摘 要

随着我国近几年石油天然气工程的增多，在石油天然气的管道运输过程中，因为管道内壁结垢的原因造成了很大的经济损失。因此在我国近年来的众多石油天然气运输工程中，为了提高管道运输的经济性提高运输效率，因此抑制管道内壁结垢的影响分析研究势在必行。

本文主要通过FLUENT仿真进行油气管道内壁结垢的影响与分析，在软件FLUENT仿真中可以得到油气管道内的流速，压力的关系。同时借助FLUENT分析油气管道内壁结垢对管道内介质的流速，压强的影响，以及不同管道结垢程度对管道内介质流速，压强的影响分析。

本文借助计算流体动力学软件中的FLUENT对一条长20米，直径0.8米的油气管道在三维上进行了数值模拟的仿真计算，在考虑管道有无结垢，不同程度管道结垢的同时，对管道模型选择湍流模型进行计算，从结果分析中我们可以得到管道内介质流体的压强分布，速度分布等实际情况。在采取对比参照得出结垢对管道的影响和不同程度结垢对管道内介质的影响。

本文考虑到油气管道内结垢对管道流速，压强的影响，通过建立三个不同的油气管道模型进行FLUENT模拟，通过后处理得到结果，通过对比分析得到的结果，对管道的流速压强等进行具体的对比分析比较。

其中没有结垢的油气管道模型作为对照组，只进行初始条件的处理，两组结垢程度不同的油气管道，进行相同条件的初始设定，只在管道内设置不同大小的结垢体，把其作为变量进行分析。油气管道的建模和网格的划分在FLUENT的前处理软件GEOMETRY和MESH里进行，计算部分和结果的后处理部分在FLUENT里进行。FLUENT可以比较精准的模拟介质流体在有结垢的油气管道内流速，压强的变化，通过管道内壁不同程度的结垢对管道内介质流体流速，压力的影响分析，可以得到结垢对油气管道的影响。

通过对结果的分析，我们知道管道内介质流体在有结垢的管道内，流速会增大，管道结垢的程度越大，流速增长的越快。

本文特色：同时模拟了光滑管道与结垢管道的对比试验，同时也完成了不同程度结垢管道的对比试验，较高质量的划分了油气管道的网格，并且通过管道结垢对管道内介质影响进行了分析。

关键词：数值模拟；FLUENT； GEOMETRY；网格划分MESH；结垢

Abstract

In this paper, the influence and analysis of the flow and pressure in the oil and gas pipeline can be obtained by FLUENT simulation. At the same time, the flow rate and pressure of the inner wall of oil and gas pipelines were analyzed by FLUENT, and the influence of different pipeline fouling on the flow velocity and pressure in the pipeline was analyzed.

In this paper, FLUENT is used to calculate the numerical simulation of oil and gas pipelines with a length of 20 meters and 0.8 meters in diameter. In consideration of whether the pipeline has fouling and different degrees of pipe fouling, Pipeline model selection turbulence model is calculated from the results of the analysis, we can get the pipeline medium fluid pressure distribution, velocity distribution and other actual conditions. In contrast to the reference to the impact of scaling on the pipeline and the impact of different degrees of fouling on the pipeline fouling.

In this paper, considering the influence of fouling on the flow rate and pressure of the pipeline in the oil and gas pipeline, the FLUENT simulation is carried out by establishing three different oil and gas pipeline models. The results are obtained by post-processing, and the flow velocity of the pipeline is determined by the results of the comparative analysis Comparative analysis.

There are no fouling oil and gas pipeline model as the control group, only the initial conditions of the treatment, the two groups of different levels of oil and gas pipeline, the same conditions for the initial set, only in the pipeline to set different sizes of scaling, It is analyzed as a variable. The modeling of the oil and gas pipelines and the division of the grid are carried out in FLUENT's pre-processing software GEOMETRY and MESH. The calculation part and the post-processing part of the result are carried out in FLUENT.

The postprocessing results of the simulation show that FLUENT can compare the flow velocity and pressure of the simulated fluid in the fouling oil and gas pipeline, and analyze the influence of the fluid velocity and pressure on the medium fluid in the pipeline through different scale fouling Get the effect of scaling on oil and gas pipelines;

In this paper, the simulation test of smooth pipe and fouling pipeline is also simulated. At the same time, the comparison test of different scale fouling pipeline is completed. The grid of oil and gas pipeline is divided into high quality, and the medium The impact was analyzed.

Key words: numerical simulation; FLUENT; GEOMETRY; meshing MESH; scaling

目录

第一章绪论 6

1.1研究背景和意义 6

1.2国内外研究概况与进展 6

1.3本文的主要工作 7

第2章 油气长输管道内壁结垢成因分析 7

2.1油气管道的结垢机理 7

2.2管道结垢的类型 8

2.3影响结垢的因素 8

第三章管道模拟计算 9

3.1计算对象 9

3.2 GEOMETRY管道建模 9

3.3 MESH划分网格 10

3.4设定管道边界条件 11

3.5 FLUENT的求解与计算 12

3.5.1网格导入 12

3.5.2计算模型设定 12

3.5.3边界条件参数设定 13

3.5.4迭代设置 14

3.5.3计算结果与分析 14

3.6本章小结 16

第四章管道在不同结垢程度下的FLUENT分析 16

4.1计算对象和方法 16

4.2对比结果分析 19

4.3本章小结 22

第五章常用的除垢方法以及预防措施 22

5.1常用的除垢方法 22

5.2结垢的预防措施 23

第6章 结论与展望 24

6.1结论 24

6.2展望 25

参考文献 25

致谢 26

第一章绪论

1.1研究背景和意义

随着我国西气东输和中俄石油等工程的发展,我国国民对石油以及天然气等能源的需求越来越高。而运输方式也越来越得到重视，在众多运输方式中管道运输是天然气与石油等能源运输的最简单、经济的方法。相比较于其它的运输方式如铁路、公路与水路运输等。管道运输不管是从输送的稳定性还是从运输成本的角度来说,都具有较大的经济效益。就目前全球的石油天然气等能源的运输方法而言,管道运输渐渐成为了各个国家进行石油天然气运输的一个重要方法。但是由于在油气长输管道内油气介质中含有多种离子，在运输过程中会结合形成难溶和微溶物质，这种难溶的物质在一定的温度和压力条件下会大量生成来堵塞油气管道。这样的结垢物质会严重影响管道的运输经济性。

油气管道结垢后结垢物质会堵塞管道使管道流通截面积变小，同时造成压力损失、排量减小，会明显使输送流体的流量和效率的降低，造成能源浪费。同时结垢还会产生酸性或碱性物质诱发管道局部腐蚀，腐蚀严重可能会导致管道漏失，甚至可能使管道壁面穿孔。随着管道运输行业的发展，运输油气等能源所占经济比例也越来越大。其中大部分管道因结垢原因导致运输经济性下降，造成运输油气经济不景气，同时结垢后的管道更换速率也会增大。因此应加大管道结垢的影响分析，抑制管道结垢的影响，提高管道运输效率^【1】。

1.2国内外研究概况与进展

在我国随着近几年石油天然气工程的增多，在石油天然气的运输过程中，因为管道内壁结垢可能会导致管道堵塞、局部腐蚀，而且腐蚀严重可能会导致管道漏失而造成了很大的运输损失。同时管道内壁结垢的清理费用等也会造成经济损失。因此在我国今年来的众多石油天然气运输工程中，抑制管道内壁结垢的影响分析研究势在必行。