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2020年06期 39   
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董红军
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针对“全国一张网”建设与发展需求,提出网格化管理目标:以安全、高效、高质量发展为核心,突出“流程导向”与“精细化服务”理念,横向梳理集成生产作业活动,纵向压缩管理层级,构建信息化支撑体系,寻求资源共享与业务协同优化方案。结合国外先进经验,提出将区域化管理成果作为网格化管理解决方案的组成部分。区域化管理以网格化、扁平化、专业化为目标,以风险管控为核心,以自动化、信息化、智能化为支撑,以标准化为抓手,以提升员工素质及能动性为根本,以闭环管理及技术进步为提升手段。提出网格化管理实施设想:构建网格化+扁平化组织形态,搭建融合互联的信息中枢系统,建立全面统一的标准体系,形成智能化技术支持与专业化运维保障体系,建设高素质员工队伍。目前急需在“全国一张网”的高度上统筹制定科学的网格化管理实施方案,以期更好服务于公司战略发展目标。(图5,参52)
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冯耀荣 吉玲康 李为卫 刘迎来 霍春勇
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随着油气管道建设的快速发展,X80 管线钢及钢管得到了大规模应用。回顾了中国X80 高钢级管线钢及钢管的研发应用历程与主要进展,指出了面临的挑战,提出了发展建议。经过近20 年的发展,建成X80 油气输送管道约17 000 km,单管输气量达到380×108 m3/a,X80 管材生产及管道建设技术进入国际领跑者行列。形成了X80 管线钢及钢管组织分析鉴别与评定、强度试验与屈强比控制、断裂与变形控制等关键技术,以及X80 系列热轧板卷与大口径厚壁螺旋埋弧焊管制造技术、宽厚板与大口径厚壁直缝埋弧焊管制造技术、大应变管线钢及钢管制造技术、感应加热弯管及管件设计与制造技术。有力支撑了西气东输二线、中俄东线等重大管道工程建设。对于未来发展,提出如下建议:加强对制管用板卷或钢板的可焊性评价与控制,深化现场焊接技术及质量性能控制研究,推进高钢级管线钢及钢管在大输量管道建设中的应用,强化油气管道失效控制、完整性理论与技术的研究及应用。(参69)
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帅健 王旭 张银辉 武旭
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环焊缝是长输管道的重要组成部分,其失效是载荷、缺陷、局部断裂韧性、强度匹配、焊缝几何结构及残余应力等因素相互作用所致,且高钢级管道因焊接技术难度增大,也增加了环焊缝失效的可能性。基于此,分析了环焊缝的载荷、缺陷及强度匹配特征,揭示了低匹配环焊缝或热影响区软化环焊缝的应变集中机理,阐释了环焊缝的脆性断裂、屈服前净截面垮塌、屈服后净截面垮塌及母材颈缩4 种失效模式,比较了GB/T 19624-2019、BS 7910-2015、API 579-1/ASME FFS-1-2016、API 1104-2013 等国内外标准对环焊缝安全性评价的适用性,提出了基于应变的环焊缝安全性评价方法,讨论了裂纹尺寸、强度匹配系数等因素对环焊缝裂纹驱动力的影响。研究指出:明确环焊缝的载荷或位移是其安全性评价的前提,提高环焊缝的应变能力可以增强高钢级管道对于不良地质条件的适应性,建议开展环焊缝裂纹缺陷产生和扩展机制研究,并发展基于应变的断裂理论,优化环焊缝的强度匹配,定量环焊缝的应变能力与焊缝几何特性及力学性能参数的关系。(图9,表2,参33)
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尤泽广 张文伟 王成 傅伟庆
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针对中俄东线站场低温环境(-45 ℃)用X80 异径三通断裂控制问题,考虑三通的壁厚效应、结构的应力集中等影响,建立含缺陷X80 异径三通有限元模型,应用BS 7910-2019《金属结构裂纹验收评定方法指南》和API 579-1/ASME FFS-1-2016《合于使用》中的失效评定方法,计算X80 三通管体及焊缝的启裂韧性,通过断裂韧性与夏比冲击功关系式,确定了-45 ℃下X80 三通夏比冲击韧性指标。结果表明:三通焊缝断裂韧性应大于37.79 MPa·m1/2,夏比冲击功单个最低值不小于32.22 J;三通管体肩部内表面应力强度因子最大,其断裂韧性应大于42.46 MPa·m1/2,夏比冲击功单个最低值不小于38.85 J。结合国内外管件标准要求,确定了中俄东线天然气管道工程用直径1 422 mm×1 219 mm的X80 异径三通的低温韧性指标。(图5,表3,参19)
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李睿1,2 郑健峰2 富宽2 贾光明2 于智博2 潘飞2
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针对传统内检测器的技术缺陷及中俄东线天然气管道工程的实际需求,研制了一种适用于大口径管道投产前测径的新型高密度聚氨酯内检测器。安装在高密度聚氨酯泡沫主体的智能测径装置不但能够发现管道内径变化、记录变形位置,而且能够准确识别管道环焊缝数量,结合管道施工记录对环焊缝信息进行验证。论述了该检测器的工作原理、结构组成及电子系统的设计与实现,将其应用于中俄东线天然气管道工程的现场检测,结果表明:与传统皮碗式钢骨架智能测径器相比,该检测器所需运行推力更小,可支持的运行速度更高,结构更加鲁棒,维护简单,在保证检测精度与检出率的同时,可大幅降低使用成本,对于大口径管道几何变形检测具有重要的工程意义。(图7,参28)
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国丽萍 徐秋仿 刘扬
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早期含蜡原油的触变性模型均为黏塑性模型,未考虑黏弹性的贡献,管道停输再启动的数值模拟也未考虑黏弹性的影响。为此,利用机械比拟原理,依据含蜡原油的“黏弹-屈服-触变”特点,建立了包含9 个未知参数的黏弹-触变模型。利用两种物性不同的含蜡原油在凝点附近的剪切速率阶跃、剪切速率滞回环、恒剪切速率3 种典型加载模式下的实验数据对模型进行验证。结果表明:3 种测试的模型拟合值与实测值的平均相对偏差分别为4.6%、6.6%、4.2%,实现了用一个模型完整、准确地描述含蜡原油加载全过程的流变响应,为输油管道停输再启动过程的水力特性及管道安全运行提供了重要的基础资料。(图4,表2,参16)
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任魁杰1 孟良1 赵海宁2 王博弘3 鲁岑1 梁永图3
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为实现黄桥地区高含CO2 气井产出物高效回收及有效利用,采用热力学状态方程(PRSV 状态方程、WS 混合规则)和闪蒸计算理论对黄桥地区高含CO2 气井产出物进行相态计算,明确了黄桥地区高含CO2 井流的相图特征和CO2 对油气烃类体系相态的影响:含有CO2 的油气烃类体系p -T 相图的气液两相区面积随CO2 摩尔分数的增加而显著缩小。根据产出液的相态特征,制定了单井地面工艺处理流程,分析了该产出液处理工艺中关键设备(旋流分离器、CO2 压缩机)的操作参数:当前选取的操作参数均处于旋流分离器的可靠工作区域内(单相气区);整个CO2 压缩机工作压力和温度范围内无液相析出。经验证,制定的黄桥地区现有高含CO2 单井集输工艺流程和设备操作工况参数合理,能够实现对该地区高含CO2 井流中游离水和液态原油的有效脱除,可在该地区类似条件区块推广使用。(图4,表2,参21)
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张磊 胡谋鹏
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对于大断面地下水封石油洞库而言,洞室的断面形状对于洞室稳定性、耐久性及所储油品的密封性十分重要,但是各个巷道与储油洞室交错处的稳定性是整个洞库稳定性的薄弱环节,以辽宁某地下水封石油洞库工程为例,从围岩应力和位移的角度对水封洞库交叉处的稳定性进行FLAC3D 数值分析。分析了储油洞室与施工巷道、连接巷道、竖井交叉部位的力学行为,探明了洞室周边应力分布、变形特征以及结构空间受力特征,结果表明:交叉部位的应力集中均没有超出岩石的抗压强度,拉应力的大小和区域也满足要求。最后指出了模拟得到的薄弱部位,提出在设计中增加支护,在施工中加强监控及量测的建议。(图4,表2,参27)
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王元刚1 高寒2 薛雨1
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盐穴储气库由于其吞吐量大,注采灵活等优势受到越来越多的关注。大量腔体的完腔数据显示,盐穴储气库的完腔体积与初始设计体积存在一定差距,因此保证盐层利用率达到最大化尤为重要。结合金坛盐穴储气库水溶造腔实例,详细分析了井下异常情况以及地面临井的相互影响这两大因素在造腔过程中对腔体体积的影响,认为建槽期腔体直径、夹层的存在以及腔体偏溶、井眼轨迹偏离等因素对造腔有较大影响。提出造腔过程中应在建槽期充分扩容,制定有效的夹层处理方案并监控各动态参数,防止造腔过程中出现偏溶以及管柱脱落等异常情况,从而保证盐层利用率最大化。(图8,参24)
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沈月文 曲福俊 梁立东 潘国华
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在热油管道输送过程中,结蜡现象严重影响原油输送的经济性与安全性,合理制定热油管道清蜡周期是确保管道正常运行的关键。通过分析不同含蜡量、含胶量、含水率的原油结蜡强度随温度变化的规律,拟合出温度与结蜡强度抛物线的关系式,结合析蜡温度建立了热油管道结蜡强度通用抛物线数学模型和清蜡周期计算公式,可实现对不同含蜡量、含胶量、含水率、析蜡温度下热油管道清蜡周期的量化计算,进而为原油特性相近的热油管道制定合理的清蜡周期,确保输油管道正常运行。该方法在西吐孜科尔油田—库木克尔油田的热油管道进行了实例应用,合理调整了管道清管周期,管道运行安全可靠,为热油管道清蜡周期的确定提供了技术支持。(图3,表1,参22)
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王凯1 赵炳亮1 欧阳欣2 闫锋2 王玉彬2 王海峰3
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单流涡流管(Single-Circuit Vortex Tube,SCVT)加热器在天然气管道调压系统在线加热方面具有较大的安全与节能优势,其结构在传统涡流管(Ranque-Hilsch Vortex Tube,RHVT)基础上进行了改进。为了验证SCVT 的加热性能,搭建了环路测试试验系统,其具备试验工质的常温模拟与低温模拟功能。利用该系统开展了SCVT 在不同压力、压比、流量、温度及单双通道条件下的加热性能测试,结果表明:在试验测试的参数范围内,涡流管对高流速先导气的加热能力更强,相同条件下大压比、小压差、高进口温度有利于提高先导气的温度;靠近热端管末端的加热通道对先导气的温度提升能力优于靠近涡流室端的加热通道;不同通道先导气单独加热比同时加热的加热效果好;为了获得最佳加热性能,先导气宜从加热器两端的低温区流入,从中间的高温区流出。该试验结果可为涡流管加热技术更好地适应天然气管道系统的加热需要提供技术支持。(图9,参19)
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尤冬青1,2
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目前对SCADA 系统的研究多集中于工程应用、软件架构设计、通信协议的数据传输和处理,对大型油气管道SCADA 系统网络的研究与应用涉及较少,研究成果无法满足生产调度对业务数据网络传输的高质量、高可靠冗余要求。为此,设计了一种适用于大型SCADA 系统的高可靠冗余网络架构,其设计思想是分层的架构设计、各层设备冗余及各设备之间链路冗余。根据PVST+生成树、HSRP、EIGRP、BGP、路由映射表等协议的算法特点,在各层网络组合中使用上述协议,从而确保了油气管道生产业务数据网络传输连续不中断,实现了站场与调度控制中心之间的生产数据可以根据链路情况自动选择最佳路径进行传输,满足了油气管道调度运行对业务数据网络传输的要求。(图1,参20)
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张世斌1 贾立东1 魏义昕1 史威1 王健2
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为了保证输气管道站场SCADA 系统网络的本质安全及可靠运行,落实《中华人民共和国网络安全法》等法律法规要求,在输气管道SCADA 控制系统建设过程中,设计并实施了网络安全防护方案,从边界隔离、站场网络审计、防火墙阻断、网闸控制、态势感知平台综合分析等方面进行安全管控。利用相关设备的网络流量审计、隔离、分析功能,结合失陷分析、威胁情报分析、异常行为分析、未知威胁分析、网络异常分析、域名异常分析、攻击威胁特征分析、隐蔽通道分析以及丰富的整体安全分析报告功能,可有效检测外部攻击、外连威胁、内部非法连接、网络会话模式异常等安全威胁,是对传统安全防御系统的完善与提升。该策略为从站场到控制中心一体化的网络安全监控方案,系统采用独立网络传输,满足了不同系统之间数据通信的防护和监测要求,实现了跨国控制系统之间的访问控制,同时满足国家等保测评、网络安全法及行业安全规范的管理规定。(图3,参30)
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吕勃蓬 钟利军 夏庆春 朱金辉 殷康 艾纯喜 段麒麟 钟志刚
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西气东输管道干线截断阀的旁通管道节流阀、放空阀,站场ESD 放空管道放空阀,大量使用进口Serck Audco 压力平衡式旋塞阀。针对站场ESD 高压放空旋塞阀内漏故障频繁,常规处理效果不好的问题,分析了进口旋塞阀的密封及压力平衡结构特点,结合现场实践经验提出了注脂处理、解体维修、更换阀门、返厂维修等处理方法。旋塞阀频繁内漏的根本原因是旋塞表面本体磨损、划伤,导致密封失效。现场解体维修中,旋塞和阀体之间的间隙难以保证恢复至原始状态,旋塞经人工打磨很难达到原始匹配精度,多次解体后维修效果可能会更差,因此解体维修应谨慎开展。返厂维修消除了旋塞表面磨损、划伤,经现场试验验证可以解决阀门内漏问题,但国产旋塞阀及国内厂家维修后的进口旋塞阀均需增加旋塞大端泄压孔,才能消除旋塞自锁现象。大端泄压孔与介质流体直接接触,当阀门用于管道介质含杂质较多的工况时,不能避免杂质进入大端底部,旋塞阀的国产化研制应在这方面开展研究。(图4,参16)
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高振宇
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中国各省、各气源在全国天然气市场的中心度及重要性存在明显差异,为明确各省天然气市场的联系及各省、各气源的中心度及重要性,引入社会网络分析法(Social Network Analysis,SNA),对比分析了2005 年与2010—2018 年中国天然气市场中心度、派系、关联度的变化情况,中国天然气市场网络演变情况及中俄东线建成投产对中国天然气市场的影响,提出以下建议:增强除新疆、陕西以外省份天然气的增储上产,避免供应过于集中;加快天然气大型骨干管网和“互联互通”工程建设,增加东北、西北等地区市场联结程度;加强“北气南下”流向天然气管道的规划建设工作,增加华南、华中等地区在中国天然气网络中的重要性和联结性。分析结果可为未来中国天然气市场培育重点区域及长输管道建设重点区域的选择提供参考。(图2,表2,参20)
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朱亮
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目前,普遍采用公式法核算罐区VOCs 排放量,受核算参数取值的影响导致排放量结果差别较大,为了更准确地获得罐区VOCs 排放量,基于开放光路傅里叶变换红外光谱分析技术(Open PathFourier Transform Infrared Spectrometry,OP-FTIR)开展了罐区VOCs 排放监测技术研究。以某石化企业4 个储罐组成的独立罐区为研究对象,利用OP-FTIR 现场实测法连续采集了罐区四周、罐区空间共计7 条光路的VOCs 体积分数和气象数据,通过质量通量法计算了VOCs 排放量。结果表明:该罐区VOCs 排放的体积分数平均值为59.8×10-9,排放量为48.21 t/a(以8 760 h 计)。该技术为科学核算罐区VOCs 排放量提供了一种新方法。(图4,表1,参17)
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王宇楠 杨亮 宋华东 刘光恒 李上青 宋云鹏 徐春风 诸海博
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针对泡沫清管器在清管过程中不能准确判断管道变形,无法清除顽固残余物质,导致后期投放的检测仪器结果不准确,甚至堵塞管道等问题,设计了一种新型、低成本泡沫测径清管器,利用漏磁检测原理在泡沫清管器聚氨酯层中放置磁块,由霍尔元件测量管径变形时的磁场变化,即可得出残余物质的高度、外形等特征来进行预先测径。实现了在管道复杂工况中对管内结垢及变形情况的准确检测,避免了卡堵。以运行过程中的泡沫测径清管器为研究对象,通过ABAQUS 软件仿真模拟其遇到残余物质时的变形情况,结果表明:当发生一定变形时,泡沫测径清管器外层泡沫体密度越大,厚度越薄;内层泡沫体密度越小,厚度越厚,测量得到的位移变化量结果越准确。(图2,表4,参20)
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孙健飞1 罗佳2 梁永图1
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针对老油田开发后期旧区块井口加密和新区块新井接入导致的管网拓扑结构变化问题,建立了集输管网滚动开发的布局优化模型。模型考虑了管道水力和计量站计量能力的约束,以新建管道的总长度最短为目标函数,采用改良的Prime 算法对模型进行求解,实现了老油田滚动开发过程中的管网拓扑优化。以某老油田为例,对其滚动开发中管网连接结构进行计算,得到了优化后的集输管网拓扑结构、新建管道长度、新建计量站的位置及个数,并与文献的优化结果进行对比分析,验证了优化模型和算法的适用性和可靠性,可为老油田滚动开发过程中集输管网的设计提供相关指导。(图5,表1,参21)
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