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“爬坡”管路石蜡沉积层最大剪应力的数值模拟

原文作者:
  毕露,赵舒宇
发布时间:
  2014-08-12
来    源:
  天津市大港油田集团建设监理有限责任公司,中国石油大学(华东)
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摘要:由于长输管路的距离很长,所经地区地形复杂,部分热含蜡原油管路不可避免的形成了落差大、翻越点多的恶劣状况,管路出现了“爬坡”现象。“爬坡”热含蜡原油管道在正常运行过程中,管道内的石蜡沉积物在油流剪切应力作用下处于受力平衡状态。但是在管道停输后,由于油流流动形成的剪力消失,管壁处的石蜡沉积物处于失稳状态。于是在重力和未凝原油的共同作用下,石蜡沉积物会发生剪切变形、蠕变,结构破坏后向管道低洼处运移,进而造成管道低洼处凝管堵塞,使整条管线面临启动困难和全线原油凝管的危险。本文利用ADINA 的流固耦合功能,对停输后石蜡沉积物的力学状况进行模拟,探讨了管径等因素对石蜡沉积物的最大剪应力的大小以及分布的影响,为工程实际提供了参考[1]。
1 有限元模型
1.1 材料计算模型
    在管道停输的瞬间石蜡沉积物并不会发生破坏滑脱流动。这种情况下,在力学作用下,石蜡沉积物首先发生瞬时弹性应变,紧接着发生粘弹性蠕变,最后是塑性断裂,间隔时间短暂。为达到分析管道停输后等效应力的分布规律的目的,数值计算时,石蜡沉积物选取多线性弹塑性中的lubby2 算法[2],此方法广泛用于模拟岩石,混凝土材料的长期蠕变行为,并考虑了卸载等因素的影响。中心未凝原油采取粘弹性流体模型。
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