해저지반 열전도율 산정 및 다층지반의 열전도율을 고려한 해저배관의 총괄열전달계수 식 제안

Abstract

해저배관은 오일, 가스 그리고 불순물의 혼합물을 유정에서 운송할 수 있

도록 고안되었으며, 100℃전후의 높은 온도의 유체를 수송한다. 하지만 높은

온도의 수송유류와 반대로 해저배관을 둘러싸고 있는 주변 환경의 온도는

5℃정도의 낮은 온도를 유지하고 있으며 이로 인해 해저배관은 열손실이 발

생한다. 따라서 해저배관의 열손실을 최소화 하는 것 즉, 수송유류가 왁스

(Wax)나 고상염(Hydrate) 같은 침전물이 생성되는 온도인 40℃ 이하로 떨어

지는 것을 방지해 유동안정성을 확보하는 것은 해저배관 설계에 있어 가장

중요한 부분이다. 그러므로 해저배관 주변 환경 즉 해수, 해저지반의 영향에

의한 해저배관의 열손실의 정도를 나타내는 총괄열전달계수를 계산하여 설

계에 반영하는 것은 중요하다. 본 논문에서는 실내모형실험 및 CFD해석의

검토를 통해 해저지반의 열전도율을 여러 가지 샘플을 통해 산정하였으며,

산정된 열전도율을 토대로 다층지반을 구성하여 다층지반의 다양한 열전도

율을 고려한 해저배관의 총괄열전달계수(OHTC)식을 제안하였다.|Subsea pipelines are designed to transport mixtures of oil, gas and their

associated impurities from the wellhead that can be in excess of

approximately as high as 100℃ temperature, while the external

temperature maybe in the range of 5℃. Heat can be lost from the subsea

pipeline which contains high temperature fluid to the surrounding

environment. It is important that the pipeline must be designed to ensure

that the heat loss is small enough to maintain flow assurance, unwanted

deposition of hydrate and wax, which occurs at a critical temperature of

about 40℃. Therefore it is essential to know heat loss of subsea pipeline

in various circumstance. This paper presents thermal conductivity of

offshore sediments using laboratory model test and numerical analysis for

various soil samples. After calculate thermal conductivities, this paper

propose a OHTC(Overall heat transfer coefficient) formula considering

multi-layed soil using calculated thermal conductivity of soil samples for

more precise OHTC estimation.