[2016]年度的文章目录
检索结果共657条
崔铭伟,俞天军,封子艳,曹学文
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 CO2 驱油、 注水采油以及油水混输技术的应用, 虽然节省了投资成本, 但增加了油水混输管道 CO2 腐蚀失效的安全隐患。应用全瞬态多相流软件 OLGA, 将油水多相流模拟与 CO2 腐蚀预测数值仿真相结合, 研究了立管角度、 立管高度、 入口温度、 处理量、Cl- 浓度、 HCO3- 浓度以及缓蚀剂 MEG 浓度对含 CO2 油水混输管道内腐蚀的影响。结果表明:在某些极端开发条件下, 立管底部是腐蚀失效高风险点, 需要提高立管底部腐蚀裕量; Cl-、 缓蚀剂 MEG 浓度对油水混输管道内腐蚀速率的影响趋势相似, 均存在浓度临界值, 一旦超过该值, 其对腐蚀速率的影响趋势显著变化。 (图11, 表3, 参 12)
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王勇,王晓霖,张松伟
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天然气计量是天然气贸易中至关重要的环节, 介绍了国内外主要天然气流量计检定站的现状,对比分析不同原级标准的优缺点, 阐述了基于 HPPP 法的德国 Pigsar 天然气流量计检定站的工艺流程、 量值传递方式及 HPPP 装置的工作原理。以 HPPP 法为原级标准的检定站具有流量稳定、 准确度高等特点, 但受技术限制在我国应用并不广泛。分析了我国应用 HPPP 法的可行性, 武汉分站应用实践结果表明: HPPP 装置可解决我国大口径、 高压力天然气流量计检定能力不足的问题, 但减
少管容积对检定精度有一定影响。 (图 6, 表 1, 参8)
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张轩,陈子鑫,刘国豪,张鑫,李荣光,冯少广,吴海辰,许铁
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针对长输管道压气站压缩机组进气滤芯冬季结霜导致进气压损变大的问题, 结合站场现有的除霜措施, 优化原有反吹系统的除霜方案, 提出了一种改进的进气滤芯反吹系统开关控制逻辑算法:通过采集环境温度、 环境湿度以及进气滤芯壁温信号, 计算得出环境露点温度, 并与采集的进气滤芯壁温进行比较, 判断是否存在结霜可能性, 以此作为反吹系统开关的控制条件, 达到抑制进气滤芯结霜的目的。研究结果表明:新的控制系统能够提前对结霜可能做出响应, 动态控制反吹除霜系统的启停, 保证进气滤芯附近环境参数维持在一个不宜结霜的条件下, 为解决压缩机组进气滤芯结霜问题提供了一种可行方案。 (图 4, 参 10)
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魏瑄,张世伟, 陈元, 孙伟

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管道信息数据库是数字化管道的核心, 其中管道建设数据库是重要内容之一, 在建设过程中采集一系列数据、 图像、 视频等资料作为构建数据库的基础, 同时可以提高现场施工人员的手工录入效率。在深入分析 Android的系统架构及其应用程序组成的基础上, 设计了基于 Android的管道建设应用便携式录入终端, 其功能模块主要包括:登陆界面模块, 现场资料录入模块, 技术、 质量、 安全管理模块, 地理地貌信息录入模块以及账户管理模块等。在中缅管道的实例应用结果表明:该录入终端既减轻了现场施工人员的劳动强度, 又能准确、 及时、 方便地录入各种数据和图像视频, 为构建管道建设数据库提供了技术支持。
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蔡广星,许康,马猛

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为了使油气集输系统能量利用更加科学有效, 将分布式能源系统的供能、 用能理念应用于油气集输系统设计中。按照 “以热定电” 的原则设计了油气集输分布式能源系统:将燃气轮机和余热锅炉应用于油气集输系统, 燃气轮机发电为集输系统提供电能, 利用余热锅炉回收发电后的尾气余热为集输系统提供热能, 系统盈余的电力上网。实例计算结果表明:与常规集输站相比, 分布式能源系统集输站能量利用率提高 7.01%, 效率提高 16.5%; 同时, 油气集输分布式能源系统年节省费用开支 498.29×104元。可见, 将分布式能源系统应用于油气集输, 既可以提高系统的节能性, 又具有很好的经济性, 值得推广应用。
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杨海军,郭凯,李建君

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西气东输金坛盐穴储气库建设于地质条件复杂的层状盐层中, 耗资巨大且有一定的使用期限,因此, 确保腔体在安全稳定运行的前提下, 尽量增加其工作气量, 意义重大。以西气东输金坛盐穴储气库的盐矿老井西 2 井腔体为例, 通过声纳数据对比分析, 发现在目前的注采运行方式下存在一定程度的效益浪费, 因而利用数值模拟方法校核了盐岩的蠕变参数, 并利用修正后的参数对注采最小气压和最大气压进行了优化, 增加了单腔工作气量, 提高了经济效益。
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李志学,魏莎莎

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针对我国天然气管输定价问题, 从传统管输费计算模型入手, 通过对西气东输二线工程的实际调研和数据分析, 总结出传统管输定价方法以管输距离为单一变量的缺陷与不足, 并提出天然气管输费用制定的关键在于天然气管输作业量的计算。为此, 以西气东输二线复杂管网为例, 建立合理的复合作业量计算模型, 并在此基础上测算出管网内各站点的平均输送距离, 按照运价运距比公式得到整个管网系统各站点的天然气管输价格。通过实例计算, 得出采用复合作业量计算模型计算管输费用的方法较为符合天然气目前的管输市场价格。该成果可为我国联网天然气管输费的测算提供参考, 有助于完善我国天然气管输定价机制, 保证我国天然气产业健康有序发展。 
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郭生华,郭超,秦丰高

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压气站等油气站场的地下管网、 电气仪表接地、 设备基础等地下设施结构复杂, 阴极保护参数随土壤特性、 气候特性、 阳极布置位置和汇流点位置等的不同而有较大变化, 在不同地区, 甚至同一地区的不同站场都会表现出很大的差异性。通过对乌兹别克斯坦已建多个压气站出现的区域阴保问题进行综合原因分析、 电位分布测量、 设备性能优化、 阳极增补、 汇流点和参比电极位置调整, 使其各项指标达到标准, 取得了满意的效果。并在此基础上提出了压气站阴极保护系统阳极类型的合理选择, 恒电位仪台数及参数的合理确定, 参比电极的合理布置及严格施工过程质量管理的建议。
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钟威,高剑锋

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为了准确、 快速地评价典型地质灾害对油气管道的危险性大小, 基于典型地质灾害对油气管道的危害形式的分析, 对崩塌、 滑坡、 泥石流 3 种地质灾害危险性影响因素进行辨识、 分类整理, 计算各影响因素的相对权重, 以此建立了油气管道典型地质灾害危险性评价指标体系。详细论述了各因素的影响程度分级标准、 评分标准以及危险性评价标准, 综合考虑地质灾害的易发性、 管道易损性,选取简单、 易于操作的指标体系法进行危险性评价, 最后将评价方法成功应用于某管道工程的地灾案例中, 结果表明:油气管道典型地质灾害危险性评价技术具有较强的操作实用性。该研究成果在指导地质灾害发育点的管道施工风险控制方面有非常重要的参考价值。
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吴龙平,王成,杜亮坡,明斐卿,梁奋飞,李凯楠

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为了便于钢制焊接储罐设计人员合理地选取设计规范进行储罐罐壁抗震计算, 简要介绍了储罐设计规范 GB 50341-2003、 API 650-2013 中底圈罐壁最大轴向应力和底圈罐壁许用临界应力的计算方法, 分别对 15×104 m3、 10×104 m3双盘式浮顶油罐进行了底圈罐壁最大轴向应力、 底圈罐壁许用临界应力的计算, 结果表明:在计算底圈罐壁最大轴向应力时, GB 50341-2003 与 API 650-2013 的计算结果相同; GB 50341-2003 与 API 650-2013 在计算底圈罐壁许用临界应力方面都是安全的, 但 GB 50341-2003 在确定罐壁许用临界应力方面相对保守。GB 50341-2003与 API 650-2013 中罐壁许用临界应力的计算公式可用一个公式来代替, 当底圈罐壁最大轴向应力不大于底圈
罐壁许用临界应力时, 储罐底圈罐壁在地震作用下是安全的。
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周祥,李勇,郑晓春,蒋永,陈墨

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近年来, 一些油气管道修复技术领域的新材料、 新工艺在国内生产现场大规模应用, 其使用的安全性和适应性成为不可忽视的重要问题。通过大量的室内和现场应用试验, 研究了CFRP材料的耐久性, 以及 CFRP 用于钢质管道管体缺陷修复的电偶腐蚀风险、 修复的匹配性和可靠性, 结果表明: CFRP 材料具有优异的耐酸碱老化、 耐湿热老化及耐候性能, 具有传统维修方法无法比拟的各种优点, 为工程应用的设计、 选材、 成型、 维护、 检验检测提供了参考。然而CFRP与钢管的电偶腐蚀会严重影响修复质量, 造成严重的安全隐患, 必须采取措施进行防护。
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何才宁

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加气站 LNG 低温储罐液位多采用差压式液位计进行计量, 无法准确测量储罐液位, 从而无法对 LNG 的真实库存和损耗情况做出科学和准确判断, 更不能真正实现 LNG 的库存和损耗管理。为了解决 LNG 低温储罐使用环境下出现的压力波动、 液体饱和状态变化等因素而导致计量偏差较大的问题, 介绍了多种适应 LNG 低温介质的液位计的测量原理及组成, 探讨了常见的探头类型、 仪表安装方式和注意事项, 比较其性能优缺点。最后, 提出采用 LNG 储罐安装改进后的伺服液位计的工艺方案, 可以实现 LNG 储罐的精准计量、 安全操作, 解决了天然气加气站行业中低温储罐计量难题。
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尚兴彬,张建宾,茆天琪,高东
[摘要]浏览(663)次
针对石油石化企业油品装卸作业, 为了指导合理设计管径和选择泵型, 对油品装卸作业管路水力计算方法进行了总结分析。通过理论分析, 阐述了 3 种计算方法, 即简化计算法、 精确计算法、软件模拟计算法的理论基础、 计算思路与步骤, 以及计算结果的误差来源;通过典型的实例计算, 对比总结得到 3 种计算方法的适用工况, 以及使用过程中的注意事项。经分析发现: 3 种方法的理论基础基本一致, 而计算结果的不同, 主要源于计算过程中集油管不同管段的油品流量取值的不同;对于一般的油品装卸作业工况, 3 种方法均适用, 而当管路长度、 复杂性及泵必需汽蚀余量计算准确度要求较高时, 建议选用模拟计算方法进行水力计算。
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赵珂珂  郝天宇  李传宪

[摘要]浏览(674)次
为了优化天然气减阻剂加注工艺, 若因试验条件所限, 无法通过室内环道对模拟管段的工艺流程进行试验验证, 则可以利用软件模拟方法对减阻剂的减阻效果进行评价, 同时分析减阻剂减阻效果对各影响参数的敏感性。模拟结果表明:减阻剂雾滴沉积浓度对喷雾压差的变化最为敏感;喷射角度和管径对沉积浓度的影响具有一定的相关性, 当喷射角度较大时, 沉积浓度对管径的变化更为敏感, 而当管径较大时, 沉积浓度对喷射角度的变化也更为敏感。模拟结果可为天然气减阻剂的工程实际应用提供一定的理论指导。
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侯军,杨永健,王德云
[摘要]浏览(624)次
石油管道泄漏可能污染地下水, 为有效控制和修复油污对地下水的污染, 许多学者针对油污在地下水中的迁移转化规律及模型开展了研究。国外起步较早, 已取得丰硕成果, 而国内起步较晚,与国外存在一定差距, 尤其在软件模型的开发方面。油污进入地下水后会发生对流弥散、 吸附、 降解、 挥发等过程, 即迁移转化作用, 这种作用不仅仅受油品自身特性的影响, 还受污染场地的水文、 地质条件影响。建议基于已有研究成果, 深入开展相关研究, 借鉴国外先进技术, 提出适合国内实际情况的方法和模型。
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张监 王勋 李哲 李斌

[摘要]浏览(835)次
输气管廊带的建设已成为城市可持续发展的重要因素, 我国西气东输一线、 二线、 三线已基本建成投产, 后续四线、 五线、 六线、 七线应借鉴已建管道建设的技术与经验, 并学习与借鉴国外管廊带的建设理念, 特别是俄罗斯输气管廊带建设技术、 输送工艺技术、 施工设备、 施工方案、 风险评估技术等方面经验;结合欧洲输气管廊并行管道的成熟建设理念, 以及美国阀室跨接技术, 洲际管廊深海管道建设技术、 扩建扩容方式和合建站场模块化设计等理念, 在我国已有的技术水平基础上, 完善下一阶段长输气管廊优化研究工作, 同时健全相关管廊管道维修条例, 保障我国西气东输管廊带建设顺利进行, 以及管道日常安全运行。
[PDF:4285KB]全文下载(387)次  [2016年预出版期]

靳小苹 李力民

[摘要]浏览(749)次
在原油贸易交接计量时, 体积管是现场检定流量计的标准装置, 体积管水标是确定体积管标准容积值及其重复性、 复现性的重要方法。为保证体积管水标成功率和体积管标准容积值的准确与可靠, 从水标所涉及的诸多环节出发, 充分考虑各环节可能存在的细小问题, 结合多年的工作经验,筛选出具有代表意义的关键点, 从原因、 造成的影响及改进措施或建议等方面展开阐述。实际水标工作中, 人员、 环境、 设备等任何一方面的因素均可能会影响检定工作的顺利进行, 而很多容易被忽视的细小问题, 如滴漏控制、 离心泵气密性与发热程度等, 往往会使检定过程陷入困境, 不仅浪费大量的时间、 人力和物力, 而且可能导致错误的检定结果。
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韩小明 苗绘
[摘要]浏览(1398)次
为了全面、 客观地评价油气管道完整状态, 预测管道潜在威胁, 提高油气管道安全管理水平,通过采用人工神经网络机器学习理论, 建立了对管道潜在威胁和管道状态进行学习和预测的框架与方法。该方法根据管道潜在威胁类型和管道状态定义, 充分利用管道建造、 施工、 操作、 运行、 失效、检测等各类数据, 作为潜在影响因素, 以模拟人脑思维和学习的方式, 对管道威胁和管道状态进行客观、 有效的学习, 给出潜在影响因素的重要度排序, 利用获取的知识, 对管道潜在威胁和管道状态进行客观预测, 并将预测结果用于评价管道风险和制定管道检测周期。该方法避免了以往分析方法依赖专家意见、 主观性强的缺点, 全面利用各类管道数据集, 客观地对管道完整性进行预测, 对提高管道安全水平和决策效率有重要作用。
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郭小哲,孙宝龙,刘学锋
[摘要]浏览(788)次
针对集气站内工艺流程, 建立压降计算模型, 将总压降分为气嘴节流后至外输阀压降、 气嘴节流压降、 加热炉压升3 个部分, 其中气嘴节流后至外输阀压降采用统计方法求得, 气嘴节流压降采用节流理论与统计相结合的方法求得, 加热炉压升计算则采用定容气体状态方程求得。通过实例计算及误差对比, 证明了模型的实用性和可靠性, 可求得单井进站压力随外输压力变化的关系, 从而预测不同外输压力下的单井产量变化。
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胡谋鹏,陈雪见,梁久正,詹胜文

[摘要]浏览(694)次
为了使储油库设计洞距能够确保围岩稳定、 施工运营安全以及经济上的合理, 采用 Hoek 和Brown 提出的地质强度指标 (GSI) 法, 应用 Hoek-Brown 经验公式确定岩体力学参数。以辽宁某地下水封储油库工程储油洞室为研究对象, 借助 FLAC3D 软件对围岩间距进行数值分析, 利用位移判据对数值分析结果进行解释, 进而判断洞室间距的合理性。最后指出: 60 m 间距方案可以满足工程整体稳定安全的要求, 对工程实践具有一定的指导意义。
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唐勇,梁桂海,张晓鹏,吴永峰,温国志,齐涛,于迁,冒乃兵
[摘要]浏览(874)次
在大型江河定向钻穿越工程中, 如何做好穿越管道的防腐层保护, 避免管道穿越过程中防腐层的机械损伤, 确保工程质量和后期运行安全, 同时降低回拖阻力, 提高穿越工程的施工效率, 是目前设计和施工中需要解决的重要难题。以江都-如东天然气管道项目长江定向钻穿越工程为例, 其是国内同管径中最长的大型江河定向钻穿越, 工程投资大, 质量要求高, 为防范回拖过程中砾石层对穿越管道 3PE 防腐层磨损、 划伤及补口套滑脱、 撕裂两类主要风险并降低回拖阻力, 引用环氧玻璃钢外防护层技术为穿越管道防腐层提供机械性能保护, 现场人员结合设计开展环氧玻璃钢防护层涂覆工艺研究, 并在该穿越工程大规模实际应用中取得了良好效果, 可为今后同类型江河定向钻穿越工程的设计和施工提供借鉴与参考。
[PDF:4144KB]全文下载(358)次  [2016年预出版期]

刘瑛  陈贤雷  郝华东  郑国祥  施浩磊  许玉亮

[摘要]浏览(599)次
针对大容量计量光学垂准线法存在的人工劳动强度大、 危险系数高、 准确度低等缺陷, 结合爬壁机器人的研究现状, 从机械结构、 控制机构与软件设计 3 方面开展了大容量径向偏差测量机器人装置的研究。在机械结构方面着重开展了吸附机构、 驱动机构、 传动机构、 跨越机构、 传感机构的设计研究。研制出的大容量径向偏差测量机器人装置样机已应用于立式金属罐容量的计量工作, 测量结果表明:该装置在保证测量准确度的同时, 提高了工作的安全性, 降低了人工劳动强度。
[PDF:4490KB]全文下载(309)次  [2016年预出版期]
黄海亮   焦光伟   甄翔   王亚超   聂桐
[摘要]浏览(670)次
通过分析滑坡灾害危险性和覆土储油罐区灾害引发的事故, 选取地形地貌地质条件、 罐区防护能力、 灾害诱发条件、 灾害历史条件 4 类 14 个滑坡灾害对覆土储油罐区影响较大的因素作为风险评价指标, 利用传统层次分析法建立了指标体系。介绍了综合可拓方法原理和计算流程, 提出了基于改进层次分析法覆土储油罐区滑坡综合性风险评估模型。利用 Visual C# 2010 Express 进行了适用于改进层次分析法确定权重的程序设计, 简化了计算。以某油库覆土储油罐区为例进行验证,将滑坡对该覆土储油罐区风险等级划分为安全性好、 较好、 差、 极差 4 级, 参照相关文献, 定量划分了14 个风险指标危险性区间, 利用提出的模型计算得出, 虽然该储油罐区在降雨等方面面临威胁较大, 但整体安全性较好, 与实际调查结果较为吻合。
[PDF:4433KB]全文下载(257)次  [2016年预出版期]
李洪涛,史玉峰,郝庆,李德权
[摘要]浏览(661)次
针对大功率变频电驱压缩机的冷却问题, 考虑风沙、 水质、 温度因素, 对冷却水关键设备进行选型。针对冷却塔区工艺管网流程, 考虑极端温度下冷却塔运行情况, 提出管道串并联方法。改进西二线中冷却水泵房设备布置, 为控制与辅助设备预留足够空间。总图布置方面, 结合站场生产区内各单体位置, 简化管路, 优化冷却水功能区。水质方面, 首次在西气东输工程采用软水器对冷却塔喷淋水进行去离子操作, 避免盘管腐蚀结垢。针对冷却水系统外部管网, 改进阀井排污、 防冻、 检修、降噪措施。针对工艺流程, 提出电机与变频器流量分配优化方法。进行冷却水系统水力分析, 模拟流体动态循环, 计算水泵扬程、 压力损失与最低点压力, 保证水泵安全运行。
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闫宏生,王铿,李怀亮,李健楠
[摘要]浏览(605)次
海底管道悬跨管段在波流联合作用下极易发生共振破坏和局部屈曲破坏, 而悬跨管段跨长是其重要影响因素之一。针对海底管道临时管跨的极限强度问题, 分别从管道屈曲强度、 屈服强度及共振强度等方面, 给出计算允许最大跨长的方法和流程, 采用 VBA 语言开发了海底管道悬跨许用跨长计算分析软件, 并进行实例计算, 得到不同阶段海底管道允许最大跨长。相关方法和软件可以为现场工程人员解决临时管跨评估问题提供有效的支持, 从而加快总体工程进度。
[PDF:4368KB]全文下载(348)次  [2016年预出版期]
张鹏,刘思曼,孙岩,姜勇
[摘要]浏览(770)次
为达到节能降耗的目的, 指明节能挖潜的方向, 并为合理分析长输天然气管道能耗提供依据,以涩宁兰天然气管道为例, 从输量、 温度、 压缩机效率 3 个方面分析长输天然气管道能耗随不同影响因素的变化规律, 利用回归分析法对比分析不同影响因素对长输天然气管道能耗的影响规律, 研究各影响因素间的相互联系, 找出对能耗影响程度较大的主要因素。分析结果表明:管道输量、 压气站出站压力和压缩机的效率对长输天然气管道生产能耗影响较大;地温和压气站的出站温度对长输天然气管道的生产单耗影响较小;生产单耗随着管存的减小而呈上升趋势, 且管存越小, 生产能耗上升的幅度越大。
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孙法峰,吴海辰,于瑶,田旭东,张丙辰
[摘要]浏览(676)次
为了降低管道运行能耗和环境污染, 对西部原油管道的运行进行优化, 并采取了相关改进或改造措施, 包括:按无节流阶梯输量下优化配泵方案计划油品外输;对干线分输方式进行优化改造,采取输油主泵前生产库分输方式;冬季运行时, 首站加热炉燃油改天然气;在首站原有加热系统基础上, 增加一套油油换热器;控制冬季油品外输热处理温度, 加热炉优化配炉等, 从而有效地降低了全线耗电量和加热炉耗油气量, 降低了压能和热能损失, 减少了管道运行开支, 缓解了管道运行压力, 降低了管道运行风险。
[PDF:4166KB]全文下载(279)次  [2016年预出版期]

左雷彬 马红昕 铁明亮 杨威 张志广

[摘要]浏览(796)次
油气管道斜拉索跨越常用于峡谷地区的河流穿跨越工程中, 为了解决中缅油气管道北盘江斜拉索跨越工程风振稳定、 清管振动、 索力平衡以及桥塔刚度等问题, 开展了斜拉索全桥和节段模型风洞试验, 并进行了有限元数值模拟分析。通过分步迭代获取了不等跨斜拉索结构的合理成桥索力,并采取边跨配重和拉压支座结合的方式平衡索力;通过全桥模型和节段模型风洞试验, 获得了结构抗风需要的风振参数, 并对跨越结构抗风稳定性进行了验证, 同时基于走道板对抗风安全的影响,选取了透风率高的走道板型号;通过综合比选, 桥塔结构形式采用了钢管混凝土桥塔, 3根管道采取了上下布置方案。由此, 有效保证了结构抗风安全, 并解决了不同工况下结构振动和索力平衡问题。
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张科

[摘要]浏览(814)次
清管器运行速度的控制是清管作业的难点, 常给收球操作埋下隐患。为避免高球速对收球筒及其附属设施的损坏, 以提高收球作业的安全性和可靠性, 从工艺角度出发, 在直接收球工艺的基础上提出间接收球工艺:利用进站三通处支线管道与收球筒上的引球管道, 将清管器前后连通, 平衡推球压差, 降低其进入收球筒的速度, 再次调节进站支线阀门开度, 重新建立压差, 使清管器缓慢滑入收球筒内。通过对新工艺进行 HAZOP 分析, 提出将其接入管道 SCADA 系统中进行实时监测,在重要节点加强监听, 增加气体泄漏检测设备及检测频次等建议, 确保新工艺顺利实施。实际工程应用表明, 新工艺能够有效控制清管器进入收球筒的速度, 避免收球伤害, 具有较理想的收球缓冲效果。
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牛斌 吕俊

[摘要]浏览(861)次
外输计量直接影响 LNG 贸易交接的顺利进行, 浙江 LNG 接收站选用超声流量计组成的计量橇座系统, 配置取样分析监控设备, 能够保证计量系统整体精度, 满足能量交接需要。介绍了浙江LNG 接收站计量系统的组成及流量计算过程, 详细阐述计量系统在设计及运营阶段控制要点。结果表明:通过周期性开展流量计使用中检定及声速核查, 及时判定计量系统 “健康” 状况, 既方便操作人员及时采取防御性维护, 又可提高检定周期内计量仪表的精确度, 减少贸易纠纷。同时, 给出了超声流量计常见问题及对策, 对今后投产的接收站计量站场建设及运营维护有一定指导意义。         
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孙锐,董恒,高晓蕾,马彬,杨嗣鼐
[摘要]浏览(684)次
传统油气管道外业选定线方法存在依赖设备和纸板资料较多、 野外操作极不便等弊端, 融合了GIS、 RS、 GPS等技术手段, 利用 Android系统平板电脑的便携性和灵活操作性, 开发了基于GIS技术的油气管道外业选定线方法:野外工作只需携带存有基础数据资料的平板电脑, 因而极大地优化了管道外业选定线流程。GIS 工作模式的应用将引导外业选定线由 “纸版地形图、 人工笔记” 向高度集成的智能终端的工作模式转变, 优化管道外业选定线流程, 提高现场调研数据的准确性、 完整性和利用率。
[PDF:4592KB]全文下载(281)次  [2016年预出版期]
谭东杰,李柏松,杨晓峥,王世君,杜华东,张兴,任小龙,董学刚
[摘要]浏览(782)次
中国石油开展油气管道设备国产化意义重大:符合国家相关政策要求, 保障国家能源安全, 提高管道行业效益, 促进民族工业发展。提出了中国石油采用 “政产学研用” 1+N 模式的国产化工作思路, 总结了中国石油在高强度管线钢管、 天然气用燃驱和电驱压缩机、 大口径球阀等设备国产化方面的重大成果, 阐述了中国石油在输油泵、 关键阀门及执行机构、 流量计等 5 大类 16 种油气管道设备国产化方面的重要进展, 最后对中国石油油气管道设备国产化的前景进行了展望。
[PDF:4264KB]全文下载(404)次  [2016年预出版期]

邱红辉  王海明  孙巍  赵晓利  李博  陈崇

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阐述了清管器跟踪定位技术的发展现状, 分析了放射性同位素法、 机械法、 声学法、 压力法和磁学法 5种传统技术的优缺点, 指出电磁脉冲法和压力法是其中最佳、 最稳定和最成熟的两种方法,并提出基于这两种方法的远程跟踪定位技术的实现方法和方案, 用智能判断替代人工判断, 但是, 该方法并未实现实时在线跟踪。由此, 提出一种基于光纤震动原理的在线跟踪定位法, 其可以对清管器位置进行全过程监控, 实现实时在线跟踪, 且不依赖除光纤以外的任何条件, 是未来清管器跟踪定位技术的重要发展方向。
[PDF:4295KB]全文下载(393)次  [2016年预出版期]
韩善鹏,陆争光,马晨波,谢萍,林小飞
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西部原油管道乌鄯支干线采用 “一泵到底” 的输油方式, 输送北疆油与哈国油两种物性差异较大的原油, 对乌首站输油泵组合与管道的匹配状况造成挑战。为此, 利用仿真模拟软件 SPS, 对乌鄯支干线管输北疆油、 哈国油进行了稳态水力、 热力计算。基于泵管匹配结果, 绘制了乌鄯支干线输送北疆油、 哈国油的压力操作谱图、 温度操作谱图, 给出了乌鄯支干线管输不同种类原油、 不同流量下的泵组合方式、 泵站调节方案, 为工程实际操作提供了参考。
[PDF:783KB]全文下载(393)次  [2016年预出版期]

李鸿英 毛荣 李慧

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借助数字化图像处理技术, 已有研究成功实现了对蜡晶形态和尺寸的定量描述, 但鲜有研究关注蜡晶颗粒粒径的分布特性。借鉴材料学中有关定量描述颗粒群粒度分布特性的方法和参数, 实现了对原油中蜡晶颗粒分布特性的定量描述。使用颗粒粒径分布宽度系数定量表征了蜡晶颗粒粒径分布的宽窄, 并结合蜡晶颗粒的粒径分布直方图直观地描述了蜡晶粒径在各个区间内的分布频率, 通过计算蜡晶颗粒粒径分布的分形维数定量表征了颗粒粒径分布的不规则性。对含蜡原油加剂前后的蜡晶显微图像的分析结果表明, 加剂后蜡晶颗粒的粒径增大, 粒径分布宽度系数增大, 粒径分布变宽, 颗粒分布的分形维数增大。
[PDF:4652KB]全文下载(411)次  [2016年预出版期]

于达 熊毅 朱婷婷 司伟平

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针对国内输油气管道事故应急体系存在缺少次生灾害预警、 指挥协调不方便、 应急制度文件难于兼顾针对性和适应性等问题, 开展了管道智能化事故应急体系研究, 该体系由事故响应、 次生灾害预警、 抢修规程智能化和事故应急调度组成。以 “川气东送” 管道为背景, 将 “川气东送” 管道 《抢险方案》 (百案百例) 拆分重组编成几十个单项作业规程, 通过现场对规程进行推演、 讨论和演练, 开发了应急抢修规程体系智能化查询系统, 系统可自动生成针对特定管道事故的应急抢修处置规程,避免了歧义。以信息技术为基础的管道智能化事故应急体系具有人力不及的突出优势, 是提高管道事故应急处置能力的最佳措施。
[PDF:4332KB]全文下载(398)次  [2016年预出版期]
张静楠,兰浩,崔博,刁洪涛
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为了提高含蜡原油管道停输再启动压力计算的准确度, 在传统启动压力计算模型的基础上,建立了一种新的含蜡原油管道停输再启动压力计算方法。以刘天佑启动模型为基础, 将再启动压力模型分为高程引起压降、 惯性压降和摩阻压降3 个部分, 考虑管道沿线高程差引起的压降, 并对管道进行区域离散化来求解摩阻压降。摩阻压降中由于触变性因素造成的压降, 采用更适合于表达含蜡原油触变性的 Houska 触变模型。利用新建计算模型编制了相应的计算程序, 代入秦京输油管道历年数据进行模拟计算, 计算结果与实际情况相吻合, 表明改进模型更具准确性和广泛适用性。
[PDF:4225KB]全文下载(299)次  [2016年预出版期]

刘牧

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 鄂东气田保德区块产能建设工程已建成输气管道 397 km, 沿线地形、 地质情况复杂, 且管道材质轻、 管径小, 使其沿线的勘察工作具有特殊性和复杂性, 成为管道线路勘察的一个全新领域。从勘察目的、 技术要求、 勘察手段、 勘察要点等多方面入手, 并着重分析了对管道设计、 施工影响较大的工程地质问题, 从而对黄土地区煤层气管道线路工程的勘察进行全面的技术总结, 以期为以后同类线路勘察工作提供依据和借鉴。 
[PDF:4125KB]全文下载(335)次  [2016年预出版期]
李义鹏,刘全桢,孙立富,孟鹤
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为避免油罐车卸油过程中的静电风险, 国家标准规定油罐车卸油前的静置时间为15 min。通过模拟试验, 研究现有条件下, 从静电安全角度出发, 油罐车卸油前的静置时间。油罐车从油库驶出前, 在汽车油罐内安装一个油面电位测量浮子, 将油面电位测量装置置于油罐车驾驶室内, 在油罐车行驶中及在加油站停车后, 实时检测油罐内油品的油面电位, 同时检测的参数还包括油品电导率和油罐车的对地电阻。检测结果表明油罐车在行驶过程中以及在加油站的静置阶段, 油罐车内油品不能产生较高的油面电位, 检测最高值是 260 V;油罐车的对地电阻皆小于 106 Ω。现场试验选择了我国南北方的多个城市, 其测试季节皆为秋冬季, 很具代表性。根据试验结果及油罐车的现有特点, 认为当油罐车的对地电阻小于 106 Ω, 且油罐车罐体安装了金属隔板、 隔板间油品的体积小于18 925 L时, 油罐车在加油站停稳卸油前的静置时间可以缩短至 5 min。
[PDF:562KB]全文下载(500)次  [2016年预出版期]

程磊 杨法杰 李国平 郭海峰 张志恒 常维纯 代晓东

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随着在役输油管道里程的不断增加, 受客观自然现象和人为操作因素的影响, 溢油事故发生的概率逐渐升高, 有必要研发快速高吸油树脂产品, 以减少漏油损失和危害。采用悬浮聚合法, 以多种丙烯酸长链酯、 丙烯酸丁酯和苯乙烯为单体, 共聚得到快速高吸油树脂, 研究了单体种类、 配比和交联剂用量对树脂饱和吸油倍率和吸油速率的影响。研究表明:丙烯酸癸酯为较合适的长链酯单体, 丙烯酸癸酯、 丙烯酸丁酯和苯乙烯的最佳摩尔比为 2:5:0.9, 交联剂二乙烯苯的最佳用量为 1%,所得树脂呈海绵状, 对原油有良好的吸附性, 对俄油饱和吸油倍率可达 9.0, 10~20 min 内达饱和吸附, 而且产品的保油率在 90%左右, 水面浮油回收性能好。
[PDF:4445KB]全文下载(394)次  [2016年预出版期]
牛国富,温文,宋博,于恩禄
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2013 年 8 月营改增之后管道运输行业由征收营业税改征增值税, 直接影响到新建项目经济评价的测算。基于此, 以油气管道工程项目为例, 分析营改增对项目经济评价的影响。简要介绍了营业税与增值税的区别, 结合油气管道建设项目经济评价的特点, 逐个分析了固定资产、 营业收入、 营业税金及附加、 利润、 现金流等科目营改增前后计算的差异, 总结了项目投资现金流量表、 总成本费用估算表等表格的数据取值与关联计算的注意事项。
[PDF:4111KB]全文下载(339)次  [2016年预出版期]

黄锋

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长输管道全自动焊技术具有高效率、 高质量和稳定性好的特点, 被业内视为可胜任高强度钢、大口径、 宽壁厚、 高压力条件下长输管道建设发展的主流技术, 但在我国长输管道建设的应用过程中, 全自动焊接技术并未实现预期的效益。立足于长输管道建设基本单元——施工机组, 对全自动焊接机组的管理现状进行分析;依据投入产出原理, 提出全自动焊机组施工的经济焊接工程量;探讨了全自动焊检测的及时反馈对工程施工的影响。从工程经济学的角度对全自动焊接技术在长输管道建设中的应用前景予以展望。
[PDF:4141KB]全文下载(367)次  [2016年预出版期]
刘啸奔 张宏 夏梦莹 许葵 陈严飞 张杰 董彩虹 徐寅平
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埋地弯头是长输管道常见的结构形式, 易在外载作用下发生失效。基于非线性有限元方法,使用壳单元模拟管道, 实体单元模拟土壤, 接触单元模拟管土相互作用, 建立了工作荷载作用下弯头受力分析的数值计算模型。对比计算了管径、 壁厚、 弯头曲率半径、 弯头夹角、 管土摩擦因数、 土壤弹性模量不同特性参数下的管道应力, 给出了管道峰值应力的变化规律:管径越大, 弯头应力越大。结构上可以通过增加壁厚, 增加弯头曲率半径与弯头夹角等方法减小弯头应力, 而夯实弯头处的土壤也能够起到降低弯头应力的作用。
[PDF:4402KB]全文下载(350)次  [2016年预出版期]

严清 王劲柏

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低温储罐作为储存和运输低温液体的设备, 必须具有良好的绝热保温性能, 否则经济性和安全性均无法保证。根据外渗隔热原理, 提出一种新型的低温储罐结构——外渗隔热储罐, 该结构利用储罐内产生的蒸发气外渗通过储罐侧壁的渗透材料, 提高低温储罐侧壁的绝热性能。建立了储罐的传热模型, 利用该模型, 分别对储罐的罐顶、 侧壁和罐底进行了漏热量计算。结果表明:与传统储罐相比, 外渗隔热储罐侧壁漏热量减少 60.7%, 储罐的总漏热量和日蒸发损失减少 22.2%, 储罐绝热性能大大提高。
[PDF:1319KB]全文下载(414)次  [2016年预出版期]

张志强 彭常飞 赵振兴 付丽 赵树炳

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当储罐不能满足自锚固条件时, 设置锚栓结构是最常采用的一种稳定措施。该结构通过埋设在基础环梁中的锚固螺栓和焊接在罐壁上的锚栓座结构, 对储罐自身过大的倾覆力矩和提升力产生有效的抵抗作用。基于多年的国外储罐项目建设经验和标准规范使用经验, 对已经列入美国石油学会 API650 储罐设计标准的美国钢结构协会锚栓座设计标准进行解读, 并补充实用性建议和注意事项。
[PDF:4159KB]全文下载(331)次  [2016年预出版期]

胥琴 徐若语 李广波 李绍文

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中缅油气管道境外段在建设期间经历大量开挖和回填, 地表植被和原土层被破坏殆尽, 难以在短期内自然恢复, 加之气候因素, 造成管道上方大量水土流失, 严重威胁管道安全。基于此, 木姐管理处依据中缅油气管道 (境外段) 水土流失成因, 在水工保护工程建设的基础上, 采用多种植被恢复措施, 因地制宜开展水土治理工作。结合具体案例, 分析了水土流失的危害性及水土流失治理方法, 最终形成了一种相对而言成本低、 效果好的植被恢复措施。
[PDF:4356KB]全文下载(578)次  [2016年预出版期]
董红军 苏建峰 毕武喜 张建军 薛致远
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针对国内输气管道阀室频繁遭受杂散电流和雷击威胁的问题, 对输气管道阀室进行技术改造,具体包括 3 项内容:利用放空管接地网排流的阀室杂散电流排流改造、 Shafer 电子控制箱内电磙阀执行机构 “气电分离” 改造和 Shafer 阀执行机构干线截断阀 3 个室内放空 (排污) 管统一进行室外排放的改造。针对在阀室改造过程中容易出现的电绝缘问题, 介绍了干线管道对阀室接地网绝缘性的检测方法, 并给出了相关建议。
[PDF:4790KB]全文下载(315)次  [2016年预出版期]

陈家悦 王永学

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为了研究横流作用下海底管道微孔溢油运动轨迹及其影响因素, 采用雷诺时均 Navier-Stokes方程, 结合标准k-ε 两方程模型和多相流 VOF 方法, 在 Fluent 平台上建立二维数值模型。模拟结果与前人实验值对比, 吻合较好。讨论了不同溢油初始速率与水流速率比值R0、 溢油口密度弗劳德数Fr 0 (油品密度ρ o) 对溢油水下漂移轨迹的影响, 数值模拟结果反映出速率比值R0 较小和油品密度ρ o 较大时, 由于溢油上浮慢, 使污染范围增大, 海面初现油膜的位置离溢油口水平距离较远, 增加了溢油事故的发现和清理工作的难度。研究成果在海底管道溢油事故应急预报方面具有实际意义。
[PDF:5925KB]全文下载(312)次  [2016年预出版期]
刘霞 薛润斌 陈曦 邓道明 李洪福 韩龙学 张雷
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螺杆泵经过多年的使用, 零件出现不同程度的磨损。为了探究螺杆泵特性曲线发生的变化,有必要对泵性能曲线进行测试校核。根据相关规范, 对某原油管道泵站的螺杆泵开展了现场试验,获得了该螺杆泵输送掺稀稠油时的流量-压差和效率-压差特性曲线。基于螺杆泵出厂时的不同运动黏度下的流量-压差、 功率-压差性能曲线和现场试验结果, 利用线性插值方法得到试验油品对应运动黏度下螺杆泵的出厂性能曲线。螺杆泵的实测性能曲线与出厂性能曲线对比结果表明, 使用多年的螺杆泵, 效率出现不同程度的降低, 下降幅度在 1.1%~14.0%之间;在相同压差下, 螺杆泵流量也有所损失, 下降幅度在 3.7%~15.6%之间, 且随着压差增大, 流量下降幅度增大。现场测试得到的螺杆泵性能曲线可为今后该原油管道输送掺稀稠油的工艺计算和能耗分析提供依据。
[PDF:4900KB]全文下载(311)次  [2016年预出版期]
刘震 姬忠礼 吴小林 许乔奇
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将高压管道颗粒物检测装置应用于天然气输气站场, 监测了不同工况下管道内颗粒物的浓度水平, 评价了多管旋风分离器的性能。研究发现:日常工况下管道内颗粒物浓度一般低于0.1 mg/Nm3, 清管过程中浓度有明显增加, 清管器到达时颗粒物浓度达到峰值, 约 60 mg/Nm3, 并在清管结束后的一段时间内保持较高浓度, 根据颗粒物浓度的变化规律将清管过程分为 4 个阶段。通过分析多管旋风分离器进口和出口的颗粒物浓度和粒径分布, 得到多管旋风分离器对 5 μm 及以上颗粒的分离效率大于 80%, 可有效除去 10 μm 以上的颗粒, 多管旋风分离器在清管过程中起到保护下游管道安全运行的关键作用。
[PDF:4549KB]全文下载(321)次  [2016年预出版期]

安治国

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为解决长输管道冬季低温水压试验易发生冰冻堵管、 胀管破裂等高危风险问题, 保证冬季施工进度及投产后的运行安全, 结合热工原理进行建模计算, 根据施工区域环境温度、 地质情况、 管材参数、 保温结构等因素对冻结时间进行计算预测, 对风险程度进行分析, 从而为科学地选取保温防护控制措施提供理论依据。结合北京某长输管道工程实例, 应用热工计算模型, 对拟试验管道冻结时间进行了较为准确的计算, 结果表明:根据预测冻结时间, 针对埋地管道、 架空裸露管道等不同施工区段, 采取地温监测、 地面保温、 裸管加热等技术措施, 保证了管道试压的安全和质量。
[PDF:646KB]全文下载(537)次  [2016年预出版期]

庞维新 李清平 李迅科

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为了满足我国海洋油气工业发展的需要, 概述了国外 ROV 技术发展现状及其在海洋油气开发工程中的应用情况, 总结了海洋油气管道和电缆等工程设施施工和检测过程中ROV 的应用技术体系, 并对我国现有的 ROV 检测工具的基本功能和主要参数进行了详细介绍, 同时结合我国海洋环境条件特点和深水油气开发的需要, 提出了未来 ROV 深水检测作业需要具备的关键技术及其发展趋势, 对于我国海洋油气设施施工和检测装备的研究开发具有一定的指导意义。
[PDF:437KB]全文下载(866)次  [2016年预出版期]

张行 王焱 张仕民 张康

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清管器在油气管道内运移过程是复杂的动力学问题, 其密封皮碗与管壁的耦合作用是引起清管器动力学行为的主要原因。为了了解直板清管器密封皮碗与管壁作用的力学特性, 采用有限元法, 建立了单皮碗的二维轴对称有限元模型, 计算并分析了用于 DN200 管道直板清管器的密封皮碗过盈量、 夹持皮碗半径及密封皮碗厚度对密封皮碗接触应力、 弯曲应力及弯曲角度的影响。研究结果表明:当夹持半径、 厚度相同, 皮碗与管壁的接触应力随着过盈量的增大先增后减, 弯曲应力随着过盈量的增大而增大;当厚度、 过盈量相同, 皮碗与管壁的接触应力随着夹持半径的增大先增后减,弯曲应力随着夹持半径的增大而增大;当夹持半径、 过盈量相同时, 皮碗与管壁的接触应力及弯曲应力随着厚度的增大而增大。
[PDF:1410KB]全文下载(404)次  [2016年预出版期]
翟克平  张国忠  刘刚  李晨曦
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为了准确计算管内胶凝原油启动屈服应力, 进而预测管内凝油启动过程所需压力, 以管流环道试验为基础, 分析控制流量启动过程环道沿线压力变化, 重新定义环道内胶凝原油启动屈服应力,并提出相应的计算方法。将环道内胶凝原油启动屈服应力定义为:在某一特定启动流量下, 试验环道全线初始启动时刻, 环道末端凝油所受的管壁剪切应力。同时, 利用多项式拟合获得初始启动时刻沿线压力表达式, 对表达式在环道末端极限位置求导计算环道内凝油启动屈服应力, 物理意义明确。
[PDF:720KB]全文下载(380)次  [2016年预出版期]

周永涛 董绍华 董秦龙 王东营

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为了深化管道资产完整性管理, 提升完整性管理在应急决策过程中的支持作用, 研发了基于完整性管理的应急决策支持系统, 搭建了管道地理信息基础数据库、 管道运维动态数据库, 为高效开展完整性管理、 应急管理、 管道管理提供业务支持。该系统利用分布式架构, 充分利用保密处理技术、 专网分离技术, 在管道数据安全受控的基础上完成了基础地理信息、 应急管理信息、 管道隐患管控、 水工保护管理、 在线数据维护等子系统的功能开发, 通过应急管理智能化、 风险管控动态化等理念的实现, 提升了系统功能与管理需求的契合度, 以及管道的应急决策支持水平。
[PDF:4203KB]全文下载(380)次  [2016年预出版期]

高斌 李国斌

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中亚天然气管道首站曾发生进出站 ESD 截断阀异常关断事件, 在现场检查时发现 SHAFER气液联动执行机构的消声器不停向外喷射液压油, 另外在对站场 ESD 进行复位时发现进出站 ESD截断阀异常自动打开问题。通过全面排查, 发现远程 ESD 机柜受高温天气影响而使机柜内控制模块工作温度超限, 导致 ESD 阀异常关断, 而 ESD 控制逻辑缺陷和 SHAFER 执行机构 ESD 开关触点接触不良是 ESD 复位时进出站 ESD 阀自动打开和 SHFAER 执行机构消声器喷油的根本原因。通过相应的技术改造和缺陷整改, 彻底消除了首站异常关断的风险隐患, 保障了中亚天然气管道的安全平稳运行。
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王世伟 张连来 何煦 杜艳霞
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为研究输油管道与不同电压等级交流输电线路并行时, 稳定的负载电流对管道产生的腐蚀影响, 利用输电线路导线类型、 输电线路稳态运行电流、 管道参数等管道沿线的输电线路及管道相关参数建立 CDEGS 模型, 对输油管道在不同电压等级、 并行距离、 土壤电阻率、 并行间距及管径下受到的交流干扰的腐蚀进行模拟计算, 结果表明:管道所受交流干扰随着干扰源电压等级、 并行长度和土壤电阻率的增大而增大, 随着并行间距和管径的增大而降低。为了更直观地分析交流干扰下管道的交流腐蚀情况, 对管道交流腐蚀风险及腐蚀速率进行了预测和评估, 并使用腐蚀减薄厚度表征腐蚀严重程度。以上得到的高压输电线路对管道的影响规律, 可为合理进行长输管道选线及防腐设计提供参考。
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毕晓星 彭延建 张超 陈团海 李牧

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液化天然气储罐抗震设计是整个 LNG 工程的重点。LNG 储罐地震分析方法包括规范推荐公式、 流体单元法、 附加质量法, 3 种方法理论基础基本一致, 但计算方法和效果有所区别:液化天然气储罐的地震分析反应谱一般采用EN 1998-1-2004 定义的设计反应谱, EN 1998-1 规范公式是对 Haroun-Housner理论的简化推导;流体单元法通过有限元软件中的流体单元, 模拟储罐真实地震反应, 用于耦合液体-储罐-场地土系统分析;附加质量法是将液体冲击作用部分的质量和晃动部分的质量放置到其对应的等效作用高度上, 是流体单元法和规范公式的结合。从计算精度、 安全余量、 计算效率等方面综合考虑, 在 LNG 工程设计中, 建议采用附加质量法作为获取LNG 储罐地震响应的主要方法。
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李玉坤1 尤泽广2 吴中林3 陈建兴3
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为了掌握分输减压阀动力学特性的变化规律, 现场测试以获得减压阀随机振动数据, 在减压阀振动机理分析的基础上, 利用有限元分析软件 Workbench, 建立了 RMG530 减压阀阀体有限元模型, 计算减压阀结构的固有频率, 依据某天然气分输站运行参数, 考虑阀体材料杨氏模量随温度的变化规律, 分析了热-流-固耦合对计算结果的影响;最后, 在减压阀模态分析的基础上, 利用模态叠加法对减压阀结构进行了动态响应计算, 在时域和频域上对减压阀的动态响应特性进行分析。结果表明:减压阀结构设计较保守, 天然气分输过程中阀体应力、 位移响应幅值不大, 不会引起共振。
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张福坤  艾勇  王晔

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从球阀的基本结构、 阀座结构以及不同阀座的适用条件介绍入手, 对双活塞效应阀座和单活塞效应阀座进行了受力分析和公式推导, 进而阐明了球阀密封的原理;同时, 对容易疏于管理的注脂系统进行了详细介绍, 分析了其对阀门维护保养和确保阀门密封性能的重要性, 并给出了检验其是否失效的有效方法;在对球阀结构和密封原理深入分析的基础上, 结合球阀工程实际应用情况,全面分析了球阀从生产制造、 现场施工到运行管理过程中可能导致球阀密封失效的原因, 提出了切实可行的密封失效检验和处理手段, 提出了相应的管理建议。
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魏亮

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PID 控制技术应用在输油管道站场, 能够保持管道压力平稳, 提高输油管道调控运行的自动化程度, 但 PID 控制效果易受多方面因素的影响, 且投用 PID 的输油管道可能掩盖部分异常事件的迹象, 应用不当会给管道运行带来不安全因素。通过对输油管道 PID 控制系统组成及 PID 的工作原理进行分析, 结合 PID 特性对调节阀压力响应的影响, PID 选择性控制对管道运行的影响, PID控制对油品泄漏判断的影响, 以及 PID 检测环节对管道运行的影响等方面, 对投用 PID 的输油管道进行风险辨识, 阐明 PID 控制对输油管道风险控制的影响, 并提出加强投产运行后的PID 参数修正, 加强重要设备的巡检与调试, 确保设备可靠, 以及及时进行 PID 控制及手动控制的切换等解决
措施。
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张宝强 焦如义 江勇 张倩

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长输油气管道河流顶管的特点是地质结构复杂, 地层岩性变化大, 地下水压高, 对设备要求高, 施工难度大, 因此长输油气管道顶管工程的勘察、 设计与施工标准至关重要。结合国内顶管工程特点, 从地质勘察的深入程度、 岩土物理力学指标、 顶管设备选型、 设备配置最低要求、 风险分析等方面, 对比分析了我国顶管工程标准与德国DWA-A 125E 《顶管及相关技术》、 美国 ASCE 36-01 《微型隧道铺管标准施工指南》 及日本メカニカルブラインド-2003 《封闭式机械推进施工法》 等标准的差异, 并对我国相关标准提出修订建议: 根据地质的复杂程度与难易程度, 对顶管工程进行分级;岩土试验项目应根据岩土性质确定, 并增加磨蚀系数这一重要参数;  在设计时需要明确给出顶管设备配置的最低要求, 增加风险分析方面的内容。同时, 指出我国与国外油气管道顶管工程标准在理念上的不同是:国外顶管标准注重工程风险分析与评价, 国内注重顶管实施细节。
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陈晓晖1 王荣玖2 铁明亮1 李锋涛2 樊明峰1
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针对管道跨越悬索桥主索架设工艺复杂、 质量要求高以及可用技术、 设备等相对单一的现状,基于预制平行钢丝束索股技术 (Precast Parallel Wire Strand Method,PPWS 法), 借鉴公路、 铁路等悬索桥主索架设技术, 并根据管道跨越悬索桥的结构特点, 结合实际经验, 对主索架设工艺进行了创新, 明确了PPWS技术应用于管道跨越悬索桥主索架设的工艺流程以及相关设备、 设施的设计原则,并重点介绍了各步骤的技术要点。结果表明:通过对 PPWS 技术进行改进和应用, 该技术适用于管道跨越悬索桥主索架设, 可在一定程度上提高架设的效率和质量, 也可将其推广应用至其他单跨、 多跨等多种形式的悬索桥主索架设。
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魏宁1 王倩1 李小春1 赵少才2
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中国东南部和沿海多个地区只能采用海底 CO2 地质封存实现大规模的 CO2 地质封存减排,有必要对海底 CO2 管道运输成本进行分析, 获取中国背景下的成本分布范围。基于现有 CO2 海底管道的技术特征和成本分析方法, 建立了海底 CO2 管道的技术经济模型, 并利用该模型和中国价格参数对某 CO2 海洋封存示范项目的运输部分进行了初步技术设计和成本分析, 结果显示:对于给定的 100 km 管道, 当设定输量范围为 3~20 Mt/a 时, 总建设投资范围为 7.8×108~13.9×108元人民币平准化成本为0.10~0.41 元人民币。通过分析中国某海上CCS 示范工程海底CO2 管道运输的技术特征和成本范围, 为中国 CO2 海底管道的建设提供了参考。
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张文新1 王旭2 蒋鹏程2
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为检验工程设计的合理性和保证运行的安全性, 针对饱和黄土地区首次修建的 15×104 m3超大型非锚固油罐进行现场充水试验, 通过在油罐罐壁和环墙基础钢筋表面粘贴应变计和油罐地基埋设沉降计, 测试充水过程中的罐壁应力、 环墙应力和基础沉降, 分析罐壁应力、 环墙应力和基础沉降变形的发展规律。研究表明:充水到最高水位 22.2 m 时, 距离罐底以上 3.34 m 处罐壁环向应力达到 284.9 MPa, 罐壁的环向应力随充水水位的增加基本呈线性关系。环墙内侧上部受到油罐传递的压应力, 内壁整体受到环墙内垫层传递的压应力, 环墙内侧 1.0 m 处环墙应力最大值为 1 091 kPa。油罐基础的沉降变形大部分为塑性变形, 在充水试验结束后能较快趋于稳定, 整个底板的沉降呈现碟形分布。研究结果可为超大型储罐在黄土地基的设计和建造中提供技术依据和设计参数验证。
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刘文涛 陈晓明 孙金涛 柳宇 高磊 杨盛

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管径小于 102 mm 的海底小口径管道的清管施工是一项难度较高的工程作业, 对于此类小口径管道, 采用传统通球清管作业时, 清管球卡堵的风险与大口径管道相比要高出很多。在实际施工中, 经过对内径 40.6 mm 钢管与软管组合连接的小口径管道内杂质类型以及粒径进行分析并研究其在管道内启动的情况, 通过计算选取合适的清管液流动速度并进行现场实际验证, 采用 3 倍以上管道内杂质沉降速度的清管液流速带动管道内杂质的水力清管方式能够将小口径管道内的杂质进行有效清理。因此, 在不采用清管球的条件下采用合适流速的清管液进行管道内杂质清理的方式, 可以应用于单一材质小口径管道和不同材质管道连接的小口径管道中, 从而规避通球清管作业的卡球
风险, 并且在清理效果相同的情况下提高作业效率, 降低施工成本。
[PDF:561KB]全文下载(525)次  [2016年预出版期]

孙亮

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长输管道在野外施工中, 经常受风、 雨、 雪和低温等天气因素的影响而中断, 进而影响产量和施工进度。目前施工中采用的传统型防风棚, 以保护单一焊口为目的, 抵御天气影响的能力较弱。为了改变这种现状, 增强防风棚抵御天气影响的能力, 实现全天候管道施工作业, 借鉴成熟的充气帐篷技术, 加以研究和改造, 制造出了适合管道施工的组合式超大型防风棚, 目前已经应用于长输管道施工中。现场应用结果表明:超大型防风棚颠覆了传统防风棚的设计理念, 营造了全天候管道施工的微环境, 在防风、 防雨的效果上, 完全优于传统型防风棚, 且其制造和使用成本低, 经济效益显著。
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陈小平 张健 许晶禹

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针对稠油的管道输送问题, 从降黏减阻的角度开展研究工作。采用管流实验和流变仪测试相结合的方法, 探讨了升温、 充气和掺混稀油对稠油降黏减阻的作用。结果表明:对于具有牛顿流体本构关系的稠油, 升温和掺混稀油均具有明显的降黏减阻作用, 其减阻效果呈指数关系衰减;充气减阻仅在大流量、 低温度的条件下发生, 且黏度的降低幅度不高。针对掺稀油减阻, 提出了一个指数关系式对混合黏度进行预测, 该公式是稠油黏度、 稀油黏度及稀油体积含率的函数, 通过与实验数据进行对比, 证明了其预测精度较高。
[PDF:936KB]全文下载(395)次  [2016年预出版期]
齐国权 戚东涛 魏斌 李厚补 丁楠 蔡雪华 张冬娜
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随着大规模高含硫化氢天然气田的开发, 用于酸性油气田的非金属管材备受关注。非金属管在应用过程中存在诸多问题:缺乏适用性评价技术及选材规范, 接头连接易失效, 非金属管压力等级评定不合理, 气体渗透机理与规律不明确等。对上述问题进行了描述和原因分析, 进而提出了非金属管在酸性环境中应用的建议:提高抗硫非金属管的管体与接头制备技术水平, 制定酸性气田用非金属管的相关标准规范, 完善非金属管材在酸性环境中的长期服役评价技术, 开展抗硫非金属管的现场应用及其配套技术研究。
[PDF:523KB]全文下载(353)次  [2016年预出版期]
祝悫智 段沛夏 王红菊 李秋扬 占传熙 施宁 张延萍
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全球油气资源产量继续保持稳定增长, 海上油气田、 页岩气和油砂等非常规油气资源产量迅速增长, 各地区油气资源产消形势不断变化, 促进油气输送通道与区域配送管网的快速发展。通过分析全球油气资源产消和贸易情况, 总结全球在役油气管道现状和新建管道建设情况, 分析油气管道建设发展趋势。未来油气管道建设将继续向拓展能源进出口通道、 完善油气资源配送管网、 优化输送网络的方向发展, 天然气管网建设、 海底管道和跨国管道将会是未来全球油气管道建设的重点方向。
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金勇 张卓伟 李彩霞

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在全球石化产业产能过剩, 市场萎靡不振的大环境下, 石化仓储物流的调节作用显得尤为突出。国内石化仓储行业的发展呈现两大特点:危化品仓储业态发生变化;仓储现代化进程速度加快。专业第三方石化仓储物流行业迎来大发展时期, 而中化集团早已走在行业的前沿, 现已形成覆盖长三角、 珠三角和环渤海三大经济圈的石化仓储物流网络, 是国内最大的第三方石化仓储物流服务商。以中化天津港石化仓储的物流解决方案为例, 介绍了专业第三方仓储的运营特点, 包括完备的基础设施和专业的经营管理, 以及以满足客户需求为核心的个性化服务。
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董绍华 安宇

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以往管道企业数据分析侧重于因果关系, 而在大数据时代, 管道系统一系列的信息集成、 管理程序、 检测记录以及日常运维记录等都将通过物联网、 云计算等数据网络串联起来, 其数据分析方向逐渐由因果关系向非因果 (关联性) 关系转变。通过对大数据分析模型进行研究, 得出大数据分析将是管道企业未来发展的重要趋势之一, 建立了适合于未来发展的管道系统大数据管理架构模型,提出了基于大数据的管道数据算法模型, 进一步完善了内检测数据管理模型, 并在管道泄漏和预警、管道地质灾害、 管道腐蚀管理、 管道内检测数据分析等方面实践应用, 获得了能耗控制、 灾害管理、 风险控制等综合性、 全局性的分析结论, 对于管道大数据领域在管道行业的发展和应用具有重要意义。
[PDF:1142KB]全文下载(648)次  [2016年预出版期]
梁永图1 张浩然1 周江宏2 姜夏雪3 冯浩1 张黛1
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为解决目前大庆轻烃管网间歇输送模式下频繁启停泵等问题, 考虑站场外输模式、 水力、 站内罐容与节点分输流量等约束条件, 基于定时步法, 建立了在研究时间段内以输烃站场启泵次数最少为目标函数的轻烃管网调度优化模型。考虑到模型约束条件具有非连续性且模型规模庞大, 引入相对罐容、 连续参数、 外输优先级等过渡变量, 采用优先级算法对模型进行求解, 并且通过改变连续参数来调整外输操作的连续性和紧迫性对外输优先级影响的比重, 选择最优方案。同时, 为了避免重复计算, 预先求出满足约束条件的所有可能的启泵方案, 整理成启泵方案列表, 供模型求解时进行查找, 提高了求解速度。所得方案与传统调度方式相比, 启泵次数减少近 45%, 可以为现场优化输送调度提供指导。
[PDF:1056KB]全文下载(372)次  [2016年预出版期]
张旭东1 冯春艳2 焦健1 刘达1 岳丹2 张志1
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为了提高站场工艺设备管理的科学性, 将工艺设备按照重要程度的不同进行分类管理。确定站场工艺设备重要评价因素, 主要为安全环保和生产运行两类因素及多项子因素, 采用改进后的层次分析法, 计算各层级指标因素权重系数及分值, 制定工艺设备重要度评价准则。按照制定的评价准则对试点输气站工艺设备进行评价打分, 按照二八原则确定高、 中、 低风险设备, 设备风险等级分类结果比较符合实际情况, 这表明:制定的工艺设备重要度评价准则合理、 可行。对优化工艺设备维护维修管理提出了建议: 对于高风险设备重点管理, 采取状态监测和定期维护相结合的管理方式;对于低风险设备采取事后维修或定期维护保养的管理方式;对于中风险设备的管理方式介于二者之间;优化ERP设备故障词典。
[PDF:564KB]全文下载(416)次  [2016年预出版期]
朱春靖1 潘红丽2
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基于海外各项目的社会安全风险现状, 引入脆弱性理论, 提出海外油气管道脆弱性评价方法,进而完善油气管道社会安全风险评估体系。从资产评估、 威胁方评估、 目标吸引力评估及脆弱度评估4个方面建立油气管道脆弱性评估模型, 资产评估、 威胁方评估、 目标吸引力评估通过历史数据及现状定性评估, 脆弱度评估通过事故树及专家咨询得出管道脆弱度因素。以此建立 3 级指标体系,并查阅标准确定各指标等级集, 利用 matlab 软件编程计算权重, 运用模糊综合评价法定量计算。以海外某管道为例, 进行安全现状脆弱性分析, 所得结果证明该方法可行。
[PDF:548KB]全文下载(394)次  [2016年预出版期]
朱贇1 张文胜1 张新芬2 巫雪2
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针对广东某地区加油站扩建 L-CNG 加气功能的案例, 从工作原理、 结构组成、 建造组装流程等方面介绍了加油加气站内 CNG 储气的两种形式:储气井和储气瓶组。从安全性、 占地面积、检验检测、 使用寿命、 施工难度、 建造成本、 可移动性等方面对比分析了两种储气形式的优缺点:储气井安全性高、 占地面积小;储气瓶组施工难度小, 建设周期短, 便于移动。因而, 在加油站内扩建L-CNG功能推荐选用储气井储气, 同时指出了应用储气井储气的几点注意事项。
[PDF:726KB]全文下载(340)次  [2016年预出版期]

苏卫锋 王贵涛 张磊

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受地质因素影响, 盾构施工过程中存在一定的风险。西三线中段长江盾构穿越断层 56 处, 最宽断层为14 m, 其他断层宽度为1~10 m 不等, 断层带中多分布宽度小于30 cm 的石英结晶体。断层带部位因地质软硬不均、 含水量大, 容易出现地层超挖导致地面沉降风险; 石英脉结晶体具有体积小、 强度高的特性, 与周围的围岩强度差距大, 不易被钻孔发现, 施工中容易产生刀盘卡阻、 刀具严重磨损、 周边围岩不稳等风险。针对长江盾构地质复杂的特点, 结合以往工程施工经验及对盾构设备的研究, 提出了针对性的施工措施, 并首次提出了盾构机、 刀盘和刀具整体选型要求。研究成果可为国内岩石地层盾构机选型及施工提供参考。
[PDF:494KB]全文下载(406)次  [2016年预出版期]
臧延旭1 邱城2 胡铁华2 杨寒1
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管道内检测器常采用里程轮定位的方法对管道缺陷进行轴向定位, 但实际使用过程中, 里程轮存在 “打滑” 现象, 造成里程丢失, 导致定位不准。为了提高管道内检测器的定位精度, 分析了管道内检测器里程轮打滑的原因, 建立了滚轮转动的力矩方程, 探讨了各参数对轮体打滑的影响, 并利用现有滚动摩擦模型进行了验证。建模分析结果表明:当检测器加速度过快时, 滚轮自身加速能力有限而导致里程轮打滑丢失里程数据。通过在检测器上搭载速度控制系统, 可调节检测器运行速度区间, 避免检测器运行时出现过大的加速度;通过增大弹簧刚度、 减小轮体的直径和宽度、 轮体外圆滚花和局部热处理等方法, 可以提高里程轮自身适应检测器加速度的能力。
 [2016年预出版期]

梅永贵 郭简 王景悦 薛占新 王仙之 杜晓冬 赵磊 屈丽彬

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 煤层气集输管网复杂, 包含了大量数据和多种学科领域的交叉。针对煤层气集输管网地域广、地形复杂、 系统要素多、 管理难度大的特点, 以沁水煤层气集输管网为研究对象, 将三维 GIS 技术与集输管网相关情况相结合, 建立具有编辑、 查询、 分析、 可视化等功能的集输管网地理信息系统数据库。通过三维 GIS 与仿真模拟软件相对接, 实现了煤层气集输系统的模拟与优化, 为煤层气集输管网的规划设计、 操作控制及调度管理提供指导意见。
[PDF:1648KB]全文下载(473)次  [2016年预出版期]
张春涛1 ,2 程世东1 ,2 黄天虎1 ,2 樊晨1 ,2 邱奇1 ,2
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为解决苏里格气田井间串接、 井口带液计量模式下无法计量单井产液量的问题, 在孔板差压噪音测量气液两相流理论的基础上, 建立了计量模型中经验常数关系数据库, 结合锥形孔板及整流器的应用情况, 研制了锥形孔板气液两相流量计。流量计由锥形孔板、 整流器、 一体化仪表、 温度传感器、 计量直管段等组成, 通过测量 50 次/s 差压波动信号的相对方差, 利用差压噪音测量模型及经验常数关系数据库, 得出气液两相流量。石油工业计量测试研究所实流测试与气田现场比对试验结果表明:该流量计气相计量误差小于 5%, 液相计量误差小于 20%, 计量精度满足现场生产需求, 已在长庆气田应用 150余套。
[PDF:1716KB]全文下载(428)次  [2016年预出版期]
陈晓晖1 王荣玖2 许峻岭2 李锋涛2 樊明峰1
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通过对液压自爬模技术进行技术改造, 对管道跨越悬索桥大型主塔进行工法创新, 总结了液压自爬模系统安装、 主塔浇注成型的工艺流程, 明确了主要操作要点及质量保证措施。基于充分保证施工安全的考虑, 提供了爬模受力构件安全校核的理论公式和经验公式。结果表明:改造后的液压自爬模施工技术完全能够适应大型管道悬索跨越主塔施工, 也可应用于其他管道跨越高耸混凝土主塔施工中。工程实际应用结果表明, 该技术可以提高施工工效, 同时能够使混凝土主塔具有良好的外观和强度, 可以为管道跨越混凝土施工提供可借鉴的技术思路。
[PDF:2473KB]全文下载(420)次  [2016年预出版期]
杨帆1 冯拉俊1 李光照1 罗宏2 翟哲1
[摘要]浏览(759)次
为了改善天然气长输管道纯环氧树脂防腐涂层的耐磨性, 通过在未表干的环氧树脂涂层表面喷覆 SiO2 粉末的方法, 制备了 SiO2/EP 耐磨复合涂层。利用分级法、 维氏/显微硬度计、 冲蚀磨损试验机和 SEM 等, 研究了 SiO2 含量、 固化温度、 保温固化时间对复合涂层结合强度、 硬度以及耐磨性的影响。结果表明:用静电喷涂法制备的 SiO2/EP 复合涂层结合强度与纯环氧涂层相当;当 SiO2 颗粒含量 30%、 加热固化温度 60 ℃、 加热固化时间 30 min 时, 复合涂层的综合性能达到最佳, 复合涂层的硬度是纯环氧涂层的5 倍, 耐冲蚀磨损性能提高了 4 倍。
[PDF:1698KB]全文下载(347)次  [2016年预出版期]
张刚雄1 郑得文1,2 张春江3 田静1,2 魏欢1
[摘要]浏览(796)次
储气库业务涵盖地质、 钻井、 地面工程及经济评价多个领域, 其数据信息量大、 资料数据众多,建立储气库信息数据管理平台十分重要。基于中国石油储气库业务生产需求, 运用 Oracle 数据库和 .Net 技术设计研发了中国石油地下储气库信息数据管理平台。该平台主要包括数据采集、 数据处理、 数据审核、 数据查询、 报表查询、 曲线查询、 系统管理等 7 个功能模块, 可实现对已投运储气库(群) 静、 动态数据采集、 存储、 计算、 统计及分析等, 保证储气库业务信息管理的规范性、 系统性及科学性, 同时可为储气库的设计、 评价和运营管理提供有效的技术支持。
[PDF:1482KB]全文下载(421)次  [2016年预出版期]
薛夫振1 张亚男1 林金泉2
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针对大型原油罐区数据采集监控系统 (SCADA) 数据统计能力差以及因运算容易产生宕机的问题, 提出了一种融合 OPC 技术标准和 Modbus 工业总线的新型原油库区库存监控系统。SCADA系统通过 Modbus 总线采集现场储罐重要数据并直接显示, 不进行数据统计运算;计量软件 TankMaster 同步采集原油储罐所有运行数据, 进行复杂的后台数据运算后, 将运算结果以 OPC 的方式发送到 SCADA。该监控系统充分利用了数据采集控制系统 SCADA 和计量软件 TankMaster 的各自优势, 实现了数据通信、 数据处理、 数据显示的多重冗余, 同时大幅减少了 SCADA的运算量,提高了数据采集的可靠性和稳定性, 为提高 SCADA 的数据运算能力提供了一种新途径。
[PDF:1720KB]全文下载(482)次  [2016年预出版期]

景海泳 贾旭 黄俊

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为了实现海底输气管道维修的顺利、 便捷、 高效和经济作业, 基于海上输气管道维修作业复杂性和特殊性的特点, 以及输气管道维修中各个工序和关键路径, 通过分析影响维修作业的各种因素,利用甘特图法对海底输气管道维修进度计划进行优化调整, 建立了一套系统化的海上输气管道维修作业流程, 并针对海底输气管道维修过程中的制约因素, 提出了合理性的改进意见和实施措施。在一定条件下, 该流程能够减少海底管道维修作业工期滞后的问题, 降低海上维修作业带来的经济损失。
[PDF:1064KB]全文下载(460)次  [2016年预出版期]

管友海 王亚洲 贾娟娟 苏宁

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针对工程中常见的架空输油管道因存在局部腐蚀, 而在地震作用下极易破坏的问题, 采用ADINA 有限元软件, 建立含腐蚀缺陷及腐蚀缺陷修复后的输油管道与内部液体的流固耦合模型 ,并以管道应力最大处单元的位移、 轴向应力及环向应力为指标, 研究修复前后管道的抗震性能。结果表明:由于腐蚀缺陷的存在, 在管道缺陷处应力集中现象非常明显, 从而导致管道的抗震性能降低;修复后腐蚀区段管道的环向应力有所降低, 挠度及轴向应力有所增加, 但仍在规范允许的范围内, 因此所选的工程实际中常用的 B 型套筒修复技术对提高腐蚀区段管道的抗震性能有效。研究结论可为今后腐蚀管道的修复提供理论指导。
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铁明亮1 张勤2
[摘要]浏览(684)次
悬索桥主缆的空缆线形和成桥线形差距较大, 为确保悬索桥施工后的成桥线形最大限度地符合图纸设计线形, 吊杆点位的准确性显得至关重要, 而决定吊杆点位准确性的索夹在主缆空缆线形上的放样工作则是重中之重。采用悬链线无应力长度精确求解公式, 详细分析了索夹点位在空缆状态与成桥状态之间的函数对应关系, 并提出了索夹以坐标平距进行施工放样的迭代计算方法。以某管道悬索桥为实例, 分析了索夹坐标平距放样数据, 温度、 跨度及放样过程等因素对索夹点位放样精度的敏感性和影响, 其结果有利地指导了索夹放样施工工作。索夹实际施工放样结果表明, 放样精度可控制在 1 cm 内, 完全满足施工误差要求。通过工程实例, 论证了所述索夹坐标平距迭代求解公式、 索夹平距放样方法、 温度跨度修正方法等在悬索桥空缆下的索夹施工放样中的实用性。
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倪姗姗 黄冬 胡开胜 崔祥

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由于温度、 土壤压实系数的差异以及管道基础沉降等所产生的各种外力作用, 高压力、 大口径天然气管道中间压气站的收发球筒和进出站截断阀在日常运行中容易出现位移。通过应力分析模型, 选取应力分析参数, 进行应力核算, 并结合沿线各站场气象条件和地质情况, 分析得出收发球筒和进出站截断阀发生位移的原因是:设计阶段应力分析计算选取的环境温度、 土壤压实系数与施工过程中实际情况偏差较大, 同时部分站场厂区埋地管道存在沉降现象也加大了管道的弯矩和所承受的应力。基于此, 提出了有针对性的解决方案:采取支架与管道焊接和环氧砂浆灌浆料浇筑加固的治理措施, 通过实施整改, 取得了较好的效果, 西气东输二线现场位移风险得到了控制。
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张力佳 王鸿 郭君 铁明亮 张磊 董芃羽 刘艳东

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兰成管道石亭江穿越管段遭遇四川西北地区突降百年一遇暴雨, 被冲出并断管, 造成水毁事故。为了找出水毁事故原因, 对设计阶段的合理性进行了评断, 并从断管的直接原因和根本原因两方面进行分析, 结果表明:人民渠大坝的不断加固, 造成河床的不断切削, 使兰成管道石亭江穿越管段逐渐暴露而受到损毁。水上构筑物对油气管道影响非常大, 在设计、 运行阶段都应引起重视, 由此提出了对于管道修复的建议及要求:在设计可研阶段, 必须对管道穿越地区做详尽的地质考察;注重穿越河流自身的特点, 重视河势分析, 充分考虑各种风险因素, 加强对穿越断面的比选; 重视采砂、采石、 采矿等人为活动对河道的影响。
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周雪静

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为了研究成品油管网顺序输送批次计划的制定方法, 并利用此方法得到批次计划的一个可行解, 针对由西部成品油管道、 兰郑长成品油管道和兰成渝成品油管道组成的管网进行了批次计划的研究。基于单条成品油管道的批次调度算法, 分析了成品油管网批次计划的模型假设、 约束条件和编制原则, 结合管道连接处油库的库存、 炼厂的产量及下游管道的油品需求, 按照 “先满先输” 的原则, 提出了制定批次计划的算法, 得到了成品油管网的输入计划和分输计划。根据模型及算法, 采用 C 语言编制出整个管网的批次计划报表。利用该程序, 可以得到每个分输站的分输开始时间、 结束时间、 分输体积等信息, 极大地提高了编制批次计划的工作效率, 并为管网的调度工作提供依据。
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张震 佟奕凡 章妍 丁超 谢军

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大型全包容式 LNG 储罐是目前国内 LNG 接收站广泛采用的一种罐型, 此类储罐为内外两层, 内罐采用 Ni9 钢, 外罐采用钢筋混凝土, 中间填充保冷材料其投用技术比较复杂, 而储罐冷却技术是其投用调试过程中风险最大、 最难控制的一个环节。结合大连 LNG 接收站 3#储罐冷却的整个流程, 对大型全包容式 LNG 储罐进行了详细的描述, 并结合数据进行分析讨论。总结了大型 LNG储罐的冷却投用经验, 为进一步完善优化 LNG 储罐冷却投用技术给出了指导性建议。
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鞠可一 李银涯

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为完善中国战略石油储备体系, 保障能源安全, 围绕战略石油储备补仓与释放策略、 最优储备规模、 选址问题开展文献调研, 选取石油储备体系比较健全的 IEA 成员国之一美国及石油依靠大量进口的亚太地区国家日本和新加坡进行案例分析, 总结其成功经验。基于此, 探讨中国战略石油储备体系存在的问题, 跟踪国际战略石油储备体系的构建路径, 进而提出适合中国国情的解决途径:健全战略石油储备体系法律法规, 合理安排战略石油储备基地布局, 明确战略石油储备吸放储策略,打造多元化战略石油储备存储方式, 寻求稳定而多样化的石油供应伙伴国, 为构建战略石油储备体系提供参考。
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史玉峰 赵立前 郭小强 赵艳艳 李洪涛

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如何保证沙漠地区 RTU 阀室电气设备间的适宜温度, 是长输管道工程的设计难题。首次将被动式冷却技术引入阀室温度设计中, 以伊拉克工程为例, 从被动式冷却的工作原理入手, 设计出被动式冷却系统:由放置在室内的蓄热水箱、 换热器以及放置在屋顶的室外换热器 3 个部分组成, 并通过管道连接组成室内和室外闭式循环系统。对该系统重要的设计参数如何取值进行分析, 并在此基础上与太阳能能量管理系统 (EMS) 相结合, 补充了具有辅助作用的主动式冷却设备, 形成了更加实用的混合式冷却系统。新型冷却系统有效解决了 RTU 阀室电气设备间的温度问题, 可为中东、非洲、 东南亚等沙漠或热带雨林地区的管道工程设计提供参考。
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王宏华 马兆颖 胡炎兴 聂永臣 苏继祖
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基于我国管道的快速发展和阀门国产化的积极推进, 评价了国内阀门设计和试验标准现状,指出阀门内漏问题的根源在于国内缺少专门的阀门质量认证标准, 阀门制造质量不能完全保证。介绍了美国阀门质量认证标准体系, 其先进性主要表现在:严格限定阀门二级供应商资质, 确定了第三方阀门质量认证机构, 阀门外观状态检查和阀门材料机械性能试验更为严格细致, 开展了阀门闭合能力试验、 阀杆与闭合部件连接强度试验和阀门手轮性能试验等特殊检验, 建立了阀门及部件应满足的最低要求准则等。最后, 提出了建立涵盖阀门制造工艺、 材料、 检测、 试验和检修的质量标准体系的建议。
[PDF:5143KB]全文下载(277)次  [2016年预出版期]

禹浩 王银娜 李京伟 陈佳伟 陈林

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随着西气东输管道运行时间的增加, 其压缩机组故障率大幅增加, 孔探检测在压缩机组的维检修中发挥了重要作用。孔探检测是一种简单、 有效的无损检测技术, 利用工业内窥镜对压缩机组内部结构进行检测, 及时发现设备缺陷, 评估设备的整体性能, 为压缩机组的维检修提供依据。孔探技术在西气东输管道主要应用于压缩机组燃气轮机叶片、 燃烧室、 进气短节检查中, 通过对压气站典型故障案例的分析, 总结了孔探作业中可能存在的风险, 提出了孔探作业过程中应注意的问题, 并探讨了孔探技术未来发展方向。
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王秋岩

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轻烃回收装置运行多年后, 常存在液化石油气产品质量低、 装置 C3 回收率低等问题。以河南油田宝一联轻烃回收装置为例, 结合 HYSYS 流程模拟计算, 设计了 2 套系统改造方案:方案一在原有系统中增加膨胀制冷工艺, 方案二在原有系统中增加 DHX 工艺和膨胀制冷工艺。以 C3 回收率、 液化石油气产量、 财务净现值、 内部收益率、 投资回收期等为主要评价指标, 对2套方案进行评价比选, 结果表明:采用方案二的 DHX 工艺和膨胀制冷工艺更具有优越性, 其轻烃回收装置 C3 回收率可以提高至 96.24%, 液化气产品收入可以增加 415.8×104元/年, 能够取得更好的改造效果。
[PDF:3802KB]全文下载(287)次  [2016年预出版期]

马应奎

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中国新疆阿拉山口口岸通过铁路进口哈萨克斯坦共和国石油及石油产品, 但两国铁路轨距不同。为了控制两国贸易结算过程中的换装损失, 对中国与独联体国家石油静态计量标准体系在现场检验、 品质检测及数量计算等方面进行标准方法和实际检验结果的对比。结果表明中国与独联体国家在石油静态计量标准体系方面的理论和实际操作方法均存在差异:现场检验方面的差异通过批次检验基本可控制在 1‰以内, 品质检测方面主要应注意水分检测结果的差异, 而数量计算方面则在不同计量温度和不同标准下呈现出不同的规律。在贸易合同质量、 数量交接条款洽谈中, 应该依据上述差异, 规避贸易损失, 尽量争取有利于维护本国国家和企业利益的条款。
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张艳玲 黄贤滨 叶成龙 刘小辉

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近几年来, 由于内腐蚀而引发的管道穿孔现象逐渐显现, 主要原因是油中携带的溶解了腐蚀性杂质的水在管道低点或流动死区聚焦。由于管输原油含水量低, 原油透光性弱, 难以通过传统的试验方法确定油水两相流的流动状态, 运用流体仿真软件 Star-ccm+, 结合输油管道实际工况, 对低含水率 (含水量体积分数不高于 1%) 下原油在管道内的油水两相流进行了模拟计算, 结果表明:当前输油条件下, 距离三通 2 m 后的盲管段内的流体基本不再流动, 管道底部水的体积分数比管道上部高12.2%, 水发生明显沉降, 据此, 对输油站内管道的腐蚀重点部位进行了预测。
[PDF:3685KB]全文下载(330)次  [2016年预出版期]
陈振华 刘萍萍 陈新华 赵晋云 孙伶
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管道废弃是管道全生命周期管理不可缺少的环节, 是管道运行维护的重要组成部分, 基于此,针对如何科学判定老龄管道是否废弃, 即管道判废问题, 开展了全面的调查研究。通过对国内外相关法律、 标准、 案例及专家问卷调查结果进行分析, 得到了国外管道废弃判定的主要依据, 即:资源和市场、 运行的经济性、 管道的安全状况。当前, 国内开展油气管道判废研究, 需要重点解决 3 个关键问题:判废启动条件、 判废工作流程、 判废准则, 即基于管道运行风险和管体完整性状况, 建立管道技术状态、 运行风险的可接受指标, 提出管道判废评估方法和准则。
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张博 赵慧英

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基于成品油长距离运输方式的分析, 考虑成品油易燃易爆的特性, 以运输成本和运输风险为目标函数, 建立成品油运输方式选择的多目标规划模型, 使用粒子群智能优化算法对模型进行求解,并以北京某公司成品油运输为例, 应用该模型与算法进行分析计算, 结果表明:当运输成本与安全的权重相差较小时, 铁路比公路环节耗时长, 在里程较短时考虑到时间价值会优先选择公路运输方式;但当里程较长时, 由于铁路运输比公路运输风险小, 运输方式的选择便会倾向于铁路运输;算例计算结果表明当运营里程在 500 km左右时, 适合选取铁路运输方式。
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杨思坤

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在国家政策大力支持的大背景下, 随着低空空域管理的改革, 通用航空产业将快速、 健康、 有序发展, 势必成为继干线机场、 支线机场之后另一个迅速崛起的朝阳产业。在通用航空市场, 我国与国外成熟发达国家相比, 无论从通用航空器数量还是从通用航空飞行总量来看, 目前仍有较大差距,具有很大的发展潜力。我国通用机场的航油保障存在一系列问题, 保障体系需进一步完善, 供需矛盾突出, 无统一的价格体系, 以及运输、 储存、 加注设备的安全性有待提高等。基于此, 提出通用机场供油发展思路:在干线、 支线机场成熟的航油保障模式的基础上, 依托成熟的运输机场航空航油供应网络保障通用机场航油供应, 逐步建立一级、 二级配送网络, 同时建立通用航空的航油价格体系和行业监管体系。
[PDF:1943KB]全文下载(513)次  [2016年预出版期]
董学刚 谭东杰 李柏松 杨晓峥 王瑛 房树松
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为了解决某输油泵电机振动偏大的问题, 利用便携式振动分析仪采集电机运行参数, 依据国家标准对电机运行状态进行评级。振动烈度评价结果表明:电机振动等级达到国家标准规定 C 级水平, 不宜长时间连续运行。而频谱分析和降速分析结果显示:电机存在电气故障的可能性较大。通过对电机底座及支撑的螺栓处进行针对性检查, 得出电机故障原因: 6 号测点位置存在软脚, 电机外壳存在轻微变形, 导致电机定子偏心使电机振动增大。实际检修结果证明了诊断结果的合理性。
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于京平 冯坤

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介绍了工程中常用泄压阀的种类及特点, 详细论述了水击泄压阀的分类特点、 结构型式及适用工况。结合工程应用实际情况, 分析了应用于长输管道的水击泄压阀常见失效类型、 情况及其形成原因, 并针对常见失效原因提出了合理有效的设计结构改进措施及维护建议。为长输管道用水击泄压阀的选型、 应用及其维护提供了实用、 可靠的指导性意见, 可以有效地延长水击泄压阀的使用寿命, 改善其应用效果, 确保输油管道的长期安全稳定运行。
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于红红 王德国 张华兵  杨玉锋 冯明洋
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为实现对城镇燃气管道风险因素的定量评价, 以美国城镇燃气管网典型管道泄漏火灾、 爆炸事故为例, 应用保护层分析方法, 确定了事故场景, 辨识事故场景的起始事件、 中间事件和结果事件,建立了独立保护层模型, 找到了引发事故的根本原因。以此为基础, 利用保护层模型分析后果事件的发生概率, 提出了一种完整的城镇燃气管道失效及风险评估的半定量分析方法。研究表明:应用保护层分析方法可以有效地进行事故分析, 为事故预防和控制提供指导;基于保护层失效概率的半定量风险评价方法, 可为管道风险评价、 风险预警、 风险决策及制定事故应急预案等提供科学依据和方法指导, 具有重要的工程应用价值。
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邓涛 肖斌涛 于达 宫敬
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摘要:介绍了自主新建油气管道现场试压排水工艺的原理, 设计和建造了国内首套油气管道试压水排放试验系统。该系统可用于模拟新建油气管道水试压后的排水过程, 能够选用不同缓冲罐储气压力、 流量、 试压水含气量、 排水管口径进行试验, 从而为研究试压排水过程中相关参数对排水压力的影响提供了试验手段。为了确保试验的准确性, 对整个试验系统包括试验管道和相关设备进行调试, 然后再进行试压排水试验。该试验系统的观测段采用高速摄像记录管内流体的流动状态及清管器的运动情况。试验结果表明:在进行注气推球排水的两相清管试验时, 管道末端会出现压力脉冲现象。
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董文浩

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针对国内油气集输管道建设时面临的线路选择和评价问题, 在对管道线路评价的可行性进行理论分析的基础上, 基于层次分析法和群决策法, 对四川某采气干线线路方案的影响因素进行归类和分析, 建立管道路线选择综合评价体系的目标层次结构模型, 并结合数学分析手段, 确定了该模型中 9 项基本指标在整个路线评价体系中所占的权重, 最后给出了 3 个备选方案的定量评价结果, 选出了最优线路方案, 论证结果与实际专家意见一致。实例证明, 利用层次分析法和群决策法不但可以详细客观地评价候选线路方案, 提供定量的评价结果, 而且计算简单、 经济实用, 为我国集输管道线路方案评价和决策提供了可行方法和理论依据。
[PDF:4327KB]全文下载(216)次  [2016年预出版期]
张庆东 李玉星 王武昌  赵鹏飞 隋亚振
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甲烷可以与水形成由大、 小孔穴构成的 I 型水合物, 该过程受温度的影响。采用分子动力学(MD) 模拟方法, 在等温等容 (NVT) 模拟条件下, 研究了温度变化对水合物晶体及其中大、 小孔穴结构及稳定性的影响。通过分子模拟分析晶体构型、 氧原子均方位移、 甲烷分子位移和相互作用能,结果表明:水合物晶体的稳定性受温度的影响较大, 且其主要由大孔穴的稳定性决定;温度对大孔穴的结构及稳定性的影响较大, 随着温度的升高, 大孔穴稳定性明显降低, 笼形结构变形增大, 甚至出现坍塌, 导致水合物分解;温度对小孔穴结构及稳定性的影响较小, 相同条件下甲烷水合物中小孔穴的稳定性高于大孔穴的稳定性。研究成果可为甲烷水合物形成过程的控制、 水合物快速分解、水合物稳定储存等提供理论基础。
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杨雯婷 黄坤 张勤勤

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目前油库的二次配送方式以不合理的行政区域配送为主, 需要对油库到加油站和机构用户之间的配送即油库配送区域进行优化。为此, 在泰森多边形理论的基础上, 以某一地区现役油库为例,结合泰森多边形的特点, 根据泰森多边形的构建步骤, 对该地区现有油库的配送区域进行重新划分,将地区 15 个现役油库划分合理配送区域, 同时, 地区内每个油库配送区域结果受该地区边界限制,将边界因素加入后, 根据地理位置可以划分出几个虚拟片区, 便于企业管理和油品配送。对地区油库优化结果表明:在不改变油库配置及配送方式的前提下, 配送区域优化后, 整体油库总平均配送距离下降10.54% 。
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经建芳 李康春 邓富康 唐兴中 黄福川

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油气管道腐蚀作用机理复杂, 诸多因素存在模糊性与相互关联性, 对管道腐蚀速率的有效预测存在一定困难。提出运用具有处理线性和非线性因素能力的灰色线性回归组合模型对油气管道腐蚀进行建模, 并引入 BP 人工神经网络模型对组合模型的残差进行了修正, 以进一步提高预测精度。将所建模型应用于某油气管道腐蚀速率的预测中, 结果表明:所建灰色线性回归组合模型在对油气管道进行腐蚀预测时, 既充分考虑到了原始数据的线性因素, 又考虑了其非线性因素, 预测效果较好, 同时适用于解决其他复杂腐蚀体系的预测问题。
[PDF:4394KB]全文下载(268)次  [2016年预出版期]
郭君 于苏杰 张力佳 冯亮 刘佳昌 左艳萍 苏卫锋
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涩宁兰复线 AK184 湟水河河湾边坡为高陡边坡, 原治理方案为抛石护岸, 由于降雨侵蚀原路由, 已不能满足该河湾处的防护要求。从 3 方面分析了原方案的不足, 制定了一系列的调整措施:①增设二级浆砌石挡墙;②增加抛石量放缓抛石护岸坡比;③抛石护岸上下游采用石笼护岸, 形成小型石笼丁字坝挑流。新方案降低了施工难度, 满足了水土保持的要求, 且对当地公路起到了保护作用。
[PDF:3234KB]全文下载(248)次  [2016年预出版期]
张加成 刘艺 胡乃科 刘超 姜豪
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轻质油品储罐的油气蒸发损耗造成对大气环境的污染和油品资源的浪费, 对油气密闭收集系统的研究多侧重于油气收集后的回收或消除工艺, 而对罐区油气收集系统构成及安全性方面的研究相对较少。基于此, 针对毒性轻质油品储罐和非毒性轻质油品储罐分别设计了油气收集系统的分级保护结构, 并对各级压力保护设定参数进行了取值说明。对于密闭油气系统安全保障性不足的问题, 提出了正负压液封罐工艺:采用立式结构, 由上部负压液封腔、 下部正压液封腔组成, 上下两部分的中间采用水平隔板分隔, 隔板中心轴线处设置竖直圆形连通管将上下两个腔体连通。同时, 给出了正负压液封罐结构形式及关键设计参数, 可为轻质油品储罐密闭收集系统工程设计提供数据参考。
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刘树锋 周怀发 孙世一

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 LNG 槽车外输成为 LNG 接收站重要的运输环节, 针对 LNG 槽车最关键的装备装车撬在测试验收及试运行中存在的问题, 以山东 LNG 槽车装车撬为例, 根据 LNG 槽车装车撬的结构特点、安装模式和应用现状, 对装车撬出厂前管道的压力试验、 气密性测试、 低温试验和控制仪表测试应注意的问题进行了分析, 并对装车撬试运行过程中可能出现的泄漏、 超压、 通讯故障等提出了解决方法, 为今后 LNG 槽车装车撬的系统选型和出厂验收提供参考, 同时也为完善装车撬试运行方案及安全运行提供可借鉴的思路。
[PDF:4523KB]全文下载(275)次  [2016年预出版期]
李鹏 杜学军 赵金赢
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近年来储罐火灾爆炸事故表明, 国内储罐在防火堤容积、 高度和强度等方面存在设计缺陷, 因此深入研究了美国和俄罗斯储罐防火堤建设标准的先进性, 主要表现在:采用土质防火堤, 重视管道穿越防火堤密封处理以及防火堤防渗设计;基于油品泄漏冲击载荷确定防火堤强度; 防火堤有效容积、 高度以及防火堤与储罐安全距离要求均高于国内标准;防火堤内雨水和生产污水独立排放;设置排流通道、 中间防火堤 (隔堤) 和次级防火堤实施单个储罐防护等;事故存液池设置原则。最后依据上述先进经验, 提出了国内标准的改进建议。
[PDF:4592KB]全文下载(282)次  [2016年预出版期]
金明皇 许克军 程松民 彭斌望
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大型 LNG 储罐通常在微正压低温条件运行, 无论静态还是动态工况运行, 环境热量漏入均会导致 LNG 闪蒸气化, 造成气损, 增加生产成本, 并有可能造成 LNG 分层而发生翻滚, 使罐内压力上升带来安全威胁。根据大型 LNG 储罐的结构特征, 给出了其日蒸发率较为简便的计算方法;提出了光照对储罐漏热量的影响, 并给出不同条件下储罐表面温度的简便公式。将该计算方法应用于某16×104 m3的 LNG 储罐日蒸发率计算, 其计算结果达到大型 LNG 储罐蒸发率的通用要求;运用液位差间接法对储罐实际蒸发量进行了计算, 其结果与上述简便公式计算值较为一致。该简便计算方法可为 LNG 储罐保冷设计、 施工及生产过程中的绝热性能衡量提供较为准确的分析方法和依据。
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王泽根 席明军 黄秋爽

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针对输油管道地震安全性评价对管道失效后果考虑不足的问题, 在管道设计阶段引入空间信息技术, 建立基于环境风险定量分析的地震安全性评价体系:利用 GIS 缓冲区分析、 叠置分析等功能, 结合风险评价模型, 定量分析地震导致输油管道失效所引发的管道周边环境风险, 并以环境风险大小衡量对应管道的地震安全性。以某输油管道地震安全性评价为例, 阐述了该体系的实施方法、步骤, 并验证其可行性。结果表明:管道地震风险受管道周边环境影响较大, 在地震安全性评价中,有必要对失效后果加以考虑, 对输油管道确定抗震设防等级及开展抗震设计具有参考意义。
[PDF:4179KB]全文下载(313)次  [2016年预出版期]
袁泉1 李保吉2 苗绘3 马纪1 陈勇1
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针对传统的油气管道管理处于依靠经验实施治理工作, 维修资金处于 “一刀切” 的初级水平,维修不彻底, 甚至存在个别高风险点遗漏治理的现象, 提出了基于完整性数据优化的油气管道维护维修管理方法:在全面实施管道完整性管理的基础上, 依托其收集和整合的油气管道的基本信息、日常运行、 管道沿线环境、 风险评价等海量数据, 通过综合分析制定科学的工程计划, 进而对其实施有效的维修维护, 依据管道风险的概率及失效后果进行资源分配, 确保将有限的资金投入到最需要维修维护的管道上。实例应用结果表明:该方法操作简单, 在保证风险削减的前提下, 可降低不必要的投资成本。
[PDF:3997KB]全文下载(422)次  [2016年预出版期]
林现喜 张克政 陈剑健 李银喜 周信 王联伟
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油气长输管道腐蚀缺陷是导致管道发生事故的主要原因, 而腐蚀速率是监测管道腐蚀缺陷的重要参数, 也是保证管道安全可靠运行的关键依据之一。评述了现有的管道腐蚀速率计算方法, 包括:试验法、 线性预测法、 基于多轮管道内检测计算法、 数学预测方法、 NACE 推荐方法。根据各种计算方法的特点, 综合考虑其准确性、 适用性、 易用性和合理性, 可以寻获适合不同管道的计算方法。将精确计算的腐蚀速率应用于管道可靠性计算和内检测计划制订, 有助于保障油气管道安全、 高效运行。
[PDF:5386KB]全文下载(363)次  [2016年预出版期]
姜晓红 洪险峰 刘争 张新荣 陈敏娟
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两次或多次管道内检测数据对比, 能够充分挖掘管道内检测数据中的有用信息, 提高管道内检测数据的使用率, 是管道完整性评价的重要补充。结合实际工程应用, 介绍了两次内检测数据的匹配方法, 数据对比方法及差异, 以及如何利用数据对比结果发现并解决完整性评价中存在的问题。结果表明:通过两次或多次内检测数据的对比, 可分析各类缺陷产生的原因, 明确管道存在的活性腐蚀, 科学计算腐蚀生长速率, 最大限度地降低管道完整性评价中的不确定性。
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彭太翀 王多才 赵廉斌

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为了解决 Modicon Quantum CHS 110 热备系统在主备切换过程中存在的电动调节阀误动作的扰动问题。在站场 PLC 系统程序中增加了测试逻辑, 对出现数值变化的变量进行检测, 记录变量瞬间变化的数值及对应时间, 结合热备系统工作原理, 研究导致设备误动作的直接原因和根本原因。研究表明: Quantum热备系统主备切换时, 调节阀误动作的直接原因是相关变量数值发生了初始化,根本原因是PLC系统程序设计时的内存分配不合理, 造成热备模块间数据传送时间过长, 主备切换过程中数据丢失。因此, 解决该问题, 应该从PLC系统程序内存分配和程序修改着手。

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韩东兴 刘帮华 解永刚 田喜军 王轩

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子洲气田洲 X 站所在地区气候干旱, 土壤电阻率高, 管网改扩建频繁, 气田水中 Cl-、 矿化度含量高, 使得原阴极保护设计不能满足后期管网保护需要。总结了洲 X 站阴保系统运行中存在的问题, 并综合采用电位法、PCM 漏电率测量法和接地电阻测量仪法对绝缘接头进行检测, 逐项分析判断洲 X 站阴极保护系统失效的原因, 并有针对地提出采取使用深井辅助阳极、 抬升绝缘接头高度并使用内壁绝缘涂层、 接线器连接电缆及智能数据传输等 4 项技术措施, 有效地解决了洲 X 站输气管道阴极保护系统辅助阳极电阻大、 绝缘接头失效、 电缆易损坏以及输出调节滞后等问题, 提高了输气管道的抗腐蚀能力。
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胡安鑫 李良均 陈仕清 刘军 李科

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怒江油气双管同桥跨越是中缅油气管道的控制性工程, 跨越处河面宽约270 m, 主跨长320 m,边跨长 60 m。为解决单跨跨度大、 柔性结构、 桥身重、 跨越国际性河流、 油气管道同桥跨越等设计难点, 创新性地采用公路桥梁的设计理念和方法, 运用三维模型离散处理技术, 研究柔性结构的力学特征, 得出优化的荷载组合、 适合工程实际的边界条件及求解方法。在对模型进行分析时, 将塔顶与主索连接处全自由度耦合作为约束条件, 在跨越结构的静力模拟和动力模拟分析方面提出了较为合理的设计思路, 并在油气管道行业率先采用预应力锚碇设计技术, 提高了锚体结构的抗开裂能力和锚固强度。
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陈仕林 齐建波  周军 宫敬
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从井组试验到大规模开发, 我国煤层气产量近 10 年来增长迅速, 在煤层气集输方面初步形成了适合煤层气特点的集输工艺技术。阐述了国内煤层气发展历程, 说明了沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程、 沁南煤层气田樊庄区块、 鄂东煤层气田韩城区块等国内典型煤层气开发项目的集输管网形式、 工艺流程;总结了目前煤层气地面集输存在的问题, 包括集输压力问题、 气体净化问题、 井间压力平衡问题、 产出水处理问题, 并针对性地提出下一步研究建议。
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王思凡1 黄婧媛2 张仕民3

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为提高调速清管器在高速运行及瞬时速度突然增大情况下的实时调速功能, 克服以往里程轮式测速系统因里程轮滑动而导致速度严重失真的缺陷, 结合调速清管器的工作原理, 提出了基于电磁感应原理的一种新型电磁测速系统, 主要包括磁化单元、 速度检测单元、 退磁单元、 支撑轮架、 安装筒等结构。通过电磁理论分析, 重点对电磁测速系统的磁化单元和速度检测单元进行了仿真设计,详细论述了设计安装时的要点;同时对于电磁测速系统的设计情况, 提出了基于速度比值的速度测量与计算方法。经过仿真模拟论证了可行性, 该系统能够满足调速清管器在速度突变及高速运行情况下对于速度的实时测量要求。

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熊二剑 曹健 宁孝文

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全自动超声波检测 (Automated Ultrasonic Testing , AUT) 在国内油气管道上应用多年, 国内逐步开展了设备及部件的国产化工作, 并制订了相应的技术标准。通过对 AUT 检测技术在检测人员资质认证及培训、 设备与校准试块应用以及技术标准等方面的应用现状进行分析, 指出其在实际使用过程中面临诸多问题:在检测人员资质认证及培训方面存在培训教材缺失、 受训人员技术门槛偏低、 高校专业培训不到位等;在设备发展方面存在进口设备后续维修保养费用高, 国产 AUT 设备质量、 性能等参数还需现场应用检验的问题;在试块加工与验收方面, 存在不能对试块的实际加工精度做出最终的判定以及业主的批准认可的实际应用意义不大等。针对上述问题, 提出了相应的改进措施。

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张力佳 郭君 祝岩青 杨春玲 王经 刘祎 张磊

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水平定向钻施工过程中, 卡钻时有发生, 既影响了施工进度, 又造成经济损失。分析得出泥浆是影响卡钻的主要因素, 其中泥浆的携带能力是泥浆的三大作用之一, 论述了影响泥浆携带能力的5个主要因素, 并确定了其选取范围。通过控制环空返速, 提高钻具转速, 调整合适的泥浆密度, 提高泥浆流变性能及黏度等措施, 提高了岩石地层定向钻泥浆的携带能力, 降低了卡钻概率, 为今后类似工程的设计、 施工积累了宝贵经验。通过实验室试验, 确定了适用于岩层定向钻穿越的泥浆配方,并应用于生产中, 取得了良好的经济技术效益。

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张兴1 李柏松1 谭东杰1 高晞光2 段峰波3 董学刚1 任小龙1

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水击泄压阀是输油管道可靠运行的重要安全保障设备, 为提高国产化水击泄压阀的动态性能,对其动态试验进行仿真。借助三维建模软件对泄压阀的主阀内部流道进行三维建模, 并采用 CFX软件对内部流场进行仿真, 进而在一维仿真软件的基础上, 对泄压阀的动态试验进行仿真, 求解得到泄压阀在起跳压力为 3.2 MPa 下的动态特性曲线, 将仿真值与试验值进行对比, 结果表明:该国产化泄压阀的仿真动态性能指标与试验结果吻合较好, 满足泄压阀的动态响应时间应小于 100 ms 的要求。

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杨明 王生龙

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使用半导体制冷器件为核心设计出的制冷模块, 替代原本使用的制冷源 (液氮或者液态二氧化碳) 及其相关设备如钢瓶、 杜瓦瓶和蒸发器, 作为 AMETEK 公司的便携式冷镜式水露点分析仪的制冷源。通过对制冷模块结构进行合理设计, 解决了半导体制冷片的散热传热问题。通过对制冷电路的设计, 能够控制制冷速度。设计还充分考虑到模块在天然气输送及化工生产等危险场所应用时所需的防爆性能, 提高了设备的本质安全性。改进后分析仪的易用性不仅得到极大地提高, 且避免了操作分析人员的冻伤窒息等风险。在转场检测分析时, 不必办理危化品运输证, 使该分析仪真正成为便携式分析仪。

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冯亮

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在天然气管道投产过程中, 为了使管道达到运行压力, 需对其进行分阶段充压, 并保证在每个阶段充压结束后有时间稳压和检漏, 因此有必要对管道每个阶段的充压时间进行预测。基于BWRS 方程计算管存量编制了天然气管道投产时充压时间预测软件, 可用于不同管径、 目标压力和气质组分的天然气管道充压时间预测。将其应用于中缅输气管道 (瑞丽-玉溪段) 由 1 MPa 充压到3 MPa 的充压时间预测, 预测结果与实际充压时间基本吻合, 预测充压时间的最大偏差小于 4 h。通过软件对影响充压时间的温度、 壁厚、 高程等因素的详细分析表明, 温度对预测时间的影响较大, 选择日平均温度预测充压时间更为接近实测值。

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苏怀 张劲军 杨楠 张宗杰

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天然气管网是连接资源与市场的纽带, 确保天然气管网安全运行与平稳供气是油气储运界的重要课题。当前, 对天然气管网运行与供气可靠性的研究尚处于起步阶段, 经典可靠性理论不能满足现实需要。论述了经典可靠性理论在天然气管网单元可靠性评价的适用性与在管网系统运行及其供气可靠性评价方面的局限, 指出了天然气管网可靠性研究的关键问题, 分析了国内外在该领域的研究现状和发展方向, 总结了相近领域可供借鉴的研究成果。目前评价天然气管网可靠性需要解决的主要问题包括:构造全方位、 多维度的评价指标体系;整合现有理论与方法 , 将工程方法与经典理论相统一, 建立完善的单元与系统可靠性评价方法;针对天然气管网的运行特点和用户需求构造基于可靠性的优化模型等。

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周道川1 王艳婷2

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为预测油气管道焊缝的剩余寿命, 对非穿透裂纹的扩展机理及焊缝缺陷寿命预测方法开展研究, 提出以累加法为指导思想、 结合 BS7910-2005 中失效评定图 (FAD) 判据, 且基于非穿透裂纹扩展模型的动态焊缝剩余寿命计算方法, 使用 C# 语言编制程序实现了具体算法, 并应用该程序计算分析了某管道焊缝缺陷的非几何参数对焊缝寿命的影响规律。对计算结果的分析表明:缺陷的长、短类型, 即缺陷的深度与长度之比对缺陷所能承受的循环载荷次数有较大的影响;如果缺陷属于短缺陷, 对应不同的缺陷相对深度, 缺陷所能承受的循环载荷次数均逐渐减少;如果缺陷为长缺陷, 缺陷所能承受的循环载荷次数均呈现先减少后又趋于不变的趋势。

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黄海亮 焦光伟 王亚超 聂桐

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将改进的层次分析法 (IAHP) 引入滑坡对油库危险性评价指标权重确定中, 用三标度法代替传统的九标度法, 利用最优传递矩阵对判断矩阵进行处理, 从而使权重计算不需进行传统层次分析法的一致性检验, 大大提高了收敛速率。利用 Visual  Studio C# 2010软件进行了可视化改进的层次分析法软件开发。根据国内外相关研究文献和实地调查, 选取滑坡对油库危险性评价较为重要的10 个指标进行权重确定, 得到了指标权重排序, 并与模糊层次分析法 (FAHP) 计算结果进行对比分析, 结果显示, 利用 IAHP 与 FAHP 两种方法计算指标权重所得各指标权重数值不一, 但计算所得权重排序一致, 证明该方法在滑坡对油库危险性指标权重确定中具有一定意义。

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王华青1 张鹏1 刘国豪1 安振山1 张鑫2 向亦帆1 丁昱1 张立勋1

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为提升中亚天然气管道的管输效益, 提如下节能监测措施:提前筹划和引导, 使合作伙伴的管道节能管理理念和原则认识与本国一致;采取 “试点+推广” 的模式, 开展节能监测实施工作;针对压缩机效率计算, 开展国内外标准对标, 以增加外方对中国标准的认同度;多国统一协调配合, 开展压缩机组节能测试;研究和应用大功率燃气压缩机组节能测试和评价方法;有效利用节能监测数据, 发挥其最大价值。上述举措实施后, 2014 年中亚天然气管道主要耗能设备年度节能监测率超过50%。

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薛倩 刘名瑞 肖文涛 王晓霖 张久久

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为优化 LNG 接收站 BOG 处理工艺, 降低整个接收站的功耗, 以外输量为        200 t/h、 储罐BOG 蒸发量为 3.04 t/h 的某 LNG 接收站为例, 对再冷凝工艺和直接压缩工艺两种典型的 BOG 处理工艺进行了功耗分析, 得出 BOG 压缩机和 LNG 高压泵的能耗为整个工艺的主要能耗。以降低LNG 接收站工艺功耗为目的, 运用 ASPEN-HYSYS 模拟软件对现有工艺流程进行了优化:在现有BOG 处理工艺的基础上, 通过对 LNG 进一步加压至高于外输压力, 靠气化后膨胀高压外输天然气做功来实现 BOG 的压缩和对 LNG 的加压。优化结果表明: BOG 直接压缩工艺和再冷凝工艺分别节约功耗1 616.27 kW 和1 270.64 kW。

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康健1,2 张继信1 张来斌2 梁伟2

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目前, 基于管道与泵机组间耦合状态分析的管道泄漏诊断方法研究较少。在对管道输送设备进行综合监测的基础上, 基于负压波原理, 提出了一种基于管道与泵机组状态耦合分析的泄漏监测方法, 该方法主要包括了基于逻辑推理的管道压力异常捕捉算法、 管道相关设备实时状态识别, 以及基于耦合状态分析的管道泄漏判别。现场应用结果证明, 该方法提高了对管道小泄漏的检测能力,可以有效排除因泵机组状态异常导致的管道泄漏误报警, 降低了管道检漏误报警率, 提高了监测效率, 为保证管道输送系统的稳定性提供了一种新方法和思路。

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张巍 张鹏 王华青 姜勇 张鑫 刘国豪 张轩 郭旭

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为了提高中亚管道压气站燃气轮机出力, 减少能源消耗, 选取中亚天然气管道A 站 4#燃气轮机和 B 站 3#燃气轮机为代表对中亚管道全线不同机型压缩机组进行节能测试, 测定不同工况下的压缩机效率, 并对比分析了 GE 普通机组与 DLE 机组的能效差异。结果表明: GE 普通机型运行效率高, 但燃料的烟气排放量高; DLE 机型由于采用了更复杂、 更环保的燃烧工艺, 燃料排放量低, 但其运行效率也较低, 每小时耗气量高, 节能减排方面无明显优势。该结果可为中亚管道节能降耗工作的开展提供数据支撑, 也可为国内后续选购压缩机机型提供技术支持。

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曹学文 彭文山 王萍 徐艳华 张楠

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为了提高大型 LNG 储罐罐壁隔热层的保冷性能, 对其隔热层厚度进行优化。采用理论分析与数值计算相结合的方法, 在不同隔热层厚度下, 从储罐的保冷损失、 蒸发率、 外罐壁受力及变形情况 3 个方面来评价隔热层保冷性能, 并对隔热层的厚度进行优选。结果表明:太阳辐射对储罐温度场影响较大, 在进行 LNG 储罐保冷分析及相关设计时不可忽略; LNG 储罐罐壁隔热层 (主要指膨胀珍珠岩) 厚度与保冷损失率呈反比例关系, 当膨胀珍珠岩达到一定厚度后, 随厚度增加, 保冷损失减小缓慢;随着隔热层厚度的变化, 外罐壁的受力和变形较大, 因此应该关注不同隔热层厚度对罐壁结构的影响。

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端木君 朱贵平

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通过对西气东输发生的往复式压缩机缓冲罐接管焊缝开裂事故进行详细的技术分析, 对焊缝开裂断口处进行宏观检查和放大观察, 以及宏观分析、 化学成分分析、 金相分析等, 确定了故障原因,即缓冲罐接管焊缝处应力水平和周期性循环载荷造成的机械疲劳所致。基于此, 提出缓冲罐接管处设置加强圈刚性补强、 内件设置、 焊缝检测以及热处理等多方面改进措施。

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任小龙 谭东杰 李柏松 高晞光 杨晓 张兴 董学刚 周广玲

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为了指导油气管道调节阀的国产化研发工作, 以较低的成本在短期内开发出高质量的产品,采用计算流体动力学 (CFD) 方法作为辅助手段对调节阀进行优化设计。基于某国产化调节阀的几何结构, 建立不同开度下的内部流道, 再通过 Fluent 流场分析软件进行计算, 分析调节阀的流通能力、 流量特性曲线、 斜率偏差以及阀门内部压力和速度的分布情况, 以此对调节阀的几何结构进行改进和优化。研究表明:通过 CFD 方法的优化设计, 调节阀在流通能力、 流量特性曲线以及斜率偏差等方面都很好地满足了国产化设计需求, 达到了节省研发时间及制造和试验成本的目的。

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王志华 刘扬 张宏奇

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含蜡原油的胶凝特性决定了原油-水两相体系在温降过程中依然存在由溶胶体系向凝胶体系转变的行为过程, 且对以集输生产为代表的原油储运工艺有着重要影响。通过建立描述含蜡原油油水两相降温胶凝过程特性的方法及原理, 对非牛顿含蜡原油油水两相体系的胶凝特征温度及胶凝结构强度进行了流变测量, 建立了含蜡原油不同水含量体系在不同温降过程中粘弹性参数的变化规律, 实现了对含蜡原油油水两相胶凝特征参数的定量表征, 构建了含蜡原油油水两相降温胶凝过程特性的普适性规律, 解释了两相体系的降温速率及含水量对其胶凝行为的影响与作用机制, 为含蜡原油油水两相节能输送工艺中流动保障技术的应用与优化提供了理论和实验依据。

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郝骞

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为合理规划民用运输机场的新建和扩建, 根据机场历史加油基础数据, 分析了机场航煤加油量与旅客吞吐量、 飞机加油架次等主要影响因素之间的关系。编制了民用运输机场航煤加油量预测软件, 采用比例系数法、 线性回归法、 灰色理论以及神经网络等多种预测方法, 对特定机场的加油数据进行了分析, 并对未来机场航煤加油量进行了预测。通过与多个机场基础数值相对比, 结果表明:提出的机场航煤加油量组合预测模型预测精度较高, 预测软件应用方便, 可为今后机场设计或建设提供理论依据。

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王博韬

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国产大口径阀门在西气东输三线工程中得到大量应用, 但阀门 “跑、 冒、 滴、 漏” 现象时有发生,给管道运行和维检修带来重大安全隐患。油气管道工程建设中, 阀门内漏控制是工程质量管理的重点。以阀门解体试验为基础, 结合数据统计分析, 考虑地理位置和自然环境等因素, 从阀门本体结构、 质量检验和施工管理等环节入手, 查找出阀门内漏的2个通道。针对内漏具体情况和严重程度,制定出堵塞 2 个内漏通道的具体措施, 明确了阀门在设计、 制造、 检验、 运输和维护保养各环节的注意事项, 有效控制阀门内漏使工程质量得以提升。

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檀朝彬 曾惠林 皮亚东 王馨 杨红伟 张兰

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通过理论分析与试验对比的方法研究了油气管道激光-电弧复合焊接过程中电弧电压、 送丝速度、 激光能量、 激光离焦量、 激光入射角度、 光丝间距等参数对焊接成型和焊接质量的影响, 探讨了各参数设定参考值。研究结果表明激光-电弧复合焊接机理复杂, 其众多焊接参数之间相互影响, 在进行焊接工艺研究时需有机联系、 系统分析, 不可孤立开来。较好焊接效果的工艺参数不止一组, 通过进一步深入研究激光-电弧复合焊接作用机理, 可以得到适合不同情况的多组焊接工艺参数进行工程应用, 该研究成果对于管道激光-电弧复合焊接技术工程应用具有参考作用。

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孙旭 张劲军 杨森

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通过理论分析和 ANSYS 数值模拟对管内流体作用下 π 形管道的受力特性进行了研究, 并从降低流体载荷出发对其进行了结构优化。研究表明: (1)π形管道结构所受内部流体合力一般较小而可以忽略, 但流体合力矩却往往很大, 是导致管道出现大变形的直接原因。(2) 对于确定的管径、 进口压力和流量, π 形管道所受流体合力矩仅与两竖直管段的长度差有关。两竖直管段长度不一致是导致该类管道流体合力矩不为零的根本原因。(3) 将 π 形管道设计成对称结构可以将其所受流体力矩降到最低, 避免流体力过大导致的大变形问题。

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张国忠 刘刚

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使用自行研制的原油压缩试验装置, 研究了大庆原油的压缩特性:胶凝原油蜡晶网络结构屈服破坏前, 胶凝原油表现出复杂的压缩特性;胶凝原油蜡晶网络结构屈服破坏后, 胶凝原油压缩符合弹性压缩特性, 可用已有文献公式计算。使用自行研制的管流环道试验装置, 研究了苏丹胶凝原油蜡晶网络结构屈服破坏前的弹塑性压缩特性:胶凝原油停输后的恒温静止过程, 伴随静态胶凝原油蜡晶网络结构恢复, 环道内压力连续下降, 指出环道内压力下降乃蜡晶网络结构产生体积收缩所致;油温越低, 压力下降幅度越大, 体积收缩也越大。基于苏丹原油恒温启动研究成果, 使用反演仿真计算方法, 研究了胶凝原油环道初始启动过程胶凝原油的弹塑性压缩特性:胶凝原油弹塑性压缩系数远大于其对应温度条件下的弹性压缩系数, 油温越低, 蜡晶网络结构强度越大, 弹塑性压缩系数越大。

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赵新伟 张华 罗金恒

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风险评估是管道完整性管理的基础和核心技术, 而风险可接受判据是风险评估中必须解决的关键技术问题。按照风险的最低合理可行 (ALARP) 原则, 结合中国油气管道实际, 基于历史事故数据统计分析, 提出了中国油气管道风险可接受准则。推荐个体风险可接受的临界值为 10-6, 可容忍的临界值为 10-4;给出了社会风险可接受判据的FN 曲线模型, 即死亡人数 (N) 和超越概率 (F)关系曲线。建议加强油气管道失效信息数据库建设, 历史失效事故数据积累和统计对做好管道风险评估具有重要意义。

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张树德 敬加强 唐敏 康思伟

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针对中国某海域封存海管湿气投产过程中潜在的水合物形成风险, 利用 HYSYS 软件, 模拟分析其相平衡与水合物形成条件;利用 PIPEPHASE 软件, 模拟分析海管沿程湿气的压力和温度分布;采用静态模拟实验方法, 测试分析模拟湿气水合物形成速度;对比分析数值模拟与实验模拟结果, 评价海管内水合物形成的可能性, 提出海管湿气投产的安全保障措施, 确保海管湿气投产的顺利实施。结果表明:若海管不采取加注抑制剂或保温等防护措施, 在 4~6 MPa 下的湿气投产过程中理论上会形成水合物, 凝析油有助于抑制水合物的形成, 海管沿线湿气压力随海底起伏而波动, 但全线压力损失不大, 管内湿气温度很快降至环境温度;模拟实验证实了数值模拟结果的准确性与可靠性, 通过采用合理的投产方案、 加注乙二醇等措施可确保投产安全。

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路宏 赵甲递 陈晶华

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稠油由于黏度大等特点导致其输送困难。对稠油进行乳化降黏输送相比于传统降黏输送有很大优势和发展前景。O/W 乳状液的性质复杂, 其静态稳定性和黏度是选择确定输送工艺的重要指标。使用两种稠油和 3 种乳化剂成功地在高温及高矿化度等条件下, 制备出 O/W乳状液, 确定了乳状液的制备条件, 筛选出适合不同条件的乳化剂。通过测量 O/W 乳状液在不同制备条件下的黏度和析水率随时间的变化, 分析各因素对乳状液性质的影响规律, 得到了 O/W乳状液黏度和稳定性随含水率、 搅拌条件、 温度、 矿化度以及pH值的变化规律, 完善了O/W乳状液黏度的预测模型。

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林宝辉 信鹏 王小强 孙向东 袁琳 潘盼

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超压保护对于管道的安全运行至关重要。泄压阀、 仪表保护系统是输油管道常用的超压保护方式, 目前国内外关于仪表保护系统是否可替代泄压阀一直处于争论中。基于此, 从输油管道超压界限、 超压保护方式、 泄压系统的设置、 泄压系统与仪表保护系统的关系等方面研究了国内外相关的标准和规范, 同时对国内外管道进行调研, 分析了超压保护技术要求的差异。研究结果表明:各国标准均提出要设置超压保护系统, 但在具体描述中又存在较大差异;各标准对于泄压保护和仪表保护是单独使用还是联合使用并没有明确说明;选择仪表保护系统和泄压系统应考虑与管道系统整体安全有关的因素, 从多层次、 多角度考虑整体的安全风险是否能降到可接受的范围;仪表保护系统和泄压系统的联合使用会大大降低系统整体的故障率。

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杨胜龙 张晓松 刘沛鑑 杜华东

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为了使旋塞阀阀体既能满足强度要求, 又能满足客户指定射线探伤的要求, 对不同结构形式的阀体进行了分析。结合 API 6D、 API 599、ASME B16.34 等阀门设计标准, 进行了不同结构形式旋塞阀阀体零件的三维建模, 并对各种模型进行具有相同边界条件和约束条件的有限元分析, 从中找出满足要求的阀体结构。分析表明:球形结构的旋塞阀阀体在很好地满足阀门使用强度要求的同时, 避免了加筋结构旋塞阀阀体不能进行射线探伤操作、 探伤结果判定不准确等缺点, 对阀体零件的内部质量控制具有极为明显的优势。

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陆美彤 孙学军 何嘉欢

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为解决大输量站场中压缩机的异常振动问题, 以某压缩机站场为例, 通过计算气柱固有频率,证明了管路中扰动可激发声学共振的可能性, 揭示了振动产生的根本原因。利用 FLUENT 有限元软件分析管内流体流动状态, 明确扰动产生的源头;利用 ANSYS 先进行静应力分析判断管系对离心压缩机出口压力脉动的响应, 再进行动应力分析判断管系的敏感频率, 进而阐述了工程中的结构分析不能完全揭露管道振动产生原因的不足。对管道设计结构进行优化, 探究解决声学共振的方法, 尽可能避免管道运行中的振动破坏, 确保主要动力设备及管道的安全。

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李新宏 朱红卫 陈国明 孟祥坤

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为研究浅水区域海底管道泄漏天然气扩散规律, 减少重大事故的发生。基于计算流体动力学(CFD) 理论, 建立海底天然气管道泄漏事故后果预测和评估模型。通过用户自定义函数 (UDF) 给出海流流速分布情况, 结合 VOF 模型和κ-ε 湍流模型, 实现对泄漏天然气扩散行为的模拟, 研究不同泄漏速率、 泄漏孔径及海流流速对天然气在海水中扩散行为的影响。结果表明, 海底天然气泄漏扩散大致经历气云团→大气泡→小气泡 3 种形态的变化过程;泄漏速率越大, 扩散气体气泡半径越大, 与海水掺混比例越小, 抵达海面的时间越短;泄漏孔径变化对天然气扩散的影响与泄漏速率变化影响相同, 但泄漏孔径变化对天然气扩散形态的影响更为明显;海流流速越大, 气体扩散轨迹与海底的夹角越小, 沿海流方向的扩散距离越大。

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孙旭 张劲军 杨森

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针对地下水封洞库出油立管振动问题进行分析, 对不同支撑方式对立管振动特性的影响规律进行研究。结果表明:①大落差出油立管结构刚度过低、 管内流体带动下电潜泵叶轮旋转所对应的扰动频率与立管低阶固有频率重合而引发共振, 是导致停泵过程中立管剧烈振动的主要原因;②随着固定支撑数目的增加, 立管刚度及各阶固有频率也将增加;③合理设计竖井内固定支架的数量和位置, 使立管各低阶固有频率避开正常出油和停泵过程中的电潜泵扰动频率, 可以对出油立管振动起到抑制作用。

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王中元 罗东坤 刘璘璘

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城市燃气发展阶段应该在坚持全过程透视、 全要素梳理和全方位考察的原则下进行合理划分,而不应简单地以主要气源为依据进行阶段划分。从煤气在中国开始出现到新中国成立前, 人工煤气为唯一城市气源, 城市煤气与殖民主义密切相关且定向发展;新中国成立后至全国城市煤气工作会议前 (1984), 国家煤气政策缺位, 天然气和液化石油气渐入城市煤气, 气源结构发生积极变化;全国城市煤气工作会议后至2002年为行业政策形成阶段, 发展城市煤气政策逐步形成, 多气源齐头并进发展迅速, 以人工煤气为主的供气格局发生重大改变;多元投资主体竞争, 集团化发展与形成, 确立天然气的主导地位是现阶段城市燃气发展的主要特征。内在需求、 政策引导和资源保障是城市燃气发展中的关键性因素。

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康凤立 孙海峰 熊亚选 邓展飞 刘蓉

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为了研究 SCV 液化天然气气化器水浴内复杂的两相流传热规律, 简化 SCV 气化器的工程应用计算方法, 利用传热学理论, 通过忽略烟气对传热过程的影响, 简化了传热管束外流体流场、 换热管内的温度场和流场, 利用理论分析的方法建立了水浴加热-液化天然气气化传热过程的数学模型。将实际运行中的浸没燃烧式液化天然气气化器的工作性能参数带入新建数学模型, 计算得到了管外平均对流传热系数、 总传热系数、 总换热管长、 总换热面积, 同时根据 SCV 气化器的加热负荷、管外测量水流速度等反算上述数学模型中的 4 个参数值, 结果表明:管外平均传热系数的模型计算结果与实际运行参数的偏差为 16.8%, 但总传热系数、 总换热管长、 总换热面积的偏差仅为 6.9%、 -7.9% 、-7.9%, 总体上可满足工程计算的需要, 验证了所建数学模型的可靠性。

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尤杨 陈军 和倩倩

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为了解决油料装备面临的部队需求多样化、 个性化与低成本、 短交货期的矛盾, 采用产品族设计的方法对油料装备进行产品族规划。综合分析了油料装备产品族及后勤保障的特点, 基于产品族的模块性和通用性两大特点, 以及油料装备自身特征, 最终提出了模块化、 通用性、 军事用途和油料保障这 4 项影响产品族聚类划分的属性。评价装备集合关于这 4 项属性的关联性, 运用层次分析法确定各属性权重后, 建立装备综合关联度矩阵。运用改进的层次聚类算法对油料装备产品族进行聚类划分, 装备在不同划分粒度下的族类归属用聚类树图表达, 实现了在不同相似度阈值的取值下, 油料装备的相似聚类, 即油料装备产品族划分, 最后用实例证明了该划分方法的可行性。

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贾保印 白改玲

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大气压变化对 LNG 接收站蒸发气量 (BOG) 计算的影响因工程项目自身特点不同而有所差异, 结合不同工程项目的储罐压力控制方式, 详细分析大气压变化对BOG 产生量的影响, 结果表明:对于采用 LNG 储罐表压来控制 BOG压缩机运行负荷的 LNG 接收站, 在计算 BOG量时, 应将大气压降低这一因素考虑在内, 尤其是对于沿海地区大气压波动较频繁的工程项目;对于采用 LNG 储罐绝对压力来控制BOG 压缩机运行负荷的 LNG 接收站, 在计算 BOG 量时无需考虑大气压变化这一因素。基于国内外 BOG 计算方法的对比结果, 推荐了较为合理的计算方法, 可为 LNG 接收站中BOG产生量的计算, 以及如何确定 BOG压缩机处理能力提供借鉴。

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赵鹏飞 王武昌 李玉星 魏丁 张庆东

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考虑水合物浆相间相互作用、 粒径分布、 固相黏度、 最大内相堆积率等基本物性, 基于 Euler-Euler 双流体模型, 建立描述管道内水合物浆流动的数值模型, 并对水合物浆的粒径特性、 阻力特性进行分析。结果表明:与 Mulhe粒径模型相比, Camargo 粒径模型考虑了水合物聚结体间的相互作用, 粒径模拟值与实验值更为接近;颗粒动力学模型对水合物浆湍流流动时颗粒间剪切作用的刻画较为准确, 但在描述水合物浆层流流动时误差较大, 而基于 Brinkman 方程、Ostwald 方程的黏度模型因与水合物体积分数、 剪切速率间存在耦合关系, 对水合物浆湍流、 层流流动阻力特性的预测效果较为理想。该研究建立的数值模型可以为水合物浆安全流动研究及工程应用提供支持。

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冯明洋 肖国清 陈健 王富祥 于红红

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为了研究油气管道钢级普遍提高对 B31G 标准的影响规律, 从屈强比、 流变应力和缺陷深度比等因素出发, 系统地分析了管线钢屈强比变化对流变应力取值的影响, 并在对不同版本的 B31G标准进行对比的基础上, 详细分析了缺陷深度比变化与管道钢级提高所造成的B31G 标准计算结果保守性和集中性的变化。研究结果表明:随着管道钢级提高, B31G 标准计算结果的保守性逐渐减小, 并向冒进发展, 计算结果的集中性也明显变差, 由此导致了 B31G 标准对高钢级管道适用性越来越差, 通过对流变应力取值重新定义能在一定程度上改善 B31G 计算结果的保守性, 但难以从根本上解决集中性差导致的适用性问题。

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马伟平 蔡亮 王禹钦 曹燕

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试压是新建管道工程建设的关键环节, 对于保证管道安全运行具有重要意义。评价了国内外管道试压技术水平和研究现状, 对美国、 加拿大、 英国、 俄罗斯的试压标准与国内标准的差异进行了研究。提出了借鉴澳大利亚管道技术标准改进国内标准的方法。介绍了澳大利亚管道概况和技术标准体系, 以澳大利亚管道试压技术标准 AS 2885.5-2012 为例, 深入研究了该标准与国内标准的差异, 该标准的先进性表现在液态石油试压技术要求、 气体试压安全管理研究、 基于管段类型确定强度试验等级、 强度试验合格评定准则、 压力表量程精度、 温度计检定周期, 以及基于风险评估和降低试压强度的隔离区准入条件。最后, 提出了借鉴澳大利亚管道试压标准改进国内标准的建议。

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席海宏 赵玲玉

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天然气长输管道受下游用户用气不稳定影响, 一定时间内必然处于进销不平稳状态。如何借助管道现有调峰手段, 确定科学、 合理、 高效的调峰方案是管道运营企业追求的目标。以榆林-济南输气管道 (榆济管道) 为例, 评估了该管道在不同输气量下的末端调峰能力, 分析了配套储气库的注采气能力及工作要求, 测算了管网下游用气不均衡系数, 最终结合管网实际情况, 提出了优选调峰方案的措施及步骤。将榆林-济南输气管道调峰优化问题程序化、 指标化, 提高了制定方案的及时性、
科学性及经济性。以管道 2012-2013 年冬季的调峰问题为例, 验证了该优化方法的可行性, 得出了日调峰以管存为主, 季节性调峰应采用管存及储气库联合调峰, 满负荷运行状态下管存尽量不调峰等共识, 将有效指导管道的运行管理工作。

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苑伟民

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在对立方状态方程形式及数值算法进行研究的基础上, 用数值计算方法中的牛顿法、 线性插值法、 二次插值法、 多重迭代法进行运算, 将简化后的方程进行简化和验证, 用于立方状态方程的显式化公式推导, 提出了显式 PR 气体状态方程。该方程无需迭代, 形式简单, 既可采用手工计算, 也可采用电子表格或任意编程语言计算, 明显降低了对化工或油气专业人员计算机编程及数值算法等水平的要求。经过使用上百组数据对计算结果的精确度和计算时间进行验证, 结果表明:与迭代方法相比, 提出的显式化 PR 气体状态方程计算简单, 相对误差控制在 10-5之内, 计算时间是迭代算法的1/10。

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安世居 杨强 白海洋 梁威 冯岩

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海洋复合软管应用过程中会发生过度弯曲现象, 故设计弯曲限制器, 以防止海管的过度弯曲。海洋复合软管弯曲限制器设计需要考虑各种荷载情况, 且每一个弯曲限制器均要根据实际情况进行单独设计, 以符合不同状态海洋柔性软管在不同环境荷载下的具体要求。为了更好地设计弯曲限制器, 针对海洋复合软管弯曲限制器所受功能载荷及环境载荷的特点, 结合柔性软管弯曲限制器有关的规范文件, 分别对海洋复合软管弯曲限制器系统的材料特点及选择、 结构设计、 局部和整体计算分析、 制造加工工艺及测试方法进行了研究。基于研发软件、 计算公式及有限元分析软件进行了弯曲限制器的计算分析。研究成果对国内进行海洋复合软管弯曲限制器的设计及制造具有重要意义。

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戴联双 张海亮 赵晓明

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管道内检测器性能规格直接决定着管道本体隐患是否能够被系统地识别出来, 其也是管道运营企业根据自身管道情况选择合适的检测器的关键因素。通过对管道内检测器的检出率 (POD)、识别率 (POI)、 误报率 (POFC)、 采样频率、 定位精度、 检出缺陷类型及其阈值、 缺陷尺寸量化精度,以及抗外界干扰能力 (如管道内壁清洁度、 流速和温度影响) 等性能规格关键指标的分析, 提出了开挖验证和牵引试验验证管道内检测器性能规格的方法, 建立了管道内检测器性能规格关键指标的计算方法, 为管道运营商实现基于风险的检测提供了选择检测器类型和性能指标的判定依据。

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张新建 费雪松 王梓力 周利剑 贾韶辉

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在油气长输管道完整性管理领域引入数据挖掘中的关联规则技术, 发现完整性数据中潜在的关联关系, 充分发挥数据价值。通过对管道完整性数据关联规则挖掘流程进行研究, 对经典 Apriori算法中频繁项集生成效率进行优化, 结合中石油某管道开展完整性管理积累的外检测与内检测数据进行了关联规则挖掘, 并对挖掘结果进行了分析和解释。挖掘结果表明, 通过关联规则技术可以发现管道本体缺陷与周边环境、 本体属性数据之间潜在的关联关系。关联规则挖掘方法应用于管道完整性数据分析能够有效减少无兴趣规则的数量, 发现潜在的管理重点, 为长输管道完整性管理提供科学、 准确的决策依据。

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赵晓利 张琳 李睿 李博 张新宇 靳元章 宋乔 张波

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针对管道内检测缺陷点的定位问题, 提出了一种基于漏磁原理的管道环焊缝识别方法。在使用内检测结果对缺陷点进行修复时, 需要准确定位管道缺陷点位置。内检测器通过搭载里程计来记录检测器前进里程, 从而定位管道缺陷点位置。但是由于检测器在管道中的旋转前进方式及里程计的累积误差, 导致检测器记录的里程与实际的管道里程存在较大偏差, 且该偏差随检测里程增加而增大。为了准确定位管道缺陷及特征点, 在检测器上加装焊缝检测器, 在内检测数据处理中识别出管道环焊缝, 通过环焊缝里程来对缺陷点进行精确定位。牵拉试验证明, 该环焊缝识别方法识别率超过 95.24%。

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姜法兴 林芬 沈志春 熊风 姚献东 赵科仁

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为提高吸油材料的经济性并减少吸油材料在使用过程中潜在的二次污染问题, 以正硅酸乙酯为原料, 乙醇和水为溶剂, 硫酸和氢氧化钠为催化剂, 聚酯纤维毡为基底材料, 通过溶胶-凝胶法和二氧化碳超临界干燥工艺, 得到了新型的低密度气凝胶复合毡材料。用 FTIR、SEM 等分析手段,对复合毡进行了表征, 并对复合毡的吸油率、 保油率、 吸油速率及回收方法进行了分析。实验结果表明, 该复合材料具有较高的吸油速率和吸油率, 在油水选择性、 受压保油性方面明显优于传统吸油材料, 并可通过二氧化碳超临界干燥工艺, 回收废油且再生气凝胶复合毡材料。该新型吸油材料与超临界干燥工艺的配合, 为废油回收处理开辟了一种高效无污染的新方法。

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胡书勇 李勇凯 王梓蔚 彭国奇

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采用 CO2 作为天然气地下储气库的垫层气, 对于减少建库成本, 节约资金, 实现碳的有效地质埋存具有重要的战略意义与社会意义。基于文献调研, 对 CO2 与天然气的物理性质、 作垫层气的CO2 与工作气的混气机理、 CO2 作垫层气的储气库的渗流扩散耦合问题及最优运行控制方式的研究现状进行总结, 并对其发展前景作了展望, 提出了今后研究的重点、 难点, 包括:①实验研究 CO2、 地层水、 储层岩石相互作用机理, 混气区变化特征及气-气互驱渗流特征;②建立考虑 CO2 及天然气混合的吸附、 扩散、 对流三维气-气驱动及气-液流动的综合模型, 补充并完善目前国际上流行的商品化数值模拟软件对以 CO2 作垫层气的储气库运行的适应性;③研究多次注采过程中气库的库容变化规律, 优化气库运行控制, 保证气库安全高效运行。

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薛鲁宁 郑洪龙 周利剑 李明菲 李在蓉 程万洲

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油气管网可靠性研究是提升管网风险评价定量化水平的必然选择, 充分吸收可靠性的现有研究成果, 对油气管网的可靠性研究具有重要的促进作用。从单元、 系统、 网络 3个层面总结了目前比较典型的可靠性计算方法, 介绍了不同方法的计算思路, 结合油气管网的特点, 分析了不同方法在油气管网可靠性计算中的应用前景。对于单元的可靠性计算, 概率统计法和机理建模法是应用最多、发展最成熟的方法;对于系统的可靠性计算, 布尔法和马尔科夫方法在其他行业应用都比较成熟,而马尔可夫方法在处理单元的共因失效和相关失效方面更具优势;对于油气管网网络可靠性的计算, 目前的连通可靠度计算方法可以直接应用, 而容量可靠度理论尚需根据油气管网的自身运行特点进行发展。

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唐立志

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为了明确海底水力喷冲式开沟机的射流破土规律, 围绕高压淹没射流的破土效果, 开展了相关实验研究。实验中, 通过土体配比与测定, 得到了不同抗剪切强度的实验用土。高压射流破土效果主要与土体强度、 射流压力、 喷嘴形式及射流靶距有关, 通过清水实验, 对比了圆形喷嘴和扇形喷嘴的射流打击力, 最终选定圆形喷嘴进行破土实验。根据射流压力、 靶距和土体强度的不同, 分别测定了各个工况下的射流破土效果, 将射流打击后的土体表面进行3 维测扫, 绘制了破坏土体的 3 维图像, 分析了射流打击土体的深度和宽度, 最终给定了在特定要求下破坏土体的射流工况。

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周颖涛 周绍骑 晁文胜 张少波

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针对油库管道, 为诊断管道是否泄漏, 利用管道泄漏声发射信号非平稳的特点, 提出了基于HHT 时-频熵的声发射管道泄漏诊断方法。该方法采用 Hilbert-Huang 变换分析管壁声发射信号,求得信号的HHT谱, 将HHT时-频平面划分为等面积的时-频块, 运用信息熵的计算方法, 求得时-频块内所包含能量的信息熵, 通过对比信息熵的大小判断管道有无泄漏。采用 3 组模拟信号作为仿真对象, 求取 HHT 时-频熵, 其大小与理论分析相符, 验证了该方法的有效性。用模拟管道进行输水实验, 分别对距离泄漏孔 2.0 m和 14.8 m 的管壁声发射信号进行分析, 判断管道是否泄漏, 实验表明该方法可以准确诊断管道有无泄漏。

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魏文倩 孙宝江 王粤 高永海 刘晓兰

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为研究深水油气混输管道的水合物形成问题, 结合西非安哥拉海域某油田开发数据, 使用OLGA软件对海底长输管道、 深水立管和井筒内的水合物生成情况进行了数值模拟。结果表明:在所给出的油流组分和产量变化情况及设定的节点温度压力条件下, 该管道与井筒的温度和压力范围不落在水合物生成区内, 水合物生成风险极低;随着含水率升高, 该油田海管管内压力和管段总压降均升高, 管内温度升高, 管段温降减小;随着气油比增大, 海管管内压力和管段压降降低, 管内温度降低, 管段温降增大。结合油流组分和工况, 分析认为油藏产出水中含盐量很大, 油藏流体重烃组分含量较高, 抑制了水合物的生成。

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许雷阁 林缅

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海管不平整度分析是悬跨海管设计、 施工和运行维护过程中的重要环节。基于向量式有限元方法, 提出了一种海管不平整度分析新方法。该方法采用 UWAPIPE 模型模拟管土耦合作用, 采用基于区域分解的 MPI 并行技术以提高计算效率。对我国南海一段经过沙波区的海管进行不平整度分析, 得到了海管位形、 悬跨状态以及管道内弯矩分布, 模拟结果与水下机器人 (ROV) 调查结果吻合良好。在此基础上, 基于大量悬跨数据的统计分析, 给出了不同工况对悬跨长度和高度的影响。模拟了危险悬跨海管开挖治理后的状态, 结果表明开挖治理不仅能够有效消除悬跨, 同时能够大大减小管道内弯矩分布。相关方法可用于海底长输管道的安全预警。

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金光智 李法中 杜帅

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为了弥补液化石油气球罐发生泄漏时常规在线火气监测及应急措施的不足, 实时监测和发现球罐法兰面的微量泄漏状况, 提出了一种基于法兰面微量泄漏在线监测系统的设计, 对设计目的和原理、 核心部件密封套筒的制作、 密封套筒密封失效的检测方法进行了介绍。根据单个或多个法兰面微量泄漏在线监测系统, 能够迅速判断法兰面微量泄漏的准确位置, 在液化石油气泄漏发生的最初阶段就能及时地进行监测, 便于操作人员进行相应的维护和保养, 避免更大泄漏量的发生, 将事故风险的隐患降低到最小程度。该设计已经获得国家实用新型专利, 专利号为 ZL201220435548.5。

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全青 王玮 王鹏宇 高歌 韩亚冲 朱铭 宫敬

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分别选取含蜡量为 20.95%、 27.5%、 35.0%的 3 种易凝高黏原油, 利用冷指实验装置进行蜡沉积实验, 并结合高温气相色谱仪分析沉积物组分的变化, 探究了蜡沉积层的老化现象以及温度条件对老化的影响。结果表明, 随着时间的延长, 沉积速率呈增大趋势, 且含蜡量越高的油品增长幅度越大;随着时间的延长, 高碳数蜡分子不断向沉积层中扩散, 低碳数蜡分子则从沉积层中向油流中反扩散即老化过程, 这一过程导致沉积层中的高碳数蜡分子含量不断增加, 低碳数蜡分子比例不断减小, 且高温度区间时的扩散与反扩散作用更加强烈, 相应碳数变化幅度更加明显;温度区间越低, 沉积层含蜡量的最大值出现时间越早。

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杨小龙

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针对我国天然气长距离管道日益增多, 独立管道出现事故频繁、 管道停输等问题,调研了国内外天然气长输管道并行跨接规范及管道跨接方案设置技术, 在西气东输五线与六线并行管道进行了 4 种跨接方案应用, 并进行了管道受损等效对比研究。结果表明:跨接阀数量与年系统降量呈反比, 随着跨接阀数量的增加, 系统年失效频率增加, 年挽回的损失气量相应降低, 导致挽回的损失气量与增加投资的比值变小。两座站间设置1 座跨接阀室的跨接方案性价比最高, 这说明在设置跨接方案时, 存在一个最优的跨接阀数量。建议在西气东输五线与六线站间设置1 座跨接阀室, 采用阀前、 阀后均设跨接管的设计方案, 该方案能提高管道事故应急调配能力, 并能保障整个管道系统的供气可靠性, 设计方案较为经济合理。

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孙广宇 张劲军

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W/O型原油乳状液是原油开采和集输过程中常见的油水共存状态, 其流变性质是多相混输管道流动安全保障的基础资料。阐述了分散相液滴体积分数及粒径对原油乳状液表观黏度的影响, 总结了现有的黏度预测模型;分析了乳状液中无固相存在时, 以及有蜡晶析出时, 液滴自身以及液滴与蜡晶共同作用对乳状液黏弹性的影响;从屈服过程的变化、 屈服应力、 屈服应变的角度, 详尽分析了分散相液滴导致原油乳状液凝胶屈服行为发生的改变;从原油乳状液凝胶的结构裂降和结构恢复行为两个方面, 分别探讨了含水率对其触变性的影响。

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皮嘉立 杜娟 吴杰 张冬梅 余彬彬 姚力 王铭 魏振堃

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原油罐清罐和油品调和时会应用油罐旋转喷射搅拌器, 为了研究旋转喷射搅拌器喷嘴结构对搅拌效果的影响, 对平喷嘴、 拉法尔喷嘴和文丘里喷嘴进行了对比, 使用 ANSYS15.0 实现直径 16 m油罐的喷射搅拌全流场数值模拟, 并以密度的标准差作为评价搅拌效果好坏的量化参考。在仿真计算的设置中, 为了实现对喷嘴旋转的模拟, 采用了滑移网格;黏性模型选择湍流的标准k-ε 模型;多相流模型选择混合模型。数值分析结果表明:出入口流速相等的情况下拉法尔喷嘴和文丘里喷嘴中的流速高于平喷嘴中的流速;在油罐旋转喷射搅伴器的搅拌作用下, 密度标准差随时间推移逐渐减小;搅伴器配置拉法尔喷嘴和文丘里喷嘴后相比于平喷嘴搅拌效果更好, 尤其是在搅拌 20~30 min 内, 后者与前两者的差距最为明显。据此使用油罐旋转喷射搅拌器时, 推荐配置拉法尔喷嘴或文丘里喷嘴。

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陈亮 彭忍社 刘英杰 李瑜

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基于国内紧急截断保护的关键装备——气液执行机构研制过程和产品应用的经验及成果, 结合国内诸多设计、 施工和用户单位对电子爆管保护功能认知不足的现状, 针对性地对当前天然气管道上常见的气液执行机构电子爆管保护单元的基本构成、 工作原理和功能特点等进行了详细介绍,阐述了电子爆管保护单元在实际使用中涉及到的国内和国际上强制要求的标准和规范, 最后还介绍了近年出现的爆管保护新技术及其应用特点, 以期对国内天然气管道气液执行机构爆管保护的合理设计、 正确施工及有效管理发挥一定作用。

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王坤园 程国明 陈剑

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近年来煤矿开采引起的地面塌陷已影响了油气管道的安全运营, 我国煤矿采空区上方埋地管道的安全性评判标准及稳定性量化标准尚不成熟, 对长壁开采过程中不同开采阶段引起的管道变形破坏特征尚未研究。利用安全系数的概念反映管道不同部位的应力情况, 基于第四强度理论, 应用有限差分软件 FLAC3D中的 FISH 语言输出管道的安全系数, 进而判断管道的稳定性, 分析了长壁开采过程中不同开采阶段管道的下沉和安全系数的变化规律。研究结果为沉陷区埋地管道的监测和防护提供了理论依据。

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曲世元 侯吉瑞 崔铭伟 曹学文

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应用真实环道和自制试验装置, 模拟起伏管路多相流动条件下 X70 钢的 CO2 腐蚀问题, 通过电子显微镜、 腐蚀挂片等对挂片表面形貌、 腐蚀速率情况进行分析, 试验研究了多相流动状态对X70钢 CO2 腐蚀速率的影响, 结果表明:随着气液比由低到高, 管内流型由满管流到段塞流再到弥散流发展, 挂片均匀腐蚀速率先是缓慢升高, 在段塞流时达到最高值, 随着流型由段塞流向弥散流转变,挂片表面均匀腐蚀速率逐渐减小;挂片局部腐蚀一直在加强, 在弥散流状态下, 由于空泡腐蚀的存在, 挂片局部腐蚀得到了最大程度的发展。

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程福松 侯磊 周亚云

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为更好地实现石油化工生产区域的定量风险分析, 介绍了多米诺效应的定义和评价流程, 总结了国内外相关研究成果, 分析了风险评价中使用到的热辐射、 超压、 碎片对设备损坏概率的计算模型, 认为模型对影响因素的考虑不够全面, 影响了评价结果的准确性, 提出了未来应关注的研究方向。通过多米诺场景概率计算出人员伤概率, 可以为事故的救援工作提供支持。为完善国内的风险评价内容, 应该逐步在制定规范时对多米诺效应的评价提出要求, 根据评价结果采取相应措施, 中断初始事故的扩展蔓延, 防止事故多米诺效应的发生。

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刘国

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目前管道业界在固态去耦合器产品的选型、 应用设计和检测中存在诸多空白和误区, 相关的技术标准编制工作也严重滞后于工程应用。通过对固态去耦合器内部结构和元件进行分析, 结合现场检测数据, 对固态去耦合器产品的直流电流泄漏量、 交流阻抗和故障安全等技术指标进行了探讨;对埋地钢质管道故障电流防护和电磁感应干扰防护中不合理的设计、 应用进行分析并提出了对应的解决方案;对使用固态去耦合器进行交流干扰防护后对管道外检测的影响进行了阐述。固态去耦合器产品在管道交流干扰防护工程中存在一定程度的滥用问题, 既增加了工程投资又对管道的腐蚀防护造成负面影响, 应尽快出台相应的技术标准和规范以指导其合理应用。

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蒋林林 韩文礼 张红磊 王伟

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开展冻土区管道的建设, 需要在寒冷的环境下进行施工, 硬质聚氨酯保温瓦块避免了低温发泡的问题, 但也存在施工效率低、 不能保证保温效果的问题。将柔性保温材料二氧化硅气凝胶保温毡、 聚乙烯泡沫塑料引入补口保温层结构, 用以提高施工效率, 改善保温效果。在不同的工作管温度下, 对 3 种补口保温层结构的导热系数、热流密度、 外表面温度分布进行了研究, 结果表明: 115 mm硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数、 热流密度最小;二氧化硅气凝胶保温毡可以改善聚氨酯保温瓦块补口外表面的温度分布;聚乙烯泡沫 + 二氧化硅气凝胶保温毡保温结构的保温性能可以满足工程需要, 施工性能较好, 可用于寒冷环境下的管道保温补口施工。

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周利剑 李振宇 贾韶辉 唐森

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美国拥有世界上最复杂和庞大的油气管道输送系统, 监管工作挑战巨大, 为满足不同部门和机构监管需求, 逐步建立起以联邦各职能部门、 各州政府、 各种技术协会、 管道运营商和公众互为依存的管道监管体系。在体系运转中, 充分依托信息化的技术和手段, 根据不同的监管权力划分, 建设了国家管道地图系统等信息平台, 为保障管道安全, 制定完整性计划等具体监管要求提供了有效的工具。基于此, 分析了美国实施管道监管过程中的具体需求, 研究信息化在监管体系中发挥的作用,介绍了美国在管道监管的信息化中开展的相关工作, 指出我国可以从美国油气管道监管体系得到启示, 通过开展信息化工作, 加强管道的安全和经济监管。

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王俊奇 李启锋 郑欣

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基于天然气资源协调优化模型, 为了实现天然气用户用气量的合理分配, 以天然气的使用价值代替天然气价格, 以效益最大化为目标函数, 以用户的用气量为约束条件, 建立并求解天然气资源的协调优化模型。该模型克服了传统方法分配天然气资源误差较大的不足, 实现了天然气资源协调优化配置的目的, 大大提高了天然气的使用价值, 对于天然气营销部门制定合理的用气方案、 供气计划以及应急预案, 进行天然气资源的协调优化和调度决策具有重要的指导意义。

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狄向东 张德文 刘滨 许庆元 刘骁

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为了提高天然气计量检定站的安装精度与安装效率, 减少安装过程中出现的错误, 结合天然气计量检定站现场实际安装经验, 对直管段安装, 工艺管道吹扫试压及扫水等施工阶段进行分析, 总结出了天然气计量检定站建设期间施工工序的关键点:工作级与检定台位安装的关键在于直管道安装 “0 应力” 与直管道及伸缩器的安装顺序;管道吹扫过程的关键是利用辅助工具吹扫 DN300~DN600 口径管道;管道试压过程中应固定好伸缩器的锁紧螺丝;扫水过程需要注意的是作业坑的设计和管内游离水的排放。上述天然气计量检定站各施工工序关键点, 可为同类计量检定站的建设提供理论参考。

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彭延建 张超 肖立

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 LNG 接收站防波堤、 海堤的堤顶需通行车辆, 因此 LNG 卸料管道穿越防波堤、 海堤是设计难点, 同时 LNG 的低温特性使其不能采用顶管、 埋地敷设等常规管道的穿越方案。借鉴美国、 日本采用海底和地下涵洞连接码头和储罐工程的实践经验, 提出 LNG 卸料管道 “堤顶箱涵” 过堤方案:通过在堤顶道路设置钢筋混凝土箱涵, 使 LNG 卸料管道在同一标高内平顺通过海堤, 箱涵两侧设置4%坡道, 满足平交道路车辆通行要求。实例应用结果表明:该方案既不影响堤顶道路通行和堤身稳定, 又能保证LNG接收站工艺管道的正常运行及检修。同时, 通过核算海堤的防潮设计水位,堤顶箱涵” 不影响海堤的防潮功能, 可为面临同类问题的 LNG 接收站管道穿堤设计提供参考。

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林家祥 张志霞 刁玉平

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为了研究可维修天然气管道系统可靠性增长预测问题, 结合广义伽玛分布与统计学理论, 建立可靠性增长的数学预测模型。采用数字仿真技术, 利用点估计、 区间估计、 标准差和比例系数, 对可维修天然气管道系统可靠性增长进行预测并进行预测精度分析, 结合具体应用实例验证其有效性。研究表明:将失效分布的寿命解析思想应用到可维修天然气管道系统可靠性增长预测中, 可以有效提高预测精度, 增加了数据量, 更好地解决了管道等小子样系统因数据不充分引起的可靠性增长预测精度问题, 同时为管道预维修及后维修提供理论指导。

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甄洁

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珍珠岩膨胀填充施工是 LNG 储罐建设后期关键工序之一, 其填充质量直接关系到储罐投产后的保冷效果。珍珠岩现场膨胀、 填充设备主要包括原料仓、 膨胀炉、 旋风分离器、 热交换器、 集尘器、 输送系统、 振实器等。膨胀珍珠岩的填充工艺流程包括填充之前的准备工作、 膨胀珍珠岩的填充、 填充效果的检测以及填充后的振捣。LNG 储罐珍珠岩的膨胀、 填充作业是不间断作业, 在整个作业过程中需采用振实密度检测仪、 粒度分析仪等对珍珠岩的松散密度、 振实密度、 粒度级配、 含水率及导热系数进行定时检测并记录检验数据, 依据检测结果调整珍珠岩膨胀工况, 可有效确保投产后LNG储罐整体 BOG 蒸发率测试合格, 避免储罐珍珠岩保冷作用减小或失效。

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曹学文 吉俊毅 杨文

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LNG (液化天然气) 进入常温卸料管道前进行预冷, 在低温氮气预冷过程中, 会出现管道顶底温差较大现象, 过大的顶底温差会造成管道拱起。利用 Fluent 软件, 建立 LNG 卸料管道氮气预冷三维模型, 采用阶段降低氮气入口温度的预冷方式, 模拟氮气预冷卸料管道温度分布规律, 探究卸料管道顶底温差产生原因及影响因素。结果表明:在预冷过程中, 管道近管壁处温度梯度大, 管道内部温度梯度较小;同时预冷过程中管道内自然对流作用不可忽略, 与管道换热后的氮气温度升高、密度减小, 在浮升力作用下向上运动, 从而导致顶部温度高于底部温度;影响顶底温差大小的因素有预冷时间、 质量流量、 氮气温度等;顶底温差随时间先增大后减小, 质量流量越大, 氮气入口温度越低, 管道顶底温差越大。为避免管道顶底温差过大和预冷速度不超过 10 K/h,采用阶梯式预冷,逐渐将温度降至123 K 左右。

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张乃禄 王萌 黄建忠 王帅 许磊

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为提高油气管道维抢修作业人员可靠性, 减少作业人为失误事故, 需要对其可靠性进行准确评价。以西北石油管道维抢修分公司维抢修作业人员为评价对象, 通过对作业人员的可靠性分析,构建 3 层可靠性评价指标体系, 在此基础上应用层次分析法 (Analytic Hierarchy Process, AHP) 确立各指标权重, 并采用灰色-模糊理论进行维抢修作业人员可靠性综合评价。由等级贴近度法处理评价结果向量, 得到可靠性评价等级为良好, 其组织管理因素对维抢修作业人员可靠性影响最大, 次之为个人自身因素。该评价体系为进一步提高人员可靠性指明了方向和途径, 对西北石油管道维抢修公司完善应急人员管理有重要指导作用, 也为其他公司维抢修人员的可靠性评价提供了借鉴。

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王鹏 池强 吉玲康 陈宏远 杨放

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冷弯管通常采用普通钢管进行现场冷弯, 从而达到符合设计要求的弯管角度。为研究高应变钢管作为冷弯管母管的可行性, 采用 3 种弯制工艺对 X70 高应变钢管进行了现场冷弯试验。通过拉伸试验、 夏比冲击试验及落锤撕裂试验等分析了弯制工艺对 X70 高应变钢管的几何尺寸与性能的影响。结果表明:弯制工艺对钢管壁厚变化的影响不大, 弯制前后的椭圆度有较小变化, 横向性能变化不明显, 而弯管外弧侧的纵向屈服强度和屈强比明显增大, 内弧侧的纵向屈服强度和屈强比随曲率半径的增大而减小。采用高应变钢管弯制的冷弯管性能优良, 为冷弯管在复杂服役环境的应用提供了新的途径。

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马宁 张艳

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利用 ANSYS 软件的力学分析模块对埋地管道进行应力分析, 存在建模过程不直观、 分析效率低等问题。基于 Winkler 弹性地基梁理论, 建立了埋地管道应力分析的模型, 将其应用到 VC 对ANSYS 软件的二次开发中, 确定了建模的土弹簧理论计算公式。针对 VC 对 ANSYS 二次开发中关键的接口问题, 运用参数化建模的方法建立了埋地管道应力分析模型, 并对整个建模过程进行了封装。阐述了 ANSYS 的二次开发原理和基于参数化设计语言 APDL 程序的二次开发方法, 并介绍了程序的具体封装过程和调用方法。应用结果表明:该软件便于操作, 且提高了埋地管道应力校核效率。

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杨经敏

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以最经济的方式充分回收利用 LNG 冷能是目前各 LNG 接收站所面临的重要问题。结合热力学原理和国内外应用实例, 重点分析了有机朗肯循环法中冷能利用效率的影响因素, 提出了循环工质的选择原则;对单一工质和混合工质进行对比, 分析了压力对 LNG 冷能回收的影响, 给出了多级串联分段梯级和多级复合梯级利用的循环系统优化方案。以广西 LNG 接收站为例, 结合当地LNG 市场实际状况, 分析得出 LNG 冷能发电配套冷能加海水制冰方案是适合广西 LNG 接收站的最优方案, 为广西 LNG 项目冷能利用指出了方向, 同时对南方其他沿海LNG 接收站冷能利用具有一定指导意义。

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谷思宇 李刚

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及时发现燃气轮机组压气机叶片积垢故障并进行水洗作业, 能够降低机组的运行维护成本,同时有助于避免其他气路故障的发生。以 2 台天然气长输管道LM2500+SAC型燃气轮机为例, 建立了基于气路热力参数的燃气轮机压气机性能计算模型, 分析压气机水洗作业前后压气机等熵效率、 进气质量流量、 耗功等的变化, 结果表明: 水洗作业后2台压气机等熵效率分别提升0.9%、 1.5%,但每运行 2 000 h 将会带来约 1%的压气机等熵效率衰减, 当叶片表面积垢达到一定程度后效率衰减趋于稳定;压气机积垢每造成 1%的等熵效率衰减, 会造成约 2%的折合质量流量衰减;水洗对降低机组功耗有明显的效果, 但环境温度升高也会导致压气机耗功增加, 因此耗功并不适合作为压气机积垢的判据。因此, 可采用同压比下等熵效率衰减、 同转速下压气机质量流量衰减作为判断压气机是否积垢的依据。

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何国玺 梁永图 方利民 任玉鸿 肖俏

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随着煤层气田的滚动开发, 集输管网复杂程度急剧增长, 管网设计过程中需要考虑环境因素及可靠性, 地形起伏和障碍等的存在会影响整个管网系统的管道走向、 站位选择。结合 “多点接入、柔性集输” 和 “枝上枝” 集输工艺特点, 研究煤层气集输管网系统在三维地形且存在障碍情况下的优化并计算优化管网的可靠度。利用三次 B 样条曲线插值和障碍函数叠加的方法对地形仿真, 以管网系统的经济性为目标函数, 以相关集输条件为约束, 讨论枝状和放射状两种管网连接方式, 对连接方式交叉后的4 种管网布局模式的经济性进行对比, 并将管网可靠性分析转化为树型网络可靠度问题进行求解。结果表明: 三维地形下的绕障路径优化既可以减少距离, 又可以降低路径的起伏程度,与二维平面上的绕障路径只会使距离增加有本质区别;枝状管网经济性好, 放射状管网可靠度高,以总花费与可靠度比值为评价指标,“放射状+枝状” 管网布局最优;与原模式相比, 优化后的 “枝状+枝状” 与 “放射状+枝状” 集输管网布局建设投资费用均可减少约 30%, 且前者管网总长度比后者短约 29%, 验证了模型的合理性和先进性。

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魏斌 李鹤林 李发根

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基于海洋深水油气田开发过程中油气集输的需要, 综述了国内外双金属复合管的主流制造工艺, 重点从基管材质、 耐蚀合金层材质、 界面结合性能、 可焊接性、 尺寸精度、 弯曲性能 6 个方面分析了海底油气输送用双金属复合管的性能要求。通过与 “碳钢+缓蚀剂”、 内涂层、 耐蚀合金纯材等其他防腐措施对比, 指出了双金属复合管的经济技术优势: 双金属复合管尽管前期比 “碳钢+缓蚀剂”和内涂层管材成本要高, 但后期维护费用很少, 且具有较高的安全可靠性。总结分析了国内外海底油气输送用双金属复合管的应用现状, 指出应从产品制造工艺、 配套产品、 现场焊接技术、 质量控制等方面提高我国海洋油气输送用双金属复合管的技术水平。

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胡超 谢芝 生动 韩荣鑫 刘庆胜

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卸料管道预冷是确保 LNG 接收站顺利投产试运行的重点工作, 既可防止管道温度变化过快造成管材损坏, 也可检验和测试低温设备的性能及质量。山东 LNG 接收站为了缩短 LNG 船舶靠泊时间、 降低接收站运营成本, 其关键技术是分段渐进式预冷与温度控制, 据此提出了在首船接气前采用液氮预冷卸料总管的方法:由于山东 LNG 接收站卸料总管较长, 将其分成 A、B、 C 段进行渐进式预冷, 当管道顶底部温差超过 10 ℃时, 关闭隔断阀门, 憋压至 0.2 MPa 后进行爆吹以消除温差;为了方便操作与控制, 按照 0 ℃ 、-30 ℃ 、-60 ℃ 、-90 ℃ 、-120 ℃ 、-150 ℃温度节点来调整汽化器的工况, 以控制预冷速率。实践结果表明:该方法安全性高, 操作性强;在预冷过程中, 管顶与管底温差控制在 30 ℃以下, 预冷速度应低于 10 ℃/h;分段渐进式预冷法有利于减小管道顶底部温差, 可减少预冷时间、 提高预冷效率, 并缩短LNG船靠泊时间约 7天。

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刁宇 刘冰 赵云峰 郑娟 刘朝阳 杜慧梅

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冰区不同于一般的海洋及河流等水体环境, 难以对冰区溢油采用同样的模型进行建模运算。为更好地预测冰区溢油的行为和归宿, 降低冰区溢油造成的环境污染危害, 基于冰区水体环境特点及冰区环境溢流特点, 采用冰密度临界值法, 系统地建立了不同环境条件下的冰区溢油环境影响评价模型, 并应用于实际冰区水体现场。开发了冰区环境影响评价计算软件, 由用户输入与控制模块、数据处理模块、 系统运算与显示模块组成, 给出了具体算例, 以期为冰区溢油应急处置提供技术支持。

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梁光川 黄兴 王勇 文雯

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加热炉热效率计算普遍采用正平衡计算方法, 该方法通过直接测量加热炉输入热量和输出热量而计算得到。为了研究燃气加热炉热效率与燃气气质参数、 排烟温度、 过量空气系数等可控参数的关系, 对热效率的正平衡计算方法进行改进, 采用反平衡热效率计算方法, 通过对加热炉排烟损失、 散热损失、 气体未完全燃烧热损失的计算从而求得热效率。根据热效率计算方法编制计算软件,建立相关数据库, 并在软件计算界面保留过程参数, 可以为分析热效率影响因素、 制定节能措施、 评估节能效果提供基础数据。该计算方法和软件已在某油田进行现场应用, 完成了不同型号燃气加热炉热效率的计算。

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张俊 李玉星 陈逢刚 陈鹏 时光宇

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传统的黏度测量仪器无法保证水合物浆稳定存在所必须的高压、 低温条件, 因此无法准确有效地测量其黏度。在总结水合物浆黏度理论计算和实验测量方法的基础上, 通过分析黏度计测量原理, 指出对于任一实验系统, 其扭矩和黏度存在线性比例关系, 因此通过标定标准的扭矩- 黏度关系, 在实验过程中使用扭矩仪测量读取扭矩值, 即可根据线性关系得到水合物浆的黏度。进一步设计了实验方案, 采用种常用的 3 预测模型作为理论模型, 对测量结果与理论计算结果进行了对比验证, 结果表明:该方法操作简单, 可以快速、 准确地测量水合物浆黏度的。

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洪诗定 高松标 蔡欣 詹柯 唐顺东 张青

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为了防止成品油管道各下载库出现 “胀库” 或 “断供”, 利用 EXCEL 及 VBA 软件对管输过程中各下载库实时库存量进行智能计算。利用 “先分后合” 的方法, 采用大量的多重循环语句对运行方案各个阶段的数据进行处理, 以求得任意时刻各下载库的库存量和空容量, 从而指导管理人员优化运行方案、 提高工作效率并有效避免事故的发生。在该系统中, 用户可以根据需求在启输前后任何时刻计算运行过程中各油库库存量的动态变化情况, 并自动生成站场输油时间总表。以华东管网苏南管道 SN-13-G93-034, SN-13-G97-035, SN-13-G00-036 批次为例, 对数据计算处理方法进行描述, 并将计算结果与实际管输生产情况进行对比, 对库存量预测系统的准确性进行评判。结果证明,该系统有助于成品油管道运行方案的编制和细化, 并可大大减少方案编写的工作量, 提高其准确性。

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朱渊 师吉浩 陈国明 付建明

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针对长输天然气埋地并行管道泄漏爆炸造成临近管道破坏的问题, 采用光滑粒子流体动力学方法与有限元方法耦合模型对爆炸冲击波作用下并行管道结构响应及其安全间距进行研究。研究表明, 爆炸对并行管道破坏形式为直接地冲击波超压破坏及土壤塑性挤压破坏, 后者是主要作用;并行管道迎爆面正对爆心处受爆炸影响最大, 最易发生失效破坏; X80 钢材, 外径为 1 219 mm, 管壁压力为 12 MPa, 壁厚为 22 mm 规格长输天然气埋地管道安全并行间距为 10 m; 26.4 mm、 27.5mm 壁厚规格长输天然气埋地管道安全并行间距为9 m;从安全生产的角度, 长输天然气埋地管道并行敷设时, 优先考虑增大并行间距, 其次为增加管道壁厚。

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赵鹏飞 王武昌 李玉星

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天然气水合物在管壁上沉积可导致管道堵塞, 对沉积机制进行研究有助于解决水合物管堵问题。通过分析管壁上水合物颗粒的微观受力及移除机制, 建立油基天然气水合物颗粒管壁粘附动力学模型, 并以临界移除粒径和粘附率为标准, 定量探究了油包水乳状液中水合物颗粒在不同壁面环境下的粘附情况。结果表明:当管壁表面无水时, 范德华力为水合物颗粒-管壁间的主要粘附力, 水合物颗粒的粘附率低于 30%, 粒径大于 20 μm的水合物均不会附着在管壁上;当管壁表面润湿或存在水膜时, 毛细液桥力为主要粘附力, 此时水合物颗粒粘附率接近 100%, 仅靠管流自身流动力很难将管壁上的水合物颗粒移除掉。研究证明了水合物颗粒在壁面上直接粘附是水合物管壁沉积机制之一。

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洪诗定 高松标 蔡欣 胡景军 张青

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成品油管道企业的 SCADA 系统有大量的生产数据, 如何对这些数据进行分析处理, 并反服务于企业, 是亟待解决的一大难题。利用 ASP.NET 软件 (基于 C#) 及 SCADA 系统自带模板软件对华东管网的生产数据 (包括日报表、 月报表、 批次统计表、 设备运行时间统计表、 混油情况表和输油量同比表等) 进行有效管理, 在设定时间内, 从 SCADA 系统自动获取生产数据并进行统计和分析,并最终将所统计和分析的数据呈现在 WEB 网页上, 以便进行生产优化, 并方便各部门人员浏览和下载。实践证明, 该系统可以自动从 SCADA 系统中提取出用户所需的数据, 为管道企业的管理人员提供其所需的数据, 并为生产运行方案的优化提供有力的数据支持。

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陈仕林 孙兆虎 宫敬

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煤层气田具有多井、 低压、 低产等特点, 小规模先导试验井组和偏远气井单独建设管道输送系统经济性较差, 导致产出气不能通过集输管道进行有效外输。提出了适合煤层气撬装液化装置的新型混合工质制冷剂液化流程:对原料气进行预冷, 利用低温将原料气中杂质析出, 然后吸附进入第一显热换热器/第二显热换热器中, 并进行脱除;利用原燃料气进行复温吹洗, 脱除的杂质随燃料气进入发电机燃烧, 第一显热换热器与第二显热换热器交替运行, 使其前处理流程更加简单。针对煤层气撬装液化装置使用油润滑螺杆压缩机驱动的方式, 提出了混合工质制冷剂节流制冷机结构,实现润滑油与制冷剂的深度分离。对于冷箱结构, 采用板翅式换热器与微细管结构绕管式换热器相结合的优化方式。研制了煤层气撬装液化试验样机, 试验运行测试结果表明:该装置最小比功耗为 0.612 (kW·h) /m3, 其液化性能指标与日处理量10×104 m3的集中式液化装置的性能相当。

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李涛 宗媛 朱德闻

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某原油处理厂的伴生气增压后经18 km 的 24" 管道输送到天然气处理厂, 接收端气液两相分离器仅能处理正常运行时管道内产生的液体, 不能接纳清管时产生的液塞。为了使接收端分离器可以在清管时正常运行, 现场采取清管前管道减压, 增加气量吹扫的办法减少管道内积液量, 由于操作压力和气量选择不合理, 清管前后分离器未能正常工作。利用 OLGA 软件模拟了管道内积液量、 分离器进液量随管道压力和入口气体流量变化的动态过程, 得到了合理吹扫方案:首先降低管道操作压力, 待管道内积液量平稳后提高入口气体流量, 管道内积液量小于分离器处理能力时开始清管, 该方案保证了清管前后接收端分离器的正常运行。

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沙胜义 燕冰川 贾光明 赵连玉 田胜杰 刘彧秋 于智博

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凹坑会影响管道长期服役的安全性, 且不利于管道清管器或内检测器的顺利通过。为了预测管道底部凹坑在去除石质支撑后的回弹情况, 提高对凹坑适用性评价的认识, 以国内某 X65 钢制输油管道为例, 采用凹坑全尺寸回弹试验的方法进行分析。试验结果表明:平滑型凹坑和尖锐型凹坑的回弹量均超过了 40%, 且回弹量随着凹坑深度的增加而降低。通过对该管道底部凹坑开挖验证,发现测量结果与全尺寸回弹试验结果基本相符, 但凹坑回弹量受其实际形貌、 椭圆变形、 凹坑处压力、 划伤等金属损失因素的影响, 现场开挖验证结果显示出更大的离散性。

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马伟平 蔡亮 王禹钦 潘腾

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保障油气管道运行安全具有重要意义, 管道企业应建立完善的管道管理程序, 预防挖掘、 爆破、打孔盗油等第三方破坏行为危害管道安全。国内已开展欧美国家级层面管道安全管理的研究, 但针对管道运营商的实践做法较少涉及。以 AS 2885.3-2012 为例, 分别从管道投产、 公众警示、 线路巡查和管道闲置废弃等方面, 介绍了澳大利亚管道管理标准的先进理念, 如将投产延迟管道和闲置管道视为在役管道进行管理、 公开管道管理方案和应急措施以提高公众管道保护意识、 管道线路巡护项目严格细致、 建立 “统一电话报警系统” 规范第三方作业、 废弃管道处置要求等。最后提出了借鉴澳大利亚标准先进性, 提高我国管道管理技术水平的建议。

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赵建林 向永谭 徐胜权 傅剑辉

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国内高扬程管道输油泵长期依赖进口, 严重制约了输油管道建设的快速发展, 中开式高扬程管道输油泵的国产化, 是解决管道建设制约问题的有效途径。通过对中开式高扬程管道输油泵叶轮独立定位结构及平衡管结构、 一元流态设计及三元流态校核的水力设计方法、 轴和中开面联接螺栓等关键部件强度计算、 泵壳体和叶轮铸造加工工艺等方面的研究, 解决了高扬程管道输油泵的关键技术难题, 成功研制出一台中开式高扬程管道输油泵。经现场与同参数德国鲁尔泵并联运行验证,国产中开式高扬程管道输油泵与德国鲁尔泵的各项性能指标基本相当, 具有很好的推广应用价值。

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陈振华 柳寅 孙万磊 蓝卫

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在输油气站场工艺管道区域阴极保护系统中, 阳极的形式和布局是决定系统设计成功与否的关键。为了研究不同阳极形式在区域阴极保护系统中的应用效果, 结合区域阴极保护有效性评价结果, 对比分析了不同阳极形式下输油气站场埋地工艺管道区域阴极保护的应用情况。分析表明, 深井阳极和柔性阳极在实际应用中具有保护电流分布均匀, 保护电位分布平衡程度高的特点, 而分布式浅埋阳极则易出现保护电位分布差异较大的问题。结合深井阳极、 柔性阳极和浅埋阳极的特点,对比分析了不同阳极形式的适用性和应用条件, 提出了具体场合下的阳极形式选择原则, 建议将数值模拟技术用于优化区域阴极保护设计, 指导阳极的合理布局。

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刘钊 魏繁 侯超波 王旭 宫敬

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在煤层气田的开发过程中, 气体管道的投资占总投资的比例较大, 缩短管道长度可以有效降低投资成本。而在实际设计过程中, 由于两点间的管道连接方式有多种, 因此需要设计者有扎实的设计经验和丰富的现场知识, 极大地增加了工作难度, 为此不少学者提出了三维环境下的管道寻优模型。以现有的管道寻优模型为基础, 以煤层气田开发的实际情况为背景, 对原有的遗传算法提出了改进建议, 通过模拟算例进行验证, 计算结果表明:改进后的算法能够更有效地解决三维环境下煤层气管道的寻优问题。

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王瑾 杨献鹏 王林 周民耀 李明光

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根据 GB 50074-2014 《石油库设计规范》 要求, 为解决原油泵房输油泵进口过滤器内油气排放至室外的难题, 提出了一种新工艺:在每台输油泵过滤器的排气出口安装控制阀门, 阀门上端安装一个视镜, 该工艺系统装置结构简单、 密封性好、 方便操作, 通过视镜的观察便于掌握排空关阀时机, 且排气过程中溢出的油品无需使用动力设备即可回收。该系统装置消除了泵房内的油气释放源, 排除了发生油气爆炸的危险源, 解决了操作人员排气作业时长期处于高浓度油气环境的健康、 安全问题, 避免了因过滤器排空而产生的室内油污、 油迹, 且节省了劳动力, 达到了安全、 环保、 节能的良好效果。

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田望 杨磊 杨瑞 张玉志 张斌 张雪琴 钱成文

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随着低碳经济的发展, 低碳管理越来越受到国家及相关企业重视。着眼于当今全球低碳发展背景, 通过分析油气储运企业建立低碳管理体系的必要性以及国内外研究现状, 以油气储运企业低碳管理体系为脉络, 详细阐述了油气储运低碳管理的碳排放核算、 核算数据分析、 低碳解决方案的制定、 减排潜力分析、 碳交易项目开发等5 个环节的最新研究进展, 并进一步展望了油气储运企业低碳管理未来发展方向, 以期为我国油气储运企业低碳发展提供有益借鉴。

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刘玉强

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液化烃储罐发生泄漏、 火灾事故时, 安全阀仅能将罐体压力限制在安全阀起跳压力和最大允许工作压力范围内, 无法起到主动泄压的作用, 设置泄压系统则可以弥补这一不足之处。基于 API521-2014 对泄压系统的通用性要求并不适用于容积较大的液化烃储罐泄压系统的设计, 提出了以火灾工况、 泄放阀 (BDV) 定压下最大泄放量所需的泄面积作为 Dynamic Depressuring 模块输入面积的计算方法。以容积为 2 000 m3的液化烃储罐为例, 对 10 h 内液化烃储罐火灾泄放数据的分析发现:泄压系统的最高压力、 最高温度、 最大泄放量均出现在火灾开始阶段, 且随着泄放时间的延长而逐渐减小;同时, 轻组分在排放物料中所占比例逐渐减小, 重组分则逐渐增大。利用该方法设计的泄压系统可以对液化烃储罐形成有效保护。

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张都乐 张洋 何淼 祝怀杰

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为了满足长输管道数字化设计对计算机性能及信息安全的需求, 通过深入研究桌面虚拟化技术及其工作原理, 结合长输管道数字化设计的特点, 提出了基于的桌面云解决方案:采用虚拟化技术, 利用分层/耦合原理将用户数据、 应用程序以及桌面操作系统从物理客户端上剥离出来, 集中存放到数据中心, 将桌面作为一种服务按需提供给设计用户。实际应用结果表明:长输管道三维设计桌面云技术不仅满足数字化设计需要, 资产利用率从约 25%提高到 85%, 且实现终端无数据化, 保障了数据的安全。该技术首次大规模成功应用于长输管道, 可为今后同类项目的设计提供借鉴经验。

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王振洪 侯雄飞 边明 张欢欢

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 目前, 国内还没有统一的安全判据和可供参照的标准规范。由于选取的安全判据标准不一致,导致同样的爆破而专家评审的结果却不尽相同, 因此无法真正保障天然气管道的安全运行。通过分析研究爆破地震波的产生机理、 传播特征, 以及影响爆破地震强度的主要因素, 认为爆破对埋地天然气管道的主要危害是爆破地震引起的管道振动破坏。在对比分析法律法规、 技术规范、 工程实例、 管道抗震能力等因素后, 推荐将一定频率下的质点峰值振动速度作为爆破对天然气管道的安全判据较为科学, 并建议在国家相关标准规范中, 明确规定爆破对天然气管道振动影响的安全判据和安全允许值, 以便于天然气长输管道的安全管理。

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段峰波 闵希华 汪开雄 李科

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轴流式止回阀是长输管道上泵或压缩机出口防止介质倒流的关键设备。从分析轴流式止回阀开启原理着手, 通过建立数学模型, 结合实际工况参数, 采用流固耦合方法和动网格技术, 优化设计并仿真计算了轴流式止回阀动态开启过程。通过分析压降流量曲线和位移流量曲线, 得出决定轴流式止回阀开启的关键因素是流量条件, 并指出了轴流式止回阀的稳定工作区域。研究结果通过了工业性试验和现场验证, 为设计出既能满足稳定工作又能控制压降的轴流式止回阀提供了新的途径。

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曾昭雄 冯亮 孙啸 李振 任虹宇 黄立宇

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天然气长输管道运行费用中压气站的运行费用占绝大部分, 对压气站运行费用的研究结果表明, 天然气长输管道具有巨大的节能潜力。对已有的离心压缩机运行费用计算方法进行了改进, 进一步精确了离心压缩机运行费用的计算数值, 并基于上述改进的方法编写了新的离心压缩机运行费用计算软件。分别应用改进前、 后的计算方法在进站流量与压比依次变化的工况下, 计算离心压缩机的能耗费用, 对比两种方法的计算结果并总结其变化规律, 对今后精确评估长输天然气管道节能潜力有一定的参考作用。

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李震 张帆 吴明帅 李想

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为了解决传统管道工程三维设计方法的不足, 将 BIM (Building Information Modeling, BIM)引入到三维设计中:以基于 BIM 技术研发的 Civil 3D 和 Infraworks 软件协同设计为出发点, 将规划、 设计、 建造、 运营等各阶段的数据资料全部包含在 3D 模型中, 使工程项目整个生命周期的工作人员在使用该模型时均能拥有精确、 完整的数据。将 Civil 3D 和 Infraworks 软件协同设计方法应用于某油库的总图设计, 结果表明:在达到设计成果三维真实的同时, 将设计师从繁琐、 冗余的修改设计过程中解放出来, 将更多的精力专注于设计本身, 使得设计成果 “所见即所得”, 为今后油气储运工程总图专业的创新与发展提供了有价值的参考。

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王怡 李俊 孙长保

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由于海床的不稳定性, 海底管道易出现不同程度的悬空现象, 国内外的治理措施大多采用整体抛石法, 但其治理费用高昂。在参考国内外石堆设计经验和抛石工程案例的基础上, 结合抛石方法本身的独特性, 提出了采用局部抛石治理海底管道悬空的方法:选取管道悬空中间某位置进行抛石, 通过石堆对管道形成单点支撑, 缩短悬空距离, 从而达到治理管道悬空目的。以某在役海底管道为研究对象, 依据弗劳德数相等原理, 采用缩尺方法设计室内实验方案, 得出了流体对石堆的破坏机理、 各石堆的薄弱位置以及石堆极限抗流速度, 分析了管道与海流夹度、 悬空高度、 外层石子粒径、 内层石子粒径、 迎流面坡比及侧流面坡比对石堆稳定性影响的规律, 为局部抛石治理海底管道悬空提供了实验依据。

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张勤 詹胜文

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乌江管道悬索跨越主缆重力刚度偏小、 柔性较大, 主缆架设线形受散索套定位、 索鞍预偏量、环境温度和跨度的影响较大, 调索困难。为精确调整索股线形, 基于无应力状态理论, 建立了索股无应力长度和线形精确迭代求解算法, 综合考虑温度、 跨度等因素, 快速有效地控制索股到空缆的高程。采用参数变化法, 分析温度和跨度对索股线形和锚跨张力的影响, 用于索股调整完毕后的稳定性观测及其线形随温度跨度变化规律性校验。通过施工观测结果表明, 该工程上下游索股的相对或绝对高程偏差均满足施工技术规范要求。该迭代算法在乌江管道悬索跨主缆施工中适应性好, 计算速度快, 监控工作效率高, 是管道悬索跨越主缆索股架设和调整的一种有效方法。

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孙云峰 王中良 魏亮 刘杨 刘冬雷

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兰成原油管道沿线河流较多、 起伏较大, 加之投产前一些设备未试运, 投产过程中容易出现:过泵流量不易控制、 泵出口汇管压力超高;高点气阻、 清管器易卡阻;充水阶段低位处泵站启泵不稳, 易造成进站压力过高等问题。采取了利用过泵电流与流量的对应关系控制过泵流量, 就地减小给油泵出口阀开度, 解决压力与流量的矛盾, 清管器提压顶挤和停输状态下, 利用停输再启动流程对泵机组进行试运等措施, 保证了投产的顺利进行, 其成功经验与启示可为今后落差较大的管道投产提供借鉴。

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冯亮 曾昭雄 孙啸 李振 任虹宇 黄立宇

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为了研究压气站的最优运行费用及其变化规律, 基于 BWRS 方程编写了某压气站最优运行费用计算软件, 该软件采用枚举法依次计算出某固定工况下所有压缩机不同分配的运行费用, 并通过比选得出该工况下的最优运行费用。以构建的某管网系统的压气站 (首站) 为例, 计算了该压气站在不同工况 (气源来气压力、 下游各管道进气压力及气源来气总量) 下的最优运行费用, 并据此总结对应的变化规律。结果表明:下游中压管道进气压力值 (往复压缩机出口压力) 是一个临界点, 当来气压力不小于该值时, 最优运行费用会有明显降低, 该规律对该站在不同工况下取得最优运行费用提供了参考。此外, 该站取得最优运行费用时, 中压管道均处于满输状态, 与边界条件变化无关。

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杜伟 李鹤林 王海涛 崔巍 杜中强

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结合高性能油气输送管的发展方向, 分别介绍了超高强度钢管、 低温环境用钢管、 腐蚀环境用管、 大应变钢管以及深海油气开发用钢管的需求、 成分与力学性能要求、 国内外研发与工程应用情况等。与国际领先水平相比, 我国高性能油气输送管的技术水平和质量水平尚有一定差距, 建议国内生产企业和科研院所开展联合攻关, 不断提升超高强度钢管、 大应变钢管及深海油气开发用钢管的性能稳定性, 并研究解决低温环境用钢管韧性指标的确定以及腐蚀环境用管的材料选用等问题。

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周军 王立权 邢厚宽 李永利 高嵩 毕国军

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为解决海底输油软管铺设过程中, 特别是无张紧器作业工况下的管道张力控制问题, 在闭式静液传动技术基础上, 研发了深水软管滚筒驱动装置的液压旋转驱动系统。首先设计了深水软管滚筒驱动装置的机械结构, 并分析了铺管作业时系统的受力及运动状态。在此基础之上, 设计了液压旋转驱动系统的基本回路。利用MATLAB建立了包括机械传动系统、 液压驱动系统及张力补偿控制系统在内的软管滚筒驱动装置仿真模型。针对不同的铺设作业工况和外负载条件, 对驱动装置进行了仿真分析, 研究了驱动装置对管道铺设张力的控制调节作用。结果表明:所提出的驱动控制方法能够适应海洋作业环境下的外负载波动, 在一定程度上实现软管的恒张力铺设, 且在超深水作业时, 也能够与张紧器的作业状态协调。

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田震 敬加强 靳文博 伍鸿飞 孙诗杰

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考虑到单因素评价方法的局限性, 利用正交实验探讨了温度、 剪切强度和作用时间共同作用下防蜡剂的作用效果, 分析了各因素间的交互作用, 并从蜡晶晶格参数和微观形态剖析了不同实验条件下防蜡剂的作用机理。结果表明:多因素共同作用下, 温差与剪切强度对防蜡率的影响显著,作用时间的影响较小;温差、 剪切强度和作用时间之间存在交互作用但并非很明显;防蜡剂通过改变蜡晶的衍射峰强度、 有序性和晶面间距等参数, 使得蜡晶的生长更规则、 颗粒变大、 向准球状发展,从而对蜡沉积起到抑制作用;不同影响因素对加剂后蜡晶晶体结构的影响情况不同, 但都是通过改变蜡晶的衍射峰强度和晶面间距等参数而起到作用。

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谭桂斌 王德国

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管道智能机器人的运行可靠性是长输管道安全运行的关键技术。从管内机器人的密封皮碗和压差驱动力着手, 分析了清蜡时淤积卡球的风险, 建立了皮碗式智能机器人的非稳态运移模型, 在此基础上, 综述了复杂管道的清管规律、 内检测器动力学特性和泄流调速装置等, 进一步构建了管内智能机器人运移过程的摩擦学系统。分析了管道蜡层机械剥离时宏观与微观的不同摩擦特性, 对比分析了非稳态摩擦、 正交切削、 颗粒微淤积3 类典型摩擦模型, 指出未来应加大管道智能机器人摩擦学设计及零部件方面的研究力度, 阐述了智能机器人摩擦学与可靠性的研究难点及未来的研究趋势。

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骆科东 邓辉 林杨 张曦

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中国石油天然气集团公司的信息化建设已经进入大规模升版建设阶段, 了解升版建设的规律,提高建设应用成效, 对于各信息系统升版建设均很重要。管道生产管理系统是中国石油天然气集团公司第一个完成升版建设任务的信息系统, 其系统升版建设要点包括 3 个方面:在可研方面, 做好在用系统分析评价, 从业务发展和技术提升两个角度分析升版必要性;在方案设计方面, 重点根据不同的设计内容选择增量式设计和重构式设计方法;在版本兼容方面, 重点考虑历史数据、 历史报表以及外部系统接口的兼容性。管道生产管理系统 2.0 版圆满完成规划与可研确定的建设任务, 上线运行后成效显著:无缝兼容了 1.0 版本的业务数据、 系统接口、 报表, 延续了用户定制界面的友好性设计, 保障了业务连续性;整合了管道上中下游信息资源, 提高了生产管理的决策力; 实现各层级业务处理自动化、 标准化以及数据处理电子化, 提高了工作效率;升版后的表单、 报表和专业计算能力得到质的提升, 整体效果获得高度认可。

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王勇 肖文涛 李雪 刘刚 樊林

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我国原油远洋运输已发展成为集团化联盟运作模式, 集团公司下属各家炼厂将采购的零散批次油品合理地拼装到大型油轮进行收集-运输-配送, 从而节省远洋运输费用。原油远洋运输方案优化是一种包含空间、 时间、 船型及油种等多种维度变量组合优化的 NP 难问题, 使运输优化模型的建立和求解面临极大的挑战。采用现代自启发式算法可以实现原油远洋运输方案优化, 在算法实现过程中, 应该改进编/解码规则实现约束因素的限制, 减少罚函数的使用; 对于大规模数据, 建议采用方案分解优化方法, 将各局部优化方案拼接成全局优化方案;建议进一步探索采用并行计算甚至 “云计算” 的方式提高优化运输方案的搜索时效。

 [2016年预出版期]

赵晓刚 周毅 赵健宇

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在较低的温度时黏性油品的黏度较高, 常温管道输送此类油品较困难, 因此应对其进行伴热输送。为了解决管道黏油输送的难题, 在对比现有输油管道电伴热方法, 即矿物绝缘加热电缆法、集肤效应电伴热和电热带法的基础上, 重点介绍了输油管道矿物绝缘加热电缆 (Mineral InsulatedHeating Cables, MI) 电伴热的组成和原理, 对该技术伴热量及温控电路进行了优化设计, 实现了输油管道的等温伴热输送。将该等温 MI 电伴热技术应用于青海唐古拉山老温泉输油管道伴热的实际工程中, 结果表明:该技术具有低能耗、 高效率和安全可靠等优点, 易于在各类粘性油品管道输送中推广应用。

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刘翼 周明 王磊磊

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为了提高管道 GPS 巡检标准点的有效性, 结合管道巡检工作的管理要求, 应用地理信息系统(GIS) 的可视域分析功能, 在管道沿线三维场景环境下, 对巡检点的可视域进行分析、 计算和表达,从而为管道巡检标准点的设置和调整提供依据。实例应用结果表明:该方法弥补了现有移动巡检系统不能判定巡检标准点与管道路由位置关系的不足, 避免了在巡检过程中巡检人员的视线因地形起伏或地物遮挡而无法进行有效巡检的弊端, 提高了管道线路的巡检质量, 降低了管理成本。

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吴江桥 王玮 王顺 何东升 李烨铮 高媛

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封堵三通是圆柱壳径向接管的一种特殊形式, 因其开孔率大且开孔边缘部位应力成分复杂,设计方案及强度计算方法一直没有形成统一的规范。介绍了几种常用的压力容器开孔补强计算方法, 以 1 422 mm 封堵三通为例, 选用压力面积法、 压力-面积应力法、 有限元应力分析法进行补强计算。对比各计算结果发现:压力面积法安全裕量不足;压力-面积应力法采用 ASME BPVC Ⅷ -1-2010标准时, 在封堵三通的补强计算上存在一定问题, 采用ASME BPVC Ⅷ-2-2010标准时, 与有限元分析法得到的结果最为接近, 并且此标准不限制开孔率, 计算简单方便, 因此在封堵三通的设计计算中应优先选用。

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潘友艺 吴富伟 于栋 曾翰谦 林尚喜 黄象欢

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针对目前国内缺乏自主研发的高压涡轮流量计, 而西气东输、 川气东送等输气管道对贸易计量所需的涡轮流量计及流量计算机需求旺盛, 研发了用于输气管道的 TBQM 型高精度高压涡轮流量计及 FC 型流量计算机。介绍了 TBQM 型高精度高压涡轮流量计的工作原理及性能测试情况,包括耐久性试验、 弯矩与扭矩试验、 短时过载试验、 扰动试验、 高低温性能测试等。研发的 FC 型流量计算机可以连接 4 路流量计, 且具有能量计量功能, 可直接通过配置的 RS485 通信接口接收气相色谱仪的组分分析结果。为了更好地验证 TBQM 型高精度高压涡轮流量计及 FC 型流量计算机的准确性和可靠性, 分别在镇江分输站、 滁州分输站、 青山分输清管站进行了超过半年的现场工业性试验, 结果表明, 各项指标和技术性能完全满足工业贸易计量的要求。

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段峰波 李柏松 张兴 安治旭 李科 张海周

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为了揭示影响氮气式水击泄压阀设定压力精度的关键因素, 从氮气式水击泄压阀的结构组成和工作原理入手, 建立了影响氮气式水击泄压阀设定压力临界点处的力学关系方程, 提出了影响氮气式水击泄压阀设定压力精度的主要影响因素是减压阀的精度、 环境温度对氮气压力的影响、 活塞体所受摩擦力、 阀座密封结构的设计和弹簧刚度的稳定性等, 并提出控制设定压力精度的的方法。根据该理论改进的氮气式水击泄压阀经试验, 获得了设定压力精度达到 ±1%的试验结果。

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鹿锋华 孙增武 王辛夷

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基于有限元模拟开发的管道环焊缝敏感性试验方法, 对 X65 管线钢带铜衬垫焊接工艺裂纹敏感性进行了研究, 通过对带铜衬垫和不带铜衬垫两种试验方案的结果进行分析对比, 验证了制定的铜衬垫现场焊接工艺的合理性。冷裂敏感性较低的原因:一是制定的焊接工艺参数合理, 热输入量不大, 仅为 0.56 kJ/mm, 现场实际焊接中的热输入量更小, 铜元素很难渗透到焊缝中;二是采用ER70S-G 实心焊丝 CO2 气体保护焊进行 X65 钢焊接时, 抗冷裂性能良好。进行了根部局部腐蚀试验检测, 结果表明:通过制定合理的焊接工艺参数, X65 带铜衬垫根焊工艺的焊接接头力学性能可以满足工程施工规范的要求。

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李顺丽 潘红宇 李玉星 赵  青

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为了研究杂质对管输 CO2 节流过程的影响规律, 以含杂质 CO2 流体为研究对象, 给出考虑相变的节流后温度的计算方法, 分析了杂质对 CO2 节流过程的影响, 并提出相应操作建议。研究表明:H2S 对节流后温度的影响可以忽略;当入口工况为超临界、 密相及液相时, 杂质为 SO2 有助于提高节流后的温度, 杂质为 N2 和 O2 时会降低节流后的温度;当入口工况为低压气相时, 杂质为 SO2 时则会降低节流后的温度, 杂质为 N2 和 O2 时会提高节流后的温度;对于不同杂质含量的 CO2, 节流后出口温度与纯组分节流后相比产生的偏差是不同的, 杂质含量越多相应偏差越大。对含杂质 CO2流体的节流控制和干冰预防有一定指导意义。

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杨云兰 邹峰 黄冬  李猛 李文勇 马珂 傅伟庆 孟庆伟

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目前, 我国正在开展超大输量管道的研究工作, 而快开盲板一直是制约国内油气管道关键设备国产化的 “瓶颈” 。12.6 MPa DN1 550 快开盲板因其结构异形复杂、 压力高、 直径大、 温度低以及承受冲击载荷大而使其研制与应用面临较多的技术难题。以新疆北天山气侯环境、 直径1 422 mm、压力 12 MPa 的天然气管道为基本条件, 采用有限元分析与应力测试验证方法, 通过整机低温性能试验和结构优化、 材料优化、 发明缓冲装置等创新设计, 研制出 2 台 12.6 MPa DN1 550 安全自锁型快开盲板, 并通过了性能测试与工程应用, 验证了产品的可靠性为超大输量管道建设提供了技术储备。

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罗凡  陈伟忠  王磊  黄冬

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针对环锁型快开盲板在工程应用中存在的主要问题, 分析门盖开闭困难或密封失效的原因,介绍了自主发明的鞍形橡胶密封圈的结构原理及应用情况。采用 ABAQUS 有限元分析软件建模, 对自主发明的鞍形橡胶密封圈和进口的唇形橡胶密封圈进行密封性能比较分析与研究。结果表明在相同工况条件下, 鞍形橡胶密封圈的各项密封性能指标均优于唇形橡胶密封圈, 且其自身的 Mises 应力分布也优于唇形, 不影响实际使用寿命。鞍形橡胶密封圈已在国产化高压大口径环锁型快开盲板上应用, 鞍形密封圈及其配套的密封结构可解决快开盲板启闭过程中的卡死问题。

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臧延旭  邱城  胡铁华  杨博霖  李彦春  赵振

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针对管道检测设备在高流速天然气环境下运行时存在的清管效率低、 检测精度差等问题, 通过分析检测设备在天然气管道中的运行特点及国内外常用的检测设备调速方法, 指出搭载速度控制装置可有效降低检测设备的运行速度, 减小速度波动幅值。从理论研究、 样机试验和泄流阀结构3 个方面详细阐述了基于泄流阀调速的速度控制装置的最新研究进展, 分析了泄流阀调速装置的组成、 工作原理及常用结构形式。指出未来对泄流阀调速装置的研究, 应重点分析泄流阀开口形式、开口大小与泄流阀损失系数K 间的关系。另外, 对速度控制装置失效后利用安全闭锁装置保证检测设备继续运行的研究也是未来的发展方向。

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王继平

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国际标准化组织 (ISO) 和加拿大标准协会 (CSA) 相继颁布了基于可靠性的管道设计与评价标准。两个标准关于陆上管道目标安全水平的计算方法不尽相同, ISO 16708-2006 按照安全等级,基于压力和管径给出了计算方法, 而 CSA Z662-2007 则基于人口密度、 压力、 管径进行计算, 并将人口密度的影响定量化。为进一步对比两者之间的差异, 参考国内管道的基本数据, 对两个标准的陆上管道目标安全水平进行了定量比较, 结果表明: CSA Z662-2007 的陆上管道目标安全水平略低于ISO 16708-2006, 其主要原因是 ISO 16708-2006 中对地区等级的划分更为严格。另外针对国内管道缺乏合理目标安全水平的现状提出了建议。

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房茂立  刘建武  郑伟

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湿陷性黄土在一定条件下发生自重湿陷, 将对沿途管道的安全运营产生一定的影响。针对我国典型地区黄土湿陷位移计算方法, 建立了湿陷性黄土地区基于管土相互作用原理的管道设计应变计算有限元模型, 并提出了管道许用应变的确定方法。以新粤浙管道工程中湿陷性黄土地区埋地管道建设为例对基于应变的设计方法进行分析, 得出管道应变分布与位移之间关系, 为湿陷性黄土地区管道的设计与安全评价提供了依据。

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孙洁

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随着反恐防盗需求的不断增加, 油气站场的周界安全防护问题得到了越来越广泛的关注。综合分析了油气站场目前使用的各类周界安防技术, 根据不同的传感原理将其分为泄漏电缆、 激光对射、 微波对射、 张力围栏和振动光纤 5 个类别。在分析每种周界安防技术原理的基础上, 从安全性、 监控范围、 灵敏度、 外界干扰对安防系统影响、 后期维护等方面, 探讨了各种周界安防技术在油气站场使用的适用性, 对于今后油气站场安全防护技术的选择和应用具有一定的借鉴意义。

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孙洁  李松  刘凯蕾  徐鸣伟

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近年来由于第三方施工造成的管道破坏事件频频发生, 管道安全防护问题受到广泛关注, 急需长距离油气管道实时安全防护技术保障管道安全运行。管道安全预警技术可通过埋设在土壤中的传感器采集信号, 实现对人为活动的识别和判断。目前, 常用的管道安全预警技术主要包括光纤传感和地震波检测。根据采用的光学原理的不同, 光纤传感类管道安全预警技术可分为 Mach-Zehnder型、 Sagnac型、 Bragg 光纤光栅型和φ-OTDR型 4 类。本文对光纤传感类管道安全预警技术和地震波检测类安全预警技术进行了综合分析, 从技术原理、 占用光纤数量、 监测距离、 灵敏度和识别效果等几个方面对各项技术进行了比较, 给出了各项技术的优缺点, 可为今后油气管道安全预警技术的选择和应用提供有益参考。

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张国忠 刘刚

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针对胶凝原油管道停输后再启动压力远低于计算预测启动压力的技术难题, 使用管流试验装置研究了胶凝原油管路的启动特性。依据对胶凝原油管道停输启动过程的理解, 提出胶凝原油管道存在对应的临界启动剪切率和启动屈服应力。胶凝原油管路启动过程分为控制流量启动过程和控制压力启动过程。控制流量启动过程研究发现, 受含蜡原油轻组分影响, 试验管路内胶凝原油表现出 “韧性” 和 “脆性” 两种特性,“韧性” 原油不含轻组分, 胶凝结构强度与停输前的预剪切过程、 停输静止时间、 停输降温幅度、 启动温度和启动剪切率相关;脆性” 原油含轻组分, 胶凝结构强度主要取决于停输降温幅度和启动温度。胶凝原油的启动屈服应力取决于胶凝结构强度和静态降温过程的体积收缩;试验管路的启动速度与胶凝原油的结构强度和启动剪切率相关。控制压力启动过程研究发现, 启动油温越高, 试验管路全线启动速度越快;在相同启动油温下, 启动压力越低, 试验管路全线启动速度越慢;对应相同启动温度, 存在临界启动压力。相关研究结果为深入研究胶凝原油停输再启动过程和指导工程实践奠定了理论基础。

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田光 葛丽华 张科

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为了研究天然气管道在地形起伏地区的生产运行状态, 以陕西省宝鸡-汉中天然气管道为例,结合实际生产情况, 分析了起伏地形对天然气管道输量, 以及积水静压阻力和段塞流对清管作业的影响。简化了积水静压阻力的计算公式, 建立了分段积水柱长度和高程差与积水静压阻力的函数关系式。研究表明:起伏地形对天然气管道输气能力影响明显, 未考虑高程差的输量普遍大于考虑高程差因素计算出的输量;起伏地形引发的天然气管道积水静压阻力和段塞流, 可影响清管器的运行速度和对清管器通过声音的监听;积水静压阻力足够大时, 甚至可以击破清管器;通过积水静压阻力计算公式, 可精确确定清管器前后压差, 为宝汉天然气管道清管作业提供理论指导。

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赵云峰  侯军  税碧垣

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为加强我国溢油应急标准化研究, 提高溢油应急处置水平, 综述了国内外溢油应急技术标准现状, 重点对美国材料与试验协会 (ASTM) 与国内的溢油应急技术标准进行了对比分析, 通过对国内外溢油应急管理、 溢油监测及预测、 溢油围控、 溢油回收设备性能选用与测试、 溢油回收材料与化学制剂、 溢油应急安全等一系列内容的对比分析, 突显出了我国在溢油应急技术标准方面严重缺失,不少标准对于物资的性能指标测试及应用的规定还不完善, 无法很好地指导物资的性能测试和应用, 指出我国溢油应急标准存在的不足与发展方向。国内有必要加强对物资的性能指标及应用的研究, 强化溢油应急标准的制修订工作, 进一步完善溢油应急标准体系。

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梁永图  张浩然  马晶  廖绮  吴梦雨  冯浩

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在油气田集输管网系统优化研究中, 模型存在 “维数灾难” 问题, 导致求解困难。通过文献调研, 基于管网连接结构优化与管道路径优化两方面, 对目前油气田集输管网研究成果进行评述, 剖析了油气田集输管网优化模型中的各个子问题, 全面系统地总结了针对各个子问题的求解方法, 并对星状管网、 插入型枝状管网、 环状管网的优化研究提出了建议, 为未来油气田集输管网优化提供了研究思路。

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张东明 吴渊

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随着西安市城市规模不断扩大, 居民采暖用气在冬季用气负荷中所占比例逐年上升, 燃气供需矛盾日益突出。为确保民生用气平稳有序, 降低燃气管道运行风险, 对城市用气短期负荷作出准确预测尤为重要。通过对西安冬季气温与燃气日负荷之间的关系分析, 发现在不同的气温条件下,气温累积效应的强度不同, 对燃气日负荷影响程度也不同。因此, 提出基于累积系数k 的气温修正公式, 在新公式中引入了预测日平均气温、 低温持续天数及预测日前3 天温差等因素的影响, 从而使燃气日负荷与气温之间的相关程度得到了较大提高。通过实例预测结果表明:通过累积效应系数对预测日气温进行修正后, 得到了较高精度的燃气负荷预测结果, 修正后预测值与实际燃气负荷的平均相对误差由修正前的 7.78%降至4.63% 。

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徐栋  蔡丽韫  赵振  李海华  陈浩

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针对中亚天然气管道工程特点, 从线路敷设方式、 管件优选、 设备选型、 管道安装等方面进行优化研究, 实施了盐渍地管道地上管堤敷设改地下敷设优化设计、 线路压重箱优化设计、 冷弯管代替热煨弯头优化设计、 微型涡轮燃气发电机优化、 清管站应力优化设计、 阀室和清管站注甲醇点优化设计、 冷凝液收集器优化设计等一系列优化设计。优化后的管道系统, 各项技术指标均达到了国际先进水平, 既节省了投资, 又提高了管道运行的安全性、 可靠性, 同时缩短了工期, 保证了管道的按期投产, 为今后类似输气管道建设项目的优化设计积累了宝贵的经验。

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赵君  孙万磊  邵磊  陈洪源  薛致远  刘玲莉

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以一段 3PE 防腐层管道为例, 对其内检测数据中外部金属损失分布规律统计与外检测 CIPS数据进行对比分析, 结果表明: 前20 km管道外部金属损失相对集中, 而此段阴极保护 off 电位不满足阴极保护准则要求。同时, 间隔 9 年的两次内检测数据对比结果表明:环焊缝处外部金属损失有增加的趋势。开挖调查结果验证了阴极保护系统可以有效保护 3PE 防腐层漏点, 但无法保护补口处防腐层缺陷, 说明 3PE 防腐层管道外腐蚀控制薄弱点位于补口位置, 因而提出了 3PE 防腐层管道日常运营管理的关键点及管道设计阶段补口防腐层类型的选择建议。

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 董绍华 杨毅 秦崧 张文旭 张明博

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天然气管道系统日趋复杂, 新老资产呈现多元化状态, 尤其是压缩机等关键设备, 品牌型号多样, 综合管控的难度加大。在 ERP 系统中建立压缩机全过程运维管理模块, 优化检维修、 预测性维护、 预防性维护、 更新改造、 备件采购、 能源消耗等作业计划;利用平台具有的全过程管理功能, 完成对关键设备全生命周期内单台设备的各类活动数据收集工作, 数据包括历史数据、 基础信息、 运维记录、 能源消耗、 备件消耗等。开发了压缩机组 BOM 表技术, 利用系统属性和逻辑数据分析报表, 对关键设备的费用成本、 能耗产出对比、 单位小时能耗、 制造商对比成本、 机组类型经济性等进行压缩机组数据组合分析, 可以优化维修策略、 提高机组可靠性、 降低维护费用。

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常海军  吴长春

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对于配置燃驱机组的长输天然气管道, 高温天气易导致燃气轮机最大输出功率和运行效率降低, 使得管道输气流量减小。利用 SPS 软件对中亚天然气管道的夏季高温运行工况进行瞬态仿真,并基于实际生产数据采用 “移动曲线” 方法校正软件的输入参数, 从而使仿真结果与实际工况的偏差在合理范围内。通过分析燃气轮机功率特性及管道工况变化规律, 从运行调控角度提出了压力控制与最大可用功率控制相结合的全线压缩机组控制模式, 有效保证了高温运行工况下气源按合同进气, 并降低自耗气量。

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周利剑 李振宇

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完整性管理是基于数据科学决策的方法论, 数据管理作为基础直接制约了完整性管理中各项工作的开展。基于中国石油管道完整性管理的现状, 明确提出了 9 个专题61 类数据的范围, 通过支持精细化管理实现安全与经济的最佳平衡。数据管理的目标从风险专家评估转变为数据分析人员分析风险, 再发展成为基于大数据分析的完整性管理, 已从宏观到微观各层面为管道管理带来深刻变革。对数据管理的现状和挑战进行分析, 指出当前应进一步完善对于管道线性资产数据管理的数据模型技术、 多维度时空数据的管理、 数据对齐、 数据利用 4 种关键技术, 并结合国家和公众对管道安全与环保的要求、 石油行业经营成本与利润压力持续加大的现状, 对未来管道完整性管理中数据与业务的深入融合趋势进行预测, 为下一阶段数据管理技术发展指明方向。

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陈贺明

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以 API STD 2000-2014 《常压和低压储罐的泄压》 为指导原则, 结合国内外工程经验, 分析了润滑油储罐可能遇到的超压和负压工况, 计算了不同工况下储罐安全保护装置所需的呼吸量, 重点探讨了非正常工况下呼吸量的计算方法, 确定氮气调节阀、 呼吸阀及紧急泄压人孔的流通量。结果表明:非正常工况的润滑油储罐所需安全保护装置的最大呼气量和最大吸气量分别为 876.3 m3/h、501.8 m3/h, 大于正常操作下的液体最大进出量和大气热效应造成的呼吸量。因此, 实际工作中需要对储罐运行的各种情况逐一分析, 以确定安全保护装置的规格。对于润滑油储罐安全保护装置的设计, 尤其是海外项目的设计具有一定的参考意义。(图1, 表 3, 参13)

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任武  葛新东  周利剑  李振宇  王富祥

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管道内检测数据具有数据量大、 结构复杂、 来源多样、 不易管理与利用的特点, 为了充分实现管道内检测数据的价值, 为管道完整性管理提供更加便捷、 有效的决策支持, 结合云环境技术, 将分散闲置的计算存储资源用虚拟化技术集中管理起来, 建立了一套涵盖内检测数据组织、 存储、 发布、管理、 使用全流程的云平台。利用该平台可以对内检测数据进行便捷、 安全、 高效、 持续的管理, 并可根据数据量的增加对云资源池进行灵活扩展, 满足计算存储需求, 使得管道完整性管理可以不受时间、 地点、 客户端的限制, 进行内检测数据的上传、 检索、 分析等操作。该平台可以减少硬件投入成本, 节省大量人力、 物力及时间, 进一步集中力量挖掘并发挥内检测数据的作用, 为评估管道风险预判及维修维护提供重要支持。

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徐杰  李洋  刘亮  郭磊  高海康  欧新伟  韩文超

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针对传统长输油气管道完整性管理中存在的数据不规范、 数据关联困难、 缺少 GIS 空间数据管理、 分析处理效率难以适应当今管道安全管理等问题, 为了提高其数据分析和信息集成的能力, 利用 WebGIS 技术构建管道完整性管理系统, 为管道完整性管理提供可视化基础。基于 WebGIS 的管道完整性管理系统以 GIS 作为平台开展风险识别、 高后果区分析、 巡检监控、 应急方案设计等工作, 其关键技术包括多源异构数据无缝聚合技术、 云部署机制以及基于 SOA 地理信息服务架构技术。实例应用结果表明:基于 APDM 数据模型的管道完整性数据库, 采用 B/S 网络结构开发应用系统, 其 GIS 系统在管道完整性管理中强大的空间数据处理和分析能力, 提高了管道完整性评价和决策支持的水平, 为管道完整性管理提供了实用平台。

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耿凌俊  李淑平  吴斌  刘春  刘继芹  王元刚  何俊  王英杰

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针对盐穴储气库水溶建腔的优化问题, 综合考虑水溶建腔过程涉及的诸多因素, 结合非线性规划理论和水溶建腔的生产实际, 建立了多井造腔工艺参数优化数学模型, 计算得到最大造腔量和最经济节能两种多井造腔工艺参数优化方案。研究表明:节约能耗不仅需要降低回罐量, 而且需要保持卤水罐较低浓度;在淡水注入量一定的情况下, 采用反循环的井越多, 造腔量越大, 配合高注入量可以显著增加造腔量, 但卤水缓冲罐需维持较高浓度, 能耗较大;较多地采用正循环, 配合较低注入量, 可以在满足淡水消耗量和卤水外输量要求下, 减少回罐量, 使卤水缓冲罐维持较低浓度, 降低能耗。采用该模型, 合理配置造腔井数并合理分配各井的循环模式、 注入工质和注入量等参数, 可以得到最优多井工艺参数配置方案, 具有较好的指导意义。

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贾韶辉 周利剑 张新建

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随着我国长输管道里程不断增加, 管道数据呈几何级数增长, 挖掘管道数据在空间和时间上的分布规律, 从而有针对性地采取预防措施, 对管道安全运营具有非常重要的意义。以管道第三方施工和管道水工保护工程为例, 基于管道完整性管理系统积累的大量数据, 采用频谱分析技术与GIS 技术, 分析得出了我国长输管道在空间和时间上的分布规律:采用 GIS 技术分析其空间分布特性, 得出第三方施工发生频次最高区域分布在银川、 深圳、 连云港、 南京及无锡, 同时对第三方施工数据进行傅里叶变换得出其在时间上具有明显的周期性或拟周期性;采用 GIS 技术分析得出水工保护工程密度最高主要分布在忠县、 萍乡, 同时对各管道水工保护工程数据进行傅里叶变换得出其在时间上不具有明显的周期性。最后, 指出采用非线性方法是长输管道时空序列数据分析的发展方向。

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宋光春 李玉星 王武昌 赵鹏飞 姜凯 魏丁 叶晓

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为了保障深水和超深水海底油气管道输送介质的流动安全, 对现有水合物解堵工艺进行评述研究。分析了管内水合物的形成、 堵塞过程及水合物的分解机理, 探讨了各种解堵工艺的特点、 适用条件以及在工程实际中的应用现状。针对各种解堵工艺存在的安全问题, 分析了其产生原因及危害, 并提出了相应的解决方案。结果表明:堵塞块位置、 长度的确定与对管道压力、 温度的控制是安全、 高效地实现管道水合物解堵的关键。

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樊学华 陆学同 谢成 张博 陈丽娟 王元春

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 随着国际酸性高含盐油田 (pH2S≥0.3 kPa, 总含盐量超过10 000 mg/L或Cl- 含量大于6 000 mg/L)的开发, 其服役工况更加严峻, 对管道材料的选择提出了更高的要求。根据酸性高含盐油田的内腐蚀失效分析, 认为主要的失效形式是点蚀和开裂。基于国内外标准和国际石油公司标准 (NACE、SHELL、 ADCO、 TOTAL、 IPS 等) 的规定, 归纳了内腐蚀失效的控制措施。总结了酸性高含盐油气田管道材料的选择原则 (即基于开裂失效和腐蚀失效风险的选材原则) 和基于腐蚀失效的两种材料选择考虑 (服役期内碳钢的腐蚀量和腐蚀介质), 并且明确了抗酸碳钢选用的基本流程和耐蚀合金的适用边界, 为酸性高含盐油气田管道材料的选择提供了参考和依据。

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俞刚良

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针对国际贸易中油品采购或转仓进货产生油品损耗, 加之国际石油贸易中国家 (地区) 间的诚信程度、 计量交接方式、 计量单位、 硬件条件、 计量标准解释和执行上的差异等问题导致。剖析了当前国际贸易中, 在发货港装油、 油船运输、 卸货港卸油 3 个环节中影响油气品进货损耗的主要因素,包括发货环节的发油密度、 温度、 体积;油轮运输环节的船容积表、 油轮计量和海面波动等;卸油环节的岸罐油品密度、 收油体积、 收油温度。提出了从源头上控制损耗的措施。运用上述方法可加强进货环节的损耗控制, 对于保障企业的经济利益具有现实意义。

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魏丁 王武昌 李玉星 赵鹏飞 宋光春

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为了研究 CCl3F (R11) 水合物浆在水平管内的流动特性, 建立了 CFD/Fluent 数值模型。对比模拟得到的压降与实验压降可见, 相对误差均在 20%以内, 表明该模型可行。通过模拟分析管内水合物颗粒流动特性发现, 控制流速可以有效防止水合物阻塞。同时, 深入模拟研究了 R11 水合物颗粒在管内流动的沉积特性, 结果表明:流速对 R11 水合物的沉积特性影响较大, 当平均流速达到一定值时, 水合物颗粒体积分数对其沉积特性影响不大, 将该流速视为管道安全运行的最小流速。通过分析水合物浆的其他关键参数 (颗粒密度、 颗粒粒径、 管径对管道安全运行最小流速的影响, 得出水合物颗粒粒径对管道安全运行最小流速的影响较大, 水合物颗粒密度及管径) 对管道安全运行最小流速的影响较小。因此, 水合物浆最小安全运行流速为0.5~1 m/s。

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尤泽广  李玉坤  张贵赞  许立伟

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为了实现进口设备RMG 530 调压阀关键配件阀套的修复与制造国产化。通过阀套失效形式分析, 探究阀套磨损机理。采用金相组织观察、 XRD 衍射、 红外透射等实验方法, 分析基体、 耐磨层以及修复阀套密封层材料的化学成分和化合物组成, 并确定了材料型号。研究发现:调压阀涂层的脱落是导致阀套失效的重要原因, 阀套基体材料为 20Mn2V, 修复阀套密封层材料为环氧树脂。在此基础上绘制国产配件图纸, 确定配件加工精度、 优选修复与加工工艺, 完成 RMG 530 调压阀阀套磨损修复本土化和阀套备件制造国产化。

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高海康 刘亮 郭磊 韩文超 徐杰

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随着管道完整性管理系统不断推广应用, 系统的数据量和用户访问量与日剧增, 数据库性能已逐渐成为制约系统性能提升的瓶颈之一。为了提高管道完整性管理系统的性能, 缩短系统反应时间, 节省网络带宽资源, 针对管道完整性管理系统并发性强、 数据量大、 业务逻辑复杂的特点, 提出了一套基于索引、 高效 SQL、 存储过程算法、 物化视图的数据库优化策略。实际应用效果表明:管道完整性数据库优化策略使系统运行效率平均提升 60%, 为中国石油管道完整性管理的数据维护与管理提供了有效的技术保障。

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刘亮  高海康  徐杰  王梓力  韩文超  欧新伟  张展

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管道巡检是保障管道安全运行的重要环节, 通过将管道完整性管理与管道巡检业务结合, 能够使长输油气管道巡检的管理更加科学、 规范, 促进管道巡检管理的系统化、 精细化及数字化。采用GPS、GIS、 GPRS 等技术, 并结合完整性管理方法建立管道巡检闭环平台, 实现管道巡检计划与任务的动态下发, 通过提前设定的关键点范围与巡检轨迹自动匹配, 实时更新巡检完成情况, 同时提供巡检结果的实时查询、 分析及考核。管道巡检闭环平台为管道巡检的监督、 考核及历史记录管理提供有力的支撑, 有效地提升管道完整性管理水平, 可为管道规划、 工程立项、 计划投资提供可靠依据,进而优化资金配置, 显著提高管道运营的经济效益。

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常维纯  李刚  董学刚

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为了提高维修技术和零部件采购的国产化水平, 实现燃气轮机维修业务可持续发展, 梳理了分解和装配、 零部件清理、 检测、 焊接、 精加工、 涂层和试车等燃气轮机的主要维修技术, 论述了国外先进维修技术的研究进展。参考重型燃气轮机和航空发动机所采用的维修模式和国产化水平, 针对中国石油燃气轮机维修国产化现状, 提出吸取重型燃气轮机和航空发动机技术引进的经验, 遵循“从冷至热、 从外至内” 的原则, 按照零部件维修率或报废率从高到低的顺序, 分层次开展两型燃气轮机维修技术和零部件的国产化。最后, 结合国家和地方政策对燃气轮机的维修国产化进行了展望。

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康叶伟  崔琳  孙万磊  左莉  徐华天

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针对机器人技术在储油罐底板缺陷在线定量检测中的应用, 详细介绍了其检测原理, 并结合我国储油罐的结构特点, 从技术的经济性、 安全性、 检测条件要求、 检测结果的可靠性、 储罐结构的影响等方面分析了该技术在我国发展的适应性。分析表明:储罐内部结构是影响机器人技术应用的重要因素, 虽然机器人无法检测含复杂加热器的原油储罐, 但仍旧适用于大多数储罐。除此之外,该技术具有可靠、 高度的特点, 其他指标亦优势明显, 适用于我国的储罐安全维护, 发展适应性强。

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曹学文 王迪 杨文

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为推广超声速旋流分离技术在天然气液化领域的应用, 对甲烷-乙烷双组分在 Laval 喷管中超声速流动液化过程进行了理论研究与数值模拟。运用流体力学计算软件 Fluent, 结合流动控制方程, 分析了入口温度、 入口压力、 背压及组分对双组分液化过程的影响。研究结果表明:适当降低入口温度或提高入口压力, 将使甲烷-乙烷双组分临界液化温度和压力降低, 且停留在气液两相区和液相区的范围增大, 促进双组分的液化;当温度升高至 330 K 时, 双组分处于液化的临界状态, 但继续升高温度, 将不能发生液化;背压升高至 20%将会导致喷管内产生激波, 激波的出现使得喷管内的温度、 压力突变, 破坏了稳定的液化环境, 不利于液化过程的顺利进行;甲烷含量越高, 发生液化时所需温度和压力越低, 液化区域范围越小, 越难发生液化。

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史伟

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通过对比哈萨克斯坦 СН РК 2.04-29-2005 《建筑物及其设施雷击防护设备说明》 与我国GB 50057 - 2010 《建筑物防雷设计规范》, 得出了两国设计规范在指导思想、 建筑物防雷要求分类、雷电防护措施及材质等方面的差异。在指导思想方面, 哈国规范以传统 IEC 61024 和法国 NFC17为基础编制, 中国规范则以 IEC 62305 为基础编制。在建筑物防雷要求分类方面, 两国的确定方法基本相同, 但是在取值计算方面, 我国规范的数值较为严格。在雷电防护措施及材质方面, 哈国在接闪器的形式选择和布置方面更倾向于在油气站场采用独立接闪杆进行防护, 而在防雷接地材料规格的选择上普遍低于我国标准。对于这个差别, 在控制工程投资时应当引起注意。

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寇杰  孙思聪  李云

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联合站实际运行过程中常存在能耗及运行费用过高的问题, 需对其进行优化。建立了以年最低运行费用为目标的优化函数, 并提出采用改进的粒子群算法 (PSO) 获得最优相关温度、 压力及加药浓度等决策变量, 从而在一定程度上达到降低联合站运行费用的目的。通过该优化方法在胜利油田某联合站的应用, 对比实际运行费用及标准遗传算法的优化结果, 结果表明:使用该方法对运行参数的优化, 可以提高联合站的能量利用率, 从而达到节能降耗的目的, 并产生一定的经济效益, 对实际生产具有一定的指导意义。

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汪蝶  张引弟  杨建平  伍丽娟

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常见两种 CO2 液化工艺 (即低温低压液化工艺和常温高压液化工艺) 存在对存储设备耐低温和耐高压性能要求高的缺点, 为了找到经济合理的 CO2 输送方式, 通过 HYSYS 软件对几种管输流程进行模拟比较, 对液化流程进行改进, 探讨一种对温度和压力要求相对较低的液化流程。结果表明:在气相、 一般液相、 密相、 超临界 4 种状态输送方式中, 密相输送相比运用较广泛的超临界输送具有一定的优越性;改进后的液化方式不仅适用于密相输送, 而且克服了低温低压液化和常温高压液化的缺点, 能耗相对较小, 对储罐的性能要求相对较低, 在存储方面具有安全、 经济的特点;同时,改进后液化CO 易于存储, 为解决目前 CO 储罐设计难题提供一定参考。

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霍成索  石一丁  林影炼

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为研究海底输气管道泄漏对邻近海上平台的影响, 应用三维 CFD 模拟软件 KFX, 以瞬态泄漏速率为输入, 考虑气体在海面的释放面与平台的相对位置以及风向和风速的影响, 对管道泄漏气体到达海面后引发火灾的发展过程及后果进行模拟。结果表明:对于海底管道在 189 m 水深发生的断裂泄漏, 当气体在海面的释放面位于平台下方时, 火灾对平台的影响很大, 安全设施易受破坏,平台人员逃生面临较大困难, 且发生事故升级的可能性较大。当气体在海面的释放面远离平台时,计算得到了不同风速条件下火灾最大水平影响距离。根据分析结果, 针对海底管道泄漏事故, 在事故确认、 报警、 救逃生和安全设计等方面提出了风险管理和应急准备建议。

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许靖宇  邵国亮  康惠珊  郝翰  毕建伟

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为了确保大口径高压力的进出站管道在不设置锚固墩的情况下依然能安全运行, 从管道柔性布局和应力分析着手, 基于中亚天然气管道实例, 综合考虑管道应力、 位移、 受力及施工等影响因素,对清管站场进出站管道的设计方案进行研究。通过管道应力分析软件 Caesar Ⅱ, 分别对锚固墩安装方案和管道柔性安装方案进行模拟计算和分析。结果表明:大口径高压力的干线管道, 若采用锚固墩的传统安装方式, 锚固墩受到的管道推力的理论计算值达到上千吨, 这使得锚固墩尺寸巨大, 投资较高, 同时无法消除的巨大推力将永远保留在管道和锚固墩之间, 对管道运行产生安全隐患;若采用柔性安装方式, 通过曲率半径较大的清管弯头的移动和变形, 就能够大大降低推力, 减少投资,在不设置锚固墩的情况下, 保证管道在全寿命周期内安全运行。

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石熠 陈家庆 孔祥功 潘泽昊 方相久

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针对目前国内加油站埋地油罐机械清洗用旋转喷头基本依赖国外进口的现状, 在参考借鉴国外相关产品技术参数的基础上, 研制开发了一种旋转喷头试验样机。对其本体内部叶轮、 行星齿轮减速器和喷嘴等关键部件进行了设计计算, 通过输出轴和啮合锥齿轮的转动分别实现了喷嘴的公转和自转运动, 借助 Pro/E 软件对旋转喷头进行了虚拟装配和运动仿真, 模拟得到喷嘴出口处任意一点的运动轨迹均为空间球形包络面。样机运行试验结果表明:当旋转喷头入口水流压力为 1.0 MPa时, 喷嘴喷射半径可达 5~6 m, 验证了旋转喷头结构设计的可行性和合理性。

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闫锋  欧阳欣  王鹏宇  刁宇  聂超飞  王玉彬  张静楠  高昆

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大口径、 高压力天然气管道壁厚的选取, 不仅会影响管道的安全运行, 而且与管道工程建设投资直接相关。通过对 GB 50251-2015、ASME B31.8-2007、ГОСТР 55989-2014、ISO13623-2009、CSA Z662-11-2011等国内外常用输气管道干线直管段强度设计标准的相关内容进行对比, 分析了各标准的设计理念、 适用范围及技术优势, 特别是针对管线钢随着等级提高而呈现屈强比增大的特点,比较分析了各标准对于管道壁厚设计结果的差异。随着大口径、 高压力管道技术的发展, 基于材料抗拉极限壁厚设计原则的俄罗斯标准更能反映出高钢级管线钢材料的特性变化。

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王飞  李世杰  汪开雄  康鸿  肖连  赵云  杜华东

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轴流式止回阀作为防回流关键设备在设计过程中多采用理论公式进行强度校核和密封分析,但对于内腔结构复杂的零件, 该方法不能建立有效的理论力学模型。有限元计算方法采用有限元分析软件, 通过建立阀门三维模型, 进行约束和加载等模拟分析, 输出阀门中结构复杂零件在壳体试验压力和使用压力下的应力、 变形及密封面比压的结果, 根据 ASME 压力容器的建造规则, 对阀门关键零件设计的合理性和密封结构的可靠性进行评价, 可以准确、 直观地量化显示各部件的应力、 变形和密封比压分布情况。

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朱力挥  罗东坤

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碳酸盐岩具有成藏规律复杂、 开发规模大、 高产但不稳产的特点, 因此碳酸盐岩油气藏地面工程项目管控面临巨大困难与挑战:在产量不确定的情况下, 由于地质条件多变, 产建规模不配套;在快速上产的压力下, 难以合规、 高效地开展工程建设。基于此, 运用系统管理、 风险管理及项目管理等理论与方法, 并结合碳酸盐岩油气田公司的管理模式, 提出了加强碳酸盐岩油气藏地面工程项目管控的解决措施:归纳识别影响项目建设程序的影响因素, 建立勘探、 开发、 建设一体化的项目组织体系。塔里木油田塔中地面工程项目建设实例应用结果表明:一体化模式和项目管理方式的联合运用, 大大提高了碳酸盐岩油气藏地面工程建设项目决策的科学性和建设效率。

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代晓东  郭旭  李国平  穆承广  李荣光  张巍

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为解决高分子聚合物类油品减阻剂存在的抗剪切性能差的问题, 将纳米粒子与聚合物减阻剂进行复合, 采用硅烷偶联剂对无机纳米粒子 (SiO2、 蒙脱土、V2O5、CaCO3、TiO2) 进行亲油改性,并分别将改性纳米粒子与自制的界面相容剂及聚α-烯烃复配制备了一类新型的复合油品减阻剂。环道减阻测试实验结果表明:含有纳米 SiO2 和纳米蒙脱土的减阻剂的抗剪切效果最佳, 所制备的复合油品减阻剂不仅抗剪切性能提高了约 200%, 而且减阻增输性能也有相应的提高。

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刘啸奔  张宏  李勐  郑伟  吴锴

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断层是埋地管道在强震区的主要威胁, 管道在断层作用下将产生较大的拉压应变而失效。通过调研国内外断层作用下埋地管道应变分析的相关研究, 分别从解析分析、 数值模拟、 试验研究3 个方面论述了国内外在该方面的研究进展, 尤其是近年来国外在试验研究方面的突破。通过对比分析评述了目前的研究趋势, 指出了国内外对于断层作用下管道应变分析研究的差距。结合工程实际需求, 提出了断层作用下管道应变研究方法的不足和今后的发展方向。

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赵弘 胡浩然

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为保证封堵器能够安全平稳地进行封堵作业, 减少管内受阻湍流引起的封堵器卡堵问题。利用 Fluent 软件, 基于流体动力学模拟管内封堵器的不同封堵状态, 分析得到了不同封堵状态下封堵器周围流场的变化规律及受力情况。比较简化模型与实际模型模拟结果的差异, 分析支撑轮的外形轮廓对流场的影响。结果表明:管内封堵器上游压力剧增, 流动较平稳, 下游产生湍流并伴随着不同尺度的漩涡。研究结果对封堵器的外形设计和封堵作业的安全具有一定的指导意义。

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朱彦鹏  高青云  袁中夏  杨鹏  谭东杰

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西部油气站场多建于湿陷性黄土地区, 导致站场及阀室地基产生不同程度的湿陷, 影响站场和阀室的正常安全运行。以标准砂, 石灰, 水泥, 水玻璃作为改良材料, 研究改良材料在不同配比条件及不同压实系数下黄土的湿陷性大小。结果表明:改良黄土均能较大程度地降低黄土的湿陷性,在一定的压实系数条件下, 黄土湿陷性基本消除, 可以满足安全需要。从改良效果来看, 水玻璃改良效果最好, 石灰及水泥次之, 标准砂最差。

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柳建军  刁洪涛  靳毅  康阳

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建立天然气管网稳态运行数学模型时, 表述压缩机组合方式需要引入 0-1 整型变量, 导致求解难度增大。为了解决此问题, 基于样条函数的连续可导性, 采用函数延拓的方法, 将压缩机压头曲线光滑延拓到压缩机最大转速至零的区间上, 将天然气管网稳态运行优化数学模型从混合整数非线性优化转换为连续非线性优化。研究表明:通过延拓压缩机特性曲线, 在不影响压缩机组合方式物理意义的情况下, 有效去除了优化模型中的整型变量, 提供了一种降低天然气管网稳态运行优化数学模型求解难度的途径。

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冯亮  李一为  李一宁

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压气站是天然气长输管道的核心部分, 保证压缩机平稳运行并做好日常运行养护非常重要。基于离心压缩机特性曲线编写了离心压缩机运行养护软件 YSJ_YXYH, 其分为性能测试与能耗测试两部分。该软件可模拟确定工况下压缩机运行参数, 继而为压缩机运行工况调整给出参考意见;可模拟确定工况下压气站运行费用, 进而得出压缩机在保证高效区运行条件下的最优能耗, 实现对压缩机运行的养护。以国内某压气站的历史数据为例, 对该软件的性能进行验证。分别使用 YSJ_YXYH 与 SPS 软件计算出固定工况下压缩机的运行参数与运行费用, 并与实际运行值比较, 结果显示: YSJ_YXYH 的计算结果更加接近实际运行值;利用 YSJ_YXYH 计算出了该压气站的最优能耗并确定该站压缩机效率处于高效区, 其能耗明显优于实际能耗。结合上述结果给出的针对该压气站的实际运行建议, 可为其压缩机安全平稳运行提供有效的技术保障。

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周日峰 赵雯晴 张健中 许光

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为了提高压缩天然气 (CNG) 常规站压缩机的充气效率, 研究了其开启压缩机直接给车载储气瓶充气模式下的启动条件及充气效果。通过 Hysys 软件构建了 CNG 常规站工艺流程计算模型,并根据加气站现场实际规模和运营环境设定计算模型的边界条件和初始条件, 对 CNG 加气站工艺流程进行动态模拟, 分别得到了加气站全天及高峰加气期间压缩机的能耗、 运行时间、 启动次数等数据, 并提出了一个新的过程参数——单位能耗加气量, 用以表征不同加气工况下压缩机的运行经济性。研究发现:开启压缩机直充模式下的压缩机充气效率较不开启直冲模式高;随着压缩机直充模式启动压力的提高, 压缩机的单位能耗加气量和车瓶最低充满压力均会提高。

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范开峰 黄启玉 毕权 李男

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随着石油开发逐渐向深海发展, 海底管道蜡沉积已成为石油工业面临的一个严峻的流动安全保障问题。采用室内环道装置进行了 2 组不同温度、 不同流速条件下不同沉积时间的蜡沉积试验,分析了含蜡原油沉积物密度、 含蜡量、 碳数分布、 屈服强度等性质的变化情况。结果表明:①沉积物质量随时间延长而增加, 且在开始阶段增加较快, 而后变缓, 沉积厚度是油壁温度与油流冲刷共同作用的结果;②沉积物密度、 含蜡量、 屈服应力随时间延长而增大, 且随着时间延长, 沉积物中大于临界碳数 (在蜡沉积过程中, 大于某一碳数的蜡分子可以向沉积物内部扩散, 而小于这一碳数的蜡分子则只能从沉积物内部向外扩散, 这一碳数称为临界碳数) 的蜡分子含量增加, 而小于临界碳数的蜡分子含量减小;③油温越高, 更多大碳数的蜡分子可以扩散到壁面并沉积下来, 峰值蜡分子向大碳数方向移动。

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江国业 刘芬

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机坪加油管网系统是飞机加油作业的重要设施, 而加油栓井的布局规划和运行管理是否科学、经济、 实用, 则直接影响加油系统的安全和高效运行。基于此, 收集整理了布置加油栓井时需要遵循的相关规范和安全准则, 结合新型低高度管道加油车的结构特点, 绘制了加油车地井胶管伸展域渐开线并初步确定了加油栓井可选域。利用 CAD 设计法对单一机型机位和多机型机位的加油栓井可选域进行了研究, 综合考虑加油员的劳动强度及现场定位的便捷性, 依据飞机外形参数推测了能够共用机位上加油栓井的机型和需要单独设置机位的机型, 同时给出了各类机位上加油栓井可选域的确定方法和量化模型, 为新建和扩建机场停机坪的加油栓井布局及计算机辅助优化设计提供了依据。

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陆争光  高鹏

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目前, 我国成品油一次物流优化研究处于起步阶段, 优化空间较大。基于我国的成品油一次物流优化体系, 从成品油一次物流相关的优化数学模型与应用、 目标函数及求解方法方面, 系统分析了国内外成品油一次物流优化研究的发展现状, 提出符合我国国情的成品油一次物流优化基础框架和进一步研究方向。研究结果表明:成品油一次物流优化数学模型的研究趋势和应用主要集中在确定性混合整数规划、 不确定性随机规划两方面, 前者从单一调运方式向多调运方式、 单产品向多产品、 单周期向多周期发展, 后者从离散变量向概率密度连续变量、 单因素不确定向多因素不确定、 单一情景向多情景不断改进;物流成本最低函数 (CM)、 产运销整体利润最大函数 (PM) 是目前研究或实际应用中最常采用的优化目标函数;模型求解方法已经比较成熟, 二次开发或完全自主开发符合我国国情的物流优化应用软件迫在眉睫。

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岑康  李承函  李薇  吴永春  吴杰  吴晓南

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基于苏里格气田低成本开发战略要求, 为充分挖潜增效, 通过工艺方案比选, 提出了适用于苏里格气田边远井低成本回收工艺方案, 并采用现金流量法对其进行了投资决策分析。结果表明:苏里格气田边远井在初期高压产气阶段可采用 CNG 槽车灌装回收方式, 在中低压生产阶段则采用压缩机增压回收工艺方案;边远井回收项目回收期短, 经济效益好, 投资风险低;销售价格、 日产量、经营成本、 建设投资是影响项目盈利能力的主要因素, 其中销售价格对项目盈利最为敏感, 日产量次之;若能争取到优惠政策实现回收气直接作为 CNG 商品气外售, 项目经济效益将会更加显著。

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刘超 赵洪亮 李刚

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天然气管道压缩机组及其控制系统的建设、投产时期不同,时间跨度大,设备规格型号多,各控制系统架构不一样,通过总ControlLogix 控制系统、MARK VIe 控制系统、S7 系列控制系统等各型号压缩机组控制系统在实际生产中的应用情况,对故障类别进行了统计和对比分析。对硬件与备品备件、软件与程序、核心技术等控制系统发展中的关键问题提出了解决方法:①做好备品备件管理工作;②开展专项研究和控制优化程序;③进行自主改造和国产化。探讨了掌握压缩机组控制系统关键技术的途径,最终确保压缩机组的稳定运行,实现天然气的平稳高效输送。
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毕权 黄启玉 范开峰

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为了科学解决thick oil 管道的蜡沉积问题,使用设有测试段和参比段的室内环道试验研究了油温、壁温、流速等因素对单相原油蜡沉积的影响,系统总结了含蜡原油蜡沉积规律。通过特殊手段将沉积物从管中心至管壁分为5 层,运用显微观察、差示扫描量热仪法及高温气相色谱法,分析了沉积物性质的径向分布差异,包括不同层位沉积物的含蜡量、时析蜡量及碳数分布的差异。结果表明:越靠近管壁,沉积物的含蜡量越大,其大碳数分子的质量分数越大;相反,越靠近管流的沉积物,其含蜡量越小,大碳数分子的质量分数越小。大于临界碳数的分子随着蜡沉积的进行会向管壁扩散并析出,小于临界碳数的分子向沉积层表面反扩散,临界碳数随油品性质及沉积条件的不同而不同。研究结果对于深入研究蜡沉积机理,进而提出更加精确的蜡沉积预测模型具有指导意义。
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吴尧增 王文祥 洪毅 朱莉娅

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在石油和天然气工业领域,API 616(Gas turbing for the petroleum, chemical, and gas industryservicess)是指导燃气轮机设计、采办的最主要标准。油气行业企业目前普遍都是在这个标准的基础上进行适当的修正,使其成为企业设计、采办的标准模板。历经13 年,API 616-2011 取代了使用多年的API 616-1998,新版标准增加了燃气轮机的适用机型,并在提高设计合理性、改善机组性能、提高机组质量等诸多方面提出了新的要求和做法,整体上改进了机组设计的安全性及可靠性。对API 616 新旧标准的主要差异进行了分析,并结合海上采油平台燃气轮机运用的实际环境和特点,分析新标准的适用性。主要采用对比法和归纳法,对比了影响设计、采办和运维的关键因素,如互换性适应性、安全及可靠性和性能要求等,得出了相应的适用性结论和建议。
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韩文超 高海康 刘亮 郭磊 徐杰

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管道完整性管理系统(Pipeline Integrity Management System,PIS)作为油气管道行业的企业级管理信息系统,承担着保障油气管道安全平稳运行的重要任务,因此提出一套安全可靠、易维护及易扩展的权限控制机制尤为重要。以PIS 实际业务的应用情况为出发点,总结、分析其需求特点,结合RBAC 基本思想,提出了一种适用于管道完整性管理系统的权限控制方法。通过权限逻辑配合业务逻辑、粗细粒度结合方式的原则,实现了PIS 中各种层级的权限控制。研究表明:该设计方法方便灵活、简单实用且扩展性强。通过PIS 的验证发现,该权限控制方法能够较好地满足基于B/S架构的具有复杂业务功能的企业级管理信息系统对权限控制的要求。
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于继武 邢远秀

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为解决油田输油管道流量数据不能共享和漏油报警不能多点在线监控等问题,设计了一个基于物联网技术和GSM 信息传输技术的智能油田输油管道监控系统。系统基于物联网的3 层架构,由流量采集装置、GSM 无线传输装置、石油流量数据(Oil Flow Data,OFD)服务器和后台流量管理子系统4 个模块组成,介绍了各个模块的功能和互联方案。系统利用流量服务器实现数据共享,采用自定义通信协议对流量数据和报警信息进行编码,提高数据传输的可靠性,并通过互联网络访问流量服务器来实现多点访问和在线监控问题。该系统将流量采集、存储和管理通过物联网技术有机结合,有效简化了系统的安装、操作,实现了油田多个监控点流量数据的共享和管道状态的实时在线监控。
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刘军 刘爱文 谭明 孙甲宁 胡伟华 宋立军

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为了在震后快速估计强地面运动作用下油气管道灾情展布,利用ShakeMap 技术得到油气管道沿线的加速度峰值和速度峰值空间展布情况,并根据地震动、工作压力等条件判定震区的油气管道的破坏状态,判别管道破坏的可能后果,并根据震区人口密度和管道重要性确定管道的地震灾情展布,实现了震后对震区油气管道灾情的快速评估,最后以2015 年7 月3 日皮山6.5 级地震为例,结合ShakeMap_CNST 系统计算的地震动参数,快速估计震区油气管道的破坏状态和灾情展布,管道的破坏状态主要是轻微破坏和基本完好,管道的轻微破坏主要出现在Ⅷ度区。结果表明,研究方法能较客观的反映震区油气管道的灾情展布特征,具有良好的应用价值。
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杨锋平 周秀红 崔祥 张杰 惠文颖 高继江

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为保证输油管道超设计压力运行的安全,针对钢管力学性能、管道临界缺陷尺寸、环焊缝质量验证等3 个影响管道承压的重要因素,在管道沿程压力计算基础上,开展了管材小试样屈服强度统计与试验、钢管实物屈服强度与小试样屈服强度差异性分析、管道临界缺陷尺寸计算与内检测精度分析、环焊缝性能验证方案的研究。研究表明:钢管实物屈服强度与管材最小要求屈服强度之比即为最大运行压力与设计压力之比;由于压力升高,管道运行时允许的缺陷尺寸减小,其中大于临界尺寸的缺陷应保证被现有管道内检测器发现,否则应降低运行压力从而增大临界缺陷尺寸值;超设计压力运行前,应进行一次相应强度的现场试压,排除环焊缝异常。
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霍拥军

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为了更好地做好油气管道安全防护工作,对影响油气管道巡线质量的因素加以分析,针对这些影响因素建立巡线质量评价体系,得出巡线质量综合评价指标,包括:巡线路由匹配率、每日巡线总时间、巡线平均速度、巡线时间偏差率、重点部位巡检率、盲区巡检率和人工抽检报告率等。通过对巡线质量管理系统进行建模设计,并以扬子输油站某巡线工为例,证明该管理系统可以有效地为管理者提供数据支持,进而优化管道管理。
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马伟平 蔡亮 王禹钦 潘腾

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我国普遍存在储罐超期服役问题,储罐泄漏风险大。应用先进的储罐泄漏检测技术,在储罐泄漏初期采取处置措施,有助于提高储罐设施安全性和可靠性。分析了目前国内广泛应用的储罐泄漏检测方法的优缺点,包括常规的人工检尺方法、新发展的储罐基础钻孔检测方法和双层罐底板泄漏检测方法,以及适用于停运储罐的开罐检测方法。介绍了美国储罐泄漏检测的技术标准、先进经验和推荐做法,包括漏油感应电缆、电阻探漏法、储罐泄漏初期处置措施以及储罐泄漏定量风险评价等。最后,提出了选择适宜储罐泄漏检测技术的建议,以及借鉴美国标准完善国内储罐泄漏检测技术的建议。
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李柏松 张丽稳 杨喜良 董学刚 黄恩涛 李晓明 魏晓云

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天然气管道燃驱压缩机组具有子系统多、控制系统复杂、故障频率较高、不易维护的特点,燃驱压缩机组失效将直接影响输气管道的可靠性和站场的安全性。建立了可靠度、故障率、平均无故障时间、修复率、平均维修时间等指标的燃驱压缩机组可靠性指标,对西一线、西二线等管道的14 个站场36 套燃驱压缩机组2012-2014 年运行和停机数据进行可靠性指标计算与分析,给出了机组的可靠度函数。结果表明:当天然气管道燃驱压缩机组投入运行3 年后,故障率、平均修复时间及修复率较为稳定,故障发生情况具备较明显的浴盆曲线特征,研究成果为机组的安全可靠运行和科学维修提供参考。
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邱东 张贺 赵勇 解世伟

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为了弥补华中区域调控中心现有SCADA 系统的不足,提高管道运行安全性和调度员工作效率,结合华中成品油管网的实际情况,利用Excel VBA 编程开发了集混油界面跟踪、语音预警、图形动画显示和批次计算等功能于一身的调度辅助软件,给出了流程图和算法,介绍了软件的主要功能特点。通过实际应用效果与现场数据对比展开分析,混油界面跟踪的精度主要受沿线温度、压力以及混油接收与混掺影响,并提出了改进方向和方法。
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卢文青 张来斌 梁伟

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天然气管道声波信号中的噪声容易干扰管道泄漏识别检测,为此提出了一种均值近似值移除方法(Small Approximations Removal by Means,SARM)去除声波信号中的噪声。SARM 以低
频小波重构系数为信号均值线,继承了小波分析(Wavelet Analysis,WA)良好的时频分辨特点,将信号均值线附近的小波动去除,使曲线光滑的同时又很好地保留信号突变特征,获得良好的降噪效果。实例分析表明:相比小波包(Wavelet Packet,WP)、WA 和奇异值分解(Singular ValueDecomposition,SVD)方法,SARM 具有更好的降噪效果,为天然气管道的泄漏检测与定位提供了一定的技术支持。
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阮超宇 史博会 丁麟 吕晓方 黄启玉 宫敬 张静楠

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为了保障混输管道管输介质的安全、稳定流动,调研了国内外关于水合物的研究成果,分析了水合物堵管试验结论,系统总结了混输管道天然气水合物形成、生长及堵管的研究进展。结果表明:水合物的形成并非达到热力学形成条件后瞬间完成的,其在相界面处开始形成、生长和发展;动力学、传质及传热是水合物生长的关键因素;水合物的堵管过程分为形成、聚集及堵管3 个阶段。单纯依赖水合物热力学相平衡研究不足以描述水合物结晶与生长过程的多阶段性,研究水合物的生成机理需要从热力学和动力学两方面开展,以期能够对水合物的形成机理和管道堵塞规律有更深入的认识、更精确的预测。
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杨宝龙 周利剑 刘军 贾韶辉 周永涛 董秦

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近年来,随着长输管道完整性管理与信息化技术的推广,国内主要长输管道基本实现了企业级信息化应用,大幅提升了管道安全的综合管控能力,但由于受人员素质、环境条件等诸多因素的影响,数据获取的及时性、完整性及准确性仍存在较大的提升空间。通过研究国内外物联网技术在长输管道运营阶段的应用,结合中国石油现有管道完整性管理系统(PIS)应用架构与业务现状,提出了长输管道物联网的应用架构并进行了整合,不仅可以解决管道运营管理过程中基础数据和业务数据采集的及时性、准确性及完整性的难题,而且可以实现管道完整性管理的智能化、精准化,从而提升长输管道运行的安全性和经济效益。
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常程 姬忠礼 刘传斌 赵峰霆

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针对国内缺少滤芯高压性能测试装置的现状,设计了压缩机干气密封滤芯性能检测装置,并利用该装置在实际高压运行工况下对干气密封滤芯性能进行评价,并分析压缩机干气密封系统气源内颗粒物粒径及浓度情况。结果表明:实验室与现场条件下,相同滤芯的初始压降曲线有较大差别,在现场条件下,滤芯压降曲线呈抛物线形式;测试期间,干气密封系统气源内颗粒物粒径范围为0.3~2.0 μm,状态浓度范围为0.01~0.03 mg/m3,气质情况符合干气密封系统进气要求;检测的国产滤芯可在高压工况下正常工作,测试结果可为滤芯设计和国产化工作提供数据支持。
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邹海翔 马廷霞 谢娜娜 刘维洋 吕亚峰

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芳纶纤维复合材料是一种可用于缺陷管道补强修复的新型多维复合材料,现场一般采用多层环向缠绕的方式对管道进行修复。使用ABAQUS 软件对缺陷管道在芳纶纤维复合材料补强前后进行仿真分析,并研究修复厚度、内压、缺陷深度对修复效果的影响。结果表明:芳纶纤维复合材料能够修复圆坑和曲面缺陷管道,恢复缺陷管道的承压能力;通过增加芳纶纤维复合材料补强层的厚度,能够降低缺陷管道的环向应力,且随着修复厚度的增加,环向应力减小的趋势变小;当修复管道缺陷处Mises 等效应力小于屈服强度时,内压越小,补强效果越好。
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郭晓燕 张来斌 梁伟 冯桓榰

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针对新型国产化设备历史数据匮乏的问题,提出一种基于同类型设备历史数据的FMEA/FEM 的综合可靠性分析方法。该方法首先运用失效模式与影响分析(FMEA)确定同类型压缩机的易故障部位,并以此结果为依据,运用有限元法(FEM)定量计算其可靠度。对于可靠度不满足工程需求的部件,提出了优化设计方案。为验证方法的有效性,以某国产化压缩机为例进行分析,结果表明:长期服役是导致设备故障失效的主要原因,通过提高材料属性、优化部件尺寸等方案可以使部件的可靠度达到99%以上,从而为国产化压缩机的设计和优化提供参考依据。
[PDF:1276KB]全文下载(327)次  [2016年预出版期]

冯庆善 张海亮 王春明 贾秋菊

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三轴高清漏磁检测技术成功解决了老管道的焊缝检测难题,但随着老管道的逐步退役,对于新管道是否需要三轴高清漏磁检测技术成为技术及管理人员较为关注的问题。通过对比三轴高清漏磁内检测与传统漏磁内检测的技术优势,重点探讨了老管道与新管道本体所面临的主要风险以及对于三轴高清漏磁检测的需求。提出应该进一步加强三轴高清漏磁内检测技术的研究与应用,以期能够更加精确地检测管道缺陷,为管道后续的完整性评价提供可靠的数据参考,确保管道本质安全,对管道运营者的管理决策具有重要意义。
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熊钰 王冲

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针对超临界CO2 饱和稠油黏度计算精度不够,且涉及的繁杂的问题,基于经验公式建立模型。利用经验公式计算Lederer 公式中的各个参数,尤其对未给出计算方法的参数(超临界CO2 黏度μ s、
体积系数F o 以及脱气稠油高温高压下的黏度μ o)均给出了可靠的经验公式计算方法。模型只需输入标况下的稠油密度以及脱气稠油的黏温关系,设定温度、压力即可计算得到超临界CO2 饱和稠油后混合物的黏度。该模型程序简单,对于牛顿流体范围内的稠油-CO2 混合物系统黏度具有可靠的预测精度。
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许继凯 刘刚 陈雷 徐睿妤

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为了合理确定油气集输管网结构布局,以井站间产量距离和为目标函数,以井站连接关系和计量站站址为优化变量,建立了井组优化模型。采用小窗口蚁群算法求解,将井站连接关系转化为路径选择,根据不同管段对应的产量、距离计算启发因子,以不同路径方案下的产量距离总和作为信息积累的评价指标,通过控制蚂蚁状态转移过程确保井式、集输半径、计量站处理量等约束条件,有效避免了不可行解的产生。实例计算结果表明:基于蚁群算法的优化结果在管网的产量距离和与管道总长度方面,相比已有的遗传算法优化结果均有所改进,有望为今后的油气集输管网优化设计提供技术支持。
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夏梦莹 张宏

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管道穿越采空区时可能形成暗悬,长距离的暗悬会使管道产生较大的应力应变,严重时会造成管道拉断失效。基于非线性有限元法,建立了三维暗悬管道力学计算数值模型,采用基于应变的设计准则对采空暗悬管道进行安全性评价。模型考虑了管材、管土相互作用及几何大变形多重非线性因素,采用非线性土弹簧单元模拟管土作用,采用壳单元描述管道变形。分析了暗悬管道在不同工况下的应力应变响应,对比了采用基于应力与基于应变失效准则判断暗悬管道极限状态的差异。分析结果表明:基于应力的准则偏于保守;基于应变的准则能够更多地利用管材的塑性性能。研究成果可为管道的完整性管理与安全评价提供理论参考。
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叶丹

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长输管道维抢修换管作业通常会进行死口组对工作,不仅难度较大,且耗时较长。目前我国尚无针对不同管径的死口组对标准,解决死口组对问题通常凭借管工自身工作经验和传统操作方法,施工误差较大。为了提高长输管道死口组对效率和质量,对各类死口组对情况,尤其是管道异面情况下的组对进行了分析。通过对固定管口与中间短节组对的平面投影分析,给出了固定管口下料计算公式;运用空间解析几何方法,重点对中间短节的下料方法进行了分析,并通过数学建模和参数化方程,最终给出了死口组对中间短节的下料计算公式和操作方法。
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郭存杰 张来斌 陈喆 梁伟 郭晓燕

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为了研究陕京管道滑坡灾害监测预警技术,以管道地质灾害监测方法为理论依据,选取研究区内典型滑坡体作为研究对象,综合考虑地灾点的发育情况、典型性、对管道的威胁程度、设备的保存安全性等条件,设计监测方案,安装一体化专业监测设备,收集地灾点的降雨量、滑坡地表裂缝位移及深部位移等监测数据。分析监测数据发现:滑坡现阶段变形量很小,整体较稳定,不会因发生滑坡而威胁管道隧道安全。预警分析发现:无雨状态下,滑坡体最稳定,滑坡体最大位移最小。随着降雨量的增多,滑坡体稳定性下降,最大位移变大,体现在滑坡体上即裂缝增大。为得到一个预警的变形值,分别取3 种工况时的80%位移值作为预警标准值,分级确定了预警标准位移。
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杨江 贾帅 刘旋 尹成先 秦文龙

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常规咪唑啉缓蚀剂在腐蚀防护方面有很多应用,但缓蚀效果不佳,且存在使用浓度高,形成缓蚀膜持久性差等问题,为此研发了一种新型高效环保的双子咪唑啉缓蚀剂。双子咪唑啉由两个烃链与两个头基通过刚性基团相连形成。采用电化学线性极化测试对缓蚀剂抑制CO2 腐蚀的性能进行了分析,并通过腐蚀失重实验评价了缓蚀剂形成膜的稳定性。实验结果表明:新型双子咪唑啉缓蚀剂在较低浓度下效果更好,双子型咪唑啉与脂肪酸混合比常规缓蚀剂的成膜性更好,乳化倾向也低于常规的缓蚀剂;新型双子咪唑啉比常规咪唑啉的表面活性高很多,临界胶束浓度比常规咪唑啉低数倍;新型双子咪唑啉缓蚀剂及其复配产品用量小、效果好、对环境污染小。
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艾慕阳

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天然气管网系统可靠性影响因素众多,运用极限状态条件下的可靠性计算方法不能满足实际需求,运用不同类型随机变量既可以开展天然气管网多状态条件下系统可靠性概率计算,也可以表示管网运行参数的变化。将管道生产运行参数变换为规范的独立随机变量,进而利用边缘分布函数简化管网可靠性概率计算。综合天然气管网供应能力和天然气市场供需双方经济效益两方面因素,将管道供应可靠度与市场交易财务损失率相结合,形成供需双方满意度的计算方法,为天然气管网运行及市场经营决策提供了量化分析工具。
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马国光 李晓婷 李楚 颜凌宇 谷英杰 郑劲

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在长输管道的清管过程中,时常伴有段塞流产生,造成管系中含气率和压力的显著变化,导致管系在段塞流的作用下发生机械振动。依据ASME B31.8-2014《气体输送和分配管道系统》标准,运用CAESAR Ⅱ软件建立清管器管系的应力分析模型,并利用时程分析法分析段塞流对管系的冲击振动影响。应力分析结果表明:在持续载荷工况下管道一次应力满足要求,在动态载荷工况下管道二次应力满足要求,并得出管系在操作载荷工况下管口与支架的受力情况;对清管系统的振动分析表明:段塞流出现区域管系振动位移较大,在段塞流出现附近区域支架受力较大,且在持续载荷工况与动态载荷工况共同作用下,最大应力为54.338 MPa,满足应力校核要求。
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郭庆丰

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为了对曹妃甸油田3 条变径海底混输管道实施清管,以其中井口平台WHPE 至井口平台WHPD 的海底管道为例,对其清管的可行性进行研究。研制了蝶片直板清管器,其蝶片密封盘具有较好的密封性、柔韧性及耐磨性,通过能力强,可以双向运动,能够适应于变径海底管道清管作业。通过模拟清管过程可知:曹妃甸油田变径海底管道清管是可行的,采用蝶片直板清管器可以较好地完成该管道的清管,清管平均速度为0.8 m/s,清管时间为5 990 s,清管过程中管道入口压力最大值为2.64 MPa,远小于管道入口设计压力与清管器承受压力。辨识出WHPE 至WHPD 变径海底管道清管的主要风险,并制定相应的解决措施,发现清管风险可控,且安全性较好。研究结果为变径海底管道的完整性管理与风险评价提供了指导。
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闫杰 常征 孟烨 单会滨 刘鹏

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第三方破坏或打孔盗油气等行为,易造成输油气管道发生泄漏、爆炸事故,给管道运输企业带来了极大的风险。为提高大口径油气管道发生事故时的应急抢修效率,把损失降到最小,需研发一套适合大口径油气管道带压堵漏的设备。现有带压堵漏器抢修时存在体积过大、土方开挖量过多、焊接时间长、抢修效率低等缺陷。从带压堵漏器的结构改进、稀土永磁铁的选用与连接机构的设计3 方面进行研发,研制出的磁力组合式管道带压堵漏器将强力磁铁引入堵漏技术,适用于大口径管道的带压堵漏抢修,结构简单,体积小、重量轻,操作方便,可提高抢修效率,有效缩短抢修时间。
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王林 李亮亮 石云山 马宏伟 李巍 马霖

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油气管道大开挖施工方法对坡面环境和植被破坏严重,途经黄土斜坡的油气管道普遍受到管沟水土流失和坡面失稳的威胁。为提高黄土区管道坡面防护效果,以兰郑长成品油管道陕西段干线、庆阳支线为例,通过对黄土斜坡的病害分析,提出了三七灰土加草筋干打垒护坡方法:在坡脚设置护脚矮墙,坡面采用添加了草筋的夯实三七灰土,坡顶及平行于管道两侧布设排水沟。对35 处典型黄土区管道斜坡加筋干打垒的水工工程进行效能评价,结果表明:加筋干打垒护坡的使用寿命长,防护效果良好,具有较高的可行性、经济性及安全性。
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刘锐 杨金威 陈玉霞 鲁义

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中亚天然气管道A\B\C 线分阶段设计与投产,站场ESD 系统在设计理念、控制逻辑上存在差异,ESD 系统控制逻辑不便于管理,容易引发误动作、故障停机等。为减少上述问题对生产的影响,以C 线哈国段CCS2 站为例,梳理了ESD 系统控制逻辑的现状,对ESD 系统因果逻辑的合理性进行探讨,并提出了改进意见,以期统一标准。分析结果表明:CCS2 站将ESD 系统分为4 级,ESD 系统存在过保护或欠保护问题,连锁保护因果逻辑不便于管理。总结了ESD 系统设计原则:压缩机厂房火灾报警、工艺区可燃气体泄漏或ESD 按钮触发时执行全站ESD;站场出站温度/ 压力高高报时执行压缩机区区域ESD;发电机厂房可燃气体泄漏或火灾报警时触发发电机区区域ESD;压缩机厂房可燃气体泄漏或ESD 按钮触发时执行压缩机单体ESD。
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臧延旭 杨博霖 马宁 关晶鑫 张元

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为了解决三簧探头机构不适用于小口径检测器的问题,对检测器所用探头机构进行了改进:将探头壳与支撑弹簧连接方式由螺钉固定连接改为支撑弹簧滑动连接;去除三簧探头机构中辅助弹簧,避免探头臂、弹簧缩短后辅助弹簧与探头臂上的连接螺钉、铆钉等磕碰;将刚性探头臂设计成弹簧臂,抵消辅助弹簧去除后支撑力减弱的问题;探头壳与弹簧臂间增加弹性垫,使探头壳尾端处于翘起状态,防止探头壳出现“栽头”现象。机械性能测试及牵拉试验表明:新设计的探头机构具有良好的姿态稳定性、耐磨性及抗震颤能力,极限压缩尺寸为30 mm,适用于小口径检测器或径向空间有限的设备。通过将弹簧、探头臂等零件尺寸加长,该探头机构还能适用于大口径检测器,使用范围更为广泛。
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王怀义 杨喜良

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针对中国石油北京调控中心不能直接远程控制长输天然气管道压缩机组而造成管道运行调整滞后的问题,以西气东输管道盐池站为例,提出了压缩机组远程控制设计原则和方案,利用现有硬件平台,开发了相应的压缩机组远程控制系统。该系统可以实现:北京调度控制中心操作员工作站可直接发出启、停以及负荷调整等命令;将压缩机组过程控制状态传输到调控中心,在调控中心人机界面显示各部分状态信号;利用现场数据计算压缩机组工作点,并在压缩机固有的流量和压比的特性曲线中显示其工作点。通过远程控制,调度人员可以及时且有重点地了解压缩机的运行情况,并以此优化管网运行方案,快速完成整个管网调度,提升管网效率。
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杨莉娜 韩景宽 王念榕 何军

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结合中国天然气工业发展现状及相关政策法规,分析了未来LNG 市场发展空间的影响因素。有利因素:国家法规、政策支持天然气发展,LNG 市场稳步增长;天然气价格市场化提振天然气市场需求,远期中国天然气市场规模潜力巨大。不利因素:经济发展转型“新常态”,天然气市场需求增速回落;国际油价持续下跌,天然气价格调整滞后,影响天然气需求增长;随着供应形势变化,气源间竞争愈加激烈。指出了LNG 接收站业务面临的机遇和挑战:全球天然气液化能力提高,LNG资源充足;LNG 现货及短期贸易蓬勃发展,进口LNG 价格下降;LNG 调峰需求巨大,成本相对较低。提出了国内LNG 接收站建设发展思路及相关建议:以扩建现有接收站为主,适时增加储存容量和气化能力,积极参与市场调峰。
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吴家勇 李海娜 王立坤 许斌 王洪超 蔡永军 刘胜楠

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在管道泄漏监测技术的应用实践中,存在缺乏完整、统一的性能评价指标和表征方法的问题,使得管道泄漏监测系统的综合性能评价尤为困难。基于API 1155《基于软件的泄漏探测系统评价方法》提出的管道泄漏监测系统性能准则,根据生产运行管理对管道泄漏监测系统的需求,建立了统一的管道泄漏监测系统性能评价指标和表征方法,并结合负压波法管道泄漏监测技术对各性能指标的含义及其相互关系进行了详细分析,为今后开展管道泄漏监测系统的综合性能评价提供了有效指导。
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董绍华 张河苇

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智能管网可以解决当前系统繁多及数据采集与应用脱节的问题,实现油气管道安全、高效、可持续发展。全面阐述了国内外数字化管道、智能管网的实施进展,分析了智能管网发展的特点、难点以及存在的问题,研究建立了管道全生命周期数据标准,构建了管道全生命周期数据库。提出了全生命周期智能管网的设计架构,包括管道全生命周期资产设施管控、运行管理控制、决策支持3 个方面。提了基于GIS 的智能化管理平台方案,搭建了管道建设与运维一体化智能管理平台,一是用于建设期施工数据采集、数字化数据库移交、施工质量可视化管理;二是用于运营期腐蚀防护电位控制,在线完整性评估,高后果区、地区等级升级地区的风险评估,以及无人机巡线等完整性管理循环;三是用于管网的决策支持,包括大数据建模、应急决策支持、焊缝大数据风险识别、基于物联网的灾害监测警管道泄漏实时监测、远程设备维护培训、远程故障隐患可视化巡检、移动应用等。智能管网的推广应用,有利于管道管理水平的提升,为决策者提供足够的信息,从而保障管道安全、高效运营。
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张乃禄 王帅 黄建忠 王萌 许磊

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针对油气管道维抢修特种作业安全与过程风险控制需求,亟需研究管道不停输开孔封堵作业过程风险控制措施。以长庆油田采油十二厂庄西外输管道换管改线作业为例,分析管道不停输开孔封堵原理及工艺流程;采用故障树法探讨不停输开孔封堵火灾爆炸事故原因,明确作业过程风险因素,采用事件树法展现事故发展进程;建立了油气管道不停输开孔封堵火灾爆炸蝴蝶结模型;提出了管道不停输开孔封堵作业火灾爆炸事故控制措施,即消防抑爆、卡具紧急抢修、紧急关闭上游阀门、疏散与医疗救护。实际应用表明,该模型对管道不停输开孔封堵安全作业具有指导作用,对保障油气管道开孔封堵作业安全具有现实意义。
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康叶伟 左莉 邵磊 郭正虹 徐华天

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当前我国陆上废弃油气管道的安全环保处置需求日渐强烈,但尚未形成系统科学的管道废弃处理技术体系和标准规范。通过对废弃管道安全环保处置方式、环境影响评价、废弃处置技术等分析表明:采用一般原则与比较评价方法相结合的方式能够保障管道废弃方式的合理选择;环境社会经济影响评价应作为废弃处置方案制定的重要内容,为分析废弃工程活动影响和制定科学缓解措施提供支持;管道残留物的彻底清理是确保废弃管道安全环保的重要技术手段,通过采用常规清管扫线,甚至组合清洗的技术手段,完全可以实现管内残留物的高洁净度清理,进而为特殊部位的填充注浆、隔离封堵以及大规模管道的快速安全拆除技术的应用创造条件,多种技术措施的综合应用可实现废弃管道的安全环保处置。
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杨理践 郭天昊 高松巍 刘斌

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为了有效检出油气管道的裂纹缺陷,研究了裂纹角度对检测信号的影响。基于管道漏磁内检测原理及麦克斯韦方程组,采用Comsol 有限元仿真软件对管道外90°、67.5°、45°、22.5°、0°裂纹检测结构进行仿真分析;在永磁轴向励磁条件下,利用钢板进行针对裂纹角度问题的拖拉实验。结果表明:当磁化方向与裂纹垂直时,漏磁信号幅值最大;随着裂纹取向与磁化方向夹角的减小,漏磁信号幅值也相应减小,当裂纹角度与磁化方向小于30°时检测不到有效的漏磁信号。
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史洺宇 易成高

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在外高加索地区复杂的社会形势及地缘政治下,阿塞拜疆里海地区油气资源的外输线路成为多方博弈的焦点,导致包括南方天然气走廊、纳布科管道、南溪管道、土耳其流管道、跨里海管道在内的多条管道项目进展缓慢、搁浅甚至终结,因而极大地增加了阿塞拜疆能源战略在投资主体、资金来源等方面的不确定性。随着油气开发、管道输送业务的发展,阿塞拜疆开始建设本国规模最大的大型油气处理与炼化厂(OGPC),并吸引上百家国际知名跨国公司参加。但是,阿塞拜疆关于油气资源的合同条款极其苛刻,一定程度上制约了油气合作项目的开展。中国应该在低油价的新形势下,充分发挥“一带一路”策略在里海地区的作用,在阿塞拜疆寻求油气项目的合作机会。
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张宗杰 杨坤 林晓辉

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旋风分离器的可靠运行对输气管道平稳供气意义重大,目前尚未有研究提出评价该设备运行可靠性的方法。在高压系统中,结构可靠性与运行可靠性存在联系,但是现有研究对这种联系的认识尚不充分。采用结构可靠性分析和可维修系统的马尔科夫过程,结合工程实践经验,建立了一种可用于评价旋风分离器运行可靠性的方法。根据实际结构与运行参数,评价了西气东输管道中某型号旋风分离器的运行可靠性,其评价结果验证了该方法的可行性,为其他类似设备的运行可靠性评价提供了参考。
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赵振兴 程晖 郑亚飞 彭常飞 姜珊 赵振智

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为了避免油气管道工程整体式绝缘接头发生泄漏,结合其结构特点,对可能发生泄漏的部位、通道和泄漏情况进行了分析。并在此基础上,为避免绝缘接头发生泄漏提出了预防建议:在出厂前就应对内部每个部件进行严格的设计、验证和质量控制,针对设计工况采取避免泄漏的方法,可保证绝缘接头密封性能,对绝缘接头的设计、制造、成品试验和安装具有一定的指导意义。
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王琳 刘昶    李玉星 胡其会 王娅婷 王权

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严重段塞流形成时,空气-水立管系统的压力和管内瞬时流量等参数大幅波动,不仅对下游设备造成冲击,而且容易导致管道剧烈振动等危害,准确计算严重段塞流瞬态流动参数是评估其危害的基础。基于气体、液体连续性方程与混合动量方程建立严重段塞流瞬态数学模型,详述数值积分方法,对立管试验装置中的严重段塞流现象进行数值模拟,并对模拟结果进行了验证。数值积分中,采用向后欧拉格式进行预报,梯形法校正;采用变时间步长以提高计算效率且保证精度;开展室内试验,并将严重段塞流循环周期、立管底部压力的试验结果与模拟结果进行了对比;将气、液流速和含气率等瞬态流动参数的模拟值与Fluent 软件的计算结果进行了对比。结果表明:该数学模型和数值方法能够较好地计算典型严重段塞流的瞬态流动参数,有利于严重段塞流危害的准确评估。
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余荣华 袁鹏斌

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海洋非粘结型柔性软管具有各层间相对独立且可移动的特殊结构,具有较好的柔韧性和适应性,成为海洋尤其是深海开发的必需管道,对深海资源的开发具有重要的工程应用与战略价值。介绍了海洋非粘结型柔性软管的性能特点及其典型管体的主要结构,分析了骨架层、内衬层、抗压铠装层、耐磨层、抗拉铠装层、中间层、外包覆层的结构特点与作用,重点探讨了集束生产管、带有抗硫化氢层的软管、碳纤维抗拉铠装层软管3 种新型研制管材的设计特点与工作原理。研究结果表明:与普通钢管相比,海洋非粘结型柔性软管更适合用于深海资源开发;可根据实际环境要求设计各层结构;3 种新型研制软管可满足超深水复杂工况的需求,成为海洋非粘结型柔性软管的研究热点。
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林魂 张士诚 于柏慧 孙平 柳明 黄兴

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为了保证地下储气库的安全连续供气,以陕X 地下储气库为例,研究储气库中硫化氢在注采过程中的运移规律。基于相关气体的PVT 实验结果,首先利用ECLIPSE 软件中的PVTi 模块建立组分模型,然后建立目标区块的地质模型和数值模拟模型进行分析。得出一定注采制度下硫化氢的运移规律:①注气阶段,硫化氢向井区东部区域、西南部区域以及中部S006 井、S007 井附近区域运移;②采气阶段,S003 井与S005 井硫化氢采出速度与采出总量明显高于其余井,表明硫化氢向S003 井和S005 井方向运移,因此,需要做好S003 井与S005 井的防腐与安全生产工作,从而保障陕X 地下储气库的安全供气。
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滕霖 李玉星 刘敏 李顺丽 张大同 李万莉

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针对CO2 管道放空过程管内参数变化的研究较少,且相关规范对放空无明确要求的问题,分析了CO2 管道泄压过程的特殊性,通过建立管内瞬变过程的数学模型,计算了不同输送压力和泄放速率对放空特性的影响。研究表明:管存量随时间的变化规律呈幂函数形式;高压低温会延长放空时间;各相态CO2 在放空过程中存在共同的“相态汇聚区域”;密相CO2 的放空规律与液态CO2 相似;超临界放空将生成干冰;同时,放空速率对管内温降影响不大,但更小的放空速率导致更小的温降速率。因此,建议采用减缓放空阀开启速率、放空管局部加热等措施,实现对设备的保护和防止冰堵的发生。研究成果可为CO2 管道的放空方案以及相关规范的制定提供指导。
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张东明 田光

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为了促进陕西省天然气协调发展,应对天然气供需矛盾,通过介绍陕西省天然气供应量的组成、天然气消费量增长情况以及逐年增大的供需缺口。分析了天然气长输管网的负荷分布、运行特点以及燃气用户的用气特征,总结出影响陕西省天然气供需平衡的主要因素:供应量与需求量不均衡,天然气管网负荷不均衡,现有用户需求变化不均衡。建立了陕西省天然气年需求量数学模型,预测了近三年陕西省天然气的消费量和调峰量,针对预测值,结合供需平衡影响因素,提出了解决措施:争取多种类、多方向的供气来源,扩大天然气市场,多级共担调峰,合理化用户结构。
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张平 王俊强 兰惠清 马红莲

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为了研究风载荷对悬索管桥的影响,以陕京一线黄河悬索管桥为研究对象,建立了有限元仿真模型和风振模拟模型。采用工程验证的方法,利用管桥的远程动态监测系统,在2.8 m/s 的低风速
下将仿真模拟的桥跨结构应力变化曲线与实际工程所测曲线进行对比,验证了所建模型及模拟方法的正确性。并在此基础上分析了该管桥结构在27 m/s 高风速作用下的应力、位移响应情况,结果表明:管桥桥垮的应力远小于其许用应力(240 MPa),交变应力对管桥的疲劳寿命影响可以忽略;管桥桥垮的位移较大,桥垮1/2 处的最大位移超过0.5 m;悬索管桥是典型的大位移、小应变的几何非线性结构。
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张梦娴 李玉星 张建军

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填料塔是海上浮式生产系统上天然气预处理的重要设备,在海上油气田特殊环境下,填料塔内会引起较为严重的液体不均匀分布,造成塔传质性能降低。通过调研国内外有关晃荡条件下填料塔内气液流场和传质性能的研究现状,分别从实验研究、数值模拟研究、机理模型法3 个方面分析了国内外的研究进展:实验研究方面主要集中于国外,研究内容主要为晃荡条件对填料塔整体性质的影响,部分涉及到流型的变化情况;数值模拟研究方面主要从宏观尺度研究晃荡条件对填料塔内气液流场的影响;机理模型法进行改进后首次用于分析海上条件对规整填料塔内液体分布的影响,为填料塔的研究提供新的研究思路。结合工程实际,指出了晃荡条件下填料塔内运行性能研究方法的不足和今后的研究重点,为浮式环境中填料塔的优化设计提供一定的参考。
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孙冲 黄坤 刘佳伟 殷升阳 朱其勇

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结合我国煤层气田已有的地面集输技术经验,在井场、采集气管网、站场、设备等方面提出“标准化设计”的概念。井场的标准化设计包括工艺流程及平面布置;采气管网根据已有经验提出“井间串接与阀组串接结合”组合进站方式;集气站与处理厂可以根据实际情况合建,并采用恒温露点控制工艺脱水,该工艺较传统的三甘醇脱水工艺更加节省投资。煤层气田地面集输技术的标准化设计,能够加快煤层气田地面集输工程的建设步伐,降低集输能耗,提高地面建设水平,节省投资。
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郭存杰 张来斌 梁伟 郭晓燕

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受地形起伏较大、地质条件复杂等因素的制约,部分山区段管道采取横坡敷设,该敷设方式存在安全隐患。因此,有必要对管道横坡敷设条件下的边坡稳定性进行定量分析,制定有针对性的治理措施,确保管道施工和运行安全。研究了管道横坡敷设诱发的地质灾害特点,采用基于极限平衡理论的条分法进行定量计算,取得原始边坡、扫线边坡和管沟开挖边坡3 种工况条件下的稳定系数K,并对计算结果进行了分析。结果表明,原始边坡表现得最为稳定,随着扫线和管沟开挖工作的展开,边坡稳定性越来越差。提出避让、治理、防护、限制4 种建议措施,并应用于陕京输气管道穿越山间沟谷地段,保障了管道在山区地质灾害条件下的安全运营。
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张刚雄 丁国生 郑得文 钱品淑

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为了降低地质条件复杂性给储气库钻井工程带来漏失、卡钻、固井质量差、周期长、成本高等风险问题,结合储气库实际地质情况,通过采取优化井身结构、气体钻井、分层承压堵漏、双级固井,改进固井水泥浆体系(双密度水泥浆固井、柔性自应力水泥浆体系),低压碳酸盐岩储层暂堵及压井技术、超细堵漏水泥浆体系、老井封堵配套技术等技术措施,有效降低了储气库钻完井事故风险、提高了固井质量,同时有效控制了投资成本。研究成果对后续储气库钻完井工程实施具有指导和借鉴意义。
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李丽锋 罗金恒 赵新伟 贾海东 张华 张广利

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为研究管径增大对天然气管道安全可靠性的影响,以及分析OD1 422 mm、X80 管道方案可行性,基于管道风险评估理论,从止裂韧性、潜在危害影响范围、临界缺陷尺寸、刺穿抗力、失效概率、个体风险和运行风险等方面,对比分析了OD1 422 mm、X80 管道与0.72 和0.8 设计系数下的OD1 219 mm、X80 管道的风险水平,结果表明:在同等运行条件下,0.72 设计系数的OD1 422 mm、X80 管道相比0.8 和0.72 设计系数的OD1 219 mm、X80 管道临界缺陷尺寸和刺穿抗力有所提高,外腐蚀和设备撞击引起的管道失效概率有所下降,潜在危害影响区域半径增大,对应的失效后果可能增加,总体风险水平相应提高,但相差不大。研究结果可为大输量管道方案优选提供决策依据,为OD1 422 mm、X80 管道工程设计与建设提供技术支撑。
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李璐 刘刚 滕厚兴 陈雷 卢兴国 李爽 张淇

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管道停输时,因地形起伏等因素管内难免存在压力,从而影响管道的启动特性。基于胶凝原油环道试验,采用3 种不同加压方式,探究不同停输压力对胶凝原油管道再启动特性的影响规律:①管道首段瞬时加压后密闭管道并恒温静置;②管道恒温静置过程中,在管道首段持续施加不同恒定压力;③管道首段持续加压特定时间后,密闭管道并恒温静置。此后,分别开展管道再启动压力测试,计算管道启动屈服应力。分析表明:瞬时加压时,管道启动屈服应力随着加压值的增加而增大;持续加压时,管道启动屈服应力随加压值的增加而先增大后减小;加压时间对屈服应力也有一定影响。研究结果为保障原油管道安全、高效运行提供技术支持。
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雷铮强 陈健 王富祥 黄丰 周利剑

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针对内检测中发现的凹陷对管道结构强度的影响问题,开展凹陷应变的计算分析研究,以有效指导管道凹陷的开挖验证及修复工作。研究总结了基于内检测数据的凹陷应变计算方法和技术路线,分析指出滤波分析的必要性和可行性。结合ASME B31.8-2010 标准及实际的管道内检测数据,得到了7 种典型滤波方法下的应变计算结果。通过对比应变计算结果,研究分析了不同滤波方法对管道凹陷数据处理及应变计算的影响和适用性。结果表明:基于管道凹陷内检测数据的应变计算技术路线可行,低通滤波方法对管道凹陷数据的滤波效果较好,可获得较合理的凹陷应变计算结果;低通滤波方法中,选择合适的截止频率参数对凹陷应变的准确计算至关重要,截止频率的取值与内检测信号的噪声大小密切相关。
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刘振江 张伟明 郭芮

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为了完善机动管道气液两相流的压降计算方法,为管道充气排液的设计提供理论依据,介绍了基于流型的水平管气液两相流压降计算方法,回顾总结了流型的划分方式进行了回顾和总结,提出了流型划分中存在的问题;对均相流模型、飘移流模型、分相流模型进行了比较,介绍了有代表性的和近几年出现的与流型相关的压降计算方法;分析了机动管道充气排液工况中的常见流型以及流型和压降的变化趋势,排空的初始阶段为分层流,排空中间阶段分层流和段塞流同时存在,排空的最后阶段出现短暂的环状流,并将排空管道分为纯气体段、气液混合段和纯液体段,建立了不同工况下的压降模型,并提出了机动管道气顶油排空中亟需解决的问题.
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王立辉 王志付 沈峥

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管道工程全生命周期划分为规划、前期、初设、实施以及验收5 个阶段,各个阶段互联互通,其产生的数据信息十分庞大,数据关系也错综复杂,建立一套完整的管道工程数据管理平台十分重要。该平台运用计算机技术搭建管道工程数据库逻辑模型,主要包括数据采集、数据处理、数据审核、进度汇总、质量管理、报表分析、系统管理7 个功能模块。通过对各阶段数据的采集、储存、计算、统计及分析,将管道工程全生命周期各阶段数据有效整合、衔接及递延,保证了管道工程各业务信息数据的规范性、系统性及科学性,同时可为管道运行管理提供真实、准确的数据支持服务。
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程爽 王怀义 陈志强    周智佳

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目前,国内缺乏大型地下水封洞库相关工程设计经验,基于国外类似工程工艺自动化方面的设计经验,从水封洞库的储运工艺出发,设计了锦州大型地下水封洞库自动化控制系统,该系统包括过程控制系统、安全仪表系统、地下水位监视系统、水幕监测系统、微震监测系统、液位计量检测系统,同时利用PLC 等硬件和Epipeview 组态软件,开发了锦州大型地下水封洞库的过程控制系统和安全仪表系统,实现了锦州大型地下水封洞库的原油进库、原油外输等生产运行的自动化,并可实时监测洞库地上和地下设备设施的运行参数。该控制系统保障了库区安全、平稳、可靠运行同时为中国今后大型地下水封洞库的自动化设计积累了经验。
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韩银杉 张宏

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管道在断层错动作用下容易产生较大的位移,从而导致管道因较大的应变而失效,因此研究断层作用下管道的应变计算方法对穿越断层长输管道的设计与安全评估具有重要意义。理论解析计算方法计算简单、效率高,因而在长输管道的初步设计中应用广泛。简要介绍了Newmark-Hall方法、Kennedy 方法及Karamitros 方法3 种应用较为广泛的管道应变理论解析计算方法,并与有限元结果进行对比分析,从管道穿越角、管道埋深、土壤类型及管材类型4 个方面讨论了3 种理论解析方法在走滑断层情况下的适用性。结果表明:Newmark-Hall 方法、Kennedy 方法适用于分析管道穿越角β<45°且断层位错量较大时的断层错动影响;Karamitros 方法整体上具有较好的适用性;当穿越角β>45°时,前两种方法的适用性极其有限,应该选择模型相对复杂的Karamitros 方法进行计算。
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张海峰 谭东杰 李柏松 李振林    陈鑫 任小龙

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由于天然气管道阀门内漏声发射检测环境复杂、噪声干扰严重,极大地降低了阀门内漏流量的检测精度。为此,提出一种基于背景噪声的小波包软阈值降噪处理方法,并通过对降噪处理后的声发射信号采用基于支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)方法进行输气管道阀门内漏流量的量化回归预测。结果表明:采用基于背景噪声的小波包软阈值降噪方法能够获取较为纯净的内漏源信号,降噪后获得内漏声发射信号信噪比为6.11。通过对小波包降噪处理后的特征参数进行输气管道阀门内漏流量回归预测,结果优于未进行降噪处理的预测结果,且软阈值降噪预测结果优于硬阈值预测结果,采用软阈值降噪的预测结果平均绝对比例误差为0.164,有效提高了阀门内漏流量量化回归预测的准确度。
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刘晓倩 李玉星 李顺丽 袁柱

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起伏湿气管道在实际运行过程中,管道低洼处和上坡段容易形成积液,从而造成管输效率降低、管道压降增大、水合物生成、形成段塞流以及管道内腐蚀加剧等一系列问题,为此,对地形起伏湿天然气管道的积液规律进行分析。以某集气站集输管道为例,探究了地形起伏湿天然气管道的液体沿线分布情况,对管内气体流速、管道倾角等因素对管道持液率的影响进行了敏感性分析,得到该起伏湿气管道的积液规律以及某流量工况下管道不发生积液现象的临界管道倾角,并基于此建立了气体流速、管道倾角以及持液率之间的预测数学模型,将模型计算结果与软件模拟结果进行了对比分析,验证了预测模型的准确性。预测模型为湿气管道实际运行过程中的积液控制与安全运行提供了理论依据。
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赵延芳 刘定智 赵俊

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随着天然气需求的快速增长,配套设施建设的持续推进,产运销系统的规模日益增大,目前用Excel 表手工平衡的方式无论是工作效率还是平衡结果均已无法满足规划需求。天然气业务规划的一项重要工作是对产运销系统进行平衡分析,并根据分析结果有针对性地进行工作部署。以天然气产业链整体效益最大化为目标,通过数学抽象和系统要素简化,建立了产运销系统的数学模型,并选择CPLEX 软作为优化计算工具对模型求解。该模型已在中国石油天然气业务“十三· 五”规划和天然气产运销分析等规划研究中应用,通过合理配置资源市场、优化天然气流向,实现了效益最大化的目标,大大提高了优化效率,为天然气规划的科学决策提供了依据。
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刘培军 谷思宇 常维纯 李刚 李柏松 董学刚

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针对关键零件采购、送修成本高,维修业务量少等制约压缩机组维检修中心持续发展的瓶颈问题,提出掌握零件深度修理技术并不断拓展市场的应对策略。从3 个方面解决维修技术深度发展问题:①按照业务需求,逐步实现授权维修技术;②授权与自主研发两手准备,发展冷端零件维修技术;③跟踪技术进展,联合发展热端关键件维修技术。从6 个方面解决维修业务拓展问题:①发展两型燃气轮机动力透平的维修业务;②开展两型燃气轮机DLE 型燃气发生器大修;③扩大LM2500+ 市场维修范围;④开展Solar 燃气轮机维修;⑤开展新机组装业务;⑥开展对外服务业务。最后提出从使用PMA 件和国产化零部件2 个方面降低零部件采购成本,为实现压缩机组维检修中心可持续发展提供指导。
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刘啸奔 张宏 吴锴

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埋地高强钢管道是油气长距离输送的主要方式,而地震造成的断层位移错动威胁管道的安全运行。建立了埋地X80 高强钢管道在逆断层作用下的有限元模型,采用弯管与管单元模拟管道,非线性土弹簧模拟管土相互作用。考虑了管材、管土、几何大变形造成的非线性,模型采用非线性稳定算法,保证了求解的收敛性。依据西气东输二线工程参数,详细分析了逆断层作用下管道的两种屈曲失效形式,即梁式整体屈曲失效与壳式的局部失稳失效。同时,讨论了断层倾角、管道壁厚及埋深对管道屈曲失效形式的影响。研究成果对穿越断层管道的设计与安全评价有一定的指导意义。
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孙广宇 张劲军

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在常温或深海低温条件下,含蜡原油与水形成的W/O 型乳状液易发生胶凝,容易对管道再启动安全性造成威胁。基于含蜡原油乳状液凝胶复杂的流变行为,分别探讨黏塑性和黏弹性两类含蜡原油触变模型对其乳状液凝胶的适用性。通过对比目前常用于含蜡原油的4 个黏塑性触变模型,以及近期发展的黏弹性触变模型,筛选出能够准确描述乳状液凝胶加载后整个流变响应过程的模型。通过实验数据拟合发现,滕厚兴提出的黏弹性触变模型对包括屈服前蠕变和屈服后裂降的整个过程的描述最准确;在黏塑性触变模型中,滕厚兴提出的黏塑性模型对屈服点后裂降过程的描述结果偏差最小,而传统的Houska 黏塑性模型对乳状液凝胶裂降过程的描述效果不佳,主要是由于该模型的速率方程与实际裂降过程不符。由于黏塑性触变模型无法描述屈服点之前的黏弹性响应,因此推荐采用滕厚兴的黏弹性触变模型进行管道再启动计算。
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高玉洁 梁丽萍 闫志闯

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为了利用有限的管道网络资源来实现天然气的均衡配置,以运营商利润最大化为目标函数,天然气运输量为约束条件,建立并求解基于广义Nash 均衡理论的天然气管道运输模型。该模型突破了传统Stackelberg 博弈中市场参与者之间明显的行动顺序,突出了运营商之间相互影响相互合作的关系,实现了天然气资源均衡配置的目的,提高了天然气的利用价值,对天然气上游生产企业、管道运营企业与终端销售企业进行市场判断以及制定生产销售决策提供帮助。数值算例表明:利用广义Nash 均衡理论不但可以准确客观地为天然气市场参与者提供定量的决策信息,而且算法简便,实用性强,为我国天然气市场化改革提供了可行方法和理论依据。
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张雪琴 段志刚 梁永图 江新星

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成品油管道在顺序输送过程中,不同批次油品之间存在批次界面,不同批次油品的密度、体积模量不同,导致管道内不同段的水击波速不同,且在运行过程中存在较多水力扰动工况,使得管道顺序输送过程中的水力规律较为复杂。针对瞬态模拟的特点,基于常用的间距内插法及向前(后)时间内插法等方法,建立了考虑批次界面的成品油管道水力模型,并详细分析了模型的网格划分形式、关键点及边界条件,提出一种基于特征线法的时间插值法,用以求解成品油管道顺序输送瞬态模拟。该算法省略了常用特征线法间距插值步骤,较大程度地简化了计算量,可为成品油管道的顺序输送方案设计提供技术支持。
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庞维新 李清平 谢彬 喻西崇 王清

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为了明确FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)开发模式在我国海上气田应用的可行性,对海上气田双氮膨胀天然气液化工艺过程及主要参数进行了模拟分析。以我国第一个深水气田气体组分和温压数据为基础,在保持气体组分、流量、进入液化段的温度及其压力不变的情况下,利用HYSYS 软件分析了(预冷、液化及过冷)3 个阶段的出口温度、液化段与过冷段的制冷剂循环压力对液化工艺流程的压缩功率、换热器功率、制冷剂流量、比功率以及冷箱负荷等的影响,结果表明:当液化段中气体的出口温度设定为-75 ℃,液化段和过冷段制冷剂的循环入口压力分别为3 450 kPa和1 710 kPa 时,循环系统压缩机组的压缩功率和比功率达到最小;预冷段的温度设定对制冷剂总压缩功率没有影响,但能够调整预冷段和液化段之间的换热负荷分配。该研究可为FLNG 开发方案的设备选型、技术和经济评估提供参考。
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王寿喜 郭简 张廷廷 梅永贵 王佳

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樊北煤层气低压、高密、大起伏、小流量的特征使其集输管网系统成为结构复杂、压力敏感、流动参数变化细微的复杂系统,工艺分析和调度管理工作困难。以PNS(Pipeline NetworkSimulation)管网仿真软件为核心,结合樊北煤层气集输管网三维地理信息系统、SCADA 系统及实时数据库,描述了樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统的构架,阐述了动态仿真模型、模型自适应及在线仿真的实现过程,讨论了动态仿真与GIS 地理信息系统交互式作用及自动建模和动态查询展示的方法和过程,实现了动态仿真调度系统在线分析和跟踪煤层气管网系统的流动,量化集输管网系统运行状态并分析评价指标,直观搜索、查询和展示系统中各个部分的运行参数,为大型、复杂煤层气地面集输管网系统的调度管理提供及时、准确的分析手段和决策依据,协助调度方案的决策和实施。将系统应用于樊9 集气站煤层气集输管网,得到整个管网系统的流动状况,可为调度管理决策提供及时、准确的量化数据。
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帅义 帅健 狄彦

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为了准确评定凹陷管道的承压能力,开展了含凹陷管道全尺寸爆破试验。试验得出凹陷管道的变形、凹陷区域应变及裂口特征等信息,从而分析凹陷管道失效行为与机理。结果表明:管道存在的凹陷,在提压后凹陷区域比远场发生了较大应变,加剧了凹陷周围的应力集中。通过全尺寸爆破试验,确定了管道的屈服压力为10.1 MPa,爆破压力为10.5 MPa,结合相关标准与设计规范,确定试验用管段的许可承载压力为3.88 MPa,为保障管道的安全运行与工程决策提供了技术参考。
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王红涛 程璨 蒋舟 黑大千 贾文宝

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输油管道内壁油垢厚度的测量对于保障输油管道安全运行具有重要意义。基于γ 射线透射原理并结合扫描技术,对输油管道的含油垢厚度进行测量。使用Cs-137γ 射线源和NaI 探测器搭建一套输油管道油垢测厚装置,并利用蒙特卡洛计算软件MCNP 对其进行数值模拟分析。以直径为100 mm、壁厚为5 mm、含10 mm 厚油垢的中小型输油管道为例,用准直的γ 射线束分别对空管道和含油垢空管道进行扫描,分析能量为0.662 MeV 的γ 射线透射率。结果表明,γ 射线扫描透射法能够测量管道厚度和油垢厚度,研究结果为提高管道的输油能力提供了技术支持。
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张志霞 赵乐新 林家祥

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为了防止天然气管道多部件设备经常发生的维修不足或维修过剩情况,提出采用机会维修策略,将预防性维修和故障维修有机结合,以多部件设备系统总维修成本最小化为目标,考虑到部件故障对生产质量的影响,以系统可利用的维修时间为条件约束,在保证系统最低可用度的基础上,建立了天然气管道多部件设备机会维修模型。结合具体应用实例,采用遗传算法进行仿真,确定天然气管道压缩机各部件的最优维修策略。结果表明,该模型能够有效降低设备的维修成本,提高天然气管道系统的可用度,为天然气管道多部件设备中各部件的维修方式提供理论依据。
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宇波 王鹏 王丽燕 向月

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随着天然气管网规模不断扩大,其拓扑结构越来越复杂,管网瞬态仿真过程所需的计算量及计算耗时都迅速增长。基于分而治之思想提出了一种简单高效的仿真方法:先求解天然气管网中各元件之间的连接点,进而将管网分解成若干条独立的管道,然后逐一求解每一条管道的水力参数和热力参数,连接点和管道的求解分别采用简单高效的共轭梯度和三对角矩阵算法。通过实例对比分而治之方法与SPS 软件,计算结果表明:计算精度与SPS 软件相当;仿真速度与SPS 软件处于同一量级,且超过SPS 软件的1.5 倍;管网规模的适应性与SPS 软件相当,甚至当管网规模较大时,其适应性更优。
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郑洪龙 黄维和

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为提高油气管网事故防控和应急技术及管理水平,保障国家公共安全,国家重点研发计划“公共安全风险防控与应急技术装备”重点专项中设立“油气长输管道及储运设施检验评价与安全保障技术”项目。该项目面向管道及储运设施公共安全保障需求,重点围绕管道及储运设施损伤与事故致灾机理、损伤及缺陷检测、状态监测及预警、风险评价、检验评价、完整性评价、应急维抢修等不同方向、不同重点任务的关键科技问题与技术瓶颈,以油气管道及储运设施防灾、减灾为基础,开展理论研究、技术攻关、装备研制及应用示范工作,建立油气管道及储运设施安全保障技术体系,全面提升管道及储运设施公共安全管理水平。
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张宏 刘啸奔

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根据基于应变与基于可靠性的两种管道设计新方法的工程需要,对我国油气管道面临的断层、采空、冻土、滑坡等常见地质灾害类型及其土壤位移模式进行了分类总结,以断层作用下管道设计应变计算的有限元分析力学模型及设计应变经验公式为基础,将其推广到采空、冻土、滑坡等其他地质灾害类型的研究中,提出简化的管道地质灾害综合位移模型及管道设计应变计算模型,模型将地质灾害位移类比为水平面和垂直面内的断层位移形式,从而衍生出其他地质灾害形式管道应变计算方法。该方法计算精度高、效率高、适用性广,特别是满足了多种地质灾害作用下油气管道可靠性的设计需要。
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赵新伟 池强 张伟卫 杨峰平 许春江

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基于高压力、大口径、高钢级的中俄东线天然气管道断裂控制技术需求,研究了管径1 422 mm的X80 焊管的断裂韧性指标。为了防止焊管启裂,采用失效评估图技术,通过断裂力学分析,得出X80 焊管的焊缝及热影响区夏比冲击功最小平均值为80 J;为了满足管道止裂要求,基于Battelle双曲线方法,并引入1.46 倍系数修正,确定焊管母材的夏比冲击功最小平均值为245 J。通过对试制的管径1 422 mm 的X80 焊管进行冲击韧性测试和统计分析,结果表明其韧性水平整体较高,可以满足中俄东线天然气管道断裂韧性指标要求。
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吴宏 周剑琴

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针对国内大口径、高钢级管道普遍运用半自动焊技术而逐渐暴露出影响焊接质量的问题,研究了大口径、高钢级管道的焊接技术及焊缝检测技术。分析了半自动焊与全自动焊对大口径、高钢级管道环焊缝质量的影响因素,并通过西气东输高钢级管道焊口泄漏事故失效分析报告、管材低温冲击试验与金相分析报告及环焊缝焊接工艺试验,验证了影响焊接质量的因素;对比了半自动焊与全自动焊经济性,得到了焊接机组成本与完成工作量的关系;研究了自动超声波检测技术的可靠性,提出了国内全自动焊焊缝检测的方法。由此可得:对于大口径、高钢级管道,全自动焊能够有效避免半自动焊环焊缝低温冲击功值偏低呈离散的问题,具有质量可靠、工效提升的优势,但从经济性角度考虑,只有当全自动焊工作量大于经济焊接工作量时,全自动焊的经济效益才会超过半自动焊;全自动焊焊缝质量的检验可采用自动超声波检测技术实现。因此,建议应在大口径、高钢级管道施工中,全面推行全自动焊技术方法。
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贾宏伟 许文兵 仲华 郎一鸣 张芝永 杨元平

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波流荷载是影响海底管道稳定的一个主要因素,为得到海底管道在波流共同作用下动力响应过程,基于边界造波法,通过叠加潮流,在FLUENT 软件中实现了波流条件的耦合,构建了垂向二维波流数值水槽,并将其应用于了海底管道波流力数值模拟计算中。计算结果表明:模型计算结果与相关规范计算结果较为吻合,在波流耦合条件下,管道周围涡旋呈现周期性脱落,管道水平受力及垂直受力均呈现周期性波动,水平受力的波动周期及波动幅值要大于垂直受力情况的波动周期及幅度,管道各方向受力最大值及波动频率随着总流速的增加而增大。
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何国玺 梁永图 李岩松 吴梦雨 方利民 高杰 李丰 刘胜利

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液烃管道发生泄漏时,泄漏量和泄漏扩散区域的有效预测是停输、封堵方案优化的基础,也是实现其安全、环保、经济运行的可靠保证。总结了管输泄漏时管内流动和管外扩散相关研究(水热力瞬变、液柱分离、土壤中的渗流扩散)的现状和局限性。发现泄漏过程中管内流动涉及气体释放、空穴流和液柱分离等气液两相快瞬变过程和准稳态慢瞬变过程,存在流动传热相变耦合以及多种约束条件影响等问题,其过程及机理尚未得到完整有效揭示。同时,泄漏管段外的环境条件对管流和管道破损处出流的影响,以及泄漏液烃在环境中的渗流扩散规律尚未得到完整揭示。评述了液烃管道泄漏过程外流动传热及泄漏量计算的国内外研究成果,并梳理了相关的实验研究。最后指出了考虑液烃相变的气液两相瞬变流动、管道破损处的出流特性、泄漏液烃在复杂环境条件下流动扩散和渗流规律、计算泄漏量、以泄漏量最小为目标优化停输方案是该领域今后研究的关键问题和发展方向。
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韩善鹏 马晨波 陆争光 谢萍 崔祥 王勐

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在顺序输送管道加注减阻剂现场试验中,首末站压差取决于减阻剂的作用效果及管道中各品种原油所占管容比例,因此不能沿用输送单种原油管道减阻率的计算方法进行减阻剂效果评价。依据乌鄯原油管道顺序输送北疆油、哈国油的运行实例,对顺序输送过程中减阻剂作用效果提出了一种评价方法。当顺序输送管道首站注入的加剂油与末站排出的未加剂油为同种原油时,管道中各品种原油所占管容比例不变,管道首末站压差的降幅仅取决于减阻效果;对应注入加剂油的管长,通过理论计算得到该管段输送未加剂原油产生的摩阻;首末站压差降幅与该摩阻的比值即为减阻剂对管道输送该原油产生的减阻率。现场试验证明,添加减阻剂A,在410~600 m3/h 流量范围内,对乌鄯线输送哈国油减阻率为31.4%~34.7% ;添加减阻剂B,在550~933 m3/h 流量范围内,减阻率为15.8%~17.2%。
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代一平 谢志斌 云向峰 李牛牛 冯振国

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为解决先导式水击泄压阀运行过程中频发的泄漏问题,在研究其工作机理的基础上,充分考虑了输送介质、管道工艺、环境温度等因素,指出导致泄漏的主要原因为锥状阀芯不能完全复位、阀体密封件和先导阀失效以及环境温度的影响。提出了定期保养、安装前置过滤器和排污装置、先导阀专项检查、投运电伴热等解决措施。在先导阀专项检查中提出了采用加压法快速判断先导阀密封件的完好性,并可在检修后进行阀门离线稳压测试和定值测试。实践结果表明,以上措施能够有效消除泄压阀泄漏故障,加压法可缩短解决泄漏故障的时间和难度,提高检修效率。
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杨静 王晓霖 谢成

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针对随时间生长的腐蚀类金属损失缺陷,制定科学合理的维修响应计划,是完整性管理的最终价值体现。基于目前我国腐蚀缺陷维修响应级别的判定主要参考国外标准执行,不一定适合我国管道的现状。通过比较分析,确定了适用于我国国情的缺陷维修响应级别判定准则,提出了维修响应图形判定方法,并从工程实际应用层面提供了确定缺陷计划响应时间和下一次检测评价时间的方法。实例应用结果表明:建立的响应级别判定准则更加符合我国油气管道距离长、途经地区条件复杂多变等实际情况,响应级别判定方法及计划响应时间确定方法直观、易操作,具有较强的工程应用价值。
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陈振华 孙万磊 范国宾 张俞川 孙伶 刘文会

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通过在美国和加拿大开展油气管道废弃问题的案例调研、咨询以及问卷调查,了解了两个国家油气管道废弃现状,从管理理念、参考指标、决策流程、监管要求、法律法规的制定、环境管理等多个方面总结了两国油气管道判废经验。为了促进我国油气管道判废管理与技术的发展,参照美国和加拿大两个国家油气管道废弃经验的方法,并根据我国油气管道运行现状,提出了我国今后开展油气管道判废研究的重点是依据当前油气管道格局和完整性管理的水平,建立综合评估判废决策机制,从而高效指导管道运营企业科学决策老龄油气管道的废弃工作。
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叶栋 魏涛 李海春 赵刚 范武

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以青海油田分公司标准化设计之跨越桁架设通用图设计为背景,研究小型跨越桁架结构的受力状态,以获得安全、经济、可靠的桁架模型,避免重复设计,提高设计质量和效率。主要针对构件选型、面选型、节点相贯线、结构内力、变形、刚度等方面进行对比分析研究。采用MIDAS/CIVIL 大型有限元软件建立有限元模型,研究影响桁架结构内力的因素。研究表明:综合考虑桁架结构的应力、挠度、刚度变化趋势,可得到“理想桁架”;对于以恒载为主控荷载的桁架结构,当不断加大桁架的宽度和高度时,结构自重不断增加,导致结构杆件应力、变形均在增大,对结构受力不利,也不经济,因此,建议桁架设计时宜选择合理的外形尺寸,兼顾桁架结构的受力及经济性。
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梁永宽 杨馥铭 尹哲祺 陈柏杰

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统计国内媒体近十年公开报道的管道安全事故,分析得出外部风险因素是引起事故的主要原因,其中第三方施工破坏引起的事故占61%,人为影响(偷油盗气)引起的事故占10%,自然影响占7%。调查广东省主要油气管道项目投产以来所发生的事故,对广东大鹏天然气管道、华南成品油管道(湛江至广州段)、惠州-东莞成品油管道的安全事故进行统计和分析,进一步证明了外部风险是国内油气管道的主要安全隐患。外部风险因素主要包括:第三方施工破坏、自然影响(水灾、山洪、泥石流、地震等)、人为影响(占压、打孔盗油偷气等),其中最主要的是第三方施工破坏。通过对其成因进行分析,提出了要明确政府与企业在管道安全风险管理中的角色责任,加强宣传,提高保护意识,建立联动机制,强化风险预控等措施。
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郑亚星 饶永超 王树立 常凯 朱翔宇

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由于管道螺旋流动具有断面浓度分布均匀、能耗低、远距离输送、更强携带能力等特点,因此,研究基于螺旋流的天然气管道水合物安全流动技术,对于弥补现有防治技术的不足,提高水合物携带能力,拓展安全流动边界具有广阔的发展前景。根据螺旋管流的水合物颗粒悬浮特性,通过水合物颗粒动力学平衡分析得到在螺旋流作用下形成有效“悬浮”时所要求的周向临界流速,探讨了螺旋流衰减规律,结合水合物颗粒运动方程建立了螺旋流天然气管道水合物安全流动的判据和水合物颗粒安全输送距离的计算模型。分析实例计算结果表明,水平直管段内螺旋强度沿轴向呈指数规律衰减,且衰减速率取决于雷诺数而与初始旋流强度无关,雷诺数越低,螺旋流衰减越快。通过控制变量研究了起旋参数对螺旋强度衰减的影响。据此确定继旋器的加设位置,为管道螺旋流持续有效地输送水合物提供了理论基础。
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李文勇 杨云兰 李猛 孟庆伟

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目前我国油气管道的规格日趋大型化,清管作业所需的清管器和检测器等设备也随之变大。设备大型化导致清管作业时设备具有巨大的惯性,对清管作业的精确控制提出了更高的要求。为避免大型清管器撞击盲板造成损伤甚至发生安全事故的风险,通过对现有多种缓冲器进行方案对比,结合实际工况需求,研制出适用于快开盲板的清管器缓冲装置,其最大特点是撞击后不反弹。性能评估表明:所研制缓冲装置安全便捷,最大程度地降低了盲板所受损伤,提高了盲板的使用寿命和安全性能。
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冯少广 阎德春 李睿 李东阳 张巍 赵国星 侯宇

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剥离强度是3PE 防腐涂层的关键性能指标,但现场测试时其结果很容易受到周围环境和测试方式的影响。针对目前3PE 管道现场普遍采用弹簧秤或测力计人工进行防腐层剥离强度测试时存在的剥离速度和角度无法准确控制、测试曲线无法记录、测试区域有限和安全性差等问题,研究利用等腰三角形的结构设计原理,通过使夹持器处于等腰三角形中轴位置,实现了剥离角度与管体表面始终保持90°的功能。利用蜗轮蜗杆和减速电机保证了整个剥离速度的准确可控;通过红外温度实时监测,保证了剥离处温度的连续记录。基于此,实现了整个剥离测试过程可完全由设备自主完成并记录测试曲线,现场直接输出结果,大大提升了现场剥离测试的准确性、重复性和安全性,有效解决了人工测试所存在的准确度偏低和安全性差的问题,现场试验效果良好。
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崔艳雨 揭泽鹏

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在实验室进行埋地管道阴极保护模拟实验时,鉴于多种影响因素的考虑,需要同时进行多组实验,而阴极保护系统中的传统电源价格昂贵,数量有限,特别是对现场所埋试片进行阴极保护时,传统电源的使用极不方便。基于直流电源的埋地管道阴极保护替代方案,通过实验验证了以干电池作为强制电流阴极保护电源的阴极保护系统的有效性,利用失重法对替代方案中涉及的实验组与空白组的试件进行对比分析,研究结果表明:使用两节1.5 V 干电池作为强制电流阴极保护电源的阴极保护系统,对于试件的保护至少在30 天内是有效的。
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王雪莉 党瑞2 周琰 孙巍 王海明 刘路 田孝忠 张志环

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传统清管器跟踪定位技术受管道及周围环境条件限制不具有通用性,而基于差压法的清管器跟踪定位技术因所采集的压力信号变化灵敏、不受外界因素影响等优势获得了越来越多的关注,但针对该技术定位算法的研究较少。基于差压法的清管器在线跟踪定位技术,以中国石油管道公司长沙输油气分公司武汉输油站清管作业为例,提出了基于压力波的清管器在线定位算法。该算法的实现分为3 步:①分析清管过程中采集的压力信号,将其划分5 种信号状态,包括压力平稳状态、清管器通过阀室状态、压力升高状态、压力降低状态及清管器卡堵状态;②采用小波奇异性检测和相关性分析的方法实现不同压力信号状态的识别;③确定清管器在线定位算法,包括正常运行定位算法和卡堵定位算法。利用实采数据模拟清管过程验证该算法的有效性,结果表明该算法定位准确,可实现清管器清管的全过程监测。
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王富祥 玄文博 陈健 王婷 雷铮强 杨辉

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为了实现基于漏磁内检测的管道环焊缝缺陷的有效识别与判定,对环焊缝异常信号的特征及其影响因素进行了分析。通过漏磁信号有限元仿真分析与内检测牵拉试验,系统分析了管道磁化水平、传感器提离值、环焊缝余高,环焊缝缺陷形状、位置及开口方位等因素对缺陷漏磁场的影响,明确了环焊缝缺陷与漏磁信号特征之间的对应关系,提出了基于漏磁内检测信号的环焊缝缺陷分类方法。将环焊缝缺陷分成了4 类,并给出了环焊缝缺陷的漏磁内检测检出率和识别准确率。现场开挖验证结果进一步验证了识别与分类判定结果的准确性,为基于漏磁内检测的环焊缝缺陷识别与判定技术工业化应用奠定了基础。
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封面

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陆争光1, 张劲军1, 高鹏2

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目前,我国成品油一次物流优化研究处于起步阶段,优化空间较大。基于我国的成品油一次物流优化体系,从成品油一次物流相关的优化数学模型与应用、目标函数及求解方法方面,系统分析了国内外成品油一次物流优化研究现状,提出符合我国国情的成品油一次物流优化基础框架和进一步研究方向。研究结果表明:成品油一次物流优化数学模型的研究趋势和应用主要集中在确定性混合整数规划和不确定性随机规划,前者从单一调运方式向多调运方式、单产品向多产品、单周期向多周期发展,后者从离散变量向概率密度连续变量、单因素不确定向多因素不确定、单一情景向多情景不断改进;物流成本最低函数和产运销整体利润最大函数是目前研究或实际应用中最常采用的优化目标函数;模型求解方法已经比较成熟,二次开发或完全自主开发符合我国国情的物流优化应用软件迫在眉睫。

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李柏松1, 张丽稳1, 杨喜良1, 董学刚1, 黄恩涛1, 李晓明2, 魏晓云3

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天然气管道燃驱压缩机组具有子系统多、控制系统复杂、故障频率较高、不易维护的特点,燃驱压缩机组失效将直接影响输气管道的可靠性和站场的安全性。建立了可靠度、故障率、平均无故障时间、修复率、平均维修时间等指标的燃驱压缩机组可靠性指标,对西一线、西二线等管道的14个站场36套燃驱压缩机组2012-2014年运行的和停机数据进行可靠性指标计算与分析,给出了机组的可靠度函数。结果表明:当天然气管道燃驱压缩机组投入运行3年后,故障率、平均修复时间及修复率较为稳定,故障发生情况具备较明显的浴盆曲线特征,研究成果可以为机组的安全可靠运行和科学维修提供参考。

[PDF:1453KB]全文下载(369)次  [2016年第9期]

刘亮1, 高海康1, 徐杰1, 王梓力2, 韩文超1, 欧新伟1, 张展3

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管道巡检是保障管道安全运行的重要环节,将管道完整性管理与管道巡检业务相结合,使得长输油气管道巡检的管理更加科学、规范,促进管道巡检管理的系统化、精细化及数字化。采用GPS、GIS、GPRS等技术,并结合完整性管理方法建立管道巡检闭环平台,实现管道巡检计划与任务的动态下发,通过提前设定的关键点范围与巡检轨迹自动匹配,实时更新巡检完成情况,同时提供巡检结果的实时查询、分析及考核。管道巡检闭环平台为管道巡检的监督、考核及历史记录管理提供有力的支撑,有效提升了管道完整性管理水平,可为管道规划、工程立项、计划投资提供可靠依据,进而优化资金配置,显著提高管道运营的经济效益。

[PDF:1300KB]全文下载(300)次  [2016年第9期]

韩文超, 高海康, 刘亮, 郭磊, 徐杰

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管道完整性管理系统(Pipeline Integrity Management System,PIS)作为油气管道行业的企业级管理信息系统,承担着保障油气管道安全平稳运行的重要任务。以PIS实际业务的应用情况为出发点,总结、分析其需求特点,结合基于角色的访问控制模型(Role-based Access Control,RBAC)基本思想,提出了一种适用于管道完整性管理系统的权限控制方法。通过权限逻辑配合业务逻辑、粗细粒度相结合的原则,实现了PIS中各种层级的权限控制。研究表明:该设计方法方便灵活、简单实用且扩展性强。通过PIS的验证发现,该权限控制方法能够较好地满足基于B/S架构的具有复杂业务功能的企业级管理信息系统对权限控制的要求。

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高海康, 刘亮, 郭磊, 韩文超, 徐杰

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随着管道完整性管理系统不断推广应用,系统的数据量和用户访问量与日剧增,数据库性能已逐渐成为制约系统性能提升的瓶颈之一。为了提高管道完整性管理系统的性能,缩短系统响应时间,节省网络带宽资源,针对管道完整性管理系统并发性强、数据量大、业务逻辑复杂的特点,提出了一套基于索引、高效SQL、存储过程算法、物化视图的数据库优化策略。实际应用效果表明:管道完整性数据库优化策略使系统运行效率平均提升60%,为中国石油管道完整性管理的数据维护与管理提供了有效的技术保障。

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曹学文, 王迪, 杨文

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为了推广超声速旋流分离技术在天然气液化领域的应用,对甲烷-乙烷双组分在Laval喷管中超声速流动液化过程进行了理论研究与数值模拟。运用流体力学计算软件Fluent,结合流动控制方程,分析了入口温度、入口压力、背压及组分对双组分液化过程的影响。研究结果表明:适当降低入口温度或提高入口压力,将使甲烷-乙烷双组分临界液化温度和压力降低,且停留在气液两相区和液相区的范围增大,促进双组分的液化;当温度升高至330 K时,双组分处于液化的临界状态;背压升高至20%将会导致喷管内产生激波,激波的出现使得喷管内的温度、压力突变,破坏了稳定的液化环境,不利于液化过程的顺利进行;甲烷含量越高,发生液化时所需温度和压力越低,液化区域范围越小,越难发生液化。

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柳建军1, 刁洪涛2, 靳毅3, 康阳1

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建立天然气管网稳态运行数学模型时,表述压缩机组合方式需要引入0-1整型变量,导致求解难度增大。为此,基于样条函数的连续可导性,采用函数延拓的方法,将压缩机压头曲线光滑延拓到压缩机最大转速至零的区间上,将天然气管网稳态运行优化数学模型从混合整数非线性优化转换为连续非线性优化。研究结果表明:通过延拓压缩机特性曲线,在不影响压缩机组合方式物理意义的情况下,有效去除了优化模型中的整型变量,提供了一种降低天然气管网稳态运行优化数学模型求解难度的途径。

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范开峰, 黄启玉, 毕权, 李男

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随着石油开发逐渐向深海发展,海底管道蜡沉积已成为石油工业面临的一个严峻的流动安全保障问题。采用室内环道装置进行了2组不同温度、不同流速条件下不同沉积时间的蜡沉积试验,分析了含蜡原油沉积物密度、含蜡量、碳数分布、屈服强度等性质的变化情况。结果表明:①沉积物质量随时间延长而增加,且在开始阶段增加较快,而后变缓,沉积厚度是油壁温度与油流冲刷共同作用的结果;②沉积物密度、含蜡量、屈服应力随时间延长而增大,且随着时间延长,沉积物中大于临界碳数的蜡分子含量增加,而小于临界碳数的蜡分子含量减小;③油温越高,更多大碳数的蜡分子可以扩散到壁面并沉积下来,峰值蜡分子向大碳数方向移动。

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毕权, 黄启玉, 范开峰

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为了科学解决原油管道的蜡沉积问题,使用设有测试段和参比段的室内环道试验研究了油温、壁温、流速等因素对单相原油蜡沉积过程的影响,系统总结了含蜡原油蜡沉积规律。通过特殊手段将沉积物从管中心至管壁分为5层,运用显微观察、差示扫描量热仪法及高温气相色谱法,分析了沉积物性质的径向分布差异,包括不同层位沉积物的含蜡量、时析蜡量及碳数分布的差异。结果表明:越靠近管壁,沉积物的含蜡量越大,其大碳数分子的质量分数越大;相反,越靠近管流的沉积物,其含蜡量越小,大碳数分子的质量分数越小。大于临界碳数的分子随着蜡沉积的进行会向管壁扩散并析出,小于临界碳数的分子则向沉积层表面反扩散,临界碳数随油品性质及沉积条件的不同而不同。研究结果对于深入研究蜡沉积机理,进而建立更加精确的蜡沉积预测模型具有一定的指导意义。

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陈贺明

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以API STD 2000-2014《常压和低压储罐的泄压》为指导原则,结合国内外工程经验,分析了润滑油储罐可能遇到的超压和负压工况,计算了不同工况下储罐安全保护装置所需的呼吸量,重点探讨了非正常工况下呼吸量的计算方法,确定氮气调节阀、呼吸阀及紧急泄压人孔的流通量。结果表明:非正常工况的润滑油储罐所需安全保护装置的最大呼气量和最大吸气量分别为876.3 m3/h、501.8 m3/h,大于正常操作下的液体最大进出量和大气热效应造成的呼吸量。因此,实际工作中需要对储罐运行的各种情况逐一分析,以确定安全保护装置的规格。研究结果对于润滑油储罐安全保护装置的设计,尤其是海外项目的设计具有一定的参考意义。

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段峰波1, 闵希华2, 汪开雄2, 李科1

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轴流式止回阀是长输管道的泵或压缩机出口防止介质倒流的关键设备。从分析轴流式止回阀开启原理着手,建立数学模型,结合实际工况参数,采用流固耦合方法和动网格技术,优化设计并仿真计算了轴流式止回阀动态开启过程。通过分析压降流量曲线和位移流量曲线,得出决定轴流式止回阀开启的关键因素是流量条件,同时指出了轴流式止回阀的稳定工作区域。研究结果通过了工业性试验和现场验证,为设计制造既能稳定工作又能控制压降的轴流式止回阀提供了新的途径。

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冯亮1, 李一为2, 李一宁3

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压气站是天然气长输管道的核心部分,保证压缩机平稳运行并做好日常运行养护非常重要。基于离心压缩机特性曲线编写了离心压缩机运行养护软件YSJ_YXYH,其分为性能测试与能耗测试两部分。该软件可以模拟确定工况下压缩机运行参数,继而为压缩机运行工况调整给出参考意见;可以模拟确定工况下压气站运行费用,进而得出压缩机在保证高效区运行条件下的最优能耗,实现对压缩机运行的养护。根据国内某压气站的历史数据对该软件的性能进行验证:分别使用YSJ_YXYH与SPS软件计算出固定工况下压缩机的运行参数与运行费用,并与实际运行值比较,结果显示YSJ_YXYH的计算结果更加接近实际运行值;利用YSJ_YXYH计算出了该压气站的最优能耗并确定该站压缩机效率处于高效区,其能耗明显优于实际能耗。结合上述结果给出的针对该压气站的实际运行建议,可为其压缩机安全平稳运行提供有效的技术保障。

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田光, 鬲丽华, 张科

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为了研究天然气管道在地形起伏地区的生产运行状态,以陕西省宝鸡-汉中天然气管道为例,结合实际生产情况,分析了起伏地形对天然气管道输量,以及积水静压阻力和段塞流对清管作业的影响;简化了积水静压阻力的计算公式,建立了分段积水柱长度和高程差与积水静压阻力的函数关系式。研究表明:起伏地形对天然气管道输气能力影响明显,未考虑高程差的输量普遍大于考虑高程差因素计算出的输量;起伏地形引发的天然气管道积水静压阻力和段塞流,影响清管器的运行速度和对清管器通过声音的监听;积水静压阻力足够大时,甚至可以击破清管器;通过积水静压阻力计算公式,可以精确确定清管器前后压差,为宝汉天然气管道清管作业提供理论指导。

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尤泽广1, 李玉坤2, 张贵赞3, 许立伟3

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为了实现进口设备RMG530调压阀关键配件阀套的修复与制造国产化,通过阀套失效形式分析,探究阀套磨损机理。采用金相组织观察、XRD衍射、红外透射等实验方法,分析基体、耐磨层以及修复阀套密封层材料的化学成分和化合物组成,并确定了材料型号。研究发现:调压阀涂层的脱落是导致阀套失效的重要原因,阀套基体材料为20Mn2V,修复阀套密封层材料为环氧树脂。在此基础上绘制国产配件图纸,确定配件加工精度,优选修复与加工工艺,完成RMG530调压阀阀套磨损修复本土化和阀套备件制造国产化。

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朱彦鹏1,2, 高青云1,2, 袁中夏1,2, 杨鹏1,2, 谭东杰3

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西部油气站场多建于湿陷性黄土地区,导致站场及阀室地基产生不同程度的湿陷,影响站场和阀室的正常安全运行。以标准砂、石灰、水泥、水玻璃作为改良材料,研究其在不同配比条件及不同压实系数下黄土的湿陷性大小。结果表明:改良黄土均能较大程度地降低黄土的湿陷性,在一定的压实系数条件下,黄土湿陷性基本消除,可以满足安全需要。从改良效果来看,水玻璃改良效果最好,石灰及水泥次之,标准砂最差。

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寇杰1, 孙思聪1, 李云2

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联合站实际运行过程中常存在能耗及运行费用过高的问题,需要对其进行优化。建立了以年最低运行费用为目标的优化函数,并提出采用改进的粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)获得最优相关温度、压力及加药浓度等决策变量,从而在一定程度上达到降低联合站运行费用的目的。将该优化方法应用于胜利油田某联合站,并与实际运行费用及标准遗传算法的优化结果进行对比,结果表明:采用该方法对联合站运行参数进行优化,可以提高联合站的能量利用率,从而达到节能降耗的目的,并产生一定的经济效益,对实际生产具有一定的指导意义。

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石熠, 陈家庆, 孔祥功, 潘泽昊, 方相久

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针对目前国内加油站埋地油罐机械清洗用旋转喷头基本依赖国外进口的现状,参考借鉴国外相关产品的技术参数,研发了一种旋转喷头试验样机。对其本体内部叶轮、行星齿轮减速器及喷嘴等关键部件进行了设计计算,通过输出轴和啮合锥齿轮的转动分别实现了喷嘴的公转和自转运动,借助Pro/E软件对旋转喷头进行了虚拟装配和运动仿真,模拟得到喷嘴出口处任意一点的运动轨迹均为空间球形包络面。样机运行试验结果表明:当旋转喷头入口水流压力为1.0 MPa时,喷嘴喷射半径可达5~6 m,验证了旋转喷头结构设计的可行性和合理性。

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许靖宇1, 邵国亮1, 康惠珊1, 郝翰1, 毕建伟2

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为了确保大口径高压力的进出站管道在不设置锚固墩的情况下依然能安全运行,从管道柔性布局和应力分析着手,基于中亚天然气管道实例,综合考虑管道应力、位移、受力及施工等影响因素,对清管站场进出站管道的设计方案进行研究。通过管道应力分析软件Caesar Ⅱ,分别对锚固墩安装方案和管道柔性安装方案进行模拟计算和分析。结果表明:大口径高压力的干线管道,若采用锚固墩的传统安装方式,锚固墩受到的管道推力的理论计算值达到上千吨,这使得锚固墩尺寸巨大,投资较高,同时无法消除的巨大推力将永远保留在管道和锚固墩之间,对管道运行产生安全隐患;若采用柔性安装方式,通过曲率半径较大的清管弯头的移动和变形,则能够大大降低推力,减少投资,在不设置锚固墩的情况下,保证管道在全寿命周期内安全运行。

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霍成索1, 石一丁2, 林影炼1

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为了研究海底输气管道泄漏对邻近海上平台的影响,应用三维CFD模拟软件KFX,以瞬态泄漏速率为输入,考虑气体在海面的释放面与平台的相对位置以及风向和风速的影响,对管道泄漏气体到达海面后引发火灾的发展过程及后果进行模拟。结果表明:对于海底管道在189 m水深发生的断裂泄漏,当气体在海面的释放面位于平台下方时,火灾对平台的影响很大,安全设施易受破坏,平台人员逃生面临较大困难,且发生事故升级的可能性较大;当气体在海面的释放面远离平台时,计算得到了不同风速条件下火灾最大水平影响距离。根据分析结果,针对海底管道泄漏事故,在事故确认、报警、救逃生及安全设计等方面提出了风险管理和应急准备建议。

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李谦益, 吴渊

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为了确保民生用气平稳有序,降低燃气管道运行风险,对城市用气短期负荷作出准确预测尤为重要。通过对西安冬季气温与燃气日负荷之间的关系分析,发现在不同的气温条件下,气温累积效应的强度不同,对燃气日负荷影响程度也不同。因此,提出基于累积系数k的气温修正公式,在新公式中引入了预测日平均气温、低温持续天数及预测日前3天温差等因素的影响,从而使燃气日负荷与气温之间的相关程度得到较大提高。实例预测结果表明:通过累积效应系数对预测日气温进行修正后,得到了较高精度的燃气负荷预测结果,修正后预测值与实际燃气负荷的平均相对误差由修正前的7.78%降至4.63%。

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刘超, 赵洪亮, 李刚

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天然气管道压缩机组及其控制系统的建设、投产时期不同,时间跨度大,设备规格型号多,各控制系统架构不一样,通过总结ControlLogix控制系统、MARK VIe控制系统、S7系列控制系统等各型号压缩机组控制系统在实际生产中的应用情况,对故障类别进行了统计和对比分析。对硬件与备品备件、软件与程序、核心技术等控制系统发展中的关键问题提出了解决方法:①做好备品备件管理工作;②开展专项研究和控制优化程序;③进行自主改造和国产化。探讨了掌握压缩机组控制系统关键技术的途径,以期能够保障压缩机组的稳定运行,实现天然气的平稳高效输送。

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孙洁1, 李松2, 刘凯蕾3, 徐鸣伟3

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近年来由于第三方施工造成的管道破坏事件频频发生,管道安全防护问题受到广泛关注,急需长距离油气管道实时安全防护技术从而保障管道安全运行。管道安全预警技术可通过埋设在土壤中的传感器采集信号,实现对人为活动的识别和判断。目前,常用的管道安全预警技术主要包括光纤传感和地震波检测。根据采用的光学原理的不同,光纤传感类管道安全预警技术可分为Mach-Zehnder型、Sagnac型、Bragg光纤光栅型及Φ-OTDR型4类。在此对光纤传感类管道安全预警技术和地震波检测类安全预警技术进行了综合分析,从技术原理、占用光纤数量、监测距离、灵敏度和识别效果等几个方面对各项技术进行了比较,给出了各项技术的优缺点,可为今后油气管道安全预警技术的选择和应用提供有益参考。

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封面

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刘啸奔1, 张宏1,2, 李勐1, 郑伟1,3, 吴锴1

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断层是埋地管道在强震区的主要威胁,管道在断层作用下将产生较大的拉压应变而失效。通过调研国内外断层作用下埋地管道应变分析的相关研究,分别从解析分析、数值模拟、试验研究3个方面论述了国内外的研究进展,尤其是近年来国外在试验研究方面的突破。通过对比分析评述了目前的研究趋势,指出了国内外对于断层作用下管道应变分析研究的差距。结合工程实际需求,提出了断层作用下管道应变研究方法的不足和今后的发展方向。

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常维纯1, 李刚2, 董学刚1

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为了提高燃气轮机维修技术和零部件的国产化水平,实现维修业务可持续发展,梳理了分解和装配、零部件清理、检测、焊接、精加工、涂层以及试车等燃气轮机的主要维修技术,论述了国外先进维修技术的研究进展。参考重型燃气轮机和航空发动机所采用的维修模式和国产化水平,针对中国石油燃气轮机维修国产化现状,提出吸取重型燃气轮机和航空发动机技术引进的经验,遵循“从冷至热、从外至内”的原则,按照零部件维修率或报废率从高到低的顺序,分层次开展两型燃气轮机维修技术和零部件的国产化。最后,结合国家和地方政策对燃气轮机的维修国产化前景进行了展望。

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王振洪, 侯雄飞, 边明, 张欢欢, 陈保燕

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关于爆破对在役天然气长输管道影响的评估,目前国内尚无统一的安全判据和可供参照的标准规范。选取的安全判据标准不一致,将导致同样的爆破而评审结果却不尽相同,因此无法真正保障天然气管道的安全运行。通过分析研究爆破地震波的产生机理、传播特征,以及影响爆破地震强度的主要因素,认为爆破对天然气管道的主要危害是爆破地震引起的管道振动破坏。通过对比分析法律法规、技术规范、工程实例、管道抗震能力等,推荐将一定频率下的质点峰值振动速度作为爆破对天然气长输管道的安全判据较为科学,并建议在国家相关标准规范中,明确规定爆破对天然气管道振动影响的安全判据和安全允许值,从而加强天然气长输管道的安全管理。

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鹿锋华1, 孙增武2, 王辛夷3

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基于有限元模拟开发的管道环焊缝敏感性试验方法,对X65管线钢带铜衬垫焊接工艺裂纹敏感性进行了研究,通过对带铜衬垫和不带铜衬垫两种试验方案的结果进行对比分析,验证了制定的铜衬垫现场焊接工艺的合理性。该工艺冷裂敏感性较低的原因:①制定的焊接工艺参数合理,热输入量不大,仅为0.56 kJ/mm,现场实际焊接中的热输入量更小,铜元素很难渗透到焊缝中;②采用ER70S-G实心焊丝CO2 气体保护焊进行X65 钢焊接,其抗冷裂性能良好。进行了根部局部腐蚀试验检测,结果表明:通过制定合理的焊接工艺参数,X65带铜衬垫根焊工艺的焊接接头力学性能可以满足工程施工规范的要求。

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宋光春, 李玉星, 王武昌, 赵鹏飞, 姜凯, 魏丁, 叶晓

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为了保障深水和超深水海底油气管道输送介质的流动安全,对现有水合物解堵工艺进行评述研究。分析了管内水合物的形成、堵塞过程及水合物的分解机理,探讨了各种解堵工艺的特点、适用条件以及在工程实际中的应用现状。针对各种解堵工艺存在的安全问题,分析了其产生原因及危害,并提出了相应的解决方案。结果表明:堵塞块位置、长度的确定和对管道压力、温度的控制是安全、高效地实现管道水合物解堵的关键。

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魏丁, 王武昌, 李玉星, 赵鹏飞, 宋光春

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为了研究CCl3F(R11)水合物浆在水平管内的流动特性,建立了CFD/Fluent数值模型。对比模拟得到的压降与实验压降可知,相对误差均在20%以内,表明该模型可行。通过模拟分析管内水合物颗粒流动特性发现,控制流速可以有效防止水合物阻塞。同时,深入模拟研究了R11 水合物颗粒在管内流动的沉积特性,结果表明:流速对R11 水合物的沉积特性影响较大,当平均流速达到一定值时,水合物颗粒体积分数对其沉积特性影响不大,将该流速视为管道安全运行的最小流速。通过分析水合物浆的其他关键参数(颗粒密度、颗粒粒径及管径)对管道安全运行最小流速的影响,得出水合物颗粒粒径对管道安全运行最小流速的影响较大,水合物颗粒密度及管径对管道安全运行最小流速的影响较小。

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赵晓刚1, 周毅1, 赵健宇2

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在较低的温度时黏性油品的黏度较高,常温管道输送此类油品较困难,因此应对其进行伴热输送。为了解决管道黏油输送的难题,在对比矿物绝缘加热电缆法(Mineral Insulated Heating Cables,MI)、集肤效应电伴热及电热带法等现有输油管道电伴热方法的基础上,重点介绍了输油管道矿物绝缘加热电缆电伴热的组成和原理,对该技术伴热量及温控电路进行了优化设计,实现了输油管道的等温伴热输送。将该等温MI 电伴热技术应用于青海唐古拉山老温泉输油管道伴热的实际工程中,结果表明:该技术具有能耗低、效率高及安全可靠等优点,易于在各类黏性油品管道输送中推广应用。

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罗凡1, 陈伟忠1, 王磊2, 黄冬2

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针对环锁型快开盲板在工程应用中存在的主要问题,分析了门盖开闭困难或密封失效的原因,介绍了自主发明的鞍形橡胶密封圈的结构原理及应用情况。采用ABAQUS有限元分析软件建模,对自主发明的鞍形橡胶密封圈和进口的唇形橡胶密封圈进行密封性能比较分析与研究。结果表明:在相同的工况条件下,鞍形橡胶密封圈的各项密封性能指标均优于唇形橡胶密封圈,且其自身的Mises应力分布也优于唇形橡胶密封圈,不影响实际使用寿命。鞍形橡胶密封圈已应用于国产化高压大口径环锁型快开盲板,鞍形密封圈及其配套的密封结构可以解决快开盲板启闭过程中的卡死问题。

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杨云兰1, 邹峰1, 黄冬2, 李猛1, 李文勇1, 马珂2, 傅伟庆3, 孟庆伟1

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目前,我国正在开展超大输量天然气管道的研究工作,而快开盲板一直是制约国内油气管道关键设备国产化的“瓶颈”之一。12.6MPa、DN1550快开盲板因结构复杂、压力高、直径大、温度低以及承受冲击载荷大等原因,而使得其研制与应用面临较多的技术难题。以新疆北天山气侯环境以及直径1422 mm、压力12 MPa的天然气管道为基本条件,采用有限元分析与应力测试验证方法,通过整机低温性能试验、结构与材料优化、发明缓冲装置等创新设计措施,研制出2台12.6 MPa、DN1550安全自锁型快开盲板,并通过性能测试与工程应用,验证了产品的可靠性,为超大输量管道建设提供了技术储备。

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樊学华, 陆学同, 谢成, 张博, 陈丽娟, 王元春

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随着国际酸性高含盐油田(pH2S≥0.3 kPa,总含盐量超过10000 mg/L 或Cl- 含量大于6000 mg/L)的开发,其管道的服役工况更加严峻,因而对管道材料的选择提出了更高要求。通过对酸性高含盐油田的内腐蚀失效分析,认为主要的失效形式是点蚀和开裂。基于国内外标准和国际石油公司标准(NACE、SHELL、ADCO、TOTAL、IPS 等)的规定,归纳了内腐蚀失效的控制措施。总结了酸性高含盐油气田管道材料的选择原则(即基于开裂失效和腐蚀失效风险的选材原则),并基于腐蚀失效材料选择的两个方面(服役期内碳钢的腐蚀量和腐蚀介质),明确了抗酸碳钢选用的基本流程和耐蚀合金的适用边界,为酸性高含盐油田管道材料的选择提供了参考和依据。

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赵建林, 向永谭, 徐胜权, 傅剑辉

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国内高扬程管道输油泵长期依赖进口,严重制约了输油管道建设的快速发展,提出了开展中开式高扬程管道输油泵的国产化研发。通过对中开式高扬程管道输油泵叶轮独立定位结构及平衡管结构、一元流态设计及三元流态校核的水力设计方法、轴和中开面联接螺栓等关键部件强度计算、泵壳体和叶轮铸造加工工艺等方面的研究,解决了高扬程管道输油泵的关键技术难题,成功研制出一台中开式高扬程管道输油泵。经现场与同参数德国鲁尔泵并联运行,验证了国产中开式高扬程管道输油泵与德国鲁尔泵的各项性能指标基本相当,具有很高的推广应用价值。

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王飞1, 李世杰1, 汪开雄2, 康鸿1, 肖连2, 赵云2, 杜华东3

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轴流式止回阀作为防回流关键设备在设计过程中多采用理论公式进行强度校核和密封分析,但对于内腔结构复杂的零件,该方法不能建立有效的理论力学模型。有限元计算方法采用有限元分析软件,通过建立阀门三维模型,进行约束和加载等模拟分析,输出阀门中结构复杂零件在壳体试验压力和使用压力下的应力、变形及密封面比压的结果,根据ASME 压力容器的建造规则,对阀门关键零件设计的合理性和密封结构的可靠性进行评价,可以准确、直观地量化显示各部件的应力、变形和密封比压分布情况。

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潘友艺1, 吴富伟1,2, 于栋3, 曾翰谦1, 林尚喜1,2, 黄象欢1

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目前国内缺乏自主研发的高压涡轮流量计,而西气东输、川气东送等输气管道对用于贸易计量的涡轮流量计与流量计算机需求旺盛,为此,研发了用于输气管道的TBQM型高精度高压涡轮流量计及FC型流量计算机。介绍了TBQM型高精度高压涡轮流量计的工作原理及性能测试情况,包括耐久性试验、弯矩与扭矩试验、短时过载试验、扰动试验、高低温性能测试等。研发的FC型流量计算机可以连接4路流量计,且具有能量计量功能,可直接通过配置的RS485通信接口接收气相色谱仪的组分分析结果。为了更好地验证TBQM型高精度高压涡轮流量计与FC型流量计算机的准确性和可靠性,分别在镇江分输站、滁州分输站、青山分输清管站进行了超过半年的现场工业性试验,结果表明各项指标和技术性能完全满足工业贸易计量的要求。

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檀朝彬1,2, 曾惠林2, 皮亚东2, 王馨研3, 杨红伟1, 张兰1

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通过理论分析与试验对比的方法研究了油气管道激光-电弧复合焊接过程中电弧电压、送丝速度、激光能量、激光离焦量、激光入射角度、光丝间距等参数对焊接成型和焊接质量的影响,探讨了各参数设定的参考值。研究结果表明:激光-电弧复合焊接机理复杂,其众多焊接参数之间相互影响,在进行焊接工艺研究时需要有机联系、系统分析。较好焊接效果的工艺参数不止一组,通过进一步研究激光-电弧复合焊接作用机理,可以得到适合不同情况的多组焊接工艺参数,进而有效地指导管道激光-电弧复合焊接技术的工程应用。

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张都乐, 张洋, 何淼, 祝怀杰

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为了满足长输管道数字化设计对计算机性能及信息安全的需求,通过深入研究桌面虚拟化技术及其工作原理,结合长输管道数字化设计的特点,提出了基于图形虚拟化的桌面云解决方案:采用虚拟化技术,利用分层/耦合原理将用户数据、应用程序以及桌面操作系统从物理客户端剥离出来,集中存放到数据中心,将桌面作为一种服务按需提供给设计用户。实际应用结果表明:长输管道三维设计桌面云技术不仅满足数字化设计需要,资产利用率从约25%提高至85%,且实现了终端无数据化,保障了数据的安全。该技术首次大规模成功应用于长输管道,可为今后同类项目的设计提供借鉴经验。

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徐栋1, 蔡丽韫1, 李世龙2, 赵振3, 李海华3, 陈浩3

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针对中亚天然气管道工程特点,从线路敷设方式、管件优选、设备选型、管道安装等方面进行优化研究,实施了盐渍地管道地上管堤敷设改地下敷设优化设计、线路压重箱优化设计、冷弯管代替热煨弯头优化设计、微型涡轮燃气发电机优化、清管站应力优化设计、阀室和清管站注甲醇点优化设计、冷凝液收集器优化设计等一系列优化设计。优化后的管道系统,各项技术指标均达到了国际先进水平,既节省了投资,又提高了管道运行的安全性、可靠性,同时缩短了工期,保证了管道的按期投产,为今后类似输气管道建设项目的优化设计积累了宝贵的经验。

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房茂立1, 刘建武1, 郑伟2

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湿陷性黄土在一定条件下发生自重湿陷,将对沿途管道的安全运行产生一定影响。针对我国典型地区黄土湿陷位移计算方法,建立了湿陷性黄土地区基于管土相互作用原理的管道设计应变计算有限元模型,并提出了管道许用应变的确定方法。以新粤浙管道工程中湿陷性黄土地区埋地管道建设为例对基于应变的设计方法进行分析,得出管道应变分布与位移之间关系,为湿陷性黄土地区管道的设计与安全评价提供了依据。

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俞刚良

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针对国际贸易中油品采购或转仓进货产生油品损耗,加之国际石油贸易中国家(地区)间的诚信程度、计量交接方式、计量单位、硬件条件、计量标准解释以及执行上的差异等问题导致。剖析了当前国际贸易中,在发货港装油、油船运输、卸货港卸油3个环节中影响油品进货损耗的主要因素,包括发货环节的发油密度、温度、体积,油轮运输环节的船容积表、油轮计量和海面波动等,卸油环节的岸罐油品密度、收油体积、收油温度,据此提出了从源头上减少损耗的控制措施。运用上述方法可加强进货环节的油品损耗控制,对于保障企业的经济利益具有现实意义。

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陈亮1, 彭忍社2, 刘英杰3, 李瑜1

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基于国内天然气管道紧急截断保护的关键装备——气液执行机构的研制过程和产品应用的经验及成果,结合国内诸多设计、施工和用户单位对电子爆管保护功能认知不足的现状,有针对性地对当前天然气管道常见的气液执行机构电子爆管保护单元的基本构成、工作原理及功能特点等进行了详细介绍,阐述了电子爆管保护单元在实际使用中涉及到的国内和国际上强制要求的标准和规范,最后介绍了近年出现的爆管保护新技术及其应用特点,以期对国内天然气管道气液执行机构爆管保护的合理设计、正确施工及有效管理提供参考。

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段峰波1, 李柏松2, 张兴2, 安治旭1, 李科1

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为了揭示影响氮气式水击泄压阀设定压力精度的关键因素,从氮气式水击泄压阀的结构组成和工作原理入手,建立了影响氮气式水击泄压阀设定压力临界点处的力学关系方程,分析认为影响氮气式水击泄压阀设定压力精度的主要影响因素是减压阀的精度、环境温度对氮气压力的影响、活塞体所受摩擦力、阀座密封结构的设计及弹簧刚度的稳定性等,进而提出了控制设定压力精度的的方法。根据该理论改进的氮气式水击泄压阀,获得了设定压力精度达到±1%的试验结果。

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朱力挥1,2, 罗东坤1

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碳酸盐岩具有成藏规律复杂、开发规模大、高产但不稳产的特点,因此碳酸盐岩油气藏地面工程项目管控面临巨大困难与挑战:在产量不确定的情况下,由于地质条件多变,产建规模不配套;在快速上产的压力下,难以合规、高效地开展工程建设。基于此,运用系统管理、风险管理及项目管理等理论与方法,并结合碳酸盐岩油气田的管理模式,提出了加强碳酸盐岩油气藏地面工程项目管控的解决措施:归纳识别影响项目建设程序的因素,建立勘探、开发、建设一体化的项目组织体系。通过塔里木油田塔中地面工程项目建设实例应用的结果表明:一体化模式和项目管理方式的联合运用,大大提高了碳酸盐岩油气藏地面工程建设项目决策的科学性和建设效率。

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梁永图1, 张浩然1, 马晶1, 廖绮1, 吴梦雨1, 冯浩2

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在油气田集输管网(Gathering Pipeline Network, GPN)系统优化研究中,模型存在“维数灾难”问题,导致求解困难。通过文献调研,基于管网连接结构优化与管道路径优化两方面,对目前油气田集输管网研究成果进行评述,剖析了油气田集输管网优化模型中的各个子问题,全面系统地总结了针对各个子问题的求解方法,并对星状管网、插入型枝状管网、环状管网的优化研究提出了建议,为未来油气田集输管网优化提供了研究思路。

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周利剑, 李振宇

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完整性管理是基于数据科学决策的方法论,数据管理作为基础直接制约了完整性管理中各项工作的开展。基于中国石油管道完整性管理的现状,明确提出了9个专题61类数据的范围,通过支持精细化管理实现安全与经济的最佳平衡。数据管理的目标从风险专家评估转变为数据分析人员分析风险,再发展成为基于大数据分析的完整性管理,从宏观到微观各层面为管道管理带来深刻变革。对数据管理的现状和挑战进行分析,指出当前应进一步完善对于管道线性资产数据管理的数据模型技术、多维度时空数据的管理、数据对齐、数据利用4种关键技术,并结合国家和公众对管道安全与环保的要求、石油行业经营成本与利润压力持续提高的现状,对未来管道完整性管理中数据与业务的深入融合趋势进行预测,为下一阶段数据管理技术发展指明方向。

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孙洁

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随着反恐防盗需求的不断增加,油气站场的周界安全防护问题得到了越来越广泛的关注。综合分析了油气站场目前使用的各类周界安防技术,根据不同的传感原理将其分为泄漏电缆、激光对射、微波对射、张力围栏和振动光纤5个类别。在分析每种周界安防技术原理的基础上,从安全性、监控范围、灵敏度、外界干扰对安防系统影响、后期维护等方面,探讨了各种周界安防技术在油气站场使用的适用性,对于今后油气站场安全防护技术的选择和应用具有一定的借鉴意义。

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臧延旭1,2, 邱城2, 胡铁华2, 杨博霖1, 李彦春1, 赵振3

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针对管道检测设备在高流速天然气环境下运行时存在的清管效率低、检测精度差等问题,通过分析检测设备在天然气管道中的运行特点及国内外常用的检测设备调速方法,指出搭载速度控制装置可有效降低检测设备的运行速度,减小速度波动幅值。从理论研究、样机试验和泄流阀结构3个方面详细阐述了基于泄流阀调速的速度控制装置的最新研究进展,分析了泄流阀调速装置的组成、工作原理及常用结构形式。指出未来对泄流阀调速装置的研究,应重点分析泄流阀开口形式、开口大小与泄流阀损失系数之间的关系。另外,对速度控制装置失效后利用安全闭锁装置保证检测设备继续运行的研究也是未来的发展方向。

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董绍华1, 杨毅1, 秦崧1, 张文旭1, 张明博2

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天然气管道系统日趋复杂,新老资产呈现多元化状态,尤其是压缩机等关键设备,品牌型号多样,导致综合管控的难度加大。在ERP系统中建立了压缩机全过程运维管理模块,用以优化检维修、预测性维护、预防性维护、更新改造、备件采购、能源消耗等作业计划;利用平台具有的全过程管理功能,可以完成对关键设备全生命周期内单台设备各类活动数据的收集工作,包括历史数据、基础信息、运维记录、能源消耗、备件消耗等数据。开发了压缩机组BOM(Bill of Material)表技术,利用系统属性和逻辑数据分析报表,对关键设备的费用成本、能耗产出对比、单位小时能耗、制造商对比成本、机组类型经济性等进行压缩机组数据组合分析,可以优化维修策略、提高机组可靠性、降低维护费用。

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王继平

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国际标准化组织(ISO)和加拿大标准协会(CSA)相继颁布了基于可靠性的管道设计与评价标准。两个标准关于陆上管道目标安全水平的计算方法不尽相同, ISO 16708-2006按照安全等级,基于压力和管径给出了计算方法,而CSA Z662-2007则基于人口密度、压力、管径进行计算,并将人口密度的影响定量化。为进一步对比两者之间的差异,参考国内管道的基本数据,对两个标准的陆上管道目标安全水平进行了定量比较,结果表明:CSA Z662-2007的陆上管道目标安全水平略低于ISO 16708-2006,其主要原因是ISO 16708-2006中对地区等级的划分更为严格。另外针对国内管道缺乏合理目标安全水平的现状提出了建议。

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任武1, 葛新东2, 孙万磊3, 周利剑1, 李振宇1, 王富祥1

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管道内检测(in-line inspection, ILI)数据具有数据量大、结构复杂、来源多样、不易管理与利用的特点,为了充分实现管道内检测数据的价值,为管道完整性管理提供更加便捷、有效的决策支持,结合云环境技术,将分散闲置的计算存储资源用虚拟化技术集中管理起来,建立了一套涵盖内检测数据组织、存储、发布、管理、使用全流程的云平台。利用该平台可以对内检测数据进行便捷、安全、高效、持续地管理,并可根据数据量的增加对云资源池进行灵活扩展,满足计算存储需求,使得管道完整性管理可以不受时间、地点、客户端的限制,进行内检测数据的上传、检索、分析等操作。该平台可以减少硬件投入成本,节省大量人力、物力及时间,进一步集中力量挖掘并发挥内检测数据的作用,为管道风险预判及维修维护提供重要支持。

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徐杰1, 李洋2, 刘亮1, 郭磊1, 高海康1, 欧新伟1, 韩文超1

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针对传统长输油气管道完整性管理中存在的数据不规范、数据关联困难、缺少GIS空间数据管理、分析处理效率难以适应当今管道安全管理等问题,为了提高其数据分析和信息集成的能力,利用WebGIS技术构建管道完整性管理系统,为管道完整性管理提供可视化基础。基于WebGIS的管道完整性管理系统以GIS作为平台开展风险识别、高后果区分析、巡检监控、应急方案设计等工作,其关键技术包括多源异构数据无缝聚合技术、云部署机制以及基于SOA地理信息服务架构技术。实例应用结果表明:基于APDM数据模型的管道完整性数据库,采用B/S网络结构开发应用系统,其GIS系统在管道完整性管理中强大的空间数据处理和分析能力,提高了管道完整性评价和决策支持的水平,为管道完整性管理提供了实用平台。

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张国忠, 刘刚

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针对胶凝原油管道停输后再启动压力远低于计算预测启动压力的技术难题,使用管流试验装置研究了胶凝原油管路的启动特性。依据对胶凝原油管道停输启动过程的理解,提出胶凝原油管道存在对应的临界启动剪切率和启动屈服应力。胶凝原油管路启动过程分为控制流量启动过程和控制压力启动过程。控制流量启动过程研究发现,受含蜡原油轻组分影响,试验管路内胶凝原油表现出“韧性”和“脆性”两种特性,“韧性”原油不含轻组分,胶凝结构强度与停输前的预剪切过程、停输静止时间、停输降温幅度、启动温度及启动剪切率相关;“脆性”原油含轻组分,胶凝结构强度主要取决于停输降温幅度和启动温度。胶凝原油的启动屈服应力取决于胶凝结构强度和静态降温过程的体积收缩;试验管路的启动速度与胶凝原油的结构强度和启动剪切率相关。控制压力启动过程研究发现,启动油温越高,试验管路全线启动速度越快;在相同启动油温下,启动压力越低,试验管路全线启动速度越慢;对应相同启动温度,存在临界启动压力。相关研究结果为深入研究胶凝原油停输再启动过程和指导工程实践奠定了理论基础。

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李顺丽, 潘红宇, 李玉星, 赵青

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为了研究杂质对管输CO2节流过程的影响规律,以含杂质CO2流体为研究对象,给出了考虑相变的节流后温度的计算方法,分析了杂质对CO2节流过程的影响,并提出相应操作建议。研究表明:H2S对节流后温度的影响可以忽略;当入口工况为超临界、密相及液相时,杂质为SO2有助于提高节流后的温度,杂质为N2和O2会降低节流后的温度;当入口工况为低压气相时,杂质为SO2则会降低节流后的温度,杂质为N2和O2会提高节流后的温度;对于不同杂质含量的CO2,节流后出口温度与纯组分节流后相比产生的偏差是不同的,杂质含量越多相应偏差越大。研究结果对含杂质CO2流体的节流控制和干冰预防有一定指导意义。

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常海军1,2, 吴长春1

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对于配置燃驱机组的长输天然气管道,高温天气易导致燃气轮机最大输出功率和运行效率降低,使得管道输气流量减小。利用SPS软件对中亚天然气管道的夏季高温运行工况进行瞬态仿真,并基于实际生产数据采用“移动曲线”方法校正软件的输入参数,从而使仿真结果与实际工况的偏差在合理范围内。通过分析燃气轮机功率特性及管道工况变化规律,从运行调控角度提出了压力控制与最大可用功率控制相结合的全线压缩机组控制模式,有效保证了高温运行工况下气源按合同进气,并降低自耗气量。

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冯亮, 曾昭雄, 孙啸, 李振, 任虹宇, 黄立宇

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为了研究压气站的最优运行费用及其变化规律,基于BWRS方程编写了某压气站最优运行费用计算软件,其采用枚举法依次计算出某固定工况下所有压缩机不同分配的运行费用,并通过比选得出该工况下的最优运行费用。以构建的某管网系统的压气站(首站)为例,计算了其在不同工况(气源来气压力、下游各管道进气压力及气源来气总量)下的最优运行费用,并总结其变化规律:下游中压管道进气压力值(往复压缩机出口压力)是一个临界点,当来气压力不小于该值时,最优运行费用会有明显降低。此外,该站取得最优运行费用时,中压管道均处于满输状态,与边界条件变化无关。

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刘迎春1, 石玉辉2, 王朝璋3, 胡维润2, 王永辉2, 王国维2, 赵姜艳2

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为了保障油气管道运行安全,有必要建立完善的管道管理程序,预防挖掘、爆破、打孔盗油等第三方破坏行为危害管道安全。国内对欧美国家级层面管道安全管理现状开展了调研,但调研内容较少涉及管道运营商的实践做法。以AS 2885.3-2012为例,分别从管道投产、公众警示、线路巡查和管道闲置废弃等方面,介绍了澳大利亚管道管理标准的先进性:将投产延迟管道和闲置管道视为在役管道进行管理;公开管道管理方案和应急措施,以提高公众管道保护意识;制定严格细致的管道线路巡护项目;建立“统一电话报警系统”,规范第三方作业;制定详细的废弃管道处置规定等。基于上述,提出了借鉴澳大利亚标准先进性,提高我国管道管理技术水平的建议。

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谷思宇1, 李刚2

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及时发现燃气轮机压气机叶片积垢故障并进行水洗作业,能够降低机组的运行维护成本,有助于避免其他气路故障的发生。以2台天然气长输管道LM2500+SAC型燃气轮机为例,建立了基于气路热力参数的燃气轮机压气机性能计算模型,分析压气机水洗作业前后压气机等熵效率、进气质量流量、耗功等的变化,结果表明:水洗作业后2台压气机等熵效率分别提升0.9%、1.5%,但每运行2 000 h将会带来约1%的压气机等熵效率衰减,在叶片表面积垢达到一定程度后效率衰减趋于稳定;压气机积垢每造成1%的等熵效率衰减,将造成约2%的折合质量流量衰减;水洗对降低机组功耗有明显的效果,但环境温度升高也会导致压气机耗功增加,因此耗功并不适合作为压气机积垢的判据,可采用同压比下等熵效率衰减、同转速下压气机质量流量衰减作为判断压气机是否积垢的依据。

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骆科东, 邓辉, 林杨, 张曦

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中国石油天然气集团公司的信息化建设已经进入大规模升版建设阶段,了解升版建设的规律,提高建设应用成效,对于各信息系统升版建设均很重要。管道生产管理系统是中国石油天然气集团公司第一个完成升版建设任务的信息系统,其系统升版建设要点包括3个方面:在可研方面,做好在用系统分析评价,从业务发展和技术提升两个角度分析升版必要性;在方案设计方面,重点根据不同的设计内容选择增量式设计和重构式设计方法;在版本兼容方面,重点考虑历史数据、历史报表以及外部系统接口的兼容性。管道生产管理系统2.0版圆满完成规划与可研确定的建设任务,上线运行后成效显著:无缝兼容了1.0版本的业务数据、系统接口、报表,延续了用户定制界面的友好性设计,保障了业务连续性;整合了管道上中下游信息资源,提高了生产管理的决策力;实现各层级业务处理自动化、标准化以及数据处理电子化,提高了工作效率;升版后的表单、报表和专业计算能力得到质的提升,整体效果获得高度认可。

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刘翼1, 周明2, 王磊磊1

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为了提高管道GPS巡检标准点的有效性,结合管道巡检工作的管理要求,应用地理信息系统(geographic information system, GIS)的可视域分析功能,在管道沿线三维场景环境下,对巡检点的可视域进行分析、计算和表达,从而为管道巡检标准点的设置和调整提供依据。实例应用结果表明:该方法弥补了现有移动巡检系统不能判定巡检标准点与管道路由位置关系的不足,避免了在巡检过程中巡检人员的视线因地形起伏或地物遮挡而无法进行有效巡检的弊端,提高了管道线路的巡检质量,降低了管理成本。

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耿凌俊1, 李淑平2, 吴斌2, 刘春2, 刘继芹2, 王元刚2, 何俊2, 王英杰3

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针对盐穴储气库水溶建腔的优化问题,综合考虑水溶建腔过程涉及的诸多因素,结合非线性规划理论和水溶建腔的生产实际,建立了多井造腔工艺参数优化数学模型,计算得到最大造腔量和最小回罐量两种多井造腔工艺参数优化方案。研究表明:节约能耗不仅需要降低回罐量,而且需要保持卤水罐较低浓度;在淡水注入量一定的情况下,采用反循环的井越多,造腔量越大,配合高注入量可以显著增加造腔量,但卤水缓冲罐需维持较高浓度,能耗较大;较多地采用正循环,配合较低注入量,可以在满足淡水消耗量和卤水外输量要求下,减少回罐量,使卤水缓冲罐维持较低浓度,降低能耗。采用该模型,合理配置造腔井数并合理分配各井的循环模式、注入工质和注入量等参数,可以得到最优多井工艺参数配置方案,具有较好的指导意义。

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王怡1, 李俊2, 孙长保3

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由于海床的不稳定性,海底管道易出现不同程度的悬空现象,国内外的治理措施大多采用整体抛石法,治理费用高昂。在参考国内外石堆设计经验和抛石工程案例的基础上,结合抛石方法本身的独特性,提出了采用局部抛石治理海底管道悬空的方法:选取管道悬空中间某位置进行抛石,通过石堆对管道形成单点支撑,缩短悬空距离,从而达到治理管道悬空的目的。以某在役海底管道为研究对象,依据弗劳德数相等原理,采用缩尺方法设计室内试验方案,得出了流体对石堆的破坏机理、各石堆的薄弱位置以及石堆极限抗流速度,分析了管道与海流夹度、悬空高度、外层石子粒径、内层石子粒径、迎流面坡比及侧流面坡比对石堆稳定性影响的规律,为局部抛石治理海底管道悬空提供了试验依据。

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王勇1, 肖文涛1, 李雪1, 刘刚2, 樊林3

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我国原油远洋运输已发展成为集团化联盟运作模式,集团公司下属各家炼厂将采购的零散批次油品合理地拼装到大型油轮进行收集-运输-配送,从而节省远洋运输费用。原油远洋运输方案优化是一种包含空间、时间、船型及油种等多种维度变量组合优化的NP(Non-deterministic Polynomial)难问题,使运输优化模型的建立和求解面临极大的挑战。采用现代自启发式算法可以实现原油远洋运输方案优化,在算法实现过程中,应该改进编/解码规则实现约束因素的限制,减少罚函数的使用;对于大规模数据,建议采用方案分解优化方法,将各局部优化方案拼接成全局优化方案;建议进一步探索采用并行计算甚至“云计算”的方式,提高优化运输方案的搜索时效。

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吴江桥1, 王玮2, 王顺3, 何东升3, 李烨铮1, 高媛2

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封堵三通是圆柱壳径向接管的一种特殊形式,由于其开孔率大且开孔边缘部位应力成分复杂,设计方案及强度计算方法没有形成统一的规范。介绍了几种常用的压力容器开孔补强计算方法,以1422 mm封堵三通为例,选用压力面积法、压力-面积应力法、有限元应力分析法进行补强计算。对比各计算结果发现:压力面积法安全裕量不足;压力-面积应力法采用ASME BPVC Ⅷ-1-2010标准时,在封堵三通的补强计算上存在一定问题,采用ASME BPVC Ⅷ-2-2010标准时,与有限元分析法得到的结果最为接近,并且此标准不限制开孔率,计算简单方便,因此在封堵三通的设计计算中应该优先选用。

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周利剑1, 李振宇1, 贾韶辉1, 唐森2, 张雨杉3

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美国拥有世界上最复杂和庞大的油气管道输送系统,监管工作挑战巨大,为满足不同部门和机构监管需求,逐步建立起以联邦各职能部门、各州政府、各种技术协会、管道运营商和公众互为依存的管道监管体系。在体系运转中,充分依托信息化的技术和手段,根据不同的监管权力划分,建设了国家管道地图系统等信息平台,为保障管道安全,制定完整性计划等具体监管要求提供了有效的工具。基于此,分析了美国实施管道监管过程中的具体需求,研究了信息化在监管体系中发挥的作用,介绍了美国在管道监管的信息化中开展的相关工作,指出我国可以从美国油气管道监管体系中得到启示,通过开展信息化工作,加强管道的安全和经济监管。

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杜伟1,2, 李鹤林1,2, 王海涛1,2, 崔巍1,2, 杜中强1

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结合高性能油气输送管的发展方向,分别介绍了超高强度钢管、低温环境用钢管、腐蚀环境用管、大应变钢管以及深海油气开发用钢管的需求、成分与力学性能要求、国内外研发与工程应用情况等。与国际领先水平相比,我国高性能油气输送管的技术水平和质量水平尚有一定差距,建议国内生产企业和科研院所开展联合攻关,不断提升超高强度钢管、大应变钢管及深海油气开发用钢管的性能稳定性,并研究解决低温环境用钢管韧性指标的确定以及腐蚀环境用管的材料选用等问题。

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谭桂斌1,2,3, 王德国3

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管道智能机器人的运行可靠性是长输管道安全运行的关键技术。从管内机器人的密封皮碗和压差驱动力着手,分析了清蜡时淤积卡球的风险,建立了皮碗式智能机器人的非稳态运移模型,在此基础上,综述了复杂管道的清管规律、内检测器动力学特性和泄流调速装置等,进一步构建了管内智能机器人运移过程的摩擦学系统。分析了管道蜡层机械剥离时宏观与微观的不同摩擦特性,对比分析了非稳态摩擦、正交切削、颗粒微淤积3类典型摩擦模型,指出未来应加大管道智能机器人摩擦学设计及零部件方面的研究力度,阐述了智能机器人摩擦学与可靠性的研究难点及未来的研究趋势。

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朱渊, 师吉浩, 陈国明, 付建明

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针对长输天然气埋地并行管道泄漏爆炸造成临近管道破坏的问题,采用光滑粒子流体动力学方法与有限元方法耦合模型对爆炸冲击波作用下并行管道结构响应及其安全间距进行研究。结果表明:爆炸对并行管道破坏形式为直接地冲击波超压破坏和土壤塑性挤压破坏,后者是主要作用。并行管道迎爆面正对爆心处受爆炸影响最大,最易发生失效破坏。X80钢材,外径为1219 mm,压力为12 MPa,壁厚为22 mm的长输天然气埋地管道安全并行间距为10 m;其他条件相同,壁厚为26.4 mm、27.5 mm的长输天然气埋地管道安全并行间距为9 m。从安全生产的角度来讲,长输天然气埋地管道并行敷设时,应该优先考虑增大并行间距,其次为增加管道壁厚。

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戴联双1, 张海亮1, 赵晓明1, 王德吉2

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管道内检测器性能规格直接决定着管道本体隐患是否能够被系统地识别出来,也是管道运营企业根据自身管道情况选择适宜检测器需要考虑的关键因素。通过对管道内检测器的检出率(POD)、识别率(POI)、误报率(POFC)、采样频率、定位精度、检出缺陷类型及其阈值、缺陷尺寸量化精度,以及抗外界干扰能力(如管道内壁清洁度、流速和温度影响)等性能规格关键指标的分析,提出了开挖验证和牵引试验验证管道内检测器性能规格的方法,建立了管道内检测器性能规格关键指标的计算方法,为管道运营商实现基于风险的检测提供了选择检测器类型和性能指标判定的依据。

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赵晓利1, 张琳1, 李睿2, 李博1, 张新宇1, 靳元章1, 宋乔1, 张波1

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针对管道内检测缺陷点的定位问题,提出了一种基于漏磁原理的管道环焊缝识别方法。在使用内检测结果对缺陷点进行修复时,需要准确定位管道缺陷点位置。内检测器通过搭载里程计来记录检测器前进里程,从而定位管道缺陷点位置。但是检测器在管道中的旋转前进方式及里程计的累积误差,导致检测器记录的里程与实际的管道里程存在较大偏差,且该偏差随检测里程增加而增大。为了准确定位管道缺陷及特征点,通过在检测器上加装焊缝检测器,在内检测数据处理中识别出管道环焊缝,从而借助通过环焊缝里程对缺陷点进行精确定位。牵拉试验证明:该环焊缝识别方法识别率超过95.24%。

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田震1, 靳文博2, 王磊3

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考虑到单因素评价方法的局限性,利用正交实验探讨了温度、剪切强度和作用时间共同作用下防蜡剂的作用效果,分析了各因素间的交互作用,并通过蜡晶晶格参数和微观形态剖析了不同实验条件下防蜡剂的作用机理。结果表明:多因素共同作用下,温差与剪切强度对防蜡率的影响显著,作用时间的影响较小;温差、剪切强度和作用时间之间存在交互作用但并不明显;防蜡剂通过改变蜡晶的衍射峰强度、有序性和晶面间距等参数,使得蜡晶的生长更规则,颗粒变大并向准球状发展,从而对蜡沉积起到抑制作用;不同影响因素对加剂后蜡晶晶体结构的影响情况不同,但都是通过改变蜡晶的衍射峰强度和晶面间距等参数而发挥作用。

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刘玉强

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液化烃储罐发生泄漏、火灾事故时,安全阀仅能将罐体压力限制在安全阀起跳压力和最大允许工作压力范围内,无法起到主动泄压的作用,设置泄压系统可以弥补这一不足。经计算分析发现,API 521-2014对泄压系统的通用性要求不适用于容积较大的液化烃储罐泄压系统的设计,故提出了以火灾工况、泄放阀(BDV)定压下最大泄放量所需的泄放面积作为动态泄压模块输入面积的计算方法。以容积为2000 m3的液化烃储罐为例,对10 h内液化烃储罐火灾泄放数据进行分析,结果:泄压系统的最高压力、最高温度、最大泄放量均出现在火灾开始阶段,且随着泄放时间的延长逐渐减小;轻组分在排放物料中所占比例逐渐减小,重组分在排放物料中所占比例则逐渐增大。利用该方法设计的泄压系统可以对液化烃储罐形成有效保护。

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洪诗定1,2, 秦朝葵1, 高松标2, 蔡欣2, 胡景军2, 张青2

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成品油管道企业的SCADA系统产生大量的生产数据,如何对这些数据进行分析处理,并服务于企业,是亟待解决的一大难题。利用ASP.NET软件(基于C#)及SCADA系统自带模板软件对华东管网的生产数据(日报表、月报表、批次统计表、设备运行时间统计表、混油情况表和输油量同比表等)进行有效管理,在设定时间内,从SCADA系统自动获取生产数据并进行统计和分析,进而呈现在Web网页上,以便进行生产优化,并方便各部门人员浏览和下载。实践证明:成品油管网生产数据管理系统可以自动从SCADA系统中提取用户所需的数据,为管道企业的管理人员提供所需的数据,并为生产运行方案的优化提供有力的数据支持。

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王俊奇1, 李启锋1, 郑欣2

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为了实现天然气用户用气量的合理分配,以天然气的使用价值代替天然气价格,以效益最大化为目标函数,用户的用气量为约束条件,建立并求解天然气资源的协调优化模型。该模型解决了传统方法分配天然气资源误差较大的问题,实现了天然气资源协调优化配置的目的,大大提高了天然气的使用价值,对于天然气营销部门制定合理的用气方案、供气计划以及应急预案,进行天然气资源的协调优化和调度决策具有重要的指导意义。

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马宁, 张艳

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利用ANSYS软件的力学分析模块对埋地管道进行应力分析,存在建模过程不直观、分析效率低等问题。基于Winkler弹性地基梁理论,建立了埋地管道应力分析的模型,将其应用到VC对ANSYS软件的二次开发中,确定了建模的土弹簧理论计算公式。针对VC对ANSYS二次开发中关键的接口问题,运用参数化建模的方法建立了埋地管道应力分析模型,并对整个建模过程进行了封装。阐述了ANSYS的二次开发原理和基于参数化设计语言APDL程序的二次开发方法,并介绍了程序的具体封装过程和调用方法。应用结果表明:该软件便于操作,且提高了埋地管道应力校核效率。

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陈振华1, 柳寅2, 王德吉3, 蓝卫1

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在输油气站场工艺管道区域阴极保护系统中,阳极的形式和布局是决定系统设计成功与否的关键。为了研究不同阳极形式在区域阴极保护系统中的应用效果,结合区域阴极保护有效性评价结果,对比分析了不同阳极形式下输油气站场埋地工艺管道区域阴极保护的应用情况。分析表明:深井阳极和柔性阳极在实际应用中具有保护电流分布均匀,保护电位分布平衡程度高的特点,而分布式浅埋阳极则易出现保护电位分布差异较大的问题。结合深井阳极、柔性阳极和浅埋阳极的特点,对比分析了不同阳极形式的适用性和应用条件,提出了具体场合下的阳极形式选择原则,建议将数值模拟技术用于优化区域阴极保护设计,指导阳极的合理布局。

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姜法兴, 林芬, 沈志春, 熊风, 姚献东, 赵科仁

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为提高吸油材料的经济性并减少吸油材料在使用过程中潜在的二次污染,以正硅酸乙酯为原料,乙醇和水为溶剂,硫酸和氢氧化钠为催化剂,聚酯纤维毡为基底材料,通过溶胶-凝胶法和二氧化碳超临界干燥工艺,得到了新型的低密度气凝胶复合毡材料。用FTIR、SEM等分析手段,对复合毡进行了表征,并对复合毡的吸油率、保油率、吸油速率及回收方法进行了分析。实验结果表明:该复合材料具有较高的吸油速率和吸油率,在油水选择性、受压保油性方面明显优于传统吸油材料,并可通过二氧化碳超临界干燥工艺,回收废油且再生气凝胶复合毡材料。该新型吸油材料与超临界干燥工艺的配合,为废油回收处理开辟了一种高效无污染的新方法。

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何国玺, 梁永图, 方利民, 任玉鸿, 肖俏

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随着煤层气田的滚动开发,集输管网复杂程度急剧增长,管网设计过程中需要考虑环境因素及可靠性,地形起伏和障碍等的存在会影响整个管网系统的管道走向、站位选择。结合"多点接入、柔性集输"和"枝上枝"集输工艺特点,研究煤层气集输管网系统在三维地形且存在障碍情况下的优化并计算优化管网的可靠度。利用3次B样条曲线插值和障碍函数叠加的方法对地形仿真,以管网系统的经济性为目标函数,以相关集输条件为约束,讨论枝状和放射状两种管网连接方式,对连接方式交叉后的4种管网布局模式的经济性进行对比,并将管网可靠性分析转化为树型网络可靠度问题进行求解。结果表明:三维地形下的绕障路径优化既可以减少距离,又可以降低路径的起伏程度,与二维平面上的绕障路径只会使距离增加有本质区别;枝状管网经济性好,放射状管网可靠度高,以总花费与可靠度比值为评价指标,"放射状+枝状"集输管网布局最优;与原模式相比,优化后的"枝状+枝状"与"放射状+枝状"集输管网布局建设投资费用均可减少约30%,且前者管网总长度比后者短约29%,验证了模型的合理性和先进性。

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李震1, 张帆1, 吴明帅2, 李想1

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为了解决管道工程总图专业传统设计方法的不足,将BIM (建筑信息模型)技术引入总图专业设计中:以基于BIM技术的Civil 3D和Infraworks软件协同设计为出发点,将规划、设计、建造、运营等各阶段的数据资料全部包含在3D模型中,使工程项目整个生命周期的工作人员在使用该模型时均能拥有精确、完整的数据。将Civil 3D和Infraworks软件协同设计方法应用于某油库的总图设计,结果表明:在达到设计成果三维真实的同时,将设计师从繁琐、冗余的修改设计过程中解放出来,将更多的精力专注于设计本身,使得设计成果"所见即所得",为今后油气储运工程总图专业的创新与发展提供了有价值的参考。

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胡安鑫, 李良均, 陈仕清, 刘军, 李科

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怒江油气双管同桥跨越是中缅油气管道的控制性工程,跨越处河面宽270 m,主跨长320 m,边跨长60 m。为了解决单跨跨度大、柔性结构、桥身重、跨越国际性河流、油气管道同桥跨越等设计难点,创新性地采用公路桥梁的设计理念和方法,运用三维模型离散处理技术,研究柔性结构的力学特征,得出优化的荷载组合、适合工程实际的边界条件及求解方法。在对模型进行分析时,将塔顶与主索连接处全自由度耦合作为约束条件,在跨越结构的静力模拟和动力模拟分析方面提出了较为合理的设计思路,并在油气管道行业率先采用预应力锚碇设计技术,提高了锚体结构的抗开裂能力和锚固强度。

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张勤1, 詹胜文2

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乌江管道悬索跨越主缆重力刚度偏小、柔性较大,主缆架设线形受散索套定位、索鞍预偏量、环境温度和跨度的影响较大,调索困难。为了精确调整索股线形,基于无应力状态理论,建立了索股无应力长度和线形精确迭代求解算法,综合考虑温度、跨度等因素,快速有效地控制索股到空缆的高程。采用参数变化法,分析温度和跨度对索股线形和锚跨张力的影响,用于索股调整完毕后的稳定性观测及其线形随温度、跨度变化的规律性校验。施工观测结果表明:该工程上下游索股的相对或绝对高程偏差均满足施工技术规范要求。该迭代算法在乌江管道悬索跨主缆施工中适应性好,计算速度快,监控工作效率高,是管道悬索跨越主缆索股架设和调整的一种有效方法。

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刘钊1, 魏繁2, 侯超波1, 王旭1, 宫敬3

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在煤层气田的开发过程中,气体管道的投资占总投资的比例较大,缩短管道长度可以有效降低投资成本。而在实际设计过程中,由于两点间的管道连接方式有多种,因此需要设计者有扎实的设计经验和丰富的现场知识,极大地增加了工作难度,为此不少学者提出了三维环境下的管道寻优模型。以现有的管道寻优模型为基础,以煤层气田开发的实际情况为背景,对原有的遗传算法提出了改进建议,通过模拟算例进行验证,计算结果表明:改进后的算法能够更有效地解决三维环境下煤层气管道的寻优问题。

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狄向东, 张德文, 刘滨, 许庆元, 刘骁

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为了提高天然气计量检定站的安装精度与安装效率,减少安装过程中出现的错误,结合天然气计量检定站现场实际安装经验,对直管段安装、工艺管道吹扫试压及扫水等施工阶段进行分析,总结了天然气计量检定站建设期间施工工序的关键点:工作级与检定台位安装的关键在于直管道安装"0应力"及直管道、伸缩器的安装顺序;管道吹扫过程的关键是利用辅助工具吹扫DN300~DN600口径管道;管道试压过程应固定好伸缩器的锁紧螺丝;扫水过程需要注意的是作业坑的设计和管内游离水的排放。上述天然气计量检定站各施工工序关键点,可为同类计量检定站的建设提供理论参考。

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周军1, 王立权2, 邢厚宽1, 李永利1, 高嵩1, 毕国军2

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为解决海底输油软管铺设过程中,特别是无张紧器作业工况下的管道张力控制问题,在闭式静液传动技术的基础上,研发了深水软管滚筒驱动装置的液压旋转驱动系统。首先设计了深水软管滚筒驱动装置的机械结构,并分析了铺管作业时系统的受力及运动状态。在此基础之上,设计了液压旋转驱动系统的基本回路。利用MATLAB建立了包括机械传动系统、液压驱动系统及张力补偿控制系统在内的软管滚筒驱动装置仿真模型。针对不同的铺设作业工况和外负载条件,对驱动装置进行了仿真分析,研究了驱动装置对管道铺设张力的控制调节作用。结果表明:所提出的驱动控制方法能够适应海洋作业环境下的外负载波动,在一定程度上实现软管的恒张力铺设,且在超深水作业时,也能够与张紧器的作业状态协调。

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韩东兴, 刘帮华, 解永刚, 田喜军, 王轩

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子洲气田洲X站所在地区气候干旱,土壤电阻率高,管网改扩建频繁,气田水中Cl-含量及矿化度较高,使得原阴极保护设计不能满足后期管网保护需要。总结了洲X站阴保系统运行中存在的问题,并综合采用电位法、PCM漏电率测量法和接地电阻测量仪法对绝缘接头进行检测,逐项分析判断洲X站阴极保护系统失效的原因,并有针对性地提出采取使用深井辅助阳极、抬升绝缘接头高度并使用内壁绝缘涂层、接线器连接电缆及智能数据传输4项技术措施,有效地解决了洲X站输气管道阴极保护系统辅助阳极电阻大、绝缘接头失效、电缆易损坏以及输出调节滞后等问题,提高了输气管道的抗腐蚀能力。

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王瑾, 杨献鹏, 王林, 周民耀, 李明光

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根据GB 50074-2014《石油库设计规范》要求,为解决原油泵房输油泵进口过滤器内油气排放至室外的难题,提出了一种新工艺:在每台输油泵过滤器的排气出口安装控制阀门,阀门上端安装一个视镜,通过视镜观察便于掌握排空关阀时机,而且排气过程中溢出的油品无需使用动力设备即可回收。该工艺系统装置结构简单、密封性好、方便操作,消除了泵房内的油气释放源,排除了发生油气爆炸的危险源,解决了操作人员排气作业时长期处于高浓度油气环境的健康、安全问题,避免了因过滤器排空而产生的室内油污、油迹,且节省了劳动力,达到了安全、环保、节能的良好效果。

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朱华  徐佳  刘晓亮  牛庆明  张洪  黄兵  靳青森  张军

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为保证地下水封洞库优质建设和安全运营, 结合水封洞库的储油原理和基本建设原则, 通过对国内某大型地下水封洞库工程的实践经验分析, 提出了库址区地下水监测水文观测孔布置的基本原则。通过对水位出现明显异常波动的两个水文观测孔采取的应对措施和处理效果进行分析, 得出水封洞库建设期局部地下水出现异常的必然性, 并给出了相应的处理方案, 可为今后类似工程提供借鉴。

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封面

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程福松, 侯磊, 周亚云

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为了更好地实现石油化工生产区域的定量风险分析,介绍了多米诺效应的定义和评价流程,总结了国内外相关研究成果,分析了风险评价中使用到的热辐射、超压、碎片对设备损坏概率的计算模型,认为模型对影响因素的考虑不够全面,影响了评价结果的准确性,提出了未来应该关注的研究方向。通过多米诺场景概率计算出人员伤亡概率,为事故的救援工作提供了支持。为了完善国内的风险评价内容,应该逐步在制定规范时对多米诺效应的评价提出要求,根据评价结果采取相应措施,中断初始事故的扩展蔓延,防止事故多米诺效应的发生。

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田望1, 杨磊2, 杨瑞1, 张玉志1, 张斌1, 张雪琴1, 钱成文1

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随着低碳经济的发展,低碳管理越来越受到国家及相关企业重视。着眼于当今全球低碳发展背景,通过分析油气储运企业建立低碳管理体系的必要性以及国内外研究现状,以油气储运企业低碳管理体系为脉络,详细阐述了油气储运低碳管理的碳排放核算、核算数据分析、低碳解决方案的制定、减排潜力分析、碳交易项目开发5 个环节的最新研究进展,并进一步展望了油气储运企业低碳管理未来发展方向,以期为我国油气储运企业低碳发展提供有益借鉴。

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张新建1, 费雪松2, 王梓力3, 周利剑1, 贾韶辉1

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在油气长输管道完整性管理领域引入数据挖掘中的关联规则技术,发现完整性数据中潜在的关联关系,充分发挥数据价值。通过对管道完整性数据关联规则挖掘流程进行研究,对经典Apriori算法中频繁项集生成效率进行优化,结合中国石油某管道开展完整性管理积累的外检测与内检测数据进行了关联规则挖掘,并对挖掘结果进行分析和解释。挖掘结果表明:通过关联规则技术可以发现管道本体缺陷与周边环境、本体属性数据之间潜在的关联关系。关联规则挖掘方法应用于管道完整性数据分析能够有效减少无兴趣规则的数量,发现潜在的管理重点,为长输管道完整性管理提供科学、准确的决策依据。

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沙胜义1, 燕冰川1, 贾光明1, 赵连玉1, 田胜杰2, 刘彧秋3, 于智博1

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凹坑会影响管道长期服役的安全性,且不利于管道清管器或内检测器的顺利通过。为了预测管道底部凹坑在去除石质支撑后的回弹情况,提高对凹坑适用性评价的认识,以国内某X65 钢制输油管道为例,采用凹坑全尺寸回弹试验的方法进行分析。试验结果表明:平滑型凹坑和尖锐型凹坑的回弹量均超过了40%,且回弹量随着凹坑深度的增加而降低。通过对该管道底部凹坑开挖验证,发现测量结果与全尺寸回弹试验结果基本相符,但凹坑回弹量受其实际形貌、椭圆变形、凹坑处压力、划伤等金属损失因素的影响,现场开挖验证结果显示出更大的离散性。

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林家祥, 张志霞, 刁玉平

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为了研究可维修天然气管道系统可靠性增长预测问题,结合广义伽玛分布与统计学理论,建立可靠性增长的数学预测模型。采用数字仿真技术,利用点估计、区间估计、标准差和比例系数,对可维修天然气管道系统可靠性增长进行预测并进行预测精度分析,结合具体应用实例验证其有效性。研究表明:将失效分布的寿命解析思想应用到可维修天然气管道系统可靠性增长预测中,可以有效提高预测精度,增加了数据量,更好地解决了管道等小子样系统因数据不充分引起的可靠性增长预测精度问题,同时为管道预维修及后维修提供了理论指导。

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赵鹏飞, 王武昌, 李玉星

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天然气水合物在管壁上沉积可导致管道堵塞,对沉积机制进行研究有助于解决水合物管堵问题。通过分析管壁上水合物颗粒的微观受力及移除机制,建立油基天然气水合物颗粒管壁粘附动力学模型,并以临界移除粒径和粘附率为标准,定量探究了油包水乳状液中水合物颗粒在不同壁面环境下的粘附情况。结果表明:当管壁表面无水时,范德华力为水合物颗粒-管壁间的主要粘附力,水合物颗粒的粘附率低于30%,粒径大于20 μm 的水合物均不会附着在管壁上;当管壁表面润湿或存在水膜时,毛细液桥力为主要粘附力,此时水合物颗粒粘附率接近100%,仅靠管流自身流动力很难将管壁上的水合物颗粒移除掉。研究证明了水合物颗粒在壁面上直接粘附是水合物管壁沉积机制之一。

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张俊1, 李玉星2, 陈逢刚1, 陈鹏1, 时光宇1

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传统的黏度测量仪器无法保证水合物浆稳定存在所必须的高压、低温条件,因此无法准确有效地测量其黏度。基于水合物浆黏度理论计算和实验测量方法,通过分析黏度计测量原理,指出对于任一实验系统,其扭矩和黏度存在线性比例关系,因此通过标定标准的扭矩-黏度关系,在实验过程中使用扭矩仪测量扭矩值,即可根据线性关系得到水合物浆的黏度。进一步设计了实验方案,采用4 种常用的预测模型作为理论模型,将测量结果与理论计算结果进行了对比验证。结果表明:该方法操作简单,可以快速、准确地测量水合物浆黏度。

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曹学文, 吉俊毅, 杨文

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LNG 进入常温卸料管道前需进行预冷,在低温氮气预冷过程中,会出现管道顶底温差较大的现象,过大的顶底温差会造成管道拱起。利用Fluent 软件,建立LNG 卸料管道氮气预冷三维模型,采用阶段降低氮气入口温度的预冷方式,模拟氮气预冷卸料管道温度分布规律,探究卸料管道顶底温差产生原因及影响因素。结果表明:在预冷过程中,管道近管壁处温度梯度大,管道内部温度梯度较小;同时预冷过程中管道内自然对流作用不可忽略,与管道换热后的氮气温度升高、密度减小,在浮升力作用下向上运动,从而导致顶部温度高于底部温度;影响顶底温差大小的因素有预冷时间、质量流量、氮气温度等;顶底温差随时间先增大后减小,质量流量越大,氮气入口温度越低,管道顶底温差越大。为避免管道顶底温差过大和预冷速度不超过10 K/h,建议采用阶梯式预冷建议逐渐将温度降至123 K 左右。

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胡超1, 谢芝1,2, 生动1, 韩荣鑫1, 刘庆胜1

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卸料管道预冷是确保LNG 接收站顺利投产试运行的重点工作,既可防止管道温度变化过快造成管材损坏,也可检验和测试低温设备的性能及质量。山东LNG 接收站为了缩短LNG 船舶靠泊时间、降低接收站运营成本,提出了在首船接气前采用液氮预冷卸料总管的方法:由于山东LNG 接收站卸料总管较长,将其分成A、B、C 段进行渐进式预冷,当管道顶底部温差超过10 ℃时,关闭隔断阀门,憋压至0.2 MPa 后进行爆吹以消除温差;为了方便操作与控制,按照0 ℃、-30 ℃、-60 ℃、-90 ℃、-120 ℃、-150 ℃温度节点来调整汽化器的工况,以控制预冷速率。实践结果表明:该方法安全性高,可操作性强;在预冷过程中,管顶与管底温差控制在30 ℃以下,预冷速度应低于10 ℃/h;分段渐进式预冷法有利于减小管道顶底部温差,可减少预冷时间、提高预冷效率,并缩短LNG 船靠泊时间约7 天。

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孟虎林1, 刘士超2, 于方涌1, 朱威3

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试压是新建管道工程建设的关键环节,对于保证管道安全运行具有重要意义。通过评价国内外管道试压技术水平和研究现状,对美国、加拿大、英国、俄罗斯的试压标准与国内标准的差异进行研究,提出了借鉴澳大利亚管道技术标准改进国内标准的方法。介绍了澳大利亚管道概况和技术标准体系,以澳大利亚管道试压技术标准AS 2885.5-2012 为例,深入研究了该标准与国内标准的差异,该标准的先进性体现在液体石油试压技术要求、气体试压安全管理研究、基于管段类型确定强度试验等级、强度试验合格评定准则、压力表量程精度、温度计检定周期,以及基于风险评估和降低试压强度的隔离区准入条件等方面。最后,提出了借鉴澳大利亚管道试压标准改进国内标准的建议。

[PDF:930KB]全文下载(523)次  [2016年第5期]

洪诗定1,2, 秦朝葵2, 高松标1, 蔡欣1, 詹柯1, 唐顺东1, 张青1

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为了防止成品油管道各下载库出现“胀库”或“断供”,利用Excel 和VBA 软件对管输过程中各下载库实时库存量进行智能计算。利用“先分后合”的方法,采用大量的多重循环语句对运行方案各个阶段的数据进行处理,以计算任意时刻各下载库的库存量和空容量,从而指导管理人员优化运行方案、提高工作效率并有效避免事故的发生。在该系统中,用户可以根据需求在启输前后任何时刻计算运行过程中各油库的库存量,并自动生成站场输油时间总表。以华东管网苏南管道SN-13-G93-034,SN-13-G97-035,SN-13-G00-036 批次为例,对数据计算处理方法进行描述,并将计算结果与实际管输生产情况进行对比,对库存量预测系统的准确性进行评判。结果表明:该系统有助于成品油管道运行方案的编制和细化,并可大大减少方案编写的工作量,提高其准确性。

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王鹏, 池强, 吉玲康, 陈宏远, 杨放

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冷弯管通常采用普通钢管进行现场冷弯,从而达到符合设计要求的弯管角度。为研究高应变钢管作为冷弯管母管的可行性,采用3 种弯制工艺对X70 高应变钢管进行了现场冷弯试验。通过拉伸试验、夏比冲击试验及落锤撕裂试验等分析了弯制工艺对X70 高应变钢管的几何尺寸与性能的影响。结果表明:弯制工艺对钢管壁厚变化的影响不大,弯制前后的椭圆度有较小变化,横向性能变化不明显,而弯管外弧侧的纵向屈服强度和屈强比明显增大,内弧侧的纵向屈服强度和屈强比随曲率半径的增大而减小。采用高应变钢管弯制的冷弯管性能优良,为冷弯管在复杂服役环境的应用提供了新的途径。

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刁宇1, 刘冰1, 赵云峰1, 郑娟2, 刘朝阳1, 杜慧梅3

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冰区不同于一般的海洋及河流等水体环境,难以对冰区溢油采用同样的模型进行建模运算。为更好地预测冰区溢油的行为和归宿,降低冰区溢油造成的环境污染危害,基于冰区水体环境特点和油品溢流特点,采用冰密度临界值法,系统地建立了不同环境条件下的冰区溢油环境影响评价模型,并应用于实际冰区水体现场。开发了冰区环境影响评价计算软件,由用户输入与控制模块、数据处理模块、系统运算与显示模块组成,给出了具体算例,以期为冰区溢油应急处置提供技术支持。

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李涛, 宗媛, 朱德闻

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某原油处理厂的伴生气增压后输送到天然气处理厂,接收端气液两相分离器仅能处理正常运行时管道内产生的液体,不能接纳清管时产生的液塞。为了使接收端分离器可以在清管时正常运行,采取清管前管道减压、增加气量吹扫的方法减少管道内积液量,由于操作压力和气量选择不合理,清管前后分离器未能正常工作。利用OLGA 软件模拟了管道内积液量、分离器进液量随管道压力和入口气体流量变化的动态过程,得到了合理吹扫方案:降低管道操作压力,待管道内积液量平稳后提高入口气体流量,管道内积液量小于分离器处理能力时开始清管,该方案保证了清管前后接收端分离器的正常运行。

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陆美彤1, 孙学军1, 何嘉欢2

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为解决大输量站场中压缩机的异常振动问题,以某压缩机站场为例,通过计算气柱固有频率,证明了管路中扰动可激发声学共振的可能性,揭示了振动产生的根本原因。利用Fluent 有限元软件分析管内流体流动状态,明确扰动产生的源头;利用ANSYS 先进行静应力分析判断管道系统对离心压缩机出口压力脉动的响应,再进行动应力分析判断管道系统的敏感频率,进而阐述了工程中的结构分析不能完全揭露管道振动产生原因的不足。对管道设计结构进行优化,探究解决声学共振的方法,尽可能避免管道运行中的振动破坏,确保主要动力设备及管道的安全。

[PDF:2508KB]全文下载(439)次  [2016年第5期]

曲世元1, 侯吉瑞1, 崔铭伟2, 曹学文3

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采用真实环道和自制试验装置,模拟起伏管路多相流动条件下X70 钢的CO2 腐蚀问题。通过电子显微镜、腐蚀挂片等对挂片表面形貌、腐蚀速率情况进行分析,试验研究了多相流动状态对X70 钢CO2 腐蚀速率的影响。结果表明:随着气液比由低到高,管内流型由满管流到段塞流再到弥散流发展,挂片均匀腐蚀速率先是缓慢升高,在段塞流时达到最高值,随着流型由段塞流向弥散流转变,挂片表面均匀腐蚀速率逐渐减小;挂片局部腐蚀不断加强,在弥散流状态下,由于空泡腐蚀的存在,挂片局部腐蚀得到了最大程度的发展。

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陈仕林1,2, 孙兆虎3, 宫敬1

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煤层气田具有多井、低压、低产等特点,小规模先导试验井组和偏远气井单独建设管道输送系统经济性较差,导致产出气不能通过集输管道进行有效外输。提出了适合煤层气撬装液化装置的新型混合工质制冷剂液化流程:对原料气进行预冷,利用低温将原料气中杂质析出,然后吸附进入第一显热换热器/第二显热换热器中,并进行脱除;利用原燃料气进行复温吹洗,脱除的杂质随燃料气进入发电机燃烧,第一显热换热器与第二显热换热器交替运行,使其前处理流程更加简单。针对煤层气撬装液化装置使用油润滑螺杆压缩机驱动的方式,提出了混合工质制冷剂节流制冷机结构,实现润滑油与制冷剂的深度分离。对于冷箱结构,采用板翅式换热器与微细管结构绕管式换热器相结合的优化方式。研制了煤层气撬装液化试验样机,试验运行测试结果表明:该装置最小比功耗为0.612(kW·h)/m3,其液化性能指标与日处理量10×104 m3 的集中式液化装置的性能相当。

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杨小龙

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针对我国天然气长距离管道日益增多,独立管道出现事故频繁、管道停输等问题,调研了国内外天然气长输管道并行跨接规范及管道跨接方案设置技术,在X 线与Y 线并行管道进行了4 种跨接方案应用,并进行了管道受损等效对比研究。结果表明:跨接阀数量与年系统降量呈反比,随着跨接阀数量的增加,系统年失效频率增加,年挽回的损失气量相应降低,导致挽回的损失气量与增加投资的比值变小。两座站间设置1 座跨接阀室的跨接方案性价比最高,这说明在设置跨接方案时,存在一个最优的跨接阀数量。建议在X 线与Y 线站间设置1 座跨接阀室,采用阀前、阀后均设跨接管的设计方案,该方案能提高管道事故应急调配能力,并能保障整个管道系统的供气可靠性,设计方案较为经济合理。

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安世居, 杨强, 白海洋, 梁威, 冯岩

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海洋复合软管应用过程中会发生过度弯曲现象,故设计弯曲限制器,以防止海管的过度弯曲。海洋复合软管弯曲限制器设计需要考虑各种荷载情况,且每一个弯曲限制器均要根据实际情况进行单独设计,以符合不同状态海洋柔性软管在不同环境荷载下的具体要求。为了更好地设计弯曲限制器,针对海洋复合软管弯曲限制器所受功能载荷及环境载荷的特点,结合柔性软管弯曲限制器有关的规范文件,分别对海洋复合软管弯曲限制器系统的材料特点及选择、结构设计、局部和整体计算分析、制造加工工艺及测试方法进行了研究。基于研发软件、计算公式及有限元分析软件进行了弯曲限制器的计算分析。研究成果对国内进行海洋复合软管弯曲限制器的设计及制造具有重要意义。

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熊二剑, 曹健, 宁孝文

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全自动超声波检测(Automated Ultrasonic Testing ,AUT)已在国内油气管道应用多年,国内逐步开展了设备及部件的国产化工作,并制订了相应的技术标准。通过对AUT 检测技术在检测人员资质认证及培训、设备与校准试块应用以及技术标准等方面的应用现状进行分析,指出在实际使用过程中面临的诸多问题:在检测人员资质认证及培训方面,培训教材缺失、受训人员技术门槛偏低、高校专业培训不到位等;在设备发展方面,进口设备后续维修保养费用高,国产AUT 设备质量、性能等参数尚需现场应用检验;在试块加工与验收方面,不能对试块的实际加工精度做出最终判定,业主的批准认可实际应用意义不大等。针对上述问题,提出了相应的改进措施。

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梁光川1, 黄兴1, 王勇2, 文雯3

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加热炉热效率计算普遍采用正平衡计算方法,该方法通过直接测量加热炉输入热量和输出热量而计算得到。为了研究燃气加热炉热效率与燃气气质参数、排烟温度、过量空气系数等可控参数的关系,对热效率的正平衡计算方法进行改进,采用反平衡热效率计算方法,通过对加热炉排烟损失、散热损失、气体未完全燃烧热损失的计算从而求得热效率。根据热效率计算方法编制计算软件,并在软件计算界面保留过程参数,可以为分析热效率影响因素、制定节能措施、评估节能效果提供基础数据。该计算方法和软件已在某油田进行现场应用,完成了不同型号燃气加热炉热效率的计算。

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孙云峰, 王中良, 魏亮, 刘杨, 刘冬雷, 王力, 李佳函

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兰成原油管道沿线河流较多、起伏较大,加之投产前一些设备未试运,投产过程中容易出现以下问题:过泵流量不易控制,泵出口汇管压力超高;高点气阻,清管器易卡阻;充水阶段低位处泵站启泵不稳,易造成进站压力过高。采取了利用过泵电流与流量的对应关系控制过泵流量,就地减小给油泵出口阀开度,解决压力与流量的矛盾,清管器提压顶挤和停输状态下,利用停输再启动流程对泵机组进行试运等措施,保证了投产的顺利进行,其实践经验可为今后落差较大的原油管道投产提供借鉴。

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张力佳, 黄丽, 郭君, 祝岩青, 张磊

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水平定向钻施工过程中,卡钻时有发生,既影响了施工进度,又造成经济损失。分析得出泥浆是影响卡钻的主要因素,其中泥浆的携带能力是泥浆的三大作用之一,论述了影响泥浆携带能力的5个主要因素,并确定了其选取范围。通过控制环空返速,提高钻具转速,调整合适的泥浆密度,提高泥浆流变性能及黏度等措施,提高了岩石地层定向钻泥浆的携带能力,降低了卡钻概率,为今后类似工程的设计、施工积累了经验。通过实验室实验,确定了适用于岩层定向钻穿越的泥浆配方,并应用于生产中,取得了良好的经济技术效益。

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封面

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魏斌, 李鹤林, 李发根

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基于海洋深水油气田开发过程中油气集输的需要,综述了国内外双金属复合管的主流制造工艺,重点从基管材质、耐蚀合金层材质、界面结合性能、可焊接性、尺寸精度、弯曲性能6 个方面分析了海底油气输送用双金属复合管的性能要求。通过与“碳钢+缓蚀剂”、内涂层、耐蚀合金纯材等其他防腐措施对比,指出了双金属复合管的经济技术优势:双金属复合管尽管前期比“碳钢+缓蚀剂”和内涂层管材成本要高,但后期维护费用很少,且具有较高的安全可靠性。总结分析了国内外海底油气输送用双金属复合管的应用现状,指出应从产品制造工艺、配套产品、现场焊接技术、质量控制等方面提高我国海洋油气输送用双金属复合管的技术水平。

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魏文倩1, 孙宝江1, 王粤2, 高永海1, 刘晓兰3

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为研究深水油气混输管道的水合物形成问题,结合西非安哥拉海域某油田开发数据,使用OLGA 软件对海底长输管道、立管和井筒内的水合物生成情况进行了数值模拟。结果表明:在所给出的油流组分和产量变化情况及设定的节点温度压力条件下,该管道与井筒的温度和压力范围不落在水合物生成区内,水合物生成风险极低;随着含水率升高,该油田海管管内压力、温度及管段总压降均升高,而管段温降减小;随着气油比增大,海管管内压力、温度及管段压降均降低,而管段温降增大。结合油流组分和工况,分析认为油藏产出水中含盐量很大,从而抑制了水合物的生成。

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张乃禄1, 王萌1, 黄建忠2, 王帅1, 许磊1

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为提高油气管道维抢修作业人员可靠性,减少作业人为失误事故,需要对其可靠性进行准确评价。以西北石油管道维抢修分公司维抢修作业人员为评价对象,构建3 层可靠性评价指标体系,在此基础上应用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)确立各指标权重,并采用灰色-模糊理论进行维抢修作业人员可靠性综合评价。由等级贴近度法处理评价结果向量,得到可靠性评价等级为良好,其中组织管理因素对维抢修作业人员可靠性影响最大,人员自身因素次之。该评价体系为进一步提高人员可靠性指明了方向和途径,对西北石油管道维抢修公司完善应急人员管理有重要指导作用,也为其他公司维抢修人员的可靠性评价提供了借鉴。

[PDF:1470KB]全文下载(536)次  [2016年第4期]

曹学文1, 彭文山1, 王萍2, 徐艳华1, 张楠3

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为了提高大型LNG 储罐罐壁隔热层的保冷性能,对其隔热层厚度进行优化。采用理论分析与数值计算相结合的方法,在不同隔热层厚度下,从储罐的保冷损失、蒸发率、外罐壁受力及变形情况3 个方面来评价隔热层保冷性能,并对隔热层的厚度进行优选。结果表明:太阳辐射对储罐温度场影响较大,在进行LNG 储罐保冷分析及相关设计时不可忽略;LNG 储罐罐壁隔热层(主要指膨胀珍珠岩)厚度与保冷损失率呈反比,当膨胀珍珠岩达到一定厚度后,随厚度增加,保冷损失减小缓慢;随着隔热层厚度的变化,外罐壁的受力和变形较大,因此应该关注不同隔热层厚度对罐壁结构的影响。

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薛倩1, 刘名瑞1, 肖文涛1, 王晓霖1, 张久久2

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为优化LNG 接收站BOG 处理工艺,降低整个接收站的功耗,以外输量为200 t/h、储罐BOG蒸发量为3.04 t/h 的某LNG 接收站为例,对再冷凝工艺和直接压缩工艺两种典型的BOG 处理工艺进行了功耗分析,得出BOG 压缩机和LNG 高压泵的功耗为整个工艺的主要功耗。运用ASPENHYSYS模拟软件对现有工艺流程进行了优化:在现有BOG 处理工艺的基础上,通过对LNG 进一步加压至高于外输压力,靠气化后膨胀高压外输天然气做功来实现BOG 的压缩和对LNG 的加压。优化结果表明:BOG 直接压缩工艺和再冷凝工艺分别节约功耗1 616.27 kW、1 270.64 kW。

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席海宏1,2, 赵玲玉1

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天然气长输管道受下游用户用气不稳定的影响,一定时间内必然处于进销不平稳状态。如何借助管道现有调峰手段,确定科学、合理、高效的调峰方案是管道运营企业追求的目标。以榆林-济南输气管道(榆济输气管道)为例,评估了该管道在不同输气量下的末端调峰能力,分析了配套储气库的注采气能力及工作要求,测算了管网下游用气不均衡系数,最终结合管网实际情况,提出了优选调峰方案的措施及步骤。将榆济输气管道调峰优化问题程序化、指标化,提高了制定方案的及时性、科学性及经济性。以该管道2012-2013 年冬季的调峰问题为例,验证了优化方法的可行性,得出了日调峰以管存为主,季节性调峰应采用管存及储气库联合调峰,满负荷运行状态下管存尽量不调峰等共识,将有效指导管道的运行管理工作。

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金明皇1, 许克军2, 程松民1, 彭斌望1

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大型LNG 储罐通常在微正压低温条件运行,无论静态还是动态工况运行,环境热量漏入均会导致LNG 闪蒸气化,造成气损,增加生产成本,并有可能造成LNG 分层而发生翻滚,使罐内压力上升带来安全威胁。根据大型LNG 储罐的结构特征,给出了较为简便的日蒸发率计算方法;提出了光照对储罐漏热量的影响,并给出不同条件下储罐表面温度的简便计算公式。将该计算方法应用于某16×104 m3 的 LNG 储罐日蒸发率计算,其计算结果达到大型LNG 储罐蒸发率的通用要求;运用液位差间接法对储罐实际蒸发量进行了计算,其结果与上述简便公式计算值较为一致。该简便计算方法可为LNG 储罐保冷设计、施工及生产过程中的绝热性能衡量提供较为准确的分析方法和依据。

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蒋林林1,2, 韩文礼1,2, 张红磊1,2, 王伟1,2

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开展冻土区管道的建设,需要在寒冷的环境下进行施工,硬质聚氨酯保温瓦块避免了低温发泡的问题,但也存在施工效率低、不能保证保温效果的问题。将柔性保温材料二氧化硅气凝胶保温毡、聚乙烯泡沫塑料引入补口保温层结构,用以提高施工效率,改善保温效果。在不同的工作管温度下,对3 种补口保温层结构的导热系数、热流密度、外表面温度分布进行了研究,结果表明:115 mm硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数、热流密度最小;二氧化硅气凝胶保温毡可以改善聚氨酯保温瓦块补口外表面的温度分布;“聚乙烯泡沫+二氧化硅气凝胶保温毡”保温结构的保温性能可以满足工程需要,施工性能较好,可用于寒冷环境下的管道保温补口施工。

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林宝辉1, 信鹏1, 王小强2, 孙向东3, 袁琳1, 潘盼1

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:超压保护对于管道的安全运行至关重要。泄压阀、仪表保护系统是输油管道常用的超压保护方式,目前国内外关于仪表保护系统是否可替代泄压阀一直处于争论中。基于此,从输油管道超压界限、超压保护方式、泄压系统的设置、泄压系统与仪表保护系统的关系等方面研究了国内外相关的标准和规范,同时对国内外管道进行调研,分析了超压保护技术要求的差异。研究结果表明:各国标准均提出要设置超压保护系统,但在具体描述中又存在较大差异;各标准对于泄压保护和仪表保护是单独使用还是联合使用并没有明确说明;选择仪表保护系统和泄压系统应考虑与管道系统整体安全有关的因素,从多层次、多角度考虑整体的安全风险是否能降到可接受的范围;仪表保护系统和泄压系统的联合使用会大大降低系统整体的故障率。

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杨经敏

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以最经济的方式充分回收利用LNG 冷能是目前各LNG 接收站所面临的重要问题。结合热力学原理和国内外应用实例,重点分析了有机朗肯循环法中冷能利用效率的影响因素,提出了循环工质的选择原则;对单一工质和混合工质进行对比,分析了压力对LNG 冷能回收的影响,给出了多级串联分段梯级和多级复合梯级利用的循环系统优化方案。以广西LNG 接收站为例,结合当地LNG 市场实际状况,分析得出LNG 冷能发电配套冷能加海水制冰方案是适合广西LNG 接收站的最优方案,为广西LNG 项目冷能利用指明了方向,同时对南方其他沿海LNG 接收站冷能利用具有一定指导意义。

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康凤立1, 孙海峰2, 熊亚选1, 邓展飞3, 刘蓉1

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为了研究SCV 液化天然气气化器水浴内复杂的两相流传热规律,简化SCV 气化器的工程应用计算方法,利用传热学理论,通过忽略烟气对传热过程的影响,简化了传热管束外流体流场、换热管内的温度场和流场,建立了水浴加热-液化天然气气化传热过程的数学模型。将实际运行中的浸没燃烧式液化天然气气化器的工作性能参数带入新建数学模型,计算得到了管外平均对流传热系数、总传热系数、总换热管长、总换热面积,同时根据SCV 气化器的加热负荷、管外测量水流速度等反算上述数学模型中的4 个参数值,结果表明:管外平均传热系数的模型计算结果与实际运行参数的偏差为16.8%,但总传热系数、总换热管长、总换热面积的偏差仅为6.9%、-7.9%以及-7.9%,总体上可满足工程计算的需要,验证了所建数学模型的可靠性。

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彭延建, 张超, 肖立

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:LNG 接收站防波堤、海堤的堤顶需通行车辆,因此LNG 卸料管道穿越防波堤、海堤是其设计的难点,同时LNG 的低温特性使其不能采用顶管、埋地敷设等常规管道的穿越方案。借鉴美国、日本采用海底和地下涵洞连接码头和储罐工程的实践经验,提出LNG 卸料管道“堤顶箱涵”过堤方案:通过在堤顶道路设置钢筋混凝土箱涵,使LNG 卸料管道在同一标高内平顺通过海堤,箱涵两侧设置4%坡道,满足平交道路车辆通行要求。实例应用结果表明:该方案既不影响堤顶道路通行和堤身稳定,又能保证LNG 接收站工艺管道的正常运行及检修。同时,通过核算海堤的防潮设计水位,“堤顶箱涵”不影响海堤的防潮功能,可为面临同类问题的LNG 接收站管道穿堤设计提供参考。

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甄洁

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膨胀珍珠岩填充施工是LNG 储罐建设后期的关键工序之一,其填充质量直接关系到储罐投产后的保冷效果。珍珠岩现场膨胀、填充设备主要包括原料仓、膨胀炉、旋风分离器、热交换器、集尘器、输送系统、振实器等。膨胀珍珠岩的填充工艺流程包括填充之前的准备工作、膨胀珍珠岩的填充、填充效果的检测以及填充后的振捣。LNG 储罐珍珠岩的膨胀、填充作业是不间断作业,在整个作业过程中需采用振实密度检测仪、粒度分析仪等对珍珠岩的松散密度、振实密度、粒度级配、含水率及导热系数进行定时检测并记录检验数据,依据检测结果调整珍珠岩膨胀工况,可有效确保投产后LNG 储罐整体BOG 蒸发率测试合格,避免储罐珍珠岩保冷作用减小或失效。

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皮嘉立1, 杜娟2, 吴杰1, 张冬梅1, 余彬彬1, 姚力1, 王铭1, 魏振堃1

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原油罐清罐和油品调和时会应用油罐旋转喷射搅拌器,为了研究旋转喷射搅拌器喷嘴结构对搅拌效果的影响,对平喷嘴、拉法尔喷嘴和文丘里喷嘴进行了对比,使用ANSYS15.0 实现直径16 m油罐的喷射搅拌全流场数值模拟,并以密度的标准差作为评价搅拌效果好坏的量化参考。在仿真计算的设置中,为了实现对喷嘴旋转的模拟,采用了滑移网格;黏性模型选择湍流的标准k-ε 模型;多相流模型选择混合模型。数值分析结果表明:出入口流速相等的情况下拉法尔喷嘴和文丘里喷嘴中的流速高于平喷嘴中的流速;在油罐旋转喷射搅伴器的搅拌作用下,密度标准差随时间推移逐渐减小;搅伴器配置拉法尔喷嘴和文丘里喷嘴后相比于平喷嘴搅拌效果更好,尤其是在搅拌20~30 min 内,后者与前两者的差距最为明显。据此使用油罐旋转喷射搅拌器时,推荐配置拉法尔喷嘴或文丘里喷嘴。

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冯明洋1, 肖国清1, 陈健2, 王富祥2, 于红红3

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为了研究油气管道钢级普遍提高对B31G 标准的影响规律,从屈强比、流变应力和缺陷深度比等因素出发,系统地分析了管线钢屈强比变化对流变应力取值的影响,并在对不同版本的B31G标准进行对比的基础上,详细分析了缺陷深度比变化与管道钢级提高所造成的B31G 标准计算结果保守性和集中性的变化。研究结果表明:随着管道钢级提高,B31G 标准计算结果的保守性逐渐减小,并向冒进发展,计算结果的集中性也明显变差,由此导致了B31G 标准对高钢级管道适用性越来越差,通过对流变应力取值重新定义能在一定程度上改善B31G 计算结果的保守性,但难以从根本上解决集中性差导致的适用性问题。

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唐立志

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为了明确海底水力喷冲式开沟机的射流破土规律,围绕高压淹没射流的破土效果,开展了相关实验研究。实验中,通过土体配比与测定,得到了不同抗剪切强度的实验用土。高压射流破土效果主要与土体强度、射流压力、喷嘴形式及射流靶距有关,通过清水实验,对比了圆形喷嘴和扇形喷嘴的射流打击力,最终选定圆形喷嘴进行破土实验。根据射流压力、靶距和土体强度的不同,分别测定了各个工况下的射流破土效果,将射流打击后的土体表面进行三维测扫,绘制了破坏土体的三维图像,分析了射流打击土体的深度和宽度,最终给定了在特定要求下破坏土体的射流工况。

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王坤园1, 程国明2, 陈剑1

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近年来煤矿开采引起的地面塌陷已影响了油气管道的安全运营,我国煤矿采空区上方埋地管道的安全性评判标准及稳定性量化标准尚不成熟,对长壁开采过程中不同开采阶段引起的管道变形破坏特征尚未研究。利用安全系数的概念反映管道不同部位的应力情况,基于第四强度理论,应用有限差分软件FLAC3D 中的FISH 语言输出管道的安全系数,判断管道的稳定性,进而分析了长壁开采过程中不同开采阶段管道的下沉和安全系数的变化规律。研究结果为沉陷区埋地管道的监测和防护提供了理论依据。

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刘树锋, 周怀发, 孙世一

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LNG 槽车外输成为LNG 接收站重要的运输环节,针对LNG 槽车外输最关键的装备装车橇在测试验收及试运行中存在的问题,以山东LNG 槽车装车橇为例,根据LNG 槽车装车橇的结构特点、安装模式和应用现状,对装车橇出厂前管道的压力试验、气密性测试、低温试验和控制仪表测试应注意的问题进行了分析,并对装车橇试运行过程中可能出现的泄漏、超压、通讯故障等提出了解决方法,为今后LNG 槽车装车橇的系统选型和出厂验收提供参考,同时也为完善装车橇试运行方案及安全运行提供可借鉴的思路。

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刘国

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目前管道业界在固态去耦合器产品的选型、应用设计和检测中存在诸多空白和误区,相关的技术标准编制工作也严重滞后于工程应用。通过对固态去耦合器内部结构和元件进行分析,结合现场检测数据,对固态去耦合器产品的直流电流泄漏量、交流阻抗和故障安全等技术指标进行了探讨;对埋地钢质管道故障电流防护和电磁感应干扰防护中不合理的设计与应用进行分析并提出了对应的解决方案;对使用固态去耦合器进行交流干扰防护后对管道外检测的影响进行了阐述。固态去耦合器产品在管道交流干扰防护工程中存在一定程度的滥用问题,既增加了工程投资又对管道的腐蚀防护造成负面影响,应尽快出台相应的技术标准和规范以指导其合理应用。

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封面

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孙广宇1,2, 张劲军1

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W/O 型原油乳状液是原油开采和集输过程中常见的油水共存状态,其流变性质是多相混输管道流动安全保障的基础资料。阐述了分散相液滴体积分数及粒径对原油乳状液表观黏度的影响,总结了现有的黏度预测模型;分析了乳状液中无固相存在时及有蜡晶析出时,液滴自身以及液滴与蜡晶共同作用对乳状液黏弹性的影响;从屈服过程的变化及屈服应力、屈服应变的角度,详尽分析了分散相液滴导致原油乳状液凝胶屈服行为发生的改变;从原油乳状液凝胶的结构裂降和结构恢复行为两个方面,分别探讨了含水率对其触变性的影响。

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袁泉1,2, 李保吉2, 苗绘3, 马纪1, 陈勇1

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针对传统的油气管道管理仅依靠经验实施治理工作,维修资金处于“一刀切”的初级水平,维修不彻底,甚至存在个别高风险点遗漏治理的问题,提出了基于完整性数据优化的油气管道维护维修管理方法:在全面实施管道完整性管理的基础上,依托其收集和整合的油气管道基本信息、日常运行、管道沿线环境、风险评价等海量数据,通过综合分析制定科学的工程计划,对其实施有效的维修维护,依据管道风险的发生概率及失效后果进行资源分配,从而确保将有限的资金投入到最需要维修维护的管道上。实例应用结果表明:该方法操作简单,在保证风险削减的前提下,可以降低不必要的投资成本。

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王泽根, 席明军, 黄秋爽

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针对输油管道地震安全性评价对管道失效后果考虑不足的问题,在管道设计阶段引入空间信息技术,建立基于环境风险定量分析的地震安全性评价体系:利用GIS 缓冲区分析、叠置分析等功能,结合风险评价模型,定量分析地震导致输油管道失效所引发的管道周边环境风险,并以环境风险大小衡量对应管道的地震安全性。以某输油管道地震安全性评价为例,阐述了该体系的实施方法、步骤,并验证了其可行性。结果表明:管道地震风险受管道周边环境影响较大,在地震安全性评价中,有必要对失效后果加以考虑,对输油管道确定抗震设防等级及开展抗震设计具有参考意义。

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周颖涛1, 周绍骑1, 晁文胜2, 张少波3

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针对油库管道的泄漏诊断问题,利用管道泄漏声发射信号非平稳的特点,提出了基于HHT时-频熵的声发射管道泄漏诊断方法。该方法采用Hilbert-Huang 变换分析管壁声发射信号,求得信号的HHT 谱,将HHT 时-频平面划分为等面积的时-频块,运用信息熵的计算方法,求得时-频块内所包含能量的信息熵,通过对比信息熵的大小判断管道有无泄漏。采用3 组模拟信号作为仿真对象,求取HHT 时-频熵,其大小与理论分析相符,验证了该方法的有效性。用模拟管道进行输水实验,分别对距离泄漏孔2.0 m 和14.8 m 的管壁声发射信号进行分析,判断管道是否泄漏,实验表明该方法可以准确诊断管道有无泄漏。

[PDF:2631KB]全文下载(296)次  [2016年第3期]

于红红1, 王德国1, 张华兵2, 杨玉锋2, 冯明洋3

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为实现对城镇燃气管道风险因素的定量评价,以美国城镇燃气管网典型管道泄漏火灾、爆炸事故为例,应用保护层分析方法,确定了事故场景,辨识事故场景的起始事件、中间事件和结果事件,建立了独立保护层模型,找到了引发事故的根本原因。以此为基础,利用保护层模型分析后果事件的发生概率,提出了一种完整的城镇燃气管道失效及风险评估的半定量分析方法。研究表明:应用保护层分析方法可以有效地进行事故分析,为事故预防和控制提供指导;基于保护层失效概率的半定量风险评价方法,可为管道风险评价、风险预警、风险决策及制定事故应急预案等提供科学依据和方法指导,具有重要的工程应用价值。

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全青1, 王玮1, 王鹏宇2, 高歌1, 韩亚冲1, 朱铭1, 宫敬1

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分别选取含蜡量为20.95%、27.5%、35.0%的3 种易凝高黏原油,利用冷指实验装置进行蜡沉积实验,并结合高温气相色谱仪分析沉积物组分的变化,探究了蜡沉积层的老化现象以及温度条件对老化的影响。结果表明:随着时间的延长,沉积速率呈增大趋势,且含蜡量越高的油品增长幅度越大;随着时间的延长,高碳数蜡分子不断向沉积层中扩散,低碳数蜡分子则从沉积层中向油流中反扩散,即老化过程,这一过程导致沉积层中的高碳数蜡分子含量不断增加,低碳数蜡分子比例不断减小,且高温度区间时的扩散与反扩散作用更加强烈,相应碳数变化幅度更加明显;温度区间越低,沉积层含蜡量的最大值出现时间越早。

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王志华1, 刘扬1, 张宏奇1,2

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含蜡原油的胶凝特性决定了原油-水两相体系在温降过程中依然存在由溶胶体系向凝胶体系转变的行为过程,且对以集输生产为代表的原油储运工艺有着重要影响。通过描述含蜡原油油水两相降温胶凝特性的方法及原理,对非牛顿含蜡原油油水两相体系的胶凝特征温度及胶凝结构强度进行了流变测量,研究了含蜡原油不同水含量体系在不同温降过程中黏弹性参数的变化规律,实现了对含蜡原油油水两相胶凝特征参数的定量表征,构建了含蜡原油油水两相降温胶凝过程特性的普适性规律,解释了两相体系的降温速率及含水量对其胶凝行为的影响与作用机制,为含蜡原油油水两相节能输送工艺中流动保障技术的应用与优化提供了理论和实验依据。

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赵鹏飞, 王武昌, 李玉星, 魏丁, 张庆东

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考虑水合物浆相间相互作用、粒径分布、固相黏度、最大内相堆积率等基本物性,基于Euler-Euler 双流体模型,建立描述管道内水合物浆流动的数值模型,并对水合物浆的粒径特性、阻力特性进行分析。结果表明:与Mulhe 粒径模型相比,Camargo 粒径模型考虑了水合物聚结体间的相互作用,粒径模拟值与实验值更为接近;颗粒动力学模型对水合物浆湍流流动时颗粒间剪切作用的刻画较为准确,但在描述水合物浆层流流动时误差较大,而基于Brinkman 方程、Ostwald 方程的黏度模型因与水合物体积分数、剪切速率间存在耦合关系,对水合物浆湍流、层流流动阻力特性的预测效果较为理想。建立的数值模型可以为水合物浆安全流动研究及工程应用提供支持。

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路宏1, 赵甲递2, 陈晶华1

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稠油O/W 乳状液的性质复杂,其静态稳定性和黏度是选择确定输送工艺的重要指标。使用两种稠油和3 种乳化剂成功地在高温及高矿化度等条件下,制备出O/W 乳状液,确定了乳状液的制备条件,筛选出适合不同条件的乳化剂。通过测量O/W 乳状液在不同制备条件下的黏度和析水率随时间的变化,分析各因素对乳状液性质的影响规律,得到了O/W 乳状液黏度和稳定性随含水率、搅拌条件、温度、矿化度以及pH 值的变化规律,完善了O/W 乳状液黏度的预测模型。

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周雪静

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为了研究成品油管网顺序输送批次计划的制定方法,并利用此方法得到批次计划的一个可行解,针对由西部成品油管道、兰郑长成品油管道和兰成渝成品油管道组成的管网进行了批次计划的研究。基于单条成品油管道的批次调度算法,分析了成品油管网批次计划的模型假设、约束条件和编制原则,结合管道连接处油库的库存、炼厂的产量及下游管道的油品需求,按照“先满先输”的原则,提出了制定批次计划的算法,得到了成品油管网的输入计划和分输计划。根据模型及算法,采用C 语言编制出整个管网的批次计划报表。利用该程序,可以得到每个分输站的分输开始时间、结束时间、分输体积等信息,极大地提高了编制批次计划的工作效率,并为管网的调度工作提供依据。

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尤杨1, 陈军2, 和倩倩3

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为了解决油料装备面临的部队需求多样化、个性化与低成本、短交货期的矛盾,采用产品族设计方法对油料装备进行产品族规划。综合分析了油料装备产品族及后勤保障的特点,基于产品族的模块性和通用性,以及油料装备自身特征,提出了模块化、通用性、军事用途和油料保障这4 项影响产品族聚类划分的属性。评价装备集合关于这4 项属性的关联性,运用层次分析法确定各属性权重后,建立装备综合关联度矩阵。运用改进的层次聚类算法对油料装备产品族进行聚类划分,装备在不同划分粒度下的族类归属用聚类树图表现,实现了在不同相似度阈值的取值下,油料装备的相似聚类,即油料装备产品族划分,最后用实例证明了该划分方法的可行性。

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宋光春, 李玉星, 王武昌

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为了研究温度和压力对置换开采的影响规律,分析了CO2 置换法开采天然气水合物的实验原理及微观过程。采用对比实验的方法,通过自行设计的水合物生成与置换装置,研究了温度、压力等热力学因素对置换速率及置换效率的影响。实验温度设定为274.15 K、276.15 K、278.15 K,实验压力设定为3.5 MPa、3.85 MPa、4.0 MPa。实验结果表明:置换温度与置换压力均对置换效果有重要影响,其中温度对置换结果产生的影响要大于压力对置换结果产生的影响。在一定实验条件下,置换温度和置换压力越高,置换速率越大,置换效果越好。该实验结果可为水合物藏的商业开采提供技术指导,促进置换法开采的工程应用。

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金光智, 李法中, 杜帅

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为了弥补液化石油气球罐发生泄漏时常规在线火气监测及应急措施的不足,实时监测和发现球罐法兰面的微量泄漏状况,提出了一种基于法兰面微量泄漏在线监测系统的设计,对设计目的和原理、核心部件密封套筒的制作、密封套筒密封失效的检测方法进行了介绍。根据单个或多个法兰面微量泄漏在线监测系统,能够迅速判断法兰面微量泄漏的准确位置,在液化石油气泄漏发生的最初阶段就能及时地进行监测,便于操作人员进行相应的维护和保养,避免更大泄漏量的发生,将事故风险的隐患降低到最小程度。

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臧延旭1, 邱城2, 胡铁华2, 杨寒1

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管道内检测器常采用里程轮定位的方法对管道缺陷进行轴向定位,但实际使用过程中,里程轮存在“打滑”现象,造成里程丢失,导致定位不准。为了提高管道内检测器的定位精度,分析了管道内检测器里程轮打滑的原因,建立了滚轮转动的力矩方程,探讨了各参数对轮体打滑的影响,并利用现有滚动摩擦模型进行了验证。建模分析结果表明:当检测器加速度过快时,滚轮自身加速能力有限而导致里程轮打滑丢失里程数据。通过在检测器上搭载速度控制系统,可调节检测器运行速度区间,避免检测器运行时出现过大的加速度;通过增大弹簧刚度、减小轮体的直径和宽度、轮体外圆滚花和局部热处理等方法,可以提高里程轮自身适应检测器加速度的能力。

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张巍1, 张鹏2, 王华青2, 姜勇3, 张鑫1, 刘国豪1, 张轩1, 郭旭1

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为了提高中亚管道压气站燃气轮机出力,降低能源消耗,选取中亚天然气管道A 站4# 燃气轮机和B 站3# 燃气轮机为代表对中亚管道全线不同机型压缩机组进行节能测试,测定不同工况下的压缩机效率,并对比分析了GE 普通机组与DLE 机组的能效差异。结果表明:GE 普通机型运行效率高,但燃料的烟气排放量高;DLE 机型由于采用了更复杂、更环保的燃烧工艺,燃料的烟气排放量低,但其运行效率也较低,每小时耗气量高,节能减排方面无明显优势。该结果可为中亚管道节能降耗工作的开展提供数据支撑,也可为国内后续选购压缩机机型提供技术支持。

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郝骞

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为合理规划民用运输机场的新建和扩建,根据机场历史加油基础数据,分析了机场航煤加油量与旅客吞吐量、飞机加油架次等主要影响因素之间的关系。编制了民用运输机场航煤加油量预测软件,采用比例系数法、线性回归法、灰色理论以及神经网络等多种预测方法,对特定机场的加油数据进行了分析,并对未来机场航煤加油量进行了预测。通过与多个机场基础数值相对比,得出结论:提出的机场航煤加油量组合预测模型预测精度较高,预测软件应用方便,可为今后机场设计与建设提供理论依据。

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杨胜龙1, 张晓松2, 刘沛鑑1, 杜华东2

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为了使旋塞阀阀体既能满足强度要求,又能满足客户指定射线探伤的要求,对不同结构形式的阀体进行了分析。结合API 6D、API 599、ASME B16.34 等阀门设计标准,进行了不同结构形式旋塞阀阀体零件的三维建模,并对各种模型进行具有相同边界条件和约束条件的有限元分析,从中找出满足要求的阀体结构。分析表明:球形结构的旋塞阀阀体在很好地满足阀门使用强度要求的同时,避免了加筋结构旋塞阀阀体不能进行射线探伤操作、探伤结果判定不准确等缺点,对阀体零件的内部质量控制具有极为明显的优势。

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王思凡1, 黄婧媛2, 张仕民3

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为提高调速清管器在高速运行及瞬时速度突然增大情况下的实时调速功能,克服以往里程轮式测速系统因里程轮滑动而导致速度严重失真的缺陷,结合调速清管器的工作原理,提出了基于电磁感应原理的一种新型电磁测速系统,主要包括磁化单元、速度检测单元、退磁单元、支撑轮架、安装筒等结构。通过电磁理论分析,重点对电磁测速系统的磁化单元和速度检测单元进行了仿真设计,详细论述了设计安装要点;同时对于电磁测速系统的设计,提出了基于速度比值的速度测量与计算方法,并通过仿真模拟论证了系列设计的可行性。该系统能够满足调速清管器在速度突变及高速运行情况下对于速度的实时测量要求。

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朱贇1, 张文胜1, 张新芬2, 巫雪2

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针对广东某地区加油站扩建L-CNG 加气功能的案例,从工作原理、结构组成、建造组装流程等方面介绍了加油加气站内CNG 储气的两种形式:储气井和储气瓶组。从安全性、占地面积、检验检测、使用寿命、施工难度、建造成本、可移动性等方面对比分析了两种储气形式的优缺点:储气井安全性高、占地面积小;储气瓶组施工难度小,建设周期短,便于移动。因而,在加油站内扩建L-CNG 功能推荐选用储气井储气,同时指出了应用储气井储气的几点注意事项。

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苏卫锋, 王贵涛, 张磊

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受地质因素影响,盾构施工过程中存在一定风险。西三线中段长江盾构穿越断层56 处,最宽断层为14 m,其他断层宽度为1~10 m 不等,断层带中多分布宽度小于30 cm 的石英结晶体。断层带部位因地质软硬不均、含水量大,容易出现地层超挖导致地面沉降风险;石英脉结晶体具有体积小、强度高的特性,与周围的围岩强度差距大,不易被钻孔发现,施工中容易产生刀盘卡阻、刀具严重磨损、周边围岩不稳等风险。针对长江盾构地质复杂的特点,结合以往工程施工经验及对盾构设备的研究,提出了针对性的施工措施,并首次提出了盾构机、刀盘和刀具整体选型要求,可为国内岩石地层盾构机选型及施工提供参考。

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刘文涛, 陈晓明, 孙金涛, 柳宇, 高磊, 杨盛

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管径小于102 mm 的小口径海底管道的清管施工是一项难度较高的工程作业,对于此类小口径管道,当采用传统通球清管作业时,清管球卡堵的风险与大口径管道相比要高出很多。对内径为40.6 mm 的钢管与软管组合连接的小口径管道内的杂质类型及粒径进行分析,并研究其在管道内的启动情况,通过计算选取合适的清管液流动速度并进行现场实际验证,采用3 倍以上管道内杂质沉降速度的清管液流速带动管道内杂质的水力清管方式能够将小口径管道内的杂质进行有效清理。因此,在不采用清管球的条件下采用合适流速的清管液进行管道内杂质清理的方式,可以应用于单一材质小口径管道和不同材质管道连接的小口径管道中,从而规避通球清管作业的卡球风险,在清理效果相同的情况下,提高了作业效率,降低了施工成本。

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王中元1,2, 罗东坤1, 刘璘璘2

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城市燃气发展阶段应该在坚持全过程透视、全要素梳理和全方位考察的原则下进行合理划分,而不应简单地以主要气源为依据进行阶段划分.从煤气在中国开始出现到新中国成立前,人工煤气为唯一城市气源,城市煤气与殖民主义密切相关且定向发展;新中国成立后至全国城市煤气工作会议前(1984),国家煤气政策缺位,天然气和液化石油气渐入城市煤气,气源结构发生积极变化;全国城市煤气工作会议后至2002 年为行业政策形成阶段,发展城市煤气政策逐步形成,多气源齐头并进发展迅速,以人工煤气为主的供气格局发生重大改变;多元投资主体竞争,集团化发展与形成,确立天然气的主导地位是现阶段城市燃气发展的主要特征.内在需求、政策引导和资源保障是城市燃气发展中的关键性因素.

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薛鲁宁, 郑洪龙, 周利剑, 李明菲, 李在蓉, 程万洲

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油气管网可靠性研究是提升管网风险评价定量化水平的必然选择,充分吸收可靠性的现有研究成果,对油气管网的可靠性研究具有重要的促进作用.从单元、系统、网络3 个层面总结了目前比较典型的可靠性计算方法,介绍了不同方法的计算思路,结合油气管网的特点,分析了不同方法在油气管网可靠性计算中的应用前景.对于单元的可靠性计算,概率统计法和机理建模法是应用最多、发展最成熟的方法;对于系统的可靠性计算,布尔法和马尔科夫方法在其他行业应用都比较成熟,而马尔可夫方法在处理单元的共因失效和相关失效方面更具优势;对于油气管网网络可靠性的计算,目前的连通可靠度计算方法可以直接应用,而容量可靠度理论尚需根据油气管网的自身运行特点进行发展.

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胡书勇1, 李勇凯1, 王梓蔚1, 彭国奇2

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采用CO2 作为天然气地下储气库的垫层气,对于减少建库成本,节约资金,实现碳的有效地质埋存具有重要的战略意义与社会意义.基于文献调研,对CO2 与天然气的物理性质、作垫层气的CO2 与工作气的混气机理、CO2 作垫层气的储气库的渗流扩散耦合问题及最优运行控制方式的研究现状进行总结,并对其发展前景作了展望,提出了今后研究的重点、难点,包括:①实验研究CO2、地层水、储层岩石相互作用机理,混气区变化特征及气-气互驱渗流特征;②建立考虑CO2 及天然气混合的吸附、扩散、对流三维气-气驱动及气-液流动的综合模型,补充并完善目前国际上流行的商品化数值模拟软件对以CO2 作垫层气的储气库运行的适应性;③研究多次注采过程中气库的库容变化规律,优化气库运行控制,保证气库安全高效运行.

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黄海亮, 焦光伟, 王亚超, 聂桐

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将改进的层次分析法(IAHP) 引入滑坡对油库危险性评价指标权重确定中,用三标度法代替传统的九标度法,利用最优传递矩阵对判断矩阵进行处理,从而使权重计算不需进行传统层次分析法的一致性检验,大大提高了收敛速率.利用Visual Studio C# 2010 软件进行了可视化改进的层次分析法软件开发.根据国内外相关研究文献和实地调查,选取滑坡对油库危险性评价较为重要的10 个指标进行权重确定,得到了指标权重排序,并与模糊层次分析法(FAHP)计算结果进行对比分析,结果显示,利用IAHP 与FAHP 两种方法计算指标权重所得各指标权重数值不一,但计算所得权重排序一致,证明该方法在滑坡对油库危险性指标权重确定中具有一定意义.

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孙旭1, 张劲军1, 杨森2

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针对地下水封洞库出油立管振动问题进行分析,对不同支撑方式对立管振动特性的影响规律进行研究.结果表明:①大落差出油立管结构刚度过低、管内流体带动下电潜泵叶轮旋转所对应的扰动频率与立管低阶固有频率重合而引发共振,是导致停泵过程中立管剧烈振动的主要原因;②随着固定支撑数目的增加,立管刚度及各阶固有频率也将增加;③合理设计竖井内固定支架的数量和位置,使立管各低阶固有频率避开正常出油和停泵过程中的电潜泵扰动频率,可以对出油立管振动起到抑制作用.

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王华青1, 张鹏1, 刘国豪2, 安振山1, 张鑫2, 向亦帆1, 丁昱1, 张立勋1

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为提升中亚天然气管道的管输效益,提出如下节能监测措施:提前筹划和引导,使合作伙伴的管道节能管理理念和原则认识与本国一致;采取"试点+推广"的模式,开展节能监测实施工作;针对压缩机效率计算,开展国内外标准对标,以增加外方对中国标准的认同度;多国统一协调配合,开展压缩机组节能测试;研究和应用大功率燃气压缩机组节能测试和评价方法;有效利用节能监测数据,发挥其最大价值.上述举措实施后,2014 年中亚天然气管道主要耗能设备年度节能监测率超过50%.

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贾保印, 白改玲

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大气压变化对LNG 接收站蒸发气量(BOG)计算的影响因工程项目自身特点不同而有所差异,结合不同工程项目的储罐压力控制方式,详细分析大气压变化对BOG 产生量的影响,结果表明:对于采用LNG 储罐表压来控制BOG 压缩机运行负荷的LNG 接收站,在计算BOG 量时,应将大气压降低考虑在内,尤其是对于沿海地区大气压波动较频繁的工程项目;对于采用LNG 储罐绝对压力来控制BOG 压缩机运行负荷的LNG 接收站,在计算BOG 量时无需考虑大气压变化.基于国内外BOG 计算方法的对比结果,推荐了较为合理的计算方法,可为LNG 接收站中BOG 产生量的计算,以及如何确定BOG 压缩机处理能力提供借鉴.

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张兴1, 李柏松1, 谭东杰1, 高晞光2, 段峰波3, 董学刚1, 任小龙1

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水击泄压阀是输油管道可靠运行的重要安全保障设备,为提高国产化水击泄压阀的动态性能,对其动态试验进行仿真.借助三维建模软件对泄压阀的主阀内部流道进行三维建模,并采用CFX软件对内部流场进行仿真,进而在一维仿真软件的基础上,对泄压阀的动态试验进行仿真,求解得到泄压阀在起跳压力为3.2 MPa 下的动态特性曲线,将仿真值与试验值进行对比,结果表明:该国产化泄压阀的仿真动态性能指标与试验结果吻合较好,满足泄压阀的动态响应时间应小于100 ms 的要求.

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王博韬

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国产大口径阀门在西气东输三线工程中得到大量应用,但阀门"跑、冒、滴、漏"现象时有发生,给管道运行和维检修带来重大安全隐患.油气管道工程建设中,阀门内漏控制是工程质量管理的重点.以阀门解体试验为基础,结合数据统计分析,考虑地理位置和自然环境等因素,从阀门本体结构、质量检验和施工管理等环节入手,查找出阀门内漏的2 个通道.针对内漏具体情况和严重程度,制定出堵塞2 个内漏通道的具体措施,明确了阀门在设计、制造、检验、运输和维护保养各环节的注意事项,有效控制阀门内漏,使工程质量得以提升.

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张加成1, 刘艺1, 胡乃科1, 刘超2, 姜豪1

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轻质油品储罐的油气蒸发损耗造成对大气环境的污染和油品资源的浪费,对油气密闭收集系统的研究多侧重于油气收集后的回收或消除工艺,而对罐区油气收集系统构成及安全性方面的研究相对较少.基于此,针对毒性轻质油品储罐和非毒性轻质油品储罐分别设计了油气收集系统的分级保护结构,并对各级压力保护设定参数进行了取值说明.对于密闭油气系统安全保障性不足的问题,提出了正负压液封罐工艺:采用立式结构,由上部负压液封腔、下部正压液封腔组成,上下两部分的中间采用水平隔板分隔,隔板中心轴线处设置竖直圆形连通管将上下两个腔体连通.同时,给出了正负压液封罐结构形式及关键设计参数,可为轻质油品储罐密闭收集系统工程设计提供数据参考.

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于京平, 冯坤

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介绍了工程中常用泄压阀的种类及特点,详细论述了水击泄压阀的分类特点、结构型式及适用工况.结合工程应用实际情况,分析了应用于长输管道的水击泄压阀常见失效类型、情况及其形成原因,并针对常见失效原因提出了合理有效的设计结构改进措施及维护建议.为长输管道用水击泄压阀的选型、应用及其维护提供了实用、可靠的指导性意见,可以有效地延长水击泄压阀的使用寿命,改善其应用效果,确保输油管道的长期安全稳定运行.

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任小龙1, 谭东杰1, 李柏松1, 高晞光2, 杨晓峥2, 张兴1, 董学刚1, 周广玲3

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为了指导油气管道调节阀的国产化研发工作,以较低的成本在短期内开发出高质量的产品,采用计算流体动力学(CFD)方法作为辅助手段对调节阀进行优化设计.基于某国产化调节阀的几何结构,建立不同开度下的内部流道,再通过Fluent 流场分析软件进行计算,分析调节阀的流通能力、流量特性曲线、斜率偏差以及阀门内部压力和速度的分布情况,以此对调节阀的几何结构进行改进和优化.研究表明:通过CFD 方法的优化设计,调节阀在流通能力、流量特性曲线以及斜率偏差等方面都很好地满足了国产化设计需求,达到了节省研发时间及制造和试验成本的目的.

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张震, 佟奕凡, 章妍, 丁超, 谢军