Numerical Simulation on the Thermal and Hydraulic Behaviors of Batch Pipelining Crude Oils with Different Inlet Temperatures

Wang, K.; Zhang, J. J.; Yu, Bo; Zhou, Jingming; Qian, J.; Qiu, Dengfeng

doi:10.2516/ogst/2009015

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“…With the assumption, (14) can be expressed by dividing Δx: see Equation (15). Difference quotient replaced by derivative and neglect high order minority, Equation (15) can be rewritten as: see Equation (16).…”

Section: Oil Energy Equationmentioning

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Energy Equation Derivation of the Oil-Gas Flow in Pipelines

Duan

Wang

Zhang

et al. 2012

Oil Gas Sci. Technol. – Rev. IFP Energies nouvelles

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Résumé -Dérivation de l'équation d'énergie de l'écoulement huile-gaz dans des pipelines -Lors de la simulation d'un écoulement multiphasique huile-gaz dans une conduite, le calcul thermodynamique représente un processus important en interaction avec le calcul hydraulique ; il influence la convergence du programme et la précision des résultats. La forme de l'équation d'énergie constitue la clef du calcul thermodynamique. Basée sur l'équation d'énergie de l'écoulement huile-gaz dans un pipeline, la formule de chute de température explicite (ETDF ; Explicit Temperature Drop Formula) est dérivée pour un calcul de température d'état stable huile-gaz. Cette nouvelle équation d'énergie prend en compte de nombreux facteurs, tels que l'effet Joule-Thomson, le travail de pression, le travail de frottement, ainsi que l'incidence des ondulations de terrain et le transfert de chaleur avec le milieu extérieur le long de la ligne. Ainsi, il s'agit d'une forme globale de l'équation d'énergie, laquelle pourrait décrire précisément la réalité d'un pipeline à phases multiples. Pour cette raison, un certain nombre de points de vue de la littérature à propos du calcul de température d'un écoulement diphasique huile-gaz dans des pipelines sont passés en revue. L'élimination de la boucle d'itération de température et l'intégration de l'équation de température explicite, au lieu de l'équation d'énergie d'enthalpie, dans le calcul conjugué hydraulique et thermique, se sont avérées améliorer l'efficacité de l'algorithme. Le calcul a été appliqué non seulement au modèle de composants mais aussi au modèle Black-Oil. Ce modèle est incorporé respectivement dans le modèle de composants ainsi que le modèle Black-Oil et deux simulations sont effectuées sur deux pipelines en service, les pipelines multiphasiques Yingmai-Yaha et Lufeng ; les résultats de température sont comparés à la simulation calculée par OLGA et aux résultats mesurés. Il est montré que ce modèle a très bien simulé la distribution de températures. Enfin, on a analysé l'influence de la capacité thermique spécifique du pétrole et du gaz sur la température du mélange des fluides et l'influence de l'effet Joule-Thomson sur la répartition de température sur le pipeline. Il est montré que le coefficient de Joule-Thomson représente un facteur clef pour décrire correctement un écoulement diphasique huile-gaz. Oil & Gas Science and Technology -Rev. IFP Energies nouvelles, Vol. 68 (2013), No. 2, pp. 341-353 Copyright © 2012, IFP Energies nouvelles DOI: 10.2516/ogst/2012020 Oil & Gas Science and Technology -Rev. IFP Energies nouvelles, Vol. 68 (2013 Abstract -Energy Equation Derivation of the Oil-Gas Flow in Pipelines -In the simulation of oil-gas pipeline multiphase flow, thermodynamic computation is an important process interacting with the hydraulic calculation and it influences the convergence of the program and the accuracy of the results. The form of the energy equation is the key to the thermodynamic computation. Based on the energy equation of oil-gas flow in pipeline, the E...

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Section: Oil Energy Equationmentioning

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“…1 (20) β l is obtained by the relation [15]: (21) The fluid in the pipeline is far from a critical state and β is, in general, relatively small. Equation (16) can be expressed: see Equation (22).…”

Section: Energy Equation Derivation Of the Oil-gas Flow In Pipelinesmentioning

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Energy Equation Derivation of the Oil-Gas Flow in Pipelines

Duan

Wang

Zhang

et al. 2012

Oil Gas Sci. Technol. – Rev. IFP Energies nouvelles

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“…It is assumed the oil pipe has no impact on the soil temperature field outside the influence region. According to the literature [6] and engineering experience, the thermal influence region of the hot crude oil pipeline is within 10 m, which means L = 10 m and H = 10 m, as shown in Figure 8a.…”

Section: Physical and Mathematical Model Of The Pipeline Cross-sectionmentioning

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BFC-POD-ROM Aided Fast Thermal Scheme Determination for China’s Secondary Dong-Lin Crude Pipeline with Oils Batching Transportation

Han

Yuan

et al. 2018

Energies

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Since the transportation task of China’s Secondary Dong-Lin crude pipeline has been changed from Shengli oil to both Shengli and Oman oils, its transportation scheme had to be changed to “batch transportation”. To determine the details of batch transportation, large amounts of simulations should be performed, but massive simulation times could be costly (they can take hundreds of days with 10 computers) using the finite volume method (FVM). To reduce the intolerable time consumption, the present paper adopts a “body-fitted coordinate-based proper orthogonal decomposition reduced-order model” (BFC-POD-ROM) to obtain faster simulations. Compared with the FVM, the adopted method reduces the time cost of thermal simulations to 2.2 days from 264 days. Subsequently, the details of batch transportation are determined based on these simulations. The Dong-Lin crude oil pipeline has been safely operating for more than two years using the determined scheme. It is found that the field data are well predicted by the POD reduced-order model with an acceptable error in crude oil engineering.

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“…In the petroleum industry, temperature calculations in buried pipes are also of interest. Some hydrocarbons are heated for transportation to decrease their viscosity and prevent the formation of solids [14,15]. For gas transportation, temperature influences the pressure and the flow rate [16,17].…”

Section: Introductionmentioning

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