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2022年07期 41   

何嘉欢 王春明 陆美彤 徐太贵 周宏东 周翔 程诚 张玉蛟

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津华原油管道一直采用冷热交替顺序方式输送冀东原油与俄罗斯原油,随着冀东原油物性逐
年恶化,管道允许停输时间大幅降低,管道凝管的安全风险大幅提升。通过开展冀东原油与俄罗斯
原油储罐罐内掺混、储罐外输在线掺混等试验,结果表明在一定的掺混比例与掺混温度下,可以实现
冀东原油与俄罗斯原油掺混常温输送。掺混常温输送方式,不仅可以大幅降低因冷热交替顺序输送
方式带来的凝管风险,大幅提升管道本质安全水平,而且具有巨大经济效益:经测算,在管道设计输
量 700×104 t/a 的条件下,每年可以节约能源消耗成本约 1 400×104 元。研究结果可为国内外高温
高凝与低温低凝原油掺混输送方式提供技术参考。

 

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国丽萍  徐枭  孙海英  蒋玉卓

 

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胶凝是含蜡原油复杂宏观流变特性的根源,而其流变特性又是管道输送的重要基础数据。根
据宏观实验数据建立了 2 种含蜡原油体系模型,使用 Materials Studio 软件进行分子动力学模拟,从
分子动力学层面研究了含蜡原油胶凝过程的微观机理。结果表明:根据密度和扩散系数判断原油
凝点,得到的模拟凝点值与实验值一致;原油降温胶凝时,由于空间网络结构的形成,致使蜡晶分子
扩散系数突变、均方位移偏差显著减小;使用径向分布函数表征原油胶凝过程中的微观结构变化发
现,在胶凝过程中同种分子间径向分布函数峰值逐渐增大,在凝点温度时蜡晶分子间聚集的程度最
大,故蜡晶分子是影响含蜡原油凝点温度的主要原因。研究成果可为含蜡原油管道输送技术基础数
据的获取提供基础理论。

 

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詹胜文 王强 赵月 任文明 康惠珊 王丽 尤伟星

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长江盾构穿越工程是中俄东线天然气管道永清—上海段的重要控制性工程。超长的隧道长度(10.226 km)带来的工程主要问题之一是管道应力对输送温度的敏感性强,竖井处管道轴向位移大,为后期运行管理带来潜在危害。为解决上述工程问题,设计提出了采用隧道内填充泡沫混凝土来约束管道位移的设计方案。为合理评估泡沫混凝土的约束能力,开展了输气管道(3LPE防腐管)-泡沫混凝土-混凝土管片之间的剪切强度室内试验,得到该剪切强度平均值为0.25 MPa,满足3LPE防腐管在温度应力作用下与泡沫混凝土之间不发生相对位移的条件(剪切强度不应小于0.1 MPa),实验结果满足工程要求。通过开展试验研究,验证了采用填充泡沫混凝土来约束3LPE防腐管轴向位移方法的可行性,可为未来超长隧道内管道安装设计提供参考。

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王金龙

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作为一种新型的钢悬链线立管(Steel Catenary Riser,SCR),钢质懒波形立管(Steel Lazy-Wave
Riser,SLWR)在国外深水油气开发中的应用越来越广泛。将SLWR 与SCR 进行了特点对比,通过
调研SLWR 在国内外海洋油气开发中的应用现状和前景,分别从动力学分析、流固耦合模拟及涡
激振动(Vortex Induced Vibration,VIV)诱发疲劳分析、立管内部段塞流诱发振动3 个方面论述了
SLWR 振动机理的研究进展。当前深水SLWR 的研究难点是立管内部段塞流诱发振动机理不明
晰,波流流固耦合振动机理待揭示,未来应研究立管内部段塞流与立管外部波浪海流耦合作用下的
振动机理、安全控制机理。研究成果可为未来中国深水SLWR 技术的发展及在油气田中的应用提
供参考。(表3,参39)
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徐广丽 秦绪 陈全 蔡亮学

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为探明钢丝缠绕增强聚乙烯复合管(简称复合管)在油田集输环境服役后的极限承压,以长庆油田第四采油厂试用的4731B型复合管、第五采油厂试用防垢型复合管为研究对象,采用100 MPa耐压爆破实验机分别对新管、服役后现场管进行2组瞬态水压爆破对比实验,分析了爆破口的特征形貌及爆破压力,并借助应变数据采集系统记录爆破过程中管道不同位置的瞬时应变。结果表明:该类型复合管服役后的平均瞬时爆破压力有所降低,爆破口形貌发生显著变化,膨胀变形较新管显著增大;起爆前,应变随时间的变化分为零应变段、线性增长段、指数增长段共3个阶段;起爆后,应变发生振荡,直至稳定。究其原因可能是复合管施工期间钢丝与高密度聚乙烯基体之间的粘结剂局部失效所致。研究成果可为该类型复合管在集输油环境中服役时失效原因的分析提供借鉴。

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潘振 吴京京 陈轶男 赵诗扬

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为解决发电系统中有机工质在中高温下易热分解的问题,根据“温度对口,梯级利用”原则,将
超临界CO2 与跨临界CO2 结合用于回收废热,构建了一种基于LNG 冷能利用的多联产系统。利用
Aspen HYSYS 软件对系统工艺流程进行模拟,从热力性能与㶲经济的角度对系统进行评估,分析
主要参数对系统性能的影响,进而利用MATLAB 软件进行了系统性能多目标优化。结果表明:超
临界CO2 再压缩布雷顿循环分流比与制冷循环压比的降低不仅可以提高系统效率,还可以降低系
统平均单位成本;优化后联合系统发电效率、㶲效率、平均单位成本分别为55.83%、52.23%、16.57
美元/GJ,发电效率较集成单一超临界CO2 再压缩布雷顿循环的系统提高了14.05%。研究成果为
LNG 冷能利用及余热回收提供了应用思路。
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荆少东 韩伟民 许国辉 徐帅陵

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针对传统的岩体质量分级方法中存在主观性和模糊性等问题,基于模糊理论建立岩体质量分级基本模型,根据地下水封洞库的工程地质特点,利用模糊综合评判与神经网络相结合的方法确定岩体质量分级。以中国某地下水封洞库为工程实例,选取现场实测具有较强代表性的样本数据建立稳定性较好的岩体质量分级神经网络模型,并对ZK1钻孔的岩体质量分级情况进行了验证。结果表明:与传统的岩体质量分级方法相比,模糊综合评判法确定的岩体质量分级结果更加合理;ZK1钻孔的岩体质量分级检验结果准确度良好,能够满足实际工程需要;研究成果为地下水封洞库的岩体质量分级提供了新的方法,为地下水封洞库的稳定性分析与优化设计提供了理论依据。

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琚选择 李自力 崔淦 董宝辉 王江宏 孟宪武

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FPSO 是中国南海深水油田开发的主力模式,其单点系泊系统可靠性要求高。为此开展深水
FPSO 单点系泊吸力桩反悬链线设计研究,基于海床土壤特性及土力学机理,建立完整的吸力桩反
悬链线数理模型,并给出反悬链线松弛量计算方法。基于不同船级社规范要求分析的系泊荷载条
件,开展了设计生存工况(1000-yr-RP)和设计极端工况(100-yr-RP)的系泊分析,得到海底系泊载
荷,预埋链反悬链线及松弛量的设计评估结果表明:该FPSO 系泊吸力桩预埋链反悬链线张拉范围
为10 254~14 075 kN,载荷角度范围为16.2°~30.1°,预埋链水平投影距离为47.33~80.30 m。不
同规范的计算结果较接近,起到相互验证作用。最终的分析与设计结果在中国南海最深水(420 m)
FPSO 工程项目中得到成功应用,为类似工程提供了经验。
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姜昌亮

 

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高钢级管道的建设和发展极大促进了中国油气资源的快速、高效配置,但同时也带来环焊缝
质量风险等新的突出问题。系统分析高钢级管道可靠性影响因素,并采取有效措施加以控制,已经
成为保障油气管道安全平稳运行的重要课题。基于高钢级输气管道环焊缝断裂失效分析结果,聚焦
环焊缝质量风险基础技术研究、现场施工作业管理、缺陷成因分析、失效机理认知等多方面问题,从
冶金、制板、制管、设计、施工、检验及投产运行全生命周期出发,建立了全生命周期可靠性影响因素
识别框架。基于当前制造和施工技术,通过 1 100×104 条钢管化学成分和力学性能数据的统计分析
结果,探讨了钢管可靠性的主要影响因素;通过输气站场弯管、管件典型失效案例的分析结果,探讨
了管件可靠性的主要影响因素;通过 2 027 组环焊缝性能数据及 1 683 组焊材性能数据,探讨了环
焊缝可靠性的主要影响因素。以当前面临的高钢级管道环焊缝失效问题为例,深入分析了焊接接头
性能匹配、焊接缺陷、管材成分、焊接工艺、焊接材料等方面存在的问题,并提出针对性的管控措施及
研究方向,可为后续高钢级输气管道建设提供技术支撑与决策参考。

 

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李建君

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中国天然气消费每年以近10%的增速增长,能源平稳供应的重要性日益凸显,地下储气库对于天然气调峰保供和战略储备至关重要。通过调研中国天然气需求增量及目前储气库区域分布特点,提出当前储气库发展面临的建设、运营及技术短板,预期储气库选址、建库范围将更加广泛。在中国致力于打造天然气全国一张网的背景下,将形成联网协调的储气库群,未来储气库将向着集约、高效、智能、科技、经济等方向发展。研究结果可为进一步推动储气库建设提供借鉴。

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