。原因是隨管道彈性模量變大，管道膨脹量將變小，原油的流量壓縮量變小，壓力波的傳播速度越來越快。由于模擬中壓力波速的變化幅度僅有20 m/s左右，且實(shí)際運(yùn)行工況中，管道的彈性模量變化不大，因此實(shí)際工況中，管道彈性模量的影響可基本忽略。

圖11 管道彈性模量對(duì)壓力波速的影響

Fig.11 Effect of elastic modulus of pipe on pressure wave velocity

3 實(shí)際工況對(duì)比

3.1 公式擬合

根據(jù)模擬結(jié)果及理論壓力波速的計(jì)算公式，擬合出適合該管道在輸送該油品工況條件下的經(jīng)驗(yàn)壓力波速計(jì)算公式。由于管道已建成投入運(yùn)行，因此經(jīng)驗(yàn)公式中不考慮管道彈性模量、壁厚、管徑因素。又因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)公式僅針對(duì)該油品，公式中可不考慮油品密度的影響，若需考慮其他油品，則應(yīng)重新進(jìn)行上述模擬。在實(shí)際運(yùn)行中，出站溫度、傳遞距離是影響壓力波速的最主要因素，因此主要考慮這兩個(gè)因素。

計(jì)算過程為:首先結(jié)合實(shí)際工況采用式(1)、(2)，計(jì)算管道的水擊波速，然后根據(jù)3.1中內(nèi)容進(jìn)行溫度修正，再根據(jù)3.3中內(nèi)容進(jìn)行距離修正。將3.1中不同溫度在該距離段內(nèi)對(duì)壓力波速的影響情況進(jìn)行4次多項(xiàng)式擬合，結(jié)果如式(3)所示。將3.3中不同傳遞距離下壓力波速的數(shù)據(jù)進(jìn)行3次多項(xiàng)式擬合，結(jié)果如式(4)所示。

vt=(-8.496 717 ×10-7t4+1.492 706×10-4t3-0.009 659 34t2+0.271 480t-1.824 802)a

(3)

式中,a為式(1)計(jì)算的水擊波速，m/s；vt為溫度修正后的壓力波速，m/s；t為原油的溫度，℃。

vx=(-1.930 671 ×10-6t3+0.000 332 814x2-0.020 253 5x+1.408 245)b

(4)

式中，b為根據(jù)式(3)計(jì)算結(jié)果代入式(4)反算的壓力波速(即式(3)中vt為式(4)中x=70.846km下的vx)，m/s；vx為距離修正后的壓力波速，m/s；x為運(yùn)行的距離，km。

3.2 結(jié)果對(duì)比

取實(shí)際工況下該管道F末站切罐時(shí)沿線壓力的變化情況，對(duì)公式進(jìn)行驗(yàn)證，從管道SCADA系統(tǒng)中提取切罐前后2h的數(shù)據(jù)，獲得壓力變化時(shí)間，結(jié)果如表2所示，表2中變化時(shí)刻為檢驗(yàn)到壓力波動(dòng)的時(shí)刻。

表2 實(shí)際工況

由工況一E熱站溫度40.41 ℃,根據(jù)式(1)、(2)初步計(jì)算可得:

K=1.507 0GPa

a=1 089.6m/s

將 1 089.6 m/s代入式(3)，得溫度修正后波速vt=1 042.4 m/s。根據(jù)式(4)，vt即為x=70.846 km下的vx，反算出式(4)的b為1 088.9 m/s。最后計(jì)算x=68.536 km下E熱站與F末站的壓力波速為1 047.4 m/s。同理得工況二的公式計(jì)算值。將修正后計(jì)算的壓力波速值與表2實(shí)際工況下根據(jù)壓力變化時(shí)刻得到壓力波速值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表3所示。

表3 實(shí)際波速與公式波速比較

由表3可知，進(jìn)行溫度修正及距離修正后的壓力波速經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值比只進(jìn)行理論壓力波速公式(1)得到的計(jì)算值精確度要更高。

當(dāng)該管道發(fā)生泄漏事故時(shí)，修正后得到的波速相較直接用理論壓力波速公式計(jì)算的波速更精確，所計(jì)算得到的泄漏點(diǎn)位置也更準(zhǔn)確，同時(shí)計(jì)算也相對(duì)簡便，因此對(duì)減少泄漏事故災(zāi)害具有重要意義。同時(shí)，較小的誤差證明了SPS在壓力波速的模擬結(jié)果上具有一定準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

(1) 在油溫低于析蠟點(diǎn)時(shí)，油溫會(huì)顯著影響壓力波速，隨溫度降低，壓力波速變慢。在油溫高于析蠟點(diǎn)時(shí)，油溫對(duì)壓力波速的影響較小，隨溫度的升高，壓力波速變慢。

(2) 隨出站壓力的增加，壓力波波幅變大，壓力波速變快。隨傳遞距離的增加，壓力波能力耗散，波幅逐漸減小，壓力波速變慢。隨原油密度的升高，壓力波速變慢，原因是受壓后液體介質(zhì)壓縮量隨密度增大而增大。

(3) 當(dāng)管道內(nèi)徑小于臨界值時(shí)，管道摩阻及管壁剪切應(yīng)力因素對(duì)于壓力前鋒推進(jìn)速度的影響占主導(dǎo)作用，壓力波速隨管徑減小而減?。幌喾?，當(dāng)管道內(nèi)徑大于臨界值時(shí)，管道截面積因素對(duì)于啟動(dòng)壓力前鋒推進(jìn)速度的影響占主導(dǎo)作用，壓力波速隨管徑增大而減小。隨壁厚增大，壓力波速變快，但幅度不大。隨管道彈性模量的增大，壓力波速變快。

(4) 根據(jù)模擬結(jié)果結(jié)合理論壓力波速公式擬合修正的經(jīng)驗(yàn)公式，與實(shí)際工況相比有較好擬合度，可以在實(shí)際工況下做一定估算，如在泄漏工況下，可計(jì)算出更精確的泄漏點(diǎn)，具有生產(chǎn)指導(dǎo)價(jià)值。

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(編輯 王亞新)

Analysis of Pressure Wave Transmission Characteristics for Crude Oil Pipeline Based on SPS Software

Yang Fei1,2, Hu Xinjie1, Li Chuanxian1,2, Ji Zhongyuan1, Zhu Haoran1

(1.SchoolofPipelineandCivilEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,QingdaoShandong266580,China; 2.QingdaoKeyLaboratoryofCircleSeaOil&GasStorageandTransportationTechnology,QingdaoShandong266580,China)

The simulation model of a crude oil pipeline in Western China was established by SPS software, and the accuracy of the model was verified by comparing with the actual operating conditions of the pipeline. On the basis of this model, the pressure fluctuation is generated by closing the first pump of B heat pump station, and the transmission characteristics of pressure wave in the pipeline are simulated according to the pressure variation along the line. The effect of transfer distance, temperature, oil density, pressure, diameter, wall thickness and pipeline elastic modulus on pressure wave propagation velocity is revealed. The calculation formula of the pressure wave propagation velocity in the West crude oil pipeline is obtained. Finally, the accuracy of the formula is verified by comparing with the transmission speed of the pressure wave in the actual working conditions.

SPS software; Pipeline operation model; Pressure wave velocity; Transient operating condition

1006-396X(2016)06-0079-07

投稿網(wǎng)址：http://journal.lnpu.edu.cn

2016-07-08

2016-09-06

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51204202)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(14CX02210A,14CX06141A,15CX06072A)。

楊飛(1979-)，男，博士，副教授，從事油氣長距離管輸方面的研究；E-mail：yf9712220@sina.com。

李傳憲(1963-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事油氣長距離管輸方面的研究；E-mail：lchxian@upc.edu.cn。

TE832

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2016.06.016