林 琳,劉 芳,佟 巍,盧 仲,段騰飛,閔泓泊

1(東北石油大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院,大慶 163318)

2(大慶油田 第一采油廠(chǎng)信息中心,大慶 163001)

新疆油田稠油開(kāi)采應(yīng)用熱采技術(shù),該技術(shù)通過(guò)加熱油藏來(lái)改善地層的滲流特性,以達(dá)到提高原油產(chǎn)量、采收率和開(kāi)采效益的目的.熱采過(guò)程中,需要持續(xù)地注入高溫蒸汽,但由于高溫蒸汽與環(huán)境存在較大的溫差導(dǎo)致管線(xiàn)和設(shè)備都存在不同程度的熱量損失,使得注入蒸汽的溫度和干度有所降低,對(duì)蒸汽品質(zhì)和油藏產(chǎn)量有較大影響[1].為了增強(qiáng)注汽效果,注汽系統(tǒng)需要增大注汽流量以補(bǔ)償熱量損失,但這對(duì)采油能耗影響較大.目前,新疆油田有注汽管線(xiàn)約800 km,其熱損失約占到整個(gè)注汽系統(tǒng)的10%,且能源消耗量占比逐年增加.

在稠油開(kāi)采的過(guò)程中,提高管線(xiàn)的保溫效果對(duì)降低熱損失有著至關(guān)重要的作用.但在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)保溫參數(shù)及材料的選擇還存在人工計(jì)算、人工繪圖等現(xiàn)象.如果將信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)與稠油注汽管線(xiàn)保溫效益計(jì)算相結(jié)合,將稠油注汽管線(xiàn)保溫效益的計(jì)算程序化,實(shí)現(xiàn)保溫效益計(jì)算的自動(dòng)化處理,結(jié)果展示的圖形化,可以極大提高工作效益.

經(jīng)實(shí)際調(diào)研,稠油開(kāi)采行業(yè)對(duì)熱損失的計(jì)算模型中做了很多研究.Huygenher[2]研究了一套用于估算溫度和熱損失量的曲線(xiàn),Earlougher[3]利用了油藏工程、數(shù)值模擬、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方法和手段,對(duì)地面管線(xiàn)及井筒的熱損失、蒸汽壓力和蒸汽干度與井筒中的總傳熱系數(shù)進(jìn)行耦合分析,但目前對(duì)于注汽管線(xiàn)蒸汽流動(dòng)傳熱計(jì)算模型研究較少,且有些計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況偏差較大.

本文針對(duì)稠油注汽管線(xiàn)全生命周期保溫效益研究的實(shí)際需求,應(yīng)用信息技術(shù)建立數(shù)據(jù)處理及計(jì)算系統(tǒng),優(yōu)化管線(xiàn)保溫效益計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的.信息數(shù)據(jù)處理是建立系統(tǒng)工程和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的基本環(huán)節(jié),要從大量的原始數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理,包含對(duì)數(shù)據(jù)的搜集、存儲(chǔ)、處理、分類(lèi)、歸并、計(jì)算、排序、轉(zhuǎn)換、檢索和共享的演變與推導(dǎo)全過(guò)程.該系統(tǒng)的應(yīng)用,能夠?qū)ψ⑵芫€(xiàn)保溫效益計(jì)算過(guò)程中的采集、處理、以及信息的計(jì)算提供幫助,并具有優(yōu)選保溫材料、優(yōu)化保溫結(jié)構(gòu),提高油田開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益等重要的工程現(xiàn)實(shí)意義.系統(tǒng)以信息流程設(shè)計(jì)為先導(dǎo),智能數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)為基礎(chǔ),構(gòu)建信息化、智能化與自動(dòng)化程度較高的熱采工程項(xiàng)目執(zhí)行與管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作.并以此為模板,推動(dòng)信息處理技術(shù)在稠油保溫計(jì)算方面的應(yīng)用與發(fā)展.

1 模型構(gòu)建與分析

蒸汽在管線(xiàn)中流動(dòng)時(shí)不斷與周?chē)h(huán)境進(jìn)行熱量交換,影響蒸汽品質(zhì)[4].在研究管線(xiàn)熱損失、蒸汽熱物性參數(shù)以及保溫效益分析、保溫層結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法等的基礎(chǔ)上,構(gòu)建蒸汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估模型.通過(guò)分析管線(xiàn)高度、表面發(fā)射率、環(huán)境溫度及風(fēng)速的影響,確定了保溫管線(xiàn)與周?chē)h(huán)境之間的輻射換熱為主要影響因素.構(gòu)建了簡(jiǎn)化的管線(xiàn)注汽參數(shù)計(jì)算模型和保溫層厚度經(jīng)濟(jì)性分析模型,優(yōu)化分析了注汽參數(shù)和保溫層厚度的影響規(guī)律,為油田管線(xiàn)注汽參數(shù)和保溫層厚度的選擇提供指導(dǎo)依據(jù).

1.1 注汽管線(xiàn)表面散熱損失計(jì)算分析

稠油注汽開(kāi)采過(guò)程中,地面蒸汽管線(xiàn)表面散熱損失直接影響著注汽熱采效果,精確計(jì)算注汽管線(xiàn)表面散熱損失可提高熱采效率、降低輸送能耗.基于注汽管線(xiàn)傳熱特點(diǎn),建立注汽管線(xiàn)二維穩(wěn)態(tài)傳熱模型,采用有限體積法進(jìn)行求解,分析管線(xiàn)高度、空氣溫度、風(fēng)速和保溫材料表面發(fā)射率對(duì)注汽管線(xiàn)表面散熱損失的影響規(guī)律.

通過(guò)設(shè)定管線(xiàn)的內(nèi)徑、保溫材料厚度等物理、數(shù)學(xué)模型[5],建立管線(xiàn)表面散熱損失計(jì)算的理論模型:

管段散熱量 φ,如式(1)所示:

管線(xiàn)外表面復(fù)合換熱系數(shù)α,如式(2)所示:

其中,a,b,m為常數(shù);twall、tair、tpingjun分別為保溫管線(xiàn)外表面溫度(℃)、空氣溫度(℃)、管段流體進(jìn)出口溫度的平均值(℃);vair為風(fēng)速(m/s);d0為保溫管線(xiàn)外徑(m);l0為管線(xiàn)微元長(zhǎng)度(m);di為管線(xiàn)內(nèi)徑(m);δ為保溫層厚度(m);λ1、λ2分別為管線(xiàn)材料和保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·k)[6].

得到如下結(jié)論:

(1)無(wú)論有無(wú)輻射換熱,隨著注汽管線(xiàn)距地面高度的升高,對(duì)注汽管線(xiàn)熱流量損失影響較小.

(2)管線(xiàn)保溫層外表面對(duì)流換熱系數(shù)與風(fēng)速呈線(xiàn)性變化,當(dāng)不考慮輻射換熱時(shí),隨著入口速度增大,注汽管線(xiàn)表面散熱損失增多;當(dāng)考慮輻射換熱時(shí),隨著入口速度增大,對(duì)注汽管線(xiàn)表面散熱損失降低.

(3)無(wú)論有無(wú)輻射換熱,隨著溫度升高,注汽管線(xiàn)表面散熱損失降低.

(4)隨著注汽管線(xiàn)外表面發(fā)射率增加,模擬數(shù)值和計(jì)算值的相對(duì)誤差變大,誤差范圍波動(dòng)較大,吻合較差.

結(jié)論表明,管線(xiàn)外表面與環(huán)境間的輻射換熱影響較大,且管線(xiàn)高度、風(fēng)速及環(huán)境溫度等均有不同程度的影響.因此,在進(jìn)行管線(xiàn)熱傳遞分析過(guò)程中應(yīng)考慮輻射換熱.

1.2 地面管線(xiàn)蒸汽熱力參數(shù)預(yù)測(cè)模型

通過(guò)建立蒸汽在水平地面管線(xiàn)內(nèi)流動(dòng)的熱損失和壓降一維耦合模型和保溫層厚度經(jīng)濟(jì)性分析模型[7],通過(guò)微元法進(jìn)行各節(jié)點(diǎn)管線(xiàn)蒸汽干度求解,分析了不同鍋爐出口溫度和壓力、蒸汽流量等因素下管線(xiàn)沿程干度變化規(guī)律,并優(yōu)化了保溫層厚度[8].

得到如下結(jié)論:

(1)在同一地面管線(xiàn)位置:隨著注汽溫度與注汽壓力的提高,管線(xiàn)沿程干度下降越快.在不同的注汽流量時(shí),初始注汽流量越小,管段沿程干度下降愈快.鍋爐出口蒸汽干度越小,管線(xiàn)沿程蒸汽干度下降越慢.

(2)確定保溫層厚度對(duì)蒸汽管線(xiàn)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響,采用經(jīng)濟(jì)厚度在降低蒸汽管線(xiàn)熱損費(fèi)用方面具有顯著優(yōu)勢(shì),可實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益最大化,并且需重視保溫材料服役期間老化程度對(duì)管線(xiàn)傳熱性能惡化引起運(yùn)行費(fèi)用增加的影響.

1.3 地面管線(xiàn)保溫層結(jié)構(gòu)變異傳熱特性研究

隨著使用年份增加,架空管線(xiàn)保溫層結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)不同程度的結(jié)構(gòu)變異,如軟保溫層受重力作用常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)沉降現(xiàn)象[9],其結(jié)構(gòu)的上薄下厚會(huì)對(duì)保溫性能造成影響.因此,通過(guò)建立了稠油注汽管線(xiàn)結(jié)構(gòu)變異計(jì)算模型,研究保溫結(jié)構(gòu)偏心與鏤空對(duì)地面稠油注汽管線(xiàn)傳熱特性的影響規(guī)律.準(zhǔn)確計(jì)算保溫管線(xiàn)在實(shí)際工程中的散熱損失及性能效益具有重要指導(dǎo)價(jià)值.

得到如下結(jié)論:

(1)偏心沉降對(duì)保溫層外表面溫度的影響:保溫材料外表面溫度受偏心沉降影響較大,且偏心沉降越嚴(yán)重,則保溫材料外表面溫度影響越大.因此,保溫材料偏心沉降對(duì)管線(xiàn)傳熱的影響應(yīng)加以重視.

(2)梯度風(fēng)速對(duì)偏心管線(xiàn)傳熱特性的影響:室外環(huán)境風(fēng)速的增加對(duì)保溫層的保溫效果有一定的影響.由于風(fēng)速增加導(dǎo)致的熱損失,偏心保溫管線(xiàn)下壁面熱流密度增量大于上壁面,這是由于其內(nèi)部空氣層受到了室外風(fēng)速的擾動(dòng),增加了其對(duì)流換熱強(qiáng)度.

(3)管徑對(duì)偏心管線(xiàn)傳熱特性的影響:管徑越大越有利于減小管線(xiàn)偏心造成的熱損失.管徑的增加,使得保溫管線(xiàn)與室外環(huán)境接觸的面積增加,導(dǎo)致熱損失變大.

(4)土壤輻射對(duì)偏心管線(xiàn)傳熱特性的影響:冬季稠油注汽保溫管線(xiàn)的溫度遠(yuǎn)高于土壤溫度,土壤輻射對(duì)偏心保溫管線(xiàn)下壁面影響較為顯著.

1.4 稠油熱采地面注汽管線(xiàn)保溫經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估的參數(shù)確定

基于以上對(duì)稠油熱采地面注汽管線(xiàn)保溫經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估影響因素的分析,確定環(huán)境溫度、風(fēng)速、外表面溫度等參數(shù)并確定默認(rèn)值及根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件設(shè)定參數(shù)的取值范圍,見(jiàn)表1.

表1 計(jì)算參數(shù)符號(hào)及范圍

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

基于對(duì)稠油保溫效益評(píng)估模型構(gòu)建與分析,對(duì)稠油注汽管線(xiàn)效益信息評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行需求分析,建立開(kāi)發(fā)稠油注汽管線(xiàn)保溫效益信息評(píng)估系統(tǒng)的系統(tǒng)框架及算法流程.

2.1 系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

(1)設(shè)計(jì)一套稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng)框架,推動(dòng)信息處理技術(shù)在稠油保溫效益方面的應(yīng)用.

(2)搭建稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的精確化、結(jié)構(gòu)化處理.

(3)實(shí)現(xiàn)信息的結(jié)構(gòu)化處理、以及數(shù)據(jù)的精確化計(jì)算和數(shù)據(jù)輸出.

(4)通過(guò)大數(shù)量的數(shù)據(jù)檢驗(yàn),進(jìn)行不斷的改進(jìn),搭建完善的稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng).

2.2 系統(tǒng)的總體建設(shè)方案

針對(duì)信息技術(shù)在稠油注汽管線(xiàn)保溫效益研究中的的實(shí)際需求,本系統(tǒng)主要應(yīng)實(shí)現(xiàn)4 類(lèi)功能:管線(xiàn)熱損失計(jì)算、蒸汽熱物性參數(shù)計(jì)算、保溫效益分析及計(jì)算、保溫層結(jié)構(gòu)優(yōu)化及計(jì)算.提供相關(guān)參數(shù)設(shè)置、圖形化展示以及計(jì)算報(bào)告輸出等功能.系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入的溫度、風(fēng)速、保溫材料等參數(shù)及相關(guān)的計(jì)算公式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理,并由此構(gòu)建出5 種圖形可視化展示,包括:溫度曲線(xiàn)可視化、壓降曲線(xiàn)可視化、蒸汽干度曲線(xiàn)可視化、散熱損失曲線(xiàn)可視化、保溫效益曲線(xiàn)可視化.圖1為系統(tǒng)總體研究方案.

圖1 稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng)總體研究方案

根據(jù)總體方案的需求,建立系統(tǒng)的實(shí)體關(guān)系圖,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各模塊間的數(shù)據(jù)關(guān)系.實(shí)體關(guān)系圖如圖2所示.

圖2 稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng)實(shí)體關(guān)系圖

2.3 系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能有:文件管理功能、參數(shù)設(shè)置功能、計(jì)算功能、數(shù)據(jù)可視化功能以及分析報(bào)告輸出等功能.系統(tǒng)功能模塊圖如圖3.

圖3 稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng)功能模塊圖

(1)文件管理功能

操作者可通過(guò)另存項(xiàng)目、打開(kāi)項(xiàng)目、新建項(xiàng)目、退出項(xiàng)目操作,實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目文件的管理功能.

(2)模參數(shù)設(shè)置功能

系統(tǒng)需要基本的參數(shù)設(shè)置:其中包括管內(nèi)流體參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等,通過(guò)各類(lèi)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算.設(shè)置分為管線(xiàn)材料設(shè)置和保溫材料設(shè)置兩部分,并對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的范圍約束從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測(cè).

(3)計(jì)算功能

計(jì)算功能分為4 個(gè)子系統(tǒng):根據(jù)相關(guān)的計(jì)算公式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理,總體分為蒸汽熱物性參數(shù)計(jì)算子系統(tǒng)、管線(xiàn)熱損失計(jì)算子系統(tǒng)、全生命周期保溫效益分析及計(jì)算子系統(tǒng)、保溫層結(jié)構(gòu)優(yōu)化子系統(tǒng).

(4)數(shù)據(jù)可視化功能

數(shù)據(jù)計(jì)算完成后,可以選擇5 個(gè)方面進(jìn)行圖像可是化展示:通過(guò)控件Zergraph,利用給定X,Y 軸以及對(duì)應(yīng)的二次關(guān)系來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的可視化.通過(guò)可視化結(jié)果,用戶(hù)可以更直觀(guān)的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的整體性以及變化趨勢(shì).構(gòu)建出5 種圖像曲線(xiàn)的繪制包括:溫度曲線(xiàn)繪制、壓降曲線(xiàn)繪制、蒸汽干度曲線(xiàn)繪制、散熱損失曲線(xiàn)繪制、保溫效益曲線(xiàn)繪制.

(5)分析報(bào)告輸出功能:

最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出,將數(shù)據(jù)表格變?yōu)榭纱鎯?chǔ)至Excel,并將項(xiàng)目名稱(chēng)命名給輸出文件名稱(chēng).可以實(shí)現(xiàn)選擇的方式有輸出至Excel、輸出至PDF 文檔.

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境

該系統(tǒng)的應(yīng)用可在Windows7 以上系統(tǒng)運(yùn)行,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù),可滿(mǎn)足隨時(shí)辦公的需求.

系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)采用VS2017,是迄今為止最具生產(chǎn)力的Visual Studio 版本.其內(nèi)建工具整合了.NET Core、Azure 應(yīng)用程序、微服務(wù)(microservices)、Docker 容器等所有內(nèi)容.

數(shù)據(jù)庫(kù)選擇的是SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù),它是一款輕型的數(shù)據(jù)庫(kù).是遵守ACID的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),它包含在一個(gè)相對(duì)小的C 庫(kù)中.

用戶(hù)通過(guò)使用Winform 窗體中的MDI 容器,使多控件窗體在同一窗體中打開(kāi).MDI 父級(jí)容器包含文件、參數(shù)設(shè)置、計(jì)算、畫(huà)圖、數(shù)據(jù)輸出、工具欄等主菜單.通過(guò)選擇主菜單下相應(yīng)的二級(jí)菜單,使相應(yīng)頁(yè)面出現(xiàn)在MDI 子級(jí)窗口.并設(shè)置相應(yīng)的快捷鍵和快捷圖標(biāo)按鈕,方便用戶(hù)操作.

3.2 系統(tǒng)的應(yīng)用

用戶(hù)進(jìn)入系統(tǒng)后,首先新建/打開(kāi)項(xiàng)目,選擇注汽方式,在菜單欄中的基本參數(shù)設(shè)置下的3 個(gè)子菜單依次填寫(xiě)數(shù)據(jù),并對(duì)已經(jīng)填寫(xiě)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè),若檢測(cè)不合格,重新修改數(shù)據(jù),若檢測(cè)合格繼續(xù)執(zhí)行蒸汽熱物性計(jì)算、管線(xiàn)散熱損失計(jì)算、保溫效益分析計(jì)算、結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算4 個(gè)模塊的數(shù)學(xué)計(jì)算以及溫度曲線(xiàn)可視化、壓降曲線(xiàn)可視化、蒸汽干度曲線(xiàn)可視化、散熱損失曲線(xiàn)可視化、保溫效益曲線(xiàn)可視化5 種不同類(lèi)型曲線(xiàn)的可視化展示,并將結(jié)果或圖像反饋給用戶(hù).最終可將數(shù)據(jù)輸出至Excel 文件或PDF 文本文件.圖4為系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖.

圖4 稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖

3.3 數(shù)據(jù)處理功能的實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)處理是本系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能,本節(jié)以已知鍋爐出口蒸汽參數(shù)對(duì)管線(xiàn)熱損失進(jìn)行計(jì)算為例簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)處理的過(guò)程.

為簡(jiǎn)化過(guò)程,以一爐一注,兩層保溫為例.通過(guò)設(shè)置主管線(xiàn)參數(shù):主管線(xiàn)長(zhǎng)度500 m;保溫管線(xiàn)外徑0.54 m;管線(xiàn)內(nèi)徑0.3 m;管線(xiàn)材料導(dǎo)熱系數(shù)44.8 W/(m·℃);管線(xiàn)內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度k:0.000 045 7;散熱修正系數(shù)1;保溫管線(xiàn)表面黑度yi=0.85;流量G=15 t/h;入口溫度tin=313 ℃;入口壓力pin=10.2 MPa;入口干度xin=0.72.保溫材料選擇玻璃棉氈(厚度0.12 m,導(dǎo)熱系數(shù)0.033).輸入劃分網(wǎng)格n=100、計(jì)算精度e=0.001、溫度tair=20 ℃、風(fēng)速Vair2 m/s.參數(shù)輸入后可進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè),對(duì)偏離實(shí)際情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行提醒,并可進(jìn)行人工修正.

計(jì)算過(guò)程:

(1)定義所有變量,讀入所有輸入?yún)?shù)值.

(2)主管線(xiàn):循環(huán)步數(shù)i=劃分網(wǎng)格n.用j計(jì)數(shù),初始為0.

(3)判斷:如果i>1,那么把(i–1)次計(jì)算的出口溫度tout、出口壓力pout、出口干度xout分別賦給tin、pin和xin,結(jié)束判斷語(yǔ)句.

(4)子管線(xiàn):若已知支線(xiàn)入口參數(shù),計(jì)算步驟與主管線(xiàn)一樣.

計(jì)算實(shí)現(xiàn)偽代碼如下:

FOR i=1 to 分段數(shù)n=100 STEP 1{int j=0;IF(i >1)THEN tin=tout[(i-1)];pin=pout[(i-1)];xin=xout[(i-1)];END IF FOR j=0 to j<1000 STEP 1 tin <- tout- 0.001;//各參數(shù)減去計(jì)算精度pin <- pout- 0.001;xin <- xout- 0.001;Do While Abs(temp3- tout))/ tout >e) Or Abs(temp4- pout))/pout >e) Or Abs(temp5- xout))/xout >e){if (j >1000){//把當(dāng)前出口溫度、出口壓力等插入數(shù)據(jù)庫(kù)//跳出循環(huán)}End IF temp3 <- tout;temp4 <-pout;temp5 <- xout;//出口溫度賦給臨時(shí)參數(shù)//計(jì)算管線(xiàn)飽和水平均密度smd <- 927.016 74- 37.823 49 * pout + 1.987 09 * pout2-0.059 76 * pout3;//飽和蒸汽平均密度zqmd、平均干度xpj、管道內(nèi)流速v1 等參數(shù)值……//計(jì)算輻射熱換系數(shù)、外表面溫度、傳熱系數(shù)、分段散熱量等參數(shù)

賦值:tair + 25 賦值給twall;tair + 20 賦值給temp1;h2 +10 賦值給temp2(h2 初值為0)Do While Abs(temp1- twall) >e Or Abs(temp2- h2)>e賦值:temp1<-twall temp2 <-h2//輻射熱換系數(shù)h2 <- (5.23 * yi)/(twall- tair) * (twall + 273.15)/100)4- (tair +273.15)/100)4;//外表面溫度twall <- (((tin + tout)/2)+ (h1 + h2)* r1 * tair)/((h1 + h2)*r1 + 1);Loop Loop if (pout >21.1 OR pout <5.5 OR xout <0.1 OR xout >0.9){//輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)i、和分段熱損失zsr、tout、pout、xout和zsrall//跳出循環(huán)//存入數(shù)據(jù)庫(kù)}}Exit For End If Next i

3.4 系統(tǒng)的運(yùn)行界面

通過(guò)輸入相應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù),系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算、對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果的可視化展示以及對(duì)數(shù)據(jù)的結(jié)果輸出保存等功能.圖5為系統(tǒng)參數(shù)錄入界面、圖6為計(jì)算結(jié)果輸出界面、圖7為系統(tǒng)的結(jié)果可視化展示界面.經(jīng)實(shí)際運(yùn)行計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確,可指導(dǎo)優(yōu)選保溫材料、優(yōu)化保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)而提升管線(xiàn)輸送蒸汽的品質(zhì).

圖5 稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

圖6 計(jì)算結(jié)果

圖7 計(jì)算結(jié)果可視化展示

4 結(jié)論

本系統(tǒng)從新疆油田稠油熱采中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題出發(fā),通過(guò)對(duì)管線(xiàn)熱損失、蒸汽熱物性參數(shù)、保溫效益分析、保溫層結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法的研究,構(gòu)建了稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估模型并設(shè)計(jì)了一套適用于稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng)開(kāi)發(fā)框架.系統(tǒng)構(gòu)建了稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估的數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的輸入、加工、存儲(chǔ)處理.并最終呈現(xiàn)一套完整的稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng).該系統(tǒng)的應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)稠油注汽管線(xiàn)保溫效益信息評(píng)估系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)化處理和數(shù)據(jù)高速精確化計(jì)算,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)熱損失計(jì)算、蒸汽熱物性參數(shù)計(jì)算、保溫效益分析及保溫層結(jié)構(gòu)優(yōu)化的功能.下一步,將通過(guò)大數(shù)量數(shù)據(jù)檢驗(yàn),不斷改進(jìn),優(yōu)化完善的稠油注汽管線(xiàn)保溫效益評(píng)估系統(tǒng).