七十年代后期开始,我国就着手进行水下储油罐的研究和试制工作,我校在此期间,受命承担此方面的许多研究和试验工作。
项工作于1983一1986年期间,作为海洋石油“六、五”攻关项目一一水下油罐储存高凝原油、油水置换可行性试验研究,通过对大庆原油小试、中试的温度场测试研究,掌握了油水界面的传热规律;热油的热量通过油水界面向下部水层的传热量小于4%,论证了水下储存高凝原油的可行性。987~1988年,南海西部石油公司研究在早期开发系统中采用水储油技术,用胜利原油进行了1:3大比例的工业性生产模拟试验,验证了可行性研究成果的正确性,加深了原油物性对油罐传热影响的认识。
1994~1995年,根据渤海石油公司提出不加保温层的沉垫储油问题,结合钻井船改装沉垫储油系统的设计,用渤海原油、大港原油做了生产模拟试验,通过试验研究掌握了水下储存高凝原油的油罐的传热量与所储原油物性相关的规律,即在相同的环境水温、相同的储油温度条件下,储存凝点高的原油其散热量小于储存凝点低的原油。油水置换时,热油与低温海水直接接触,热量直接从油层传给海水,油水界面附近的原油温度下降,水温逐渐升高,当油温低于原油凝固点时,在油水界面形成凝油层,其厚度随油温的降低而增加,在
油水直接接触过程中,凝油层抑制了自然对流作用。经过小试、中试、工业性试验与沉垫模拟试验,用大庆原油、胜利原油及大港原油,在试验室、室外水池和海河里,实测得到了轴向温度分布曲线,并根据实测数据进行了理论分析和数模计算。得出水下油罐的传热主要通过罐壁和罐顶,油水界面的传热量不到10%,从而
揭示了油水置换过程中热油与油水直接接触海水的传热规律。根据含蜡原油的流变性,大庆原油高于40℃表现为牛顿流体,在凝固点至40℃表现为非牛顿流体,粘度大、流动性差,虽然在试罐中心区高于40℃,为自然对流区,温度较均匀,但靠近界面和罐壁的边界层温差大,流动性差,因此整个区域的计算程序按照导热来处理。
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