AFT Impulse输送油砂项目上的应用案例

相关案例:AFT Fathom输送石膏浆液的应用案例

油砂(Oil sand),亦称“焦油砂”、“重油砂”或“沥青砂”。外观似黑色糖蜜,其开采方法与传统石油开采截然不同。简单地说,油砂开采是“挖掘”石油,而不是“抽取”石油。砂岩多为淡水及半咸水相,以加拿大阿萨巴斯卡河为最大,属白垩系,面积达33400平方公里。可用以提炼重油和沥青。

我国也是在世界油砂矿资源丰富的国家之一,居世界第五位。专家的一般推测,结合初步调查结果认为,中国油砂资源潜力可能大于稠油资源,初步估算中国油砂有千亿吨,可采石油资源量100亿吨左右。主要分布在新疆、青海、西藏、四川、贵州。

针对油砂的特殊性,在对油砂进行处理和提炼时,都是使用管道输送。但是油砂具有易燃,对环境容易造成污染,因此在输送油砂时,既要满足处理油砂的工艺要求,还满足输送管道的安全要求,如要考虑系统切换时,阀门开关引发的瞬态水锤或泵停时引发的瞬态水锤。

AFT Impulse的SSL模块是唯一可以模拟非沉降和沉降泥浆水锤的商业软件解决方案。使用AFT Impulse软件对油砂输送管道进行水锤分析,可帮你解决:

  • 避免油砂管道系统出现故障
  • 防止油砂堵塞管道和误选泵
  • 通过了解和计算油砂水锤瞬变影响来提高系统的安全性
  • 预测油砂管道中压力瞬态波动

创建油砂管道输送模型

根据地形和设计的布置要求创建油砂管道输送模型,所有管道尺寸都是DN250。

1:将油砂输送到两个位置的管道系统布局示例

定义油砂浆体

定义油砂浆体时,采用详细的浆体定义方法。用21℃的水作为载体,形状系数Vt/Vts=0.55,油砂的密度为2.65 S.G.water,d50=0.07cm,d85=0.17cm,弹性模量为16000Mpa。油砂的体积百分数为20%。

2:浆体性质的数据输入

设计预警

在该油砂管道输送系统中,每个管道中的速度比(浆体流速与沉降速度比或Vm/Vsm)必须保持大于1.2,以避免油砂从浆体中沉降到管底并堵塞管道的可能性。使用Design Alert Manager将设计警报添加到每个管道。如果某个管道内浆体流速比低于最小值,这将在输出中给出警告提示。

3:“设计预警”选项卡显示已定义的设计预警

查看计算结果

运行计算模型,查看计算结果,可以直接看出管道4的最小Vm/Vsm=1.174,小于油砂输送系统的设计要求的1.2,有可能会造成油砂沉积堵塞管道。

出现这个问题主要有几个因素导致的:

  • 管P4向上倾斜,增加了沉降速度,降低了速度比Vm/Vsm。
  • 该型号的管道直径均为10英寸。然而,主管P1和P2承载的流量比其他管道多得多,因此这些管道中的压降更大。这可以通过增加尺寸来减少。尺寸不能增加太多,因为这会将速度比降低到2最小值以下。

4:管道P4的设计预警

5:位置1的管路中的速度比小于最小设计预警1.2

要解决这个问题,可以将管道P1和P2更换为14英寸直径。运行计算模型,再次查看计算结果,可以直接看出管道4的最小Vm/Vsm=1.236,大于油砂输送系统的设计要求的1.2,这样就不会造成油砂沉积堵塞管道。

6:位置1的管路中的速度比大于最小设计预警1.2

7:位置1的管路中的速度比大于最小设计预警1.2

阀门J4开度关小,阀门J14开度开大,阀门开大和关小导致的管道内浆体瞬态压力的包络线如下图,瞬态最大压力为1.37MpaG,小于管道的设计压力1.6Mpa,因此不会导致爆管事故。

8:到位置1的管路上的瞬态压力包络线

这表明当阀门J4关闭且阀门J14打开时,管道中的速度比率立即向下游变化但保持在可接受的范围内。

9:阀门改变位置时倾斜管道的速度比

模拟了输送到两个油砂处理站的管道系统。检查速度比以确保在整个瞬态过程中保持最小的阀门开度变化,以避免油砂从浆体中沉积下来堵塞管道的危险。分析表明,最初选择的主管道管径不够。选择较大的主管道尺寸以满足系统要求。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

77 − 71 =

This site is protected by wp-copyrightpro.com