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2023年01期 42   

管孝瑞 陶彬 张玉平 马开良 刘全桢 郎需庆

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紧急切断阀是防止罐区事故进一步扩大的重要手段。针对火灾环境下紧急切断阀执行机构因防火罩或耐火电缆失效导致其无法关断的技术难题,改变传统的被动式紧急切断模式,结合大型原油储罐罐根阀改造需求,融入主动防护理念,研制了一种智能型紧急切断电液执行机构,并开展了整体功能试验、控制箱耐压试验、液压系统保压试验及疲劳寿命试验等相关测试。结果表明:研发的智能型电液执行机构能够主动识别外界发生的火情,并实现了蓄能器气囊氮气压力在线监测预警功能,压力监测误差小于0.23%;30天内液压系统压力下降了0.1 MPa,保压性能良好,满足现场使用要求。研究成果为罐区紧急切断阀改造提供了解决思路,可有效提升火灾条件下罐区事故初期应急处置能力。

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李德凯 刘乐 韩辉 李玉星 朱建鲁 马青峰 黄静篱

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为规范、准确地比较分析换热器通道结构对流动换热特性的影响,选择直线型、Z 型、S 型及翼型通道印刷
电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchangers,PCHE),采用Fluent 稳态模拟方法,以超临界LNG 为工质,以
相同单位体积换热面积及通道长度为标准建立数值模型,分析4 种通道结构在不同进口温度、质量流量及操作压
力下的换热与压降性能,以及局部流动换热特性的变化规律。结果表明:高进口温度、大流量、低压力下的通道
具有更好的换热性能,Z 型通道换热能力最强,S 型通道压降最高,翼型通道综合换热性能最强;通道内流体单位
面积换热量在拟临界点附近会产生剧烈波动与回升,沿程压降随流速和通道结构的不同呈不同形式增长。研究
成果可为浮式液化天然气设施换热器选取与通道内部结构改进提供理论依据。(图10,表1,参20)
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孙天礼 韩雪 黄仕林 赵春兰 何欢 曾德智

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针对元坝高酸性气田地面管道的内腐蚀问题,提出了一种考虑多因素的BP 神经网络腐蚀预测模型。该模
型以温度、CO2 分压、H2S 分压、pH 值、Cl- 含量、总矿化度、液气比、缓蚀剂残余量8 类工况数据作为输入量,腐
蚀速率作为输出量,通过现场实测获得大量历史样本数据,对BP 神经网络进行训练,实现了地面管道的腐蚀速
率预测。利用该模型对元坝高酸性气田地面管道各腐蚀因素的重要程度进行评判,结果表明:随机抽取工况参
数,模型预测值与实测值的平均绝对误差在10%以内,预测模型具有较高的准确性和可靠性;影响元坝高酸性气
田地面管道腐蚀速率的主控因素为H2S 分压,CO2 分压和缓蚀剂残余量次之。研究成果可为类似气田地面管线
的内腐蚀评估提供技术借鉴。
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曹学文 李相 张磐 张卫兵 张志贵 边江

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油气集输管道内气液两相流尤其是环状流在弯管处流动特性复杂,极易加剧管道腐蚀和破坏。为此,开展
90°水平弯管环状流实验,分析表观气速20~35 m/s,表观液速0.20~0.35 m/s 范围内的相分布、液膜流速及压力
变化规律。进而通过数值模拟研究水平弯管处相分布、压力分布和流速分布特征,对弯管处环状流流动特性规律
进行验证。结果表明:弯管底部和外侧液膜厚于弯管顶部和内侧,越靠近弯管中心,内外侧差异越大;表观气速增
加和液速降低使液膜分布趋于均匀;弯管内侧压力低于弯管外侧;受二次流动影响在低气速下弯管中心截面位置
最大压力较入口处增加。研究成果可为弯管冲蚀机理研究、弯管设计与保护提供理论基础。(图11,表1,参29)
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陈东生 寇睫敏  杨睿  朱建鲁  张亦翔  潘军

 

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高压下的天然气管道一旦发生泄漏,遇到明火极易形成喷射火,将会对管道周围人员人身及财产安全造
成极大威胁。为了研究了室外高压天然气喷射火火焰的燃烧特性,基于天然气喷射火影响机理,选取运行压
力为 5.8 MPa、管径为25 mm 的天然气管道开展了室外高压天然气水平喷射火实验。结果表明:当天然气燃
烧达到稳定时,在高温火焰导致的浮力作用下,火焰会产生 11.3±1.4°的倾角;当天然气喷射燃烧时,在泄漏
孔的孔口处会形成未参与燃烧的喷射气流,此区域气流的喷射速度较快、不易燃烧,喷射火焰中心区域平均温
度超过 1 000 ℃,且火焰中心最高温度超过 1 300 ℃;火焰水平长度为 19~21 m,在距离火焰中心 10 m 处的
热辐射达到最大值 20 kW/m2。实验结果对高压天然气管道火灾事故处理及安全距离的制定具有参考价值。

 

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柴冲 侯磊  李雪莹  贺思宸  黄亚楠

 

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油田集输工艺中油水混合物形成的原油乳状液流变特性复杂,可能影响管道安全经济运行。为探究磁
处理对含蜡原油乳状液的降黏效果,利用自行研制的静态永磁处理装置,调整磁场强度、磁处理温度和磁处理
时间,对乳状液的黏度变化进行实验研究。测量磁处理前后原油黏度与油水界面张力,观察乳状液液滴分布,
分析乳状液降黏原因。通过磁处理实验发现,磁处理温度为 58 ℃,磁场强度为 200 mT、磁处理 10 min 时,乳
状液黏度降低幅度最大,降黏率为 14.5% ;通过界面与显微实验发现,乳状液经磁处理后油水界面张力降低,
施加不同磁处理条件后液滴分布不变,磁场作用通过降低油水界面张力与原油黏度进而降低乳状液黏度。研
究成果可为含蜡原油乳状液降黏输送技术提供指导,保障原油集输安全。

 

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魏长吉  蔡少辉  赵学芬  邱正阳

 

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针对延川南煤层气田采气平台埋地管道弯管因腐蚀穿孔而产生泄漏的现象,对埋地管道的输送介质、土壤
环境、腐蚀产物及弯管和直管的金相组织进行分析,并采用电化学手段研究弯管和直管段的腐蚀趋势。结果表
明,煤层气井口采出水溢出增加了土壤的含水量和氯离子含量,增大了管道埋设环境的腐蚀性,促使埋地管道防
腐层失效。弯管段材料晶粒粗大,电化学反应活性高于直管段,致使弯管区发生严重的局部腐蚀。由此,提出煤
层气地面排水管道整改结合埋地管道加强防腐层修复及阴极保护相结合的综合腐蚀治理对策,相关成果可为煤
层气田采气平台的安全管理提供借鉴。

 

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温纪宏 李焱 黄栋 张新鹏 喻西崇 周琼

 

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为改进聚偏氟乙烯(PVDF)的渗透性能,采用硅烷偶联剂 3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对 SiO2 进行表
面改性,通过熔融共混法制备 SiO2/PVDF 纳米复合材料,并研究改性前后纳米粒子对复合材料热力学性能、力学
性能及气体阻隔性的影响。改性 SiO(2 N-SiO2)在基体中的分散性显著提高。掺杂改性纳米粒子后,PVDF 的渗
透系数显著降低;由于改性 SiO2 良好的分散性,PVDF/N-SiO2 阻隔性能更为优异,其中 1.0% N-SiO2 体系的渗透
系数较纯 PVDF 降低 18.6%,气体阻隔性最佳。此外,随着温度上升,渗透系数增加,研究结果可为柔性立管内衬
层材料阻隔性改善提供参考。

 

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张博 梁永图  李伟  邱睿 赵伟  魏雪梅  牛鹏涛  李焯超

 

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目前,天然气资源配置优化主要基于下游用户用气价格,但用气价格高的用户可能存在用气规模小、波动性
强、发展潜力低等问题。为此,选取用户用气价格、调峰贡献等多个指标,采用数据包络分析法评价用户多维度综
合价值,并结合供应、运输与销售环节的约束条件,建立基于用户多维价值的资源配置优化模型。利用该模型对中
国中东部地区某研究区域天然气供应进行资源配置优化,结果表明:天然气年供应量为 465×108 m3 时,利用基于
用户多维价值进行资源配置优化相比于基于用户用气价格的配置方案,调峰贡献量提升了 3.9×108 m3;相比于原
方案,调峰贡献量提升了 3.4×108 m3,销售收益提升了 18.28×108 元。考虑用户价值进行资源配置有利于挖掘高
价值用户,优化天然气供给结构,可为天然气供应资源配置决策与运营水平提升提供理论依据。

 

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王玉元 杨志嘉

 

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中国在温室气体控排减排及核查治理、能源绿色转型、产业低碳升级、生态环境管控、技术和管理创新等
过程中还存在碳计量的实施手段受限、难于获得准确可靠完整的碳数据,以及碳数据指导减污降碳的运用不足
等问题。为此,简述了碳达峰、碳中和的特征内涵,综述了国内外“双碳”的研究进展。在梳理了碳计量内涵和
国内碳计量短板的基础上,探讨分析了碳计量支撑碳控排减排的典型需求场景,提出了服务低碳发展的碳计量
路径,为健全完善碳计量工作体系提供了思路建议,以期更科学高效地做好国内碳计量工作,助力“双碳”战略
实施。

 

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程玉峰

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利用长输管道(尤其是现有的天然气管道)进行氢气输送,是发展规模氢能经济、加速实现能源转型战略的重要一环,但在高压氢气环境中,管道存在发生氢脆的潜在可能,严重影响了管道安全,并制约了氢气管道工业的发展。解释了氢脆现象的科学含义,澄清了诸多关于管道氢脆问题的误解及不明之处,详述了管道氢脆发生的条件、过程及机理,着重阐明了“气态环境氢脆”与“液态环境氢脆”的实质区别,并梳理了管道氢脆的独特特征和技术挑战。根据最新的相关研究成果及亲身的学术交流经验,指出了管道氢脆领域当下迫切需要解决的科学与技术问题,以期为天然气管道掺氢输送的安全运行提供技术发展路径。

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