[2017]年度的文章目录
检索结果共494条

康习锋 张宏

[摘要]浏览(1118)次
为了研究管道初始横向位移对其临界屈曲载荷的影响,采用数值分析方法,进行屈曲分析。首先利用特征值法进行屈曲求解,获得屈曲模态,并以此作为初始位移输入的基本参数;其次结合管道的几何参数,应用ANSYS 有限元软件建立管道模型,并求解非线性大变形模型,分析初始横向位移对管道屈曲临界载荷的影响。结果表明:初始横向位移与管道的屈曲临界载荷是负相关的,初始位移越大,临界屈曲载荷越小,且几乎成线性关系。研究结果可为今后的管道设计和工程建设提供技术支持。
[PDF:3806KB]全文下载(399)次  [2017年预出版期]

帅义 帅健 苏丹丹 鲍庆军 孙浩

[摘要]浏览(1039)次
高后果区识别是管道完整性管理的关键环节,高后果区效能评价是不断改进高后果区管理效益的重要手段,目前国内外尚无成熟的统一的效能评价技术和方法。依据国内管道高后果区管理实施过程,提出了效能评价流程,并且遵循独立性、简洁性、系统性的原则,构建了投入-产出模式的高后果区效能评价指标体系,采用基于DEA(数据包络分析法)原理进行高后果区管理效能评估。将该方法应用于6 条管道,对其高后果区管理效果进行衡量,从而找出管理不足之处,较好地验证了该方法的适用性及可靠性。建议采用该方法进行高后果区管理效能评估时,请经验丰富的管理人员、技术专家和工程人员参与评价,以获得更加科学、准确的评价结果。
[PDF:6366KB]全文下载(361)次  [2017年预出版期]

谭桂斌 陈迎春 宫壘

[摘要]浏览(1148)次
清管与检测机器人在橡胶密封碗驱动作用下沿管道内部运行,其动态运移的平稳性直接影响到管道检测维护的准确性、精度及作业安全。从管内机器人的橡胶密封碗和压差驱动力入手,分析了管道蜡层剥离和切屑变形去除等动态特性,建立了管道机器人作业的非稳态运移模型,进一步凝练和构建了垢层剥离时橡胶密封碗的摩擦学系统,并且使用正交切削理论分析了污垢剥离和切屑形变的主要影响因素。阐明了管道机器人橡胶密封碗的密封摩擦过程,应用光学显微、数字图像等原位观测技术,研究了机械参数变化以及橡胶材料对于蜡层剥离的影响,为橡胶密封碗结构设计与智能控制算法的优化提供帮助。
[PDF:4746KB]全文下载(454)次  [2017年预出版期]

马勇 刘培林 张淑艳 李伟 余智

[摘要]浏览(1158)次
将新油气区块通过新建海底管道回接至已建处理设施,采用立管顶部节流法控制新建海底管道清管段塞存在很多限制因素,研究海管立管顶部节流法对已有设施的适应性尤为重要。通过OLGA 软件动态模拟,对比了顶部节流对清管参数的影响,分析了节流阀开度、清管气体流量对清管段塞缓冲体积的影响规律。结果表明:节流阀开度越小,管道系统憋压越严重,节流阀前后压差及出口立管底部压力越大,清管段塞缓冲体积越小;清管段塞缓冲体积随节流阀等效开度的减小并非线性减小,节流阀需要达到某等效开度及以下才能达到较好效果;延长阀门动作时间可以减缓节流阀开启时造成的海管气塞;清管气体流量越小,清管段塞缓冲体积、节流阀前后压差及出口立管底部压力越小。研究结果为海洋油气混输管道的安全输送、顺利完成清管作业提供了技术支持。
[PDF:6198KB]全文下载(467)次  [2017年预出版期]

臧延旭 邱城 胡铁华 白港生 李彦春

[摘要]浏览(1116)次
管道检测器利用管道内介质产生的压力实现自运行,完成对管道缺陷的检测,为保证检测器的检测精度,要求其运行速度不高于5 m/s。由于天然气管道介质流速过快,提出了搭载速度控制装置调节检测器运行速度的方法,介绍了速度控制装置工作原理,研制了扇叶型和锥筒型两种通过控制泄流通道面积来调节检测器运行速度的速度控制装置,通过将里程轮提供的速度信号与控制程序预设速度区间进行实时对比,利用电机提供的驱动力控制速度控制装置的运行,实现对检测器运行速度的实时调控,将速度调节至预设区间内。该装置通过了试验与工业化应用,工作正常,可满足工业现场工况条件。
[PDF:5104KB]全文下载(382)次  [2017年预出版期]

马成福

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传统输油管道在泄漏或换管时,通常采用管道不停输开孔封堵或现场收油的工艺处置措施,存在现场装卸回注油品工作量大、耗费时间长,公路运油危险性高、带压开孔后管道留存的开孔法兰异形构件等问题。通过对管道换管改造的回油工艺进行优化,选用氮气推动清管器进行工艺回油,总结出此技术适用的管道条件,清管器选型及其运行控制要求。氮气推动清管器作业安全风险小,回油时间短,回油效果理想,能为后续动火作业提供良好的工艺条件。该技术已成功应用于阿拉山口—独山子原油管道、乌石化—王家沟成品油管道、独山子—乌鲁木齐原油管道隐患处置等作业中,为输油管道改造作业提供了更加经济、安全的处置工艺。

[PDF:5602KB]全文下载(424)次  [2017年预出版期]

杨专钊 王高峰 闫凯 魏亚秋 李安强 杜中强 卢卫卓

[摘要]浏览(1207)次
介绍了双金属机械复合管典型焊接工艺,以及管端封焊和对焊焊接工艺的优点、应用案例和失效案例,结果表明:封焊、过渡焊是此类工艺的质量薄弱点。分析了管端堆焊及其施工对焊的研究现状、趋势和应用案例,结果表明:采用同种合金焊接材料完成焊缝打底、填充和盖面等的连接方式,可避免封焊、过渡焊等形成的缺陷和应力。该工艺成功应用于海底天然气开发用双金属复合管焊接,是今后双金属复合管管端加工和施工对焊的重要发展趋势和方向。此外,研究了双金属复合管环焊接头强度匹配设计、接头缺陷容限设计等现状与趋势,结果显示目前尚无统一的焊接接头强度设计和容限设计理论,双金属复合管管道系统在线检测、腐蚀评价、寿命预测以及管道修复等方面是今后重要研究方向。
[PDF:7899KB]全文下载(594)次  [2017年预出版期]

李莉 张玉志 张斌 田望 王乐乐

[摘要]浏览(1198)次
在“十二·五”期间,中国石油油气储运业务快速发展,带动了油气储运科技的进步。在调控运行方面,实现了大型管网的集中调控输配,开发了Realpipe 系列仿真优化软件;在安全维护方面,建立了基于风险预控的完整性技术体系,油气管道监测、检测技术水平不断提升,大型管网系统可靠性取得重要突破;在关键设备国产化方面,压缩机组、大口径球阀、大型输油泵等设备全面国产化,核心装备国产化率超过90%,部分国产化装备应用率超过75%。 在“十三·五”期间,中国石油管道发展面临着新的机遇和挑战,在科技创新方面,将在管网可靠性、优化运行、安全监测、腐蚀防护、节能环保以及国产化装备性能提升等方面开展攻关研究,提高技术成熟度,保障油气管网的安全高效运行。
[PDF:5350KB]全文下载(368)次  [2017年预出版期]

唐建伟 王予东 余倩 胡计兰 王新华

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长输管道工程具有点多、线长、施工人员及装备数量众多的特点,调动有限的资源,优质高效完成工程建设项目成为急需解决的问题。从工程项目群和工程化管理角度出发,综合应用项目管理和管理学相关理论,从资源、技术及管理3 个维度构建了长输管道工程建设的工程化管理模式:通过建立协同化组织和大流水施工,实现管理要素高效;通过对项目部内外资源的集中调配,实现资源要素集成;通过施工技术的标准化和关键技术协同创新,实现技术要素的标准化。工程实践结果表明:工程化管理提升了工程质量合格率,降低了施工成本,管理效能显著,对解决类似“同型、同质、同构、同时”项目群管理具有一定的借鉴意义。
[PDF:5465KB]全文下载(407)次  [2017年预出版期]

邢建文 陶成军 李伟 周纪睿 吴杰 莫晓辉

[摘要]浏览(1236)次
针对成品油站场调节阀发生汽蚀和闪蒸时会对管道设备带来冲击甚至撕裂、产生震动和噪音、影响计量等危害,结合调节阀汽蚀和闪蒸的产生机理,分析得出调节阀发生汽蚀和闪蒸的主要因素为与调节阀结构、安装位置、运行工况、介质等方面有关。提出了应对方法:选择低进高出的角式调节阀结构、选择具有防汽蚀功能的阀芯、选用硬度较高的材质、将调节阀安装在站场较低位置并与下游设备保持足够大距离、安装消气器、在进出口管道配置袖管、避免或减小调节阀在小流量或进出口压差较大的工况下运行、建立背压等。实践证明,以上应对方法能够有效避免汽蚀或闪蒸的发生,使调节阀正常运行。
[PDF:3804KB]全文下载(472)次  [2017年预出版期]

任翌劼 黄启玉 朱方达 王文达

[摘要]浏览(1247)次
为了研究管道蜡沉积物蜡晶形态与结构强度的关系,室内制备了不同含蜡比例的胶凝油,模拟现场管道蜡沉积物。借助软件Image J 对不同实验条件下拍摄的胶凝油蜡晶显微图像进行处理,确定40 ℃是该实验蜡晶显微图像的拍摄温度。结果表明:随着胶凝油含蜡量的增大,蜡晶颗粒数与面积分数增大,蜡晶圆度也增大,同时长径比减小,且长径比集中分布在1.50~2.00 的范围内,表明大部分蜡晶形态呈现长棒状。此外,结合胶凝油的屈服应力特性测试,分析蜡晶形态与其结构强度之间的关系:随着含蜡量的增大,蜡晶的边界盒维数增大,屈服应力也随之增大。由此可知:胶凝油内部的蜡晶形态差异是导致其结构强度随含蜡量变化的根本原因,研究结果为今后原油管道的清管工作提供了技术支持。
[PDF:6182KB]全文下载(467)次  [2017年预出版期]

文豪 谭力文 蒋怡

[摘要]浏览(1189)次
管道回拖是定向钻穿越的最后环节,在回拖过程中导向孔四周坚硬的岩石容易破坏管道外3PE 防腐层从而出现破损现象,仅用传统聚乙烯热收缩带对管道进行保护是不够的,基于此,研发了耐磨性能更好的新型定向钻穿越管道保护材料。在川渝管网北外环二期工程涪江定向钻穿越工程中,首次引入了FB(Fibertec)光固化套、Strong Pipe 管道定向穿越耐磨保护材料、PP-KJ 光固化套、传统的聚乙烯热收缩带一同进行试拖试验。试验结果表明:FB 光固化套耐磨性能和抗剪切性能较好,能够适应川渝地区的地质条件,较好地保护3PE 层,但FB 光固化套与3PE 层间的粘结较弱,因此应根据工程费用选择合理的安装方式。试拖试验既可验证管段保护材料安装方案的优劣性,同时也填补了该材料在川渝管道工程中安装应用及效果检验方面的空缺。
[PDF:5027KB]全文下载(405)次  [2017年预出版期]

李博 康阳 何淼 柳建军 贾秋菊

[摘要]浏览(1391)次
针对输气管道压气站中压缩机组开机方案的优化问题,建立了混合整数非线性规划模型,并提出了两种求解方法。其一是通过对目标函数进行分段线性插值,对约束条件进行线性化处理,将该模型转化为混合整数线性规划问题,然后用MILP 求解器求解。其二是将该模型转化为多阶段决策问题,用动态规划法求解。应用算例表明:两种方法均具有较好的效果,动态规划法在压气站配置的压缩机组台数较少时速度更快,但其计算量随机组台数增加近似呈指数关系增加。研究结果可以为压缩机组型号不同的压气站制定开机方案提供指导。
[PDF:4492KB]全文下载(455)次  [2017年预出版期]

张弛 潘振 高丽艳

[摘要]浏览(1202)次
闪蒸气(Boil-off Gas,BOG)的处理关系着LNG 接收站的能耗及安全、平稳运行。对比了目前常用的BOG 直接压缩工艺和再冷凝液化工艺在工艺流程及能耗方面的差异,并分析了外输量、外输压力对BOG 处理工艺能耗的影响。由此提出了BOG 处理工艺的优化措施:针对现有BOG 处理工艺流程加热再冷却过程中存在冷热交换而造成能量损耗的问题,利用LNG 冷能通过换热器冷却压缩后的BOG,以LNG 自身冷能取代现有BOG 处理流程中的耗能元件再冷凝器,同时降低压缩机出口BOG 的温度,减少加热再冷却过程的能量损耗。利用HYSYS 软件分别对优化前后BOG处理工艺进行能耗分析,结果表明:BOG 处理工艺优化前后能耗分别为2 677.82 kW、1 990.77 kW,优化后BOG 处理工艺节约能耗约25.66%。
[PDF:4305KB]全文下载(405)次  [2017年预出版期]

刘刚 付伟娜 滕厚兴 张国忠 陈雷

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含蜡原油的屈服特性对管道停输再启动起主导性作用。目前,含蜡原油屈服应力大多利用实测的流变曲线,依据某判定条件确定。利用2 台同为控制应力型但不同型号的流变仪开展实验,发现在测试的初始阶段,相同剪切加载条件下不同流变仪其实际响应特性(剪切率)不同,流变曲线差别较大;分析含蜡原油在2 台流变仪下的屈服响应特性,发现其屈服应力、屈服应变差别较大,即含蜡原油屈服特性与流变仪加载后的实际响应特性密切有关。因此,含蜡原油屈服应力的确定需要考虑流变仪在测试过程中的实际加载条件。为此,基于固体力学中材料强度极限的概念,将含蜡原油黏弹-触变模型中弹性应力的最大值定义为屈服应力。新提出的确定屈服应力的方法能够考虑流变仪在测试过程中的实际加载过程,物理意义也更加明确。
[PDF:5879KB]全文下载(343)次  [2017年预出版期]

冯庆善

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为了提高对管道事故的认识,更好地预测和预防管道事故,归纳整理了事故特征,清晰地描述了事故的本质特性,提出了一个新的事故评估描述模式,即采用脆弱性、反脆弱性及完整性指标量化描述管道发生事故的状态:管道系统的脆弱性是指管道在内外部因素发生变化时可能发生事故的趋势,描述的是已知的缺陷发展为事故或完好的状态发展为事故的可能性;管道的反脆弱性是指在内外部环境因素发生变化,甚至在发生事故后,管道的应急措施、完整性管理等方面得到加强,反脆弱性表述了管道系统在事故预防方面往好的方向发展;管道系统的完整性指管道的物理状态完好,耐各种因素变化的能力较强。该模式区别于传统的风险评估,对事故本质的认识和评估更加清晰,并将对风险评价技术方法的改进方向有一定的指导作用。
[PDF:5873KB]全文下载(445)次  [2017年预出版期]

李亮亮 孙立富 刘全桢 李义鹏 宫宏 孟鹤

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为解决管输油流因静电带电可能引发的静电安全问题,提出了管输油流电荷密度监测与联锁控制系统的设计思路与实现方案。研究了测量输油管道内中心电位得到油流静电电荷密度的检测原理,基于杆球传感器设计开发了油品电荷密度表;利用该油品电荷密度表结合溢油静电保护器控制器,组成管输油流静电监测与联锁控制系统,并在国内首次开展油库装车过程油流静电电荷密度与联锁控制现场试验。现场应用结果表明:测试数据很好地反映了油罐车装油时的静电起电情况,该技术有效提高了油流静电监测能力,可基于此技术控制输油过程,确保油品输运安全。
[PDF:4085KB]全文下载(355)次  [2017年预出版期]

朱青松 林福严 张瑜峰 李宏昭 徐美德 郑发跃

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针对目前地下油气管道探测仪因为高采样率、高精度而带来的功耗大的问题,引入一种混频幅值算法,使得探测仪接收机能够在远低于2 倍发射频率的情况下完成采样并进行相应地下油气管道埋深的计算。根据地下管道探测仪工作原理,被测信号为等幅正弦信号,将其与方波信号通过乘法器混合得到混频信号,再通过低通滤波回路得到频率更低的信号,其频率为方波信号与正弦波信号的频率差值。接收机采集该低频信号,并计算被测信号的强度幅值即可确定油气管道的埋深。经试验证明,当管道埋深在2 米以内时,用该方法探测油气管道深度的相对误差在±2%内,且接收机测得的感应电压幅值稳定可靠,能够满足地下油气管道探测的要求,同时还降低了功耗和成本,较大地提高了地下油气管道探测仪的性价比。
[PDF:4881KB]全文下载(358)次  [2017年预出版期]

楼岱莹 王海 王玉铮 司明林 王可心

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介绍了浅海管道水平定向钻穿越技术在国内外的应用现状。按照钻机钻进方向进行区分,分别论述了陆对海、海对海、海对陆3 种浅海管道水平定向钻穿越的施工方式,针对每种穿越方式列出施工流程和涉及的施工设备资源等。提出了计算浅海水平定向钻穿越回拖力的必要性,建议计算过程中考虑管道的弯曲变形,提出了钻机操作平台选型建议;提出了穿越泥浆控制的注意事项、应对措施,穿越回拖风险控制的注意事项。结合铺管船、海上操作平台等设备的应用,浅海管道水平定向钻穿越技术将得到更广泛的应用。
[PDF:5345KB]全文下载(418)次  [2017年预出版期]

帅义 帅健 冯灿

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为了提升管道完整性管理效率,结合完整性管理具体要求及业务流程,开发了基于B/S 架构模式的管道完整性管理系统,建立了管道完整性数据模型,构建了数据库,实现数据的集中管理和共享。该系统包括管道高后果区识别、风险评价、完整性评价等核心评价模块。高后果区识别模块能够实现管道高风险管段的识别、上报、统计分析、更新等。风险评价模块能够展示管道的全线风险分布,并进行风险敏感性分析。完整性评价模块能够对内检测到的腐蚀、凹陷、裂纹等缺陷进行统计分析,对外检测到数据进行分析评价,实现管道防腐层及阴极保护的有效性评估。并且将基于B/S 架构的管道完整性管理系统应用于国内某输油管道,实践表明,系统基本满足该管道的完整性管理需求,系统响应速度快,可靠性高,应用效果良好,为管道的安全维护决策提供了依据。
[PDF:5641KB]全文下载(439)次  [2017年预出版期]

李睿 刘贺子 陈朋超 宋乔 张逸夫 赵晓利 李博 张新宇

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针对冻土区管道易受融沉、冻胀等地质灾害的影响而发生管道位移、形变的问题,开发了一种高精度的惯性导航系统来对管道进行内检测,从而获得检测器的位置、姿态信息,并在此基础上,提出了管道弯曲应变及位移的计算方法。在计算位移时,针对管道计算轨迹发散的问题,提出了使用外部特征点修正误差的方法;在计算管道位移或弯曲应变的变化量时,针对重复检测中存在里程差的问题,提出了将固定长度管道数据对齐后再做对比的方法。通过现场实际应用验证了该系统及方法的可行性及检测精度,为管道事故的预防和合理维护提供了科学依据,对保证冻土区长输油气管道的安全运行具有现实意义。
[PDF:4947KB]全文下载(417)次  [2017年预出版期]

郭正虹 康叶伟 王洪涛 孙雷 郝鹏亮 田小杰

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目前东北老管道安全环保废弃处置需求强烈,其中管内残留物的彻底清理极为重要,为此提出采用清管器和化学剂相结合的组合清洗技术,然而国内尚无针对陆上废弃管道的应用先例,且缺乏可指导工程应用的施工工艺。通过管道组合清洗的基本原理的研究,针对废弃管道的特点,分析组合清洗技术应用的一般应用原则和施工工艺要求,对硬质原油蜡样开展清洗剂的模拟溶解效果测试,验证化学剂的有效性,基于东北封存的老旧管道开展现场实验,验证组合清洗技术在废弃管段处置工程中的实际效果,从而促进实用的施工工艺的建立,为该技术在管道废弃处置中的推广应用奠定基础。研究表明:组合清洗技术能够实现管内残留物的高洁净度清理,可消除废弃管道的安全和环境风险,是陆上废弃管道处置过程中的重要保障技术。
[PDF:5414KB]全文下载(414)次  [2017年预出版期]

徐跃忱 孙成全 王宝忠 周立欣 董军 祖宝华 白大勇

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某国家石油储备库工程设有8 口深度超过100 m 的进、出油竖井,采用在地面分段预制管道、先安装管道再安装钢支撑、锚固环的施工方式,成功完成了超深竖井内管道系统的安装施工。介绍了该施工技术的特点,探讨了地面分段预制管道、射线机可视化精确定位、桁架与吊篮系统的制作、枷锁式工装的制作等关键施工技术。主要工序包括:施工准备、井口系统及附件的安装、管道分段预制、竖井内管道安装、桁架与吊篮系统制安、竖井内钢支撑安装、竖井内防腐施工、管底泵套安装、管道试压。该技术避免了井内钢支撑结构对管道吊装入井的影响,减少了井内高空作业工作量,降低了高空作业的安全隐患,和施工成本,提高了整体安装功效。
[PDF:6542KB]全文下载(351)次  [2017年预出版期]

崔艳雨 丁清苗 沈陶 王乾

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综述了机坪输油管网附加外荷载的研究方法、简化模型及研究现状。埋地管道外荷载主要包括静力荷载和动力荷载,其中静力荷载主要考虑填土荷载和交通荷载,动力荷载主要考虑地震响应。以往对静力荷载的研究较少考虑管土的作用,对地震响应的研究通常也没有考虑管体的惯性力作用。今后将着重研究更接近于实际状况的交通随机动荷载,同时采用合适的管道埋设方式、埋深和覆土夯实度都能显著减小机坪管道的横向和轴向应力。
[PDF:7801KB]全文下载(365)次  [2017年预出版期]

祝悫智 吴超 李秋扬 张雪琴 曾力波 高山卜

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目前全球经济整体增速放缓,油气行业发展受供需失衡及国际政治经济博弈影响,油价大幅下落,行业发展步入低谷,高成本油气勘探开发项目投资逐步减少。为了了解全新国际油气行业发展形势下油气管道建设的发展趋势,通过分析能源结构发展趋势及区域能源发展战略,总结全球在役油气管道运行现状和新建管道建设情况,关注重点管道的建设动态,全面把握全球油气管道发展现状及趋势。结果表明:未来油气管道建设将呈现出拓展能源进出口通道,减少高成本风险投资,管道建设投资整体下降以及天然气管道建设保持稳定增长的发展态势。据此,深入探讨了全球油气管道建设情况及未来的发展趋势对中国油气管道发展的影响。
[PDF:5395KB]全文下载(468)次  [2017年预出版期]

陈杰 邰晓亮 盖小刚 刘海龙 张晓慧 李振林

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为了实现大型LNG 储罐内潜液泵国产化制造,进行了总体结构设计、关键部件设计、强度分析和材料选择、水力模型优化设计、转子动力学分析和轴向力平衡设计等关键技术研究,成功开发了国内首套大型LNG 储罐内潜液泵(额定流量430 m3/h,额定扬程256 m)。设备完成了水力性能测试,在低温测试台上进行了LN2 低温性能测试,并依托浙江LNG 接收站完成了该样机现场变流量运转性能测试和长周期可靠性运转试验。结果表明:样机运行平稳,噪声和振动值均满足设计要求,样机低温材料的选取和结构设计合理,在低温环境下的机械性能良好;样机安全保障性能良好,可靠性强;运行参数达到预期设计目标。项目的成功标志着我国对大型LNG 潜液泵技术的全面掌握,填补了国内空白,并显著提升了我国LNG 装备的技术水平,同时有利于大幅度降低该LNG 关键设备的采购成本和后期检维修费用,具有重要的推广应用价值。
[PDF:6279KB]全文下载(455)次  [2017年预出版期]

邓忠华 尤冬青 郭晔 李洪军 李岳 闻峰 卢绪涛 吴烨

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国内长输原油管道远程调控已趋于成熟,但管道通信系统中断运行自行保护处于空白。通过对石兰原油道通信现状及通信中断工况的分析,得出了管道通信中断主要的风险节点,从工艺运行角度,根据站场功能和水力分析结果提出了不同的通信中断工况下处理方法和原则,给出石兰管道站场和阀室相应的保护程序。在管道通信中断保护研究方面,通过对通信中断的分类、归纳和总结,提出了通讯中断保护逻辑的设置理念和方法,并对保护程序进行了相关测试,证明通信中断保护程序可满足管道实际安全生产运行。
[PDF:5148KB]全文下载(294)次  [2017年预出版期]

刘艳利 袁欣然 原海嵘 崔磊 韩涛 赵慧玲 张子良

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管道回拖过程中,水平定向钻机卸钻杆后其钻杆回弹的距离已经超越了水平定向钻机钻机装卸钳的范围,必须增加过渡钻铤,实现二次回拖,增加了施工风险,降低了施工效率。通过分析得出钻杆回弹的原因为:钻杆在较大回拖力下的弹性变形以及多次的扩孔后孔洞直径远大于理论的扩孔直径。结合试验和现场施工经验,提出了防止钻杆回弹的常规方法和措施:选用合理的吊篮高度、合理配重、开挖发送沟、提高泥浆润滑、提高扩孔质量等。介绍了采用的新方法和装置:采用推管机助力回拖,降低水平定向钻机对钻杆拉力;安装防止钻杆回弹的钻杆止回专用装置,避免二次回拖,提高施工效率。
[PDF:5576KB]全文下载(335)次  [2017年预出版期]

何连 刘贤玉 徐靖 韩成 许发宾

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对内腐蚀缺陷管道建立了三维非线性有限元模型,对管道的失效压力进行预测,并分析管道壁厚、内压、缺陷尺寸对最小剩余壁厚的影响。研究结果表明:在均匀腐蚀速率下,管道壁厚、内压、缺陷深度和长度是影响最小剩余壁厚的主要因素,宽度影响较小,可忽略宽度方向尺寸的变化;有限元计算的最小剩余壁厚与实验结果吻合较好;最小剩余壁厚与管道壁厚、内压近似成线性关系,与缺陷长度深度的比值近似成负指数关系。以有限元计算结果为依据,拟合得到了最小剩余壁厚公式,公式计算值与实验爆破结果接近,可为管道剩余寿命评价提供参考。
[PDF:4722KB]全文下载(412)次  [2017年预出版期]

何嘉欢 陶江华 陆美彤 潘志榆 邓梁 张中洋 周翔

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对于成品油长输管道而言,保证油品质量、减少混油,并将油品安全输送至下游油库尤为重要,但是国内在成品油管道-35# 柴油/97# 汽油的混油切割作业中,尚无成熟经验。以吉长成品油管道-35# 柴油/97# 汽油的混油切割为例,结合实际运行数据,通过分析输送期间不同输量对混油量的影响,得出吉长成品油管道以400 m3/h 的输量运行可以最大限度地减少混油量。明确了混油切割计算中密度的选取依据,并根据油品质量潜力,提出了非对称切割方法。通过分析管道沿线各检测点混油量的变化趋势,给出混油增长经验公式,即吉林首站初始混油量的1.15 倍(或8# 阀室混油量的1.02 倍),可以预测长春末站的混油量,总结提出了指导-35# 柴油/97# 汽油混油切割作业的建议。研究结果有利于保障管道的安全运行,以及经济效益的提高。
[PDF:5846KB]全文下载(315)次  [2017年预出版期]

李长勇

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目前我国长输天然气管道外防腐多数采用较成熟的防腐层外加强制电流阴极保护的防腐技术措施。针对四川某输气作业区8 条输气管道外加强制电流的阴极保护现状,分析了阴极保护系统存在问题的原因为:供电电源不独立;部分管道不具备断电电位测试条件;断电电位达不到保护准则要求;部分绝缘接头漏电严重;部分管道防腐层存在严重缺陷;阴极保护设施不完善等。结合生产实际,提出了以下解决办法:将阴极保护站单电源更换为具有多路输出功能,独立调节的阴极保护电源;安装完善管道阴极保护电位自动采集系统;更换漏电严重的绝缘接头和安装位置;对防腐层进行修复;完善阴极保护设施。通过上述方法,确保输气管道处于良好的阴极保护状态。
[PDF:5703KB]全文下载(437)次  [2017年预出版期]

周军 梁光川 杜培恩 李欣泽 黄靖雅 方琰藜

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地下储气库是天然气调峰的重要手段和国家能源供应的安全保障,我国储气库处于初级发展阶段,随着我国储气库的大量建设和投产,存在储气库运营体系未建立、管理流程和原则待完善等问题,导致调峰保供能力不足。为此,系统概述了欧洲储气库现状、储气库运营体系、运营流程、管理规定和原则。借鉴欧洲储气库运营管理经验,总结得出:①欧盟2016 年工作气量较2010 年增加13倍,随着我国储气库调峰需求和建设规模的增大,急需构建我国储气库运营管理模式。②制定多种储气容量产品和从快速波动储存至季节性储存的大范围储气服务,优化客户储气容量组合,达到灵活利用储气容量的目的。③欧洲储气库的回购、退订和二级市场机制有利于客户间储气容量平衡,从指派限制、使用容量、容量超限、中断和限制客户容量、注采再分配等方面制定详细规定,逐步形成全国统一的标准化操作运行流程。④我国储气库运营商应搭建储气库容量交易平台,随储气库规模的增加,建立单条管道多储气库联运平台,逐步形成多管道多储气库的全国性运行系统,联调联运,优化管网系统运行,实现管道储气库的大系统优化调峰。
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张冬娜 戚东涛 丁楠 邵晓东 魏斌 蔡雪华

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天然气需求量的不断增加对长输管道的承压能力提出了更高的要求,而增加管道壁厚和提高钢级均有一定的局限性,因此开发了复合材料增强管线钢管,即通过在钢管外表面缠绕连续纤维复合材料的方法,提高管道的承压能力。针对该结构的管材,以外径508 mm 的管线钢管为基础,制成了复合材料增强管线钢管样管,使用预应力法处理管材,并对处理后的管材进行了水压爆破实验分析。结果表明:复合材料增强管线钢管的承压能力是钢层和复合材料层承载叠加的结果;预应力处理对结构层的应力分布进行了重新分配,提高了复合材料层的承载比例;当管道失效时,复合材料层首先被破坏。在实验结果的基础上,目前使用的复合材料增强管线钢管设计压力的计算方法进行了修正。
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唐培连 车文侠 刘艳东 任文明 陈周 毕光辉

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在管道工程建设过程中,由于站场选址受限,出现了许多高填方边坡工程,站场施工前必须先对填方边坡进行处理,使其满足稳定性要求后再进行后续站场施工。云南成品油安宁首站场区处于填方工程中,最大填方高度30 m,填方区布设油罐和管道,处理要求高,通过对比坡率方案、抗滑桩方案和土工布加筋方案的优缺点,最终确定采用土工布加筋方案进行边坡处理。介绍了该填方边坡的设计思路、计算过程及施工要求,通过现场实际应用,取得了良好的经济效益和社会效益,可为后续类似工程的建设提供有益的借鉴。
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徐葱葱 赵云峰 吴张中

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由于石油的地域分布性特点,各国之间以及国内各地区之间建立了广泛的石油输送系统,但伴随的溢油事故也时常发生。船舶和管道作为常用的输送方式,当运输设施自身失效、第三方破坏、操作失误等原因造成石油泄漏时,会严重破坏生态环境并带来巨大的经济损失,尤其是当石油泄漏到河流、地下水以及海洋等水域时,会给渔业、用水安全和海域环境等造成严重影响,及时有效地采取溢油应急处置措施,合理配备、使用应急物资进行溢油清理工作具有重要意义。为完善我国的溢油应急管理,对比研究了国内外溢油应急管理体系现状、溢油相关标准和溢油处置物资配备的差异,分析了我国目前溢油应急管理工作的不足,从健全溢油应急管理体系、完善溢油应急标准和优化物资配备方面提出几点建议。
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张宝强 江勇 曹永利 隋付东 张倩

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为了实现更大管径、更长距离的管道穿越,提高我国水平定向钻的穿越施工能力和装备水平,对国内外水平定向钻管道穿越技术的最新发展进行了研究和分析。总结了近几年国内外大型水平定向钻穿越工程和采用的新工艺、新装备,目前水平定向钻管道穿越技术开始向大型工程、大型钻机和大型钻具的方向发展。研制开发了最大回拖力高达1 500 t 的水平定向钻机,壁厚为一般钻杆厚度两倍的厚壁钻杆,杆体直径为244 mm 的钻杆,机动灵活的模块化钻机,用于硬岩地层的PDC 钻头和PDC 扩孔器牙轮等水平定向钻新装备。此外,水平定向钻正向扩孔技术也得到了越来越多的应用。这些最新发展对促进我国水平定向钻施工技术与装备水平的提高和业务发展有重要的指导作用。
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阮超宇 史博会 丁麟 柳扬 黄启玉 张静楠 宫敬

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随着海洋油气田开发逐步进入深海领域,深水流动安全保障将面临巨大的挑战,天然气管道水合物形成概率分析是保障管道安全流动的基础。基于可靠性的极限状态方法,综合考虑管道运行参数的不确定性,选择管道入口温度、压力及流量为随机变量,以热力学和动力学为基础,建立概率极限状态方程,并运用LHS-Monte Carlo 方法、POD 方法计算水合物的形成概率,实现了以概率形式定量描述天然气管道中水合物形成的风险。结果表明:管道水合物形成概率曲线达到稳定所需的样本总数随管道具体情况和随机变量参数而变化;水合物形成概率对不同随机影响因素的敏感性不同;临界过冷度对天然气管道水合物形成概率有较大的影响。合理选择或调整入口随机参数能够有效降低水合物形成概率,从而保障管道的安全运行。
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丁延鹏 祝宝利 韩海彬

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在国内石油行业改革过程中,出现了石油公司管道业务部门重组的情况,其独立成为专门提供管道输油业务为主体的公司。为了进一步规范提高公司主体之间的原油计量交接管理,以乍喀(乍得—喀麦隆)跨国原油管道的计量交接管理模式为例,从计量装置配备、计量交接流程、数据监控管理和故障争议处理等方面,分析了在API 等国际标准体系下,以体积计量为基础的石油公司与管道公司之间的原油计量交接管理模式。乍喀原油管道计量交接管理模式具有计量精度高、自动化程度高、公平公正性强、投资使用率高以及执行效率高等特点。
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严琳 赵云峰 孙鹏 刘明顺 王琦

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油气管道运输对全球经济的发展起到了不可或缺的能源调配作用,尤其是亚洲国家以及新兴经济体能源需求的飞速增长,推动了油气管道建设的发展,众多大型跨国管道获得了规划和建设。全球各国的管道建设呈现出拓展能源进出口通道、优化油气资源输送网络、完善配送管网的趋势。针对油气供需现状及未来的发展趋势,梳理了全球油气管道里程的分布情况及在建或拟建的管道工程项目,根据管输介质类型分析不同管道公司的管道里程数据排名,指出了未来全球油气管道的发展趋势,对促进我国油气管道的建设和发展具有指导意义。
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寇宝庆 桑俊宝 赵鄢鹏 张华芬 郭启先

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盾构机刀盘刀具是保证盾构施工的重要部件,选用何种刀具配备取决于盾构机掘进的地层条件。针对西气东输二线北江盾构工程为典型泥质砂岩的特点,对盾构机刀盘刀具的配备进行了研究,分析了刀具的切削原理和刀具之间的差异,并对刀盘刀具的切削原理进行了有限元模拟。工程实践表明:通过优化刀具配备,减少泥饼产生,泥质砂岩地层盾构机盾构掘进综合效率提高了12%,延长了刀具的使用寿命,降低了工程成本和风险,验证了刀具配置的合理性。
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尤伟星 刘刚

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九龙江钻爆隧道为3.0 m×3.0 m 直墙半圆弧形小断面隧道,其中约180 m 强风化花岗岩施工中多次出现涌水涌砂,主要原因是水压高和强风化岩强度低,施工中采取了加强超前注浆,增加喷射混凝土层厚度、降水等综合措施,隧道顺利贯通;为验证以上措施对软弱围岩的加固效果,采用有限元软件MIDAS GTS 对围岩和支护体系的结构状态及工程效果进行分析。结果表明:采用超前注浆后,混凝土应力及围岩变形均显著减小,系统锚杆对软弱围岩的加固能力有限;适当增加混凝土喷层厚度,混凝土压应力显著减小,围岩承载能力提高,但仅限于一定范围内,围岩变形量、锚杆受力变化不明显。
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隋冰 李博 赵家良 刘刚 于斐 张丽萍 陈雷

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针对成品油管道中存在的油携杂质流动问题,建立了成品油携水携杂质实验环道装置,研究了油携杂质的流动状态,并进行了油携水类比实验;采用大涡模拟方法对油相流场进行仿真模拟,分析了流场对杂质运动的影响。研究表明:油携杂质固液两相流型可分为颗粒流、移动床流和固定床流3 种;颗粒加入量越少,油品流速越高,流型由移动床流向颗粒流的转换越快;积杂点位于上倾段后的高点位置,此处管道下侧壁面边界层增厚,油流曳力减弱,二次流有利于杂质聚集;杂质是否在积杂点沉积与油品流速有关,与颗粒加入量无关;类似于杂质颗粒,小体积水团也会在积杂点沉积。
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曲弯弯 刘刚 陈雷 汤苑楠 卢兴国 滕厚兴

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流变测试系统内,经剪切处理后的胶凝原油存在明显的各向异性,其各向异性将导致现有的管道非稳态流动数值模型不再适用。为了对比在不同剪切条件下胶凝原油剪切力学特性与轴向力学特性的差异,分析其各向异性,以胜利原油和南阳原油为例,控制不同剪切速率、剪切时间等因素对原油进行预剪切处理,分别开展剪切应力松弛实验和轴向压缩松弛实验。对实验数据进行拟合,对比相同条件下胶凝原油的剪切松弛模量和轴向压缩松弛模量,结果表明:相同条件下,胶凝原油的压缩松弛模量远远大于其剪切松弛模量,且随剪切速率的增大、剪切时间的增加,其剪切松弛模量和压缩松弛模量相差越来越大,即各向异性更加显著。研究结果为胶凝原油管道的停输再启动提供了理论依据与技术支持。
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郭昱 顾晓婷 王立航  孙萍萍

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管道试压是检验输气管道工程质量和保证管道安全的重要手段。GB 50251-1994《输气管道工程设计规范》对输气管道试压作了详细规定,是指导我国输气管道试压的最基础规范,该标准于2003 年2015 年进行了修订。针对地区等级划分与设计系数选取、强度试验要求、严密性试验要求等管道试压关键问题,对GB 50251-2003、GB 50251-2015 与ASME B31.8-2012《输气与配气管道系统》相关规定的差异进行了对比分析,结果表明:与采用0.8 设计系数的ASME B31.8-2012 相比,GB 50251-2015 首次在一级一类地区采用0.8 设计系数;在各地区等级沿线居民户数和(或)建筑物的密集程度的要求上,ASME B31.8-2012 较GB 50251-2015 更严格;在强度试验与严密性试验方面,GB 50251-2015 对GB 50251-2003 做了补充和修改,降低了其保守性,但与ASME B31.8-2012 相比仍然存在不全面之处。
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朱勇 林冬

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油气管道沿线的地质滑坡会对管道安全运行造成极大威胁,管道一旦受到过量的位移或应力,将导致管道屈曲变形甚至断裂。采用人工堆土的方法,建立了实体滑坡模型,整个模型平面形态采用圈椅形,将埋地管道当作埋地长梁,主要监测滑坡体自身表面变形、管道变形与应力、管土之间的相互作用力以及滑坡体内部力的分布形式。依据实体模型实验结果,结合弹性地基梁理论构建了横向管道滑坡的有限元模型,结果表明:在横向管道滑坡中,管道应力较大处位于滑坡宽度中央和滑坡两侧边界处。将有限元分析结果与实验监测结果进行了对比,验证了所建模型的有效性。该模型可以用来进一步探讨滑坡对管道的力学作用。
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郭欣 樊建春

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油罐火热辐射是导致油罐火灾蔓延的主要因素,因此有必要研究邻近油罐受热辐射后罐壁热辐射通量的分布特点。基于油罐火焰特性和大直径池火灾模型相关研究成果,采用FDS 软件建立大直径油罐火灾几何模型,分别模拟3 000 m3、5 000 m3、10 000 m3 拱顶汽油罐的燃烧和传热过程,分析油罐燃烧参数的变化,得出L /D 分别为0.6、1.0、1.5(L 为油罐间距,D 为油罐直径)时邻近油罐的热辐射通量分布规律。结果表明:火灾环境下邻近油罐正对着火罐方向罐壁受辐射作用最大,热辐射通量从罐顶至罐底逐渐降低,从中心向两边呈轴对称降低。当L /D 相同时,3 000 m3 油罐的热辐射通量最大,其次是5 000 m3 和10 000 m3 的油罐;而当油罐容积相同时,L /D 越大,邻近油罐罐壁的热辐射通量越小。并将FDS 模拟计算得到的热辐射通量与理论计算值进行对比,发现模拟值与理论值相差较小且变化趋势一致。研究结果有助于油罐火灾的预防、控制及扑救,消防规范编制,以及储油罐区的设计。
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刘扬 成庆林 刘晓燕

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准确描述管道输送用能过程并科学构建其能耗评价指标体系,是原油管道能效管理的重要基础之一。目前,原油管道的用能计算与分析统计、工艺方案优化及能耗评价,一般侧重于供能站而非消耗能的管段本身,且未对有效耗能与无效耗能进行区分,将能耗与能损完全等同,不利于管道系统节能的进一步研究。将传递用于管输过程的用能描述与能耗评价,强调能的真正价值,侧重于对管段本身有效耗的作用机理分析,补充并扩展了传统能耗评价指标体系。结果表明:在管输过程的总耗中,有效耗占85%以上,其中有效热耗相比有效压耗占了绝大部分比重,因此,原油管道输送节能的重点应该集中在如何降低热能消耗。研究结果为原油管道的安全经济运行提供有益的理论依据和技术支持。
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惠文颖 牛健壮 胡江锋 惠文彬

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缺陷的存在可能导致管道在运行过程中发生变形、泄漏、甚至破裂的失效事件,复合材料补强修复技术因为其安全、方便、快捷已成为石油天然气管道补强修复的主要方法。为确保缺陷修复效果,提升复合材料缺陷修复强度和修复性能,通过有限元模拟和实验室制样测试,结合历年来管道本体缺陷修复工程效果,测试了浸润程度、含胶量、湿度、风沙、材料储存环境等因素对复合材料机械性能的影响,认为浸润程度和含胶量是最主要的影响因素。补强层数对管道修复后的强度影响巨大,随着复合纤维材料补强层数的增加,管道抵抗破坏的能力增强。
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刘晓燕 王露 崔晓琳 王志华 徐颖 成庆林 刘立君

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差示扫描量热法中基线的选取对原油析蜡潜热及含蜡量的测试计算结果有较大影响。针对目前基线选取不统一的问题,采用差示扫描量热法(即DSC 法)对大庆油田两个采油区块的原油进行测试计算,获得了原油降温过程的DSC 曲线。分别采用两种常用的基线选取方法对两油样测得的DSC 曲线进行分析并计算得到含蜡量。与氧化铝吸附法测得的含蜡量的对比结果表明,采用内插基线法处理测试结果时,两油样的相对误差分别为4.7%和-3.1% ;采用反向延长线法处理测试结果时,两油样的相对误差分别为52.6%和34.7%。因此,利用DSC 法测量原油析蜡潜热及含蜡量时,采用反向延长线作基线的测试计算结果误差过大,宜采用内插基线法确定基线。
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陈家庆 黄松涛 沈玮玮 潘泽昊 张龙 张宝生

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基于自主搭建的电场参数(尤其是波形)可调的原油乳化液电场破乳脱水实验系统,对3 种含水率的W/O 型原油乳化液试样进行了静态电场破乳脱水实验,以脱水率和Turbiscan 稳定性指数为评价标准,系统探讨了电场波形、电场频率、电压和含水率对原油乳化液破乳特性的影响。结果表明,交流方波的破乳脱水效果优于正弦波、三角形波以及脉冲直流波形。对于高频/高压交流方波电而言,最优频率和最优电压则根据含水率的不同而略有不同,含水率为30%时原油乳化液在最优电场参数下的脱水率可达98.7%。开发原油脱水电源应该结合高频/高压交流方波电场形式,且没有必要追求过高的电场频率调节上限,同时可将Turbiscan 稳定性指数作为评价合理电场破乳参数的可靠量化指标之一。
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梁光川 李杭杭 周军

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钢制输气管道在制造、安装或运行过程中不可避免地会产生表面裂纹缺陷,这些表面裂纹在外力和腐蚀作用下发生扩展造成管道破裂失效,严重影响高压天然气管道的安全运行,因此有必要研究表面裂纹倾角对断裂参数的影响规律。采用ANSYS 有限元模拟软件,建立了内压作用下含不同表面裂纹的管道的有限元模型,分析了不同倾角表面裂纹的J 积分变化规律。研究表明:裂纹尖端J 积分值随裂纹倾角近似呈余弦函数规律变化,在相同边界条件下,表面裂纹与管道轴向平行时,J 积分值最大,此时表面裂纹最容易发生扩展;表面裂纹与管道轴向垂直时,J 积分值最小,此时表面裂纹发生扩展可能性较小。
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黄思 何婧 王学谦 区国惟

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液环泵是广泛应用于油气储运等工程领域的基础设备。液环泵内的气液两相流动十分复杂,还存在能耗高,效率偏低等问题,目前关于液环泵性能预测的研究十分匮乏。运用多相流欧拉分析方法,模拟计算一种单级双作用液环真空泵内非稳态气液两相流场,得到了工作状态下液环泵内气液两相流速、压力及相分布规律,得到了液环泵吸气量和排气量等性能参数的非稳态特性及叶轮内气流旋涡分布规律。在流场数值模拟的基础上,预测计算了不同转速下的液环泵吸气量、轴功率与吸入压力关系等性能曲线,并得到了性能实验结果的验证,表明所采用的数值模拟和性能预测方法对液环泵的优化设计和应用具有一定的工程指导作用。
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吴瑕 李长俊 贾文龙

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领结法是近年风险评价方法中的研究热点,该方法致力于解决数据不足条件下的量化风险计算问题,以及实现风险的动态评价,与油气工程领域风险评价方法的发展目标一致。对领结法的定义、基本构成因素以及分类进行了阐述。分别介绍了直接因果关系图法和故障树-事件树法两类领结法的基本形式和适用条件。指出领结法的优点在于其涵盖了风险管理过程中的所有主体内容。结合目前领结法的3 个主要研究方向,对定性、定量和动态领结法的基本理论及其在油气工程领域的应用进行了综述。其中定性领结法仍广泛应用于不具备条件开展定量风险评价的系统,或以风险识别、风险状况交流为目标的安全管理项目。定量领结法主要采用与模糊理论相结合的方法,解决数据不足、数据不具有独立性以及专家知识局限性等条件下的量化风险计算问题。动态领结法则采用与贝叶斯网络相结合的方法实现风险评价结果的实时更新。
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蔡培培 宋文博 杜学军 滕延平 戚菁菁 孙伶

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石油管道站场储罐是存储石油的主要设备,同时也是石油战略储备库的主要组成部分。储罐底板的腐蚀情况直接决定着储罐的寿命。国内石油储罐底板主要的腐蚀控制方式为涂层加阴极保联合保护。由于罐底板焊接过程中,焊缝附近的涂层会受到损坏,而损坏的涂层难以修复,因此储罐底板阴极保护显得至关重要。目前国内存在一系列储罐底板阴极保护标准,在使用过程中发现存在一些问题,为了提高国内地上石油储罐阴极保护标准适用性和科学性,通过对比国内外相关标准并结合工作实际,开展标准差异分析研究,提出合理的标准制修订建议。
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曹学文 彭文山 胥锟 樊茵 孙晓阳

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砂磨管道是油气田开发中的常见问题,持续不断的碰撞导致材料产生凹坑或者划痕,进一步造成管道磨损减薄甚至泄漏等严重问题。管道内部流场多变、砂粒分布不均,导致砂粒冲蚀机理复杂。利用大型液固两相流冲蚀实验环道研究了双金属复合管内衬层316L 不锈钢的冲蚀性能,并与数值计算结果进行对比分析,揭示复合管弯管部位的冲蚀机理,结果表明:①砂粒对弯管的冲蚀磨损主要包括微切摩擦、犁割以及冲击变形3 种形式;②弯管处二次流对于砂粒运动影响显著,二次流使得弯头处砂粒由外拱向内拱运动,造成内拱部分区域的冲蚀;③受重力及流场影响,冲蚀最严重部位出现在弯头出口处的底部。
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邓志安 刘丹丹

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CO2 驱采出液中含有大量的CO2 气体,在气液分离过程中易产生大量泡沫,通过对卧式分离器内部导流板和消泡板的分离特性进行数值模拟,探讨其内部构件对CO2 驱采出液分离效果的影响。拟合分离器运行工况下采出液的物性参数,采用CFD 中的多相流混合模型,对分离器中导流板的4 种放置角度(15°、30°、45°、60°)进行数值模拟,研究发现:导流板放置角度越大,对气液分离的影响越有利,但这种影响逐渐不明显,在综合考虑导流板使用稳定性及寿命的情况下,选取导流板放置最优角度为45°;采用群体平衡模型(PBM)与CFD 多相流模型相互耦合,对分离器中放置1~3个消泡板进行数值模拟,研究发现:分离器内消泡板数量越多,其消泡效率越强,为设计更高效CO2驱采出液的分离器提供一定依据。
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刘刚 汤苑楠 李博 赵家良 陈雷

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对成品油管道内杂质沉积运移规律、影响因素及杂质沉积对管道的影响等方面内容开展了研究。设计建造了室内成品油携水携杂质试验环道,可以开展不同倾角、口径成品油管道内杂质运移沉积规律测试、内腐蚀特性测试;利用Fluent-DEM 耦合的数值方法,开展了不同工况下的固体颗粒在成品油管道内的运移特性研究。试验测试结果与数值模拟数据的吻合度较高,说明数值模拟方法具有较高的可靠性。基于试验与数值模拟手段,研究了杂质沉积特性、临界运移流速、沉积特性的影响因素以及杂质沉积对管道内腐蚀的影响。研究发现:固体颗粒通常沉积在上倾-水平管道弯头的后方,并获得了流速、管道倾角、口径、固体颗粒的密度和球度等参数对固体颗粒运移特性的影响规律,得到了杂质沉积对成品油下方积水的运移及管道内腐蚀特性的作用机理。
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刘扬 陈双庆 魏立新

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油气集输系统拓扑布局优化设计是包含多结构特征、多变量耦合、多尺度限制的大规模组合优化问题。基于该领域的研究成果,从发展阶段、理论方法综述了国内外集输系统拓扑布局优化的研究进展,指出油气集输管网拓扑布局优化理论未来的主要研究方向,提出三维地形条件下集输系统拓扑布局优化的研究难点并给出可行的研究思路。结果表明:考虑复杂影响因素、多管网形态的集输系统布局优化,全局最优算法开发,三维地形条件下的最优管网布置等问题尚需进一步研究。其中,三维管网拓扑布局优化可以在三维地形表征、数学模型建立、管道路由寻优等方面进行理论创新。
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崔艳雨 王宁

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微生物污染对航空油料系统的安全造成了极大的威胁,其影响不可忽视,不仅堵塞燃油泵堵塞,造成发动机燃油系统出现故障,严重时甚至导致机场所有飞机停飞。通过调研国内外航空油料系统微生物污染的相关研究,分析了微生物在航空油料系统中的生长繁殖环境及条件,分别从微生物污染对油品质量指标的影响、对设备设施正常运行产生的干扰以及使金属发生电化学腐蚀3 个方面论述了微生物污染对航空油料的危害,总结了航空油料微生物污染的检测方法,并有针对性地提出了防治微生物污染的具体措施,对航空油料系统的安全维护有一定的参考作用。
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黄辉荣 王玮 彭泽恒 丁艳芬 宫敬

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化学降凝剂改性是含蜡原油降凝、降黏的重要手段,一直以来备受国内外学者的关注,近年来新型化学降凝剂的出现使降凝剂的改性研究取得了长足的进步。总结了国内外现有的新型化学降凝剂的种类及制备方法,列举了新型化学降凝剂对含蜡原油改性效果的评价手段,阐述了新型化学降凝剂的改性机理及其影响因素。最后,提出了今后研究新型化学降凝剂的方向:将表观、介观、微观3 个层面的研究统一起来,进一步明确新型化学降凝剂的改性机理,提高其普适性;并且与含蜡原油低温输送研究相结合,揭示改性原油的低温流动规律。
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马贵阳 李文昭 潘振 仇阳 刘畅达

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促进天然气水合物快速、大量生成对天然气水合物工业应用具有重要意义,气水比作为影响水合物生成的关键因素,研究其对水合物生成的影响十分必要。本文首先提出一种新的理想气水比数学计算公式,在温度为275.15K、压力为6.6 MPa 条件下,研究了气水比对甲烷水合物生成影响,并验证理想气水比数学计算公式的准确性。结果表明:气水比大于1.8 时,水合物生成速率显著加快;气体消耗量由初始气体量和实验相平衡压强两个因素共同决定;水合物实际储气量受气水比变化影响较大;以十二烷基硫酸钠(SDS)溶液作为水合剂,在理想气水比条件下,水合物生成情况符合计算预期效果。选择合适的气水比,不仅可以提高水合物生成速率,还可以增加气体消耗量,提高水合物实际储气量。
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吴小华 蔡磊 李庭宇 杨绪飞 宇波

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随着清洁能源在能源消费结构中比例的增加,我国LNG 消费量快速增长,因此LNG 冷能利用已经成为当前研究热点之一。综述了国内外LNG 冷能利用概况,对其用于空气分离、轻烃分离、低温发电、海水淡化、二氧化碳捕集、废旧橡胶低温粉碎、制冷等技术发展现状进行了分析,结果表明:国外在LNG 冷能用于低温发电、低温冷库及空气液化等工业化应用方面较为成熟,国内对LNG 冷能利用开展了广泛而深入的理论和实验研究,但实际工程应用尚需进一步加强。由此指出目前我国LNG 冷能利用迫切需要将国外成熟的工程应用经验与国内丰富的理论及实验研究成果相结合,为我国LNG 冷能利用政策的制定和LNG 冷能利用产业的健康持续发展提供参考。
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孙东亮 邓雅军 宇波 梁永图

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为了克服直流式气液旋流分离器数值计算过程中收敛速度较慢、健壮性较差的问题,急需引入高效稳定的数值求解算法。本文首先建立了直流式气液旋流分离器的物理数学模型,然后分别采用SIMPLE,SIMPLEC 和IDEAL 算法这三种压力速度耦合算法对旋流器进行了数值求解,比较了这三种算法的计算效率和健壮性。数值计算结果表明:在不同网格数量、入口速度和湍流模型下,IDEAL 算法的收敛性和健壮性均优于传统的SIMPLE 和SIMPLEC 算法,因此在旋流器的数值计算中建议采用高效稳定的IDEAL 算法。研究结果为后续旋流器内气液两相复杂流动特性的研究及分离性能的预测奠定了基础。
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吕一宁 宫敬 王嘉琪 秦伟 史博会

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一旦水合物引起管道堵塞,将给深海油气资源输送造成严重威胁,因此,定量预测不同工况下水合物的形成尤为重要,但是目前气体水合物形成的动力学机理尚不明确。系统阐述了国内外油包水体系中水合物形成动力学的研究进展,着重介绍了气体水合物在以油相为主体的油-气-水多相体系中成核与生长的动力学模型,分析了主要模型的优点和局限性。基于油包水乳状液体系中气体水合物形成动力学的研究现状,提出多相体系中水合物形成研究应该从传质和本征反应的耦合机理入手,并结合不同尺度下的试验研究,考虑多相体系中的形成物理过程、传质和传热限制,从而建立适用性更广的水合物形成模型,为管道的安全流动提供保障。
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张引弟 胡多多 刘畅 刘捷 田磊 伍丽娟 沈秋婉 史宝成

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全球气候变暖一直是国际社会关注的热点,为了应对气候变化这一国际性难题,CO2 捕集、利用和封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)技术应运而生,而石油石化行业作为高碳化行业,将面临着更大的挑战。调研了全球石油石化行业在CCUS 技术领域研究取得的最新进展,以及我国开展的一系列相关技术研发和示范项目,进一步阐述了该行业所取得的技术成果。提出了一套针对石油石化行业CCUS 的技术方案,利用燃气锅炉产生的烟气与天然气进行三重整反应,将产生的合成气用于回注或者合成DME(分离出的CO2 用于驱油),并对这两种利用方式进行了经济性比较。在基础上,提出了一种环境风险评估方法——定性评估为主的风险矩阵法,制定了风险重要性等级二维矩阵表和风险重要性等级划分标准表,对今后油气领域CCUS 技术风险的评估具有指导作用。最后,就我国石油石化行业在CCUS 技术领域的发展提出了几点建议。
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梁永图 廖绮 张浩然 聂四明 颜筱函 马晶

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炼厂生产调度方案与炼厂经济效益的高低、生产过程的平稳与否息息相关,而生产调度优化有利于炼厂充分利用生产加工能力,实现利润的最大化。通过调研国内外炼厂生产调度优化的相关研究,从模型的确定性和求解方法两种角度出发,详述了不同时间表达法和不同调度模式下的模型特点,总结了求解炼厂生产调度优化问题的常用算法及其优缺点。结合目前的研究现状,分析了炼厂生产调度优化研究在模型构建以及求解方面存在的问题,并提出了今后研究方向。

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温凯 何蕾 虞维超 宫敬 陈树仁

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储层的压力动态变化是影响储气库注采能力的关键环节。为研究储气库注采过程中地层压力随库容量的动态变化关系,结合生产数据和物质平衡原理,建立了3 种评价储气库地层压力随库容量动态变化的快速计算方法,即生产数据拟合法、定容法和动态计算法。并利用3 种方法对储气库的地层压力随库容量的变化及地层压力在一个动态注采周期的变化进行计算,同时比较分析了定容法和动态计算法对储气库地层压力预测结果产生差异的原因,在此基础上对储气库注、采气量波动、注采周期对储气库地层压力的影响进行了敏感性分析。结果表明:3 种方法都可以用于对储气库地层压力变化的动态预测,方法1 的准确性依赖于生产数据的获取及生产数据变化趋势分析;方法2 适用于边水、油环的变化可以忽略的储气库地层压力预测;方法3 适用于对多种类型的储气库进行地层压力预测,但需要的地层参数相对较多。地层压力受日注采气量波动影响较小,受周期注采的影响较大。

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温凯 何蕾 虞维超 宫敬

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随着全球储气库投产数量日益增长,储气库安全运行及注采能力逐渐成为人们关注的重点。结合可靠度与储气库工艺运行的相关理论,综合采用蒙特卡洛、K/N 冗余系统等多种方法对储气库注采可靠性进行研究。研究内容包括储气库系统可靠性评价指标的建立、储气库系统可靠度计算、储气库系统注采工艺流程简化与计算、影响储气库注采能力的主要设备可靠度计算模型的建立。应用研究成果对某储气库注采过程中的相关设备单元及系统可靠度进行计算,结果能够反映储气库设备单元及系统注采可靠度随工艺参数及运行时间的变化规律。研究成果对于指导储气库合理、安全运行,提高储气库注采能力具有重要意义。

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李玉星 方丽萍 刘翠伟 李雪洁

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输气管道微泄漏检测一直是泄漏检测与故障诊断领域难以解决的问题。采用音波法泄漏检测技术对输气管道微泄漏进行检测,首先对采集得到的信号进行小波变换,提取可以远传的音波特征量,后对提取的音波特征量进行二次处理,运用duffing 混沌振子检测微弱泄漏信号的存在,最后对经长距离传播的微弱信号进行处理验证。研究结果表明:小波变换预处理融合混沌振子进行微弱信号处理,为输气管道微泄漏检测问题提供了有效的解决途径,进而为输气管道音波法泄漏检测技术的应用奠定基础。

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熊浩云 吴长春 玉德俊

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完成一次大型天然气管网运行方案优化预计要花费数十小时的计算机运算时间,其中绝大部分时间用于压缩机组功率计算,基于此,提出了用拟合函数简化压缩机的功率计算,但该方法未考虑压缩机进口温度对功率的影响。为提高拟合精度,引入压缩机进口温度对拟合函数进行了改进,并以国内某输气管道上配置的3 种型号压缩机为例检验其效果。结果表明:改进前的最大偏差在10%以上,而改进后的拟合函数最大偏差低于5%,平均偏差低于1%。将改进的拟合函数应用于某虚拟管道的工艺运行方案优化过程,拟合函数法与常规方法的计算结果绝对偏差低于0.67 MW,相对偏差低于1.1%,而拟合函数法至少比常规方法减少80%的计算量。

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陈周 唐培连 王玺 韩桂武

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基于精细化设计水下盾构隧道管道支座的目的,以西气东输三线中卫黄河盾构穿越为例,通过采用CAESAR_II 软件对整个穿越段管道进行应力和位移分析,最终指导管道支座的设计。中卫黄河构隧道穿越处设计压力为12 MPa,管径为1 219 mm。盾构隧道两岸竖井中心之间水平投影长度为450 m,隧道内预留西四线管道。盾构内管道安装分为竖井内管道安装和平巷内管道安装,竖井内管道作为穿越段整体管道进行补偿计算。平巷内输气管道均安装在已浇筑好的钢筋混凝土管道支座上,西三线和西四线并排敷设,管道中心距为2.08 m,支座沿管道轴向间距每15 m 一组,与管道之间铺10 mm 厚绝缘橡胶板,并用管卡固定管道,防止管道运营时侧移和上浮。盾构隧道竖井中心两侧25 m 外各设置固定墩1 个,西三线和西四线管道合用1 个固定墩。经软件计算得出支座管卡与管道之间的间隙距离,模拟了管道的位移情况,从而使管道支座设计更加精细化。

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付亚平 陈加松 李建君

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盐穴储气库从建成到投产运行需要经历注气排卤阶段,气卤界面检测与控制是注气排卤的关键技术,现有检测方法检测成本高、不能连续检测,为此提出光纤式界面测试技术。该技术利用分布式光纤测试技术,通过井下光纤测量温度变化,根据温度曲线拐点判断气卤界面的位置,操作简单、探测范围广、监测成本低、能连续测量井下气卤界面位置。将该方法进行实际应用后,与现有检测方法进行对比和评估,效果良好,其不仅可应用于盐穴储气库注气排卤阶段,还可在氮气阻溶、天然气阻溶造腔过程中使用,具有广阔的应用前景。

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刘继芹 刘玉刚 陈加松 李淑平 薛林佼 汪会盟 齐得山 李建君

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为指导存在偏溶、形状不规则特点的腔体进行天然气阻溶造腔修复作业,需要进行相关数值模拟研究。盐穴修复过程中,为保证腔顶安全,仅对目标深度段进行造腔修复,防止腔顶继续拓展,阻溶剂需求量大,因此选择来源便捷的天然气作为阻溶剂。建立数学模型,考虑盐岩上溶特征,编写盐穴储气库天然气阻溶造腔模拟程序,并针对金坛盐穴储气库L 井进行天然气阻溶造腔模拟。天然气阻溶造腔可优化单腔形状及体积,提高优质盐层利用率,降低腔体不规则对注气排卤作业的影响风险,保证腔体满足安全要求。研究结果表明,编制的程序可有效模拟天然气阻溶造腔过程中腔体形状的发展,模拟结果与现场工程作业一致,研究成果对提高单个腔体有效体积及腔体稳定性具有重要的意义。

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李建君 陈加松 刘继芹 付亚平 汪会盟 王成林

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与其他国家在巨厚的盐丘中建造储气库不同,中国在层状盐岩层中建造盐穴储气库,部分腔体未能按照设计形状溶蚀完全,损失大量库容。为了充分利用现有盐矿资源,需要对未溶蚀完全的畸形腔体进行扩容和修复。盐穴储气库完腔后无法继续使用柴油阻溶剂对不规则腔体进行回溶造腔,因此迫切需要发展天然气阻溶剂回溶造腔技术。对该技术的工艺流程、工艺参数的确定、造腔模拟技术进行了研究,并在西气东输金坛储气库进行现场试验,效果超出预期,成功对A 腔体增加自由体积14 000 m3,腔体上部突出的岩脊发生自然垮塌,排除了后期注气排卤过程中盐层垮塌砸坏排卤管柱的风险。该试验为国内首次腔体扩容及修复试验,对今后盐穴储气库建腔技术的推广及削减造腔成本有重要意义。

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李正杰1,2 武志德2 王汉鹏1 王粟1,2

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为了在地质力学模型试验中更好地利用相似材料模拟层状盐岩的蠕变特性,以金坛盐穴储气库为工程背景,根据相似原理和原岩物理力学参数,通过大量的材料配比及力学试验,研制出了符合金坛盐穴储气库层状盐岩力学特性的相似材料。该材料在蠕变试验中经历了初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3 个蠕变阶段,获得了相似材料在不同应力下的稳态蠕变率和长期强度,研究表明其蠕变特性与盐岩原岩具有相似性,为地质力学模型试验中研究蠕变特性对盐穴稳定性的影响奠定了基础。

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杨海军

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我国盐穴储气库的建设历程划分为技术研究与探索阶段、技术消化与形成阶段、技术成熟与发展阶段3 个阶段,在建设过程中形成了老腔改造、腔体气密封测试、光纤测试油水界面以及高效注气排卤等多项特色技术。为保证盐穴储气库的安全稳定运行,提出了一套在注采运行过程中监测井口温度压力、地面沉降、腔体形态、井筒完整性在内的体系及方法。指出我国盐穴储气库建设存在造腔速度慢、老腔改造难、适建库址少等问题,现有工艺技术还不能完全满足我国层状盐层地质条件下盐穴储气库建设的需要。针对盐穴储气库建设过程中面临的技术挑战,提出了相应的攻关研究内容,为我国盐穴储气库的技术发展指明了方向。

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陈博 袁光杰 班凡生 王子健 夏焱

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回声法检测盐穴造腔气水界面具有操作方便、成本低等特点,能有效控制腔体形态,然而盐穴造腔过程中环空状况复杂,波形识别难度大,导致回声法检测造腔界面存在精度不高的问题。首先利用Gambit 软件建立了回声法检测盐穴造腔氮气-卤水界面数值模型,再利用Fluent 软件数值模拟了回声法检测盐穴造腔氮气-卤水界面波形,给出了环空尺寸固定、缩小、扩大3 种条件下的氮气-卤水界面检测波形特征。研究结果表明:在不同环空状态下,压力波曲线各有鲜明特征,可以利用回声法对盐穴造腔界面进行精确识别。研究成果对盐穴造腔回声法界面检测具有重要理论与实践指导意义。

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班凡生

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我国采用以正循环为主的单井对流法造腔方式,盐穴储气库造腔速度慢,建造200 000 m3 腔体需要4~5 年。单一的造腔方式很难适应国内地下储气库快速发展的需求,需要寻求多种适应我国层状盐层建库的造腔方式,快速提高造腔速度。通过数值计算及现场应用,阐述了各种造腔方式的过程及优缺点,分析了反循环造腔、大井眼造腔、双井造腔、双管柱造腔的提速原因。研究表明:反循环造腔、大井眼造腔、双井造腔、双管柱造腔是盐穴储气库造腔技术发展的主要趋势,可有效提高造腔速度;大井眼、双井以及双管柱造腔存在不足及难点,许多关键技术需要进一步攻关,大井眼固井难度大,双井造腔腔体控制及检测难,双管柱造腔过程中生产套管易受卤水腐蚀;反循环造腔技术已在金坛地区成功应用,造腔控制及检测技术较成熟,盐穴造腔速度能够提高20%以上,可有效提高我国层状盐层造腔速度,推进我国储气库建设进程。

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梁光川 李庆 彭星煜

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地下储气库的建设属于高风险、高投入项目,地下储气库设计方案的优选直接关系到其整体经济效益。为此,综合考虑地下储气库综合费用、垫底气量、最大地层压力、工作井数、压缩机功率及地下储气库的使用寿命等影响因素,将多目标决策密切值法与熵权法相结合,建立了地下储气库方案设计优选模型。以我国某地下储气库为例,对地下储气库的6 种设计方案进行优选分析。结果表明:设计方案4 为该地下储气库设计的最优方案,与文献[5]的优选结果存在较小的偏差,是由于增大了地下储气库建设综合费用的权重,这也正符合地下储气库这种大型地下工程偏重技术经济的要求。验证结果表明所建熵权密切值法地下储气库设计方案优选模型具有较高的推广应用价值,能够为地下储气库设计方案的优选提供有益的指导。

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孙浩 帅健

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为了提高管道内检测数据的利用率,充分挖掘内检测数据,结合国内外长输管道内检测数据对比方法,分析了在关键点对齐过程中可能出现的问题并提出了解决方法,总结了关键点对齐的步骤。在焊缝、弯头及阀门等关键点对齐的情况下,两轮内检测数据进行缺陷匹配(包括腐蚀、制造缺陷、凹陷、裂纹及其他缺陷)的主要依据是相对里程、钟点方向及表面位置这3 个位置要素。根据缺陷增长速率可以将缺陷划分为活性缺陷点、非活性缺陷点、新增缺陷点及其他缺陷点4 类。通过对某长输管道的两次内检测数据进行对比分析,确定了缺陷位置,并估算了缺陷增长速率,为管道运营单位的决策提供了帮助。

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马勇 刘培林 陈文峰 张姝妍

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深水油气开发中一般采取多条混输海管分别由不同水下生产系统回接至同一中心平台处理,不同海管的运行状态不同,清管、停输再启动或增加输量等瞬态操作将会产生体积巨大的段塞,影响平台上部流程运行。根据段塞缓冲体积计算公式,针对2 种深水海管并联集输系统,从流动保障角度提出了段塞联合接收策略:优化段塞接收方式,将平台上部所有段塞接收设备联合起来,配合工艺流程调节,共同应对某一条海管的严重段塞流工况;或优化组合各海管运行状态,合理规划海管系统操作参数、步骤和时机,从而减少海管系统总体段塞缓冲体积。以某深水气田为例,对比了应用该技术前后段塞缓冲体积及段塞接收设备尺寸的变化,结果表明:在保障段塞流安全平稳接收前提下,段塞联合接收技术可大大节省平台空间和工程投资。

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李柏松 杨晓峥 苏建峰 谭东杰 刘志海 张兴 董学刚

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为了响应国家政策号召,保障国家能源安全和支持民族工业发展,近年来中国石油组织优势力量进行了管道输油泵国产化相关研究工作,特别是2 500 kW 级双额定工况管道输油泵研制方面成效显著。介绍了管道输油泵国产化经历的以使用国产输油泵为主、引进消化吸收和国产化加速发展的3 个阶段。说明了2 500 kW 级输油泵采用的技术要求,分析了2 500 kW 级输油泵设计与制造主要特点,国产化管道输油泵为单级双吸水平中开结构,设计了高效水力新模型,能通过更换叶轮和导叶实现同一壳体两个额定工况功能,采用滚动轴承支撑、高性能密封环和集装式机械密封等配套方案。利用同一测试平台、同一标准进行出厂性能比对测试,国产化管道输油泵额定效率达到89.8%。

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江帆 岳鹏飞 黎斯杰 肖纳

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在油水环状流管道运输过程中,球阀启闭时流道截面变化会对油水环状流稳定性产生较大影响。用VOF 模型与CSF 模型追踪油水界面,采取标准的k -ε 湍流模型,建立数值模拟控制方程,分析球阀在不同开度及不同入流速度下油水环状流的流动状态,并建立了油水环状流试验平台进行验证。结果表明:数值模拟结果与试验结果一致,数值模拟能够很好地分析环状流在球阀内的流动;阀门开度对流型、油相体积分数、阀两端压力差、油相粘壁距离均产生影响,开度较小时,阀内与阀后出口管道的油水环状流遭到破坏,油相体积分数较小,阀两端压力差较大,油相容易粘附管壁;入流速度也对上述参数产生影响,较高的入流速度能够改善油水环状流的稳定性。

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曹学文 王庆

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气液两相流管道流动参数复杂,一旦发生泄漏,管道内的工艺运行参数就会改变,极大地增加了检测难度。以流体力学基本守恒方程为基础,利用双流体模型建立气液两相流泄漏系统数学模型,并以5 km 混输管道为模型,模拟分析分层流和段塞流流型下气液两相流管道的泄漏规律,探究流型、泄漏口尺寸及位置等因素对流动参数的影响。结果表明:管道发生泄漏后,管道沿线压力值均降低;泄漏点上游流速略有上升,下游流速明显降低;泄漏点下游持液率降低,上游持液率几乎不变;当流型为分层流时,泄漏不会导致流型的改变;当流型为段塞流时,较大尺寸的泄漏会使流型由段塞流变为分层流,较小尺寸的泄漏不会改变流型;泄漏点越靠近管道出口,泄漏点上游压力降低幅度越小。

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焦智 檀朝彬 孙介涛 孟凡琢 梁星 骆林依

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为解决移动通信网络盲区长距离输油管道盗漏预警的问题,利用北斗FB3511 模块的短报文卫星通信功能,设计了集单片机、DSP、北斗模块于一体的低功耗长距离输油管道预警系统。根据输油管道预警系统工程应用的要求与通信网络盲区无法使用移动网络链路进行数据传输的特点,提出了实时预警、地理位置定位、分布式拓扑结构及低功耗的功能要求,据此完成了整个系统的方案设计。预警系统硬件平台由信号采集与调理模块、单片机模块、DSP 模块、北斗短报文模块及供电模块组成,详细介绍了整个系统的工作流程。系统的现场试验表明,本系统可以实现移动通信网络盲区长距离输油管道盗漏的实时预警,系统的定位精度、系统延时、平均功率等各项指标满足系统设计的要求。该系统对于保障移动通信网络盲区长距离输油管道的运行安全具有重要意义。

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李建君 巴金红 刘春 何邦玉 李淑平 陈加松

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金坛盐穴储气库采用单井双管油垫法分步式进行造腔。由于地下情况复杂,盐穴腔体在建造期间可能会遇到注水排卤井口泄漏、井筒泄漏、阻溶剂界面异常、造腔管柱故障及腔体泄漏等问题,若不能及时发现并采取应对措施,将会导致阻溶剂界面失控、造腔中断以及腔体体积损失等后果。金坛盐穴储气库通过在造腔实践中解决现场问题,形成了完善的造腔现场应对措施和监控体系,积累了处理造腔突发异常情况的经验,有效的保证了造腔的连续性,缩短了建腔周期,对后续盐穴储气库建设提供理论依据和技术支持。

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李庞 冯良 王昱

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为了最大限度地消除LNG 加气站的安全隐患,分析了LNG 的化学属性和低温特性,基于LNG 加气站的间歇生产过程,利用HAZOP 分析方法,对LNG 加气站存在的危险因素及其后果、原因、防护措施进行分析。卸车过程的危险因素:槽车停放随意或停车后有滑动可能性,LNG 泄漏;储存过程的危险因素:储罐过量充装或溢出,安全阀失效,保冷出现问题,罐内液体分层;加液过程的危险因素:潜液泵出口压力高、流量大,进入加气机的LNG 出现两相流,加液计量偏差较大,LNG泄漏。根据分析结果,提出了防护措施,实现了LNG 加气站的安全运行。

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周亚薇 张金源 张振永

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基于可靠性的设计方法能针对管道实际失效形式,对不同极限状态的荷载和抗力等不确定因素进行定量分析,确保管道安全可靠;全生命周期费用的比选可权衡管道耗材、施工、运行维护及失效后果,在保证安全的前提下,实现管道经济性最优。针对管径273 mm 的某天然气管道,首次采用可靠性的设计方法进行钢管壁厚设计。利用调研得到的管道材料、施工和运维等不确定参数,计算目标可靠度下的临界壁厚;根据规格壁厚的规定,分别对5.2 mm、5.6 mm、6.4 mm 和7.1 mm 壁厚方案的全生命周期费用进行定量计算分析。结果显示:5.2 mm 方案的建设期和运营期费用最低,但失效概率大导致其潜在损失费用明显高于其他方案;6.4 mm 方案的全生命周期费用最低,30 年总费用比5.2 mm 方案低0.51%。基于安全可靠性和经济适用性的综合考虑,推荐采用壁厚6.4 mm 方案。

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高洁 李蛟 梁建青 李麟 茹治敏 李丹 于培林 郭文浩

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北京油气调控中心掌握着各大油气管道的调度与控制权,油气管道地区公司需要通过驻站人员进行日常维护与管理,人力成本较高、调度室作用未充分发挥。为进行运行管理模式探索,在目前我国油气管道三级控制模式基础上,提出集中监视、集中巡检运行管理理念,建立集中监视报警系统,将管道运行报警参数分为十大系统在地区公司调度室进行报警显示。应用表明:该系统的建立实现了在地区公司调度室能够快捷、清楚地了解各站场及阀室关键报警的目的,提高了地区公司对于异常信息的反应、处理速度,进一步提升了站场自动化管理水平,减少了驻站人员配置,达到了减员增效的目标。

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寇宝庆 赵鄢鹏 张华芬 桑俊宝 郭启先 时盈盈

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泥水平衡盾构机颚式和锥式破碎模式适应的地层、隧道规格均不相同,为了解决对于较复杂的隧道工程采用单一破碎模式的盾构机施工效率较低的问题,通过对盾构机破碎机理的研究,对泥水平衡盾构机进行复合破碎模式改造。改造共分为封闭泥水舱、锥式破碎筋设计安装、栅隔板设计安装、锥式破碎系统配套喷嘴改造等4 步,改造后泥水平衡盾构机变为两种破碎模式并存,提升了泥水平衡盾构机各地层的适应能力,使盾构机在复杂地层盾构掘进效率提高了20%。

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刘君涛

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针对长输天然气管道进口爆管保护装置存在功耗高、费用高、误关断事件较多、备品备件订货周期过长等问题,通过国产化试点改造,从数据存储、掉电保护以及能耗控制等方面进行改进,研制了一套国产化爆管保护装置。该装置总体硬件框架构成包括模拟输入电路、数字输入电路、电源及充电控制电路、数字量输出电路、信号处理与存储电路及通信电路;在软件实现方面采用IAR 公司的iar embedded workbench for msp430 软件,用C 语言进行程序编程。国产化爆管保护装置具有充电、数据采集、计算、报警分级机制、事件日志记录、自动关阀、显示以及通讯等功能,实际工程测试结果表明:国产化爆管保护装置在技术和性能上完全可以替代进口设备,且购买费用低,具有较好的推广价值。

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张慎颜 李秀美 葛玖浩 陈国明

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深水水下分离器服役环境下的载荷工况复杂,服役寿命易受多种因素影响。为了确保深水水下分离器服役期间的安全可靠性,进一步研究由不同材料的水下分离器承压结构强度可靠性与设计尺寸及加工材料性能之间的定量关系。采用蒙特卡罗法,以承压结构壁厚、材料屈服强度等参数为随机输入变量,建立了承压结构串联系统模型,并且通过外压试验验证了模型的准确性。模拟承压结构设计参数的随机性,得到承压结构的应力强度分布特征和各参数对结构强度可靠性的敏感性和灵敏度。算例分析表明:在2 000 m 的深水条件下,水下分离器承压结构的可靠度达到99.565 3%,筒体壁厚是影响承压结构可靠性的最主要因素,研究结果为深水水下分离器的优化设计提供了技术参考。

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唐亮 李玉星 臧垒垒 王武昌 朱建鲁

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晃荡对LNG 船的液舱围护结构具有局部冲击力,不同结构的舱型对晃荡的敏感性不同。利用VOF(Volume of Fluid)流体力学模型对3 种主要的LNG 船液舱进行了数值模拟,根据不同充满度下液舱受力情况,对3 种液舱的优劣以及最佳充满度要求进行分析,结果表明:在晃荡条件下,Membrane 型(薄膜型)液舱对充满度的敏感性最大,最佳充满度液面范围为小于10%或大于80%;SPB 型(Self-supporting Prismatic Type B)液舱的壁挡板有效地消耗了液体晃荡的能量,具有良好的防晃荡特性;Moss 型(球型)液舱晃荡敏感性介于Membrane 型与SPB 型之间,充满度为50%~70%时受力最大。研究成果对于选择合适的LNG 液舱结构形式具有一定的指导意义。

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彭晔

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为了实现长输天然气管道站场由调控中心实施集中调控的目的,通过对现阶段长输天然气管道SCADA 系统控制权分配原则的研究,即在同一时间有且只有一方拥有对某一单体设备的控制权,建立了全自动运行时的调控权限分配模型。在此基础上,分析了通信中断情况下控制权的自动切换需求,基于心跳协议(heartbeat protocol)的原理,提出了SCADA 系统调控权自动切换步骤。模型的建立及实现使SCADA 系统在全自动运行时具备了通信信道的检测功能,大大提高了整个系统的鲁棒性,为长输管道的安全运行提供了保障和支持。

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李建君 敖海兵 巴金红 陈加松 汪会盟 李淑平 胡志鹏

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盐腔注采周期的变化导致腔内温度周期性变化,进一步导致围岩热应力的周期性变化。由于盐岩抗拉强度低,当这种周期性热应力为拉应力且数值较大时,盐岩将发生破碎从而导致腔体产生垮塌现象。在此,结合声呐带压测腔实测的盐穴腔体形状和体积数据,采用有限元数值模拟方法,将温度场与已建力学模型进行耦合建立热应力模型,并对常规模型和热应力模型进行对比,以分析热应力对腔体稳定性的影响。结果表明:在常规模型中表现稳定的部分区域,在热应力模型中却发生垮塌现象,热应力模型计算结果与声呐实测带压测腔结果吻合,由此推断温度变化所产生的热应力是影响腔体稳定性的重要因素,严重时可能导致腔体垮塌。因此,腔体热应力影响因素的提出,进一步完善了腔体稳定性评价体系,使评价结果更加接近于地层的真实情况。

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周冬林 李建君 王晓刚 刘继芹 井岗

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地下盐岩由于良好的物理力学特性,被国内外公认为存储石油、天然气最理想的介质,中国利用地下盐岩建设储气库起步较晚,已建成储气库产能亟需提高。与此同时中国储气库建设面临建库优质盐矿资源短缺、建库成本高、投产速度慢等问题,而各地盐矿企业采盐形成的地下老腔数量众多,因此利用老腔改建储气库是加快储气库建设投产的有效途径。通过分析云应地区盐层特征和采卤井资料,从盐腔的密封性、稳定性和经济性方面对该地区的老腔进行评价。结果表明:云应地区的盐层埋深较浅,构造平缓,无断层破坏,盖层密封性好。地下老腔数量众多,体积大,顶板厚度大,矿柱宽度大,部分老腔由于井距较小且采用压裂连通开采,存在盐腔连通串层等问题。相比之下,采用水平井对接方式采卤的老腔井距较大,矿柱宽度较为理想且未受压裂破坏,是该地区老腔改造的首选。

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薛鲁宁 宋文博 郑洪龙 周利剑 张玉志 刘冰 王新

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在充分借鉴水运、铁路、电力等行业安全监管指标及相关研究成果的基础上,提出了油气管网系统安全指标体系框架。从油气管道运行面临的社会、环境、供应压力及管道自身的缺陷状况,提出了油气管网系统压力类指标;从管道的日常运维和发生事故时的应急响应两个方面,提出了油气管网系统响应类指标;从管网发生事故可能导致的人员伤亡、环境污染及供应损失3 个方面,提出了油气管网安全状态类指标。管道运营方能够通过压力类指标和响应类指标,对管网的安全进行定性判断,找出油气管网安全运行中的薄弱点;状态类指标是管道安全性的直接度量指标,可将其作为管道安全的控制指标。油气管网的压力-响应-状态指标体系,对政府监管和管道企业安全管理具有一定的参考意义。

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杨海军 王元刚 李建君 薛雨 井岗 齐得山 陈加松

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淮安储气库、楚州储气库等西气东输外围储气库纯盐段厚度较小,若建库采用常规直井单腔造腔工艺,则必须钻深井连通不同深度的盐层。随钻井深度的增加,储气压力升高,地温升高,投资增加,蠕变效应也将增加。而采用水平造腔技术,可以在浅层选择相对较厚的纯盐段建造水平腔,从而最大化地利用盐岩体积。通过对水平造腔工艺、水平盐腔稳定性以及经济性进行了分析,论证了水平造腔技术在我国的可行性。结果表明:水平造腔成本较小,且腔体稳定性能够满足注采运行条件,但是腔体形状的控制与检测尚存在一定困难。研究结果为后续开展水平造腔试验提供了技术支持。

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井岗 何俊 陈加松 周冬林 王晓刚 刘继芹 齐得山 肖恩山

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建立石油战略储备已经成为石油消费经济体为了保障能源安全所采用的主要应急手段,我国第三期石油储备基地建设把盐穴储油库作为重要研究方向。为了研究淮安盐矿储油前景,对盐穴储油库建设基本地面条件、地质条件、建库层段、库容以及盐化老腔等方面进行分析得到:淮安地区淡水资源丰富,卤水消化能力强,靠近日照至仪征的原油管道;淮安盐矿第三岩性组合埋深适中,C1井区Ⅲ-1~Ⅲ-5 盐群和X2 井区Ⅲ-7~Ⅲ-9 盐群夹层少,含矿率高,优选为建库有利层段;采用六角网格布井方式,在选取的7 km2 有利建库预计可部署20 口新腔,单腔有效体积为24×104 m3,总储备能力可以达到480×104 m3;储油与储气项目统筹发展,节省建设投资;盐化6 口老腔当前有效总体积为44.2×104 m3,改造后继续溶腔预计总储油体积可以达到90×104 m3。结果表明:淮安盐矿具备建设石油战略储备的潜力,研究结果可为国家三期石油储备基地库址选取和淮安盐穴储油库预可行性研究提供借鉴意义。

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敖海兵 陈加松 胡志鹏 齐得山 付亚平 任众鑫 刘继芹 张新悦

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腔体损伤评价是盐穴储气库的安全运行涉及到的重要问题之一。通过对盐岩力学特性开展室内系统试验,利用损伤力学、岩石流变学理论及有限元数值模拟的方法,开展对盐穴储气库运行过程中腔体损伤评价体系的研究。盐岩损伤评价方法包括最大拉应力准则、最大剪应力准则、最大畸变能准则、膨胀强度准则、蠕变强度准则。利用Abaqus 软件对所关注盐穴的评价指标进行数值模拟计算,并将计算结果与声呐实测结果对比,结果表明:所采用的腔体损伤评价体系能够很好的对腔体注采运行过程中的损伤破坏进行评价,为今后盐岩损伤评价预测及控制提供依据。

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孙铁良 张群 刘飞 刘芸 段然 郭伟登 石健

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为了实现基于Oracle 商用数据库开发的长输油气管道SCADA 系统PCS 软件对开源数据库PostgreSQL 的支持和优化。对Oracle 与PostgreSQL 数据库的功能和语法结构进行了详细的分析。在此基础上,提出采用PostgreSQL 中表继承的方法,实现了对Oracle 表分区功能的替换;通过分析Oracle 与PostgreSQL 存储过程的语法差异,对PCS 中的存储过程进行了改造和优化处理;利用PostgreSQL 对Python 语言的扩展支持,实现了存储过程对本地文件的直接读取功能;利用在PostgreSQL 中创建新视图的方法,实现了对Oracle 同义词功能的替换;采用在PostgreSQL 中创建一个对象数据表的方法,实现了对Oracle 目录对象功能的替换,并提出了一种软件架构方法,从而实现了PCS 软件对Oracle 与PostgreSQL 两种数据库的支持。通过这些改造,成功实现了PCS 对PostgreSQL 数据库的完美支持和性能优化。

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李景翠 王思中 张亚明 路立君

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为了实现盐穴储气库的可靠设计,确保储气库的长期稳定运行,腔体必须满足以下稳定性准则:无或只有很小的拉伸破坏区、无或只有很小的剪胀损伤区、有限的体积收缩率等。以金坛区块一口典型井为例,运用二维轴对称有限元软件LOCAS 从腔体稳定性和体积收缩率两方面对所设计的3 种腔体形态进行数值模拟。对比分析稳压运行1 年后3 种腔体的状况,从而优选出腔体2,并给出腔体的最优长短轴比进一步指导施工现场的溶腔作业。研究结果为金坛地区盐穴储气库的腔体形态设计提供参考。

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李遵照 刘名瑞 薛倩 程亚松 张雨 葛建良 方四芳

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为研究非石油基组分油用于渣油掺稀降黏的机理和黏温模型,测定了页岩油、水上油和煤柴油3 种非石油基组分油用于辽河减压渣油掺稀降黏的黏温数据。实验结果表明,3 种稀油对渣油降黏效果显著。分析认为:沥青质基本片层结构之间的缔合作用力是影响渣油掺稀降黏效果的重要因素。将张克武导出的液体黏度理论方程拓展应用于渣油掺稀混合油的黏温关系描述。基于实验和分析,提出渣油掺稀降黏包括沥青质稀释和解缔两种机理,并建立了渣油掺稀降黏模型。该模型计算值与实验值吻合较好。模型参数反映了混合油的构成和稀油对渣油沥青质缔合作用的影响,具有一定的物理意义。

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杨玉锋 葛新东 郑洪龙 张强 程万洲 马杰

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影响管道可靠性的因素众多,为了研究第三方损坏因素对管道可靠性的影响规律,结合管道遭受第三方损坏活动冲击概率和冲击力作用下管道失效概率两个方面,建立了定量计算模型。采用故障树分析方法,建立了管道第三方损坏故障树,确定影响第三方损坏活动因素的类型及逻辑计算关系,研究了故障树中基本事件概率取值方法,从而可计算管道遭受第三方损坏活动冲击的概率。在第三方损坏冲击力作用下,管道本身材料强度产生抗力,基于冲击力和抗力的相互作用,研究了穿刺失效模型和凹陷-划伤失效模型,确定了两个模型的极限态方程,可定量计算第三方损坏对管道可靠性的影响程度。以我国某天然气管道为例,收集计算所需参数因子,计算了第三方损坏导致管道失效概率值。

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刘国 原海嵘 杜艳霞

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钳位式排流器在管道交流干扰防护中有广泛的应用,但目前管道业界少见对钳位式排流器工作原理的讨论,在其应用中存在诸多误解。通过对钳位式排流器内部结构分析,结合现场检测数据,针对钳位式排流器对管地交流电压的缓解,以及对阴极保护通电电位和极化的影响进行了探讨,并对钳位式排流中地床材料与管道电位差对管道通电电位的影响进行了分析。基于以上研究内容,针对目前业界对该设备的误解进行了澄清,钳位式排流器不具备隔断直流的功能,其对阴极保护的补充作用有待进一步研究确认。采用钳位式排流器后,管道通电电位可能会出现负向偏移、正向偏移或不偏移3 种情况,而偏移方向和程度与排流地床/管道之间的电位差密切相关。

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方秀荣 王俊峰 曹文胜

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大直径薄壁弯头广泛应用于油气输送管道工程。采用局部感应加热并通过液压力推制成形成为弯管加工的主要工艺方法,由此,装备的液压推制速度和感应加热参数的准确匹配成为影响弯管质量的重要因素。针对感应加热过程中集肤效应对加热效果影响的不确定性,在感应加热理论分析的基础上,研究了基于集肤效应的关键参数并借助于有限元模拟计算的方法,分析各工艺参数对管材感应加热过程中焦耳热分布的影响,并通过建立正交试验实现参数组优化。结果表明:感应加热装置的设计应综合考虑电流频率、电流密度、管材与感应圈距离3 个参数的变化梯度对集肤效应的影响,得到最优参数组,为与之相匹配的弯管推制速度提供准确的设计参数要求,在保障弯管质量的同时,大大提高装备现场调试及生产的效率。

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张新放 关克平

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浮式液化天然气生产储卸装置(Floating Liquefied Natural Gas System,FLNG)作为一种新型的天然气开发平台,其理论研究已成为海洋工程领域的研究热点。介绍了该装置的基本组成,重点阐述了其在海域作业时容易产生的几种水动力响应问题,包括多浮体(FLNG 与LNG 运输船)间耦合的水动力、液舱晃荡对FLNG 的影响、船体与系泊系统耦合的水动力分析、单点系泊FLNG 水平面稳定性等;梳理了国内外专家学者对该装置技术的研究成果,并对未来的研究方向进行了展望,以期对今后FLNG 的进一步研究提供了理论参考。

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刘佳祥 胡谋鹏 陈周 苏卫峰 詹胜文

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为了解决季节性冻土隧道冻害现象影响隧道结构和运营安全的问题,结合寒区的气象和油气管道隧道内常年恒温、洞门常闭、小断面的特点,提出了适用于油气管道寒区小断面隧道保温设计。经过管道和隧道围岩整体温度场模拟分析,依据隧道围岩温度及冻融情况,确定了设置保温隔热层的位置与长度;形成了一种油气管道寒区小断面隧道隔热保温层合理厚度的计算公式;采用了保温层与保温门联合防冻的方案。保温设计可应用于油气管道寒区小断面山岭隧道,对于大断面管道隧道也有一定的指导意义。

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刘珊珊 焦文玲

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LNG 空温式气化器是气化站内的核心设备,其管内气化传热特性对于设计与运行优化具有重要意义。以实际运行中的空温式气化器单根翅片管为原型,运用计算流体力学软件Fluent,采用VOF(Volume of Fluid)多相流模型及Lee 冷凝相变模型,对LNG 管内气化传热与流型进行了数值研究。结果表明:LNG 在空温式气化器内气化的主要流型为泡状流、弹状流、搅拌状流及雾状流,且与Hewitt、Roberts 流型图吻合较好;在LNG 管内气化过程中,随着气相体积分数的增加,局部传热系数呈先增大后减小的趋势;管内局部传热系数随着壁面加热热流密度的增大而升高,LNG 在空温式气化器内气化传热以核态沸腾传热为主。

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杨志勋 阎军 熊飞宇 丁龙辉 岳前进

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为了保证大量液化天然气能够在低温波纹柔性管道中快速持续有效输送,对管内流体的流动特性规律进行分析。针对波纹柔性管道内部流体的流动特性,给出了当量摩阻理论分析方法。基于液化天然气流体性能参数建立了考虑螺旋特征的管道内部流体数值模型,并采用Fluent 软件仿真模拟了不同波纹形状管道的流动规律,通过数值模拟对不同结构参数的C 形波纹管流的流动特性及敏感性进行对比分析。研究表明:螺旋结构能够有效提高通流性能,在实际工程中不同波纹形状的低温波纹柔性管道传输性能差别很大。研究结果为海洋LNG 传输低温波纹柔性管道的结构设计有重要的参考意义。

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王元刚 陈加松 刘春 李建君 薛雨 周冬林 王晓刚

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在盐穴储气库的建设过程中,巨厚夹层的存在不仅使造腔难度大幅增加,而且在不同程度上影响腔体形状。为了充分利用盐层,对巨厚夹层的垮塌过程及其控制工艺进行研究。以国内某储气库12 m 的厚夹层为例,选取2 口井进行现场试验。结果表明:巨厚夹层作为直接腔体顶板时,出现整体失稳垮塌的概率较小;在巨厚夹层达到一定跨度后,上下同时造腔,井眼处易产生局部破坏,从而引起夹层的大面积垮塌。结合现场数据分析可得:通过控制井下工艺使厚夹层跨度达到60 m 时,既可以使厚夹层大面积垮塌,又可以减小井下工艺的复杂程度,研究结果对盐穴储气库厚夹层处理具有一定借鉴作用。

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裴东波 郑颖 赵强 孙伶

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基于油气管道项目的技术经济特性和后评价实践经验,结合因果分析法和层次分析法相关理论,识别分析了影响油气管道项目经济效益的影响因素,建立了影响因素关系模型,提出了油气管道项目经济效益提升和后续管道项目建设过程中需要注意的问题。研究表明:影响油气管道项目投资和经济效益的主要因素包括价格、输油(气)量、地区发展状况、运行成本、财税政策等,管输量和管输价格是影响管输收入的直接因素,低输量、高成本运营是制约管输企业发展和经济效益提升的根本原因,通过梳理输油(气)规模、资源配置、管输价格、市场发育之间的关系,找出了关键影响因素,旨在为提高油气管道项目经济效益提供对策与建议。

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齐得山 巴金红 刘春 汪会盟 王元刚 王晓刚 李建君

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为保证储气库造腔的正常进行,需持续对造腔过程中的各项生产动态数据进行监控分析,及时发现问题并采取相应的措施。对造腔过程中监测到的压力排量、排卤浓度、形态体积等生产动态数据实际值与计算的理论值进行了研究。通过分析两者的差异性与油垫深度、两管距、不溶物蓬松系数等造腔参数之间的关系,形成了一套根据生产动态数据判断造腔参数是否异常的方法。如果造腔过程中造腔内管脱落,会出现油垫压力实际值大于理论值,排卤浓度实际值小于理论值的现象。若油垫上升,则油垫压力实际值小于理论值,排卤浓度实际值大于理论值。结合声呐测腔数据,用生产实例对该方法进行了验证,对分析造腔过程是否偏离设计方案具有重要的指导意义。

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李辉 张志霞 赵乐新

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天然气管道故障率随运行时间的增加而不断增加,传统的等周期预防性维修无法满足天然气管道失效特性,为提高天然气管道的安全性,开展对弹性维修周期模型的研究。既要提高系统的可靠性,又要控制维修成本,将天然气管道的可靠性和天然气管道维修的经济性结合起来,根据系统故障率的变化,运用预防性维修的相关理论,引入役龄回退因子建立系统可靠性-维修成本多目标优化模型。结合具体的工程实例,在MATLAB 平台下,应用多目标粒子群优化算法对模型的具体算例进行求解,得到以可靠性和经济性为目标的弹性预防性维修周期,为企业天然气管道的维修管理提供理论依据。

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甄莹 贺娅娅 曹宇光 张士华 史永晋

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针对中国部分管道面临废弃但尚无管道弃置实际操作经验的问题,对国外油气管道废弃经验进行了调研、总结,给出了国外陆地和海底管道废弃方法:陆地管道首先根据废弃矩阵初步确定其废弃方法,然后对管道进行现场评估,综合考虑管道使用现状、废弃成本、环境等多方面因素,对最初确定的废弃方法进行修正,二次确定最终的管道废弃方法;海底管道废弃处理方法主要取决于当地环境保护法律法规的相关规定,大部分海底管道均采用原地废弃的方法,而部分位于特殊位置的海底管段需要进行拆除。同时,提供了不同类型的油气管道废弃实例,为中国油气管道的废弃提供参考。

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王晓波 李诗赞 代雪云 张楠

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随着城市快速发展,通讯、热力、油气、供排水等管道相继建设并投入使用,由于规划、管理或部分历史遗留原因使得各管网在地下纵横交错,形成一张巨大的“蜘蛛网”,且无统一有效的管理机构,一旦发生油气管道泄漏,如何快速辨识及事故溯源成为当前安全及应急管理的难点。针对该问题,提出了基于DBN 的油气管道事故快速辨识及深度溯源分析方法,充分利用FT 建模的简便有效性、DBN 反向推理能力及后验概率表达准确性的优势,通过分析城市油气管道泄漏事故可能原因建立相应的事故树,将其转化为DBN 模型后融合历史统计数据和多源观测信息进行事故场景快速辨识及溯源分析。分析结果与后期事故调查报告结论一致,表明该方法具有较好的准确性和实用性,能够为事故应急救援、事故调查提供指导。

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张伟

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为了合理确定海底湿气输送管道终端段塞流捕集器的容积尺寸,将海底管道和段塞流捕集器视为一个整体,采用稳态模拟软件PIPEFLO 对湿气管道进行模拟计算。首先,根据稳态模拟结果确定段塞流捕集器的液体排量;其次,确定清管工况段塞容积,初步确定段塞流捕集器的储存段容积和水的缓冲容积;最后,根据不同输量下管内滞液量计算Ramp-up 工况段塞容积,校核段塞流捕集器的排放能力和容积,从而确定管道终端段塞流捕集器的容积。结果表明:根据不同输量下稳态计算结果确定清管和Ramp-up 工况下产生的最大段塞量,其计算结果与OLGA 软件模拟结果相差较小,因此,通过稳态模拟确定段塞流捕集器尺寸是合理可行的,且该方法简单便捷,为项目早期研究提供了技术支撑。

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张振永 张文伟 周亚薇 薄国公

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中俄东线天然气管道是国内首条大口径OD 1 422 mm 输气管道,途径东北严寒地区,气温较低,钢级为X80、设计压力为12 MPa,其断裂控制设计是难点。结合断裂失效模式,明确了该工程断裂失效的控制原则。根据中俄东线管输天然气组份、管道壁厚、流变应力、运行温度及管沟回填等参数,采用断裂力学理论及相关模型计算了钢管焊缝和热影响区的起裂韧性、钢管管体止裂韧性以及环焊缝的起裂韧性,制定了中俄管道的钢管和环焊缝韧性指标。从工程推荐采用的指标来看,在符合计算需求量的基础上,均有一定的裕量,能够满足管道的断裂控制要求。同时为了确保管道吊装
下沟时环焊缝安全,对管道的韧脆转变温度和下沟温度下限值提出了建议。

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郑颖 赵云峰 李广良

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围油栏、吸油拖栏、收油机、吸油毡等在管道泄漏溢油污染河流的应急处置中应用广泛,而在溢油应急事故处置过程初始阶段,各类应急物资配备多少,是关乎应急抢险效果的关键。而目前国内外尚没有科学的计算依据对溢油应急物资设备进行科学的配备,在讨论围油栏布放形式的基础上,提出了简化模型和围油栏及吸油拖栏的配备计算数学模型,同时考虑河流宽度、物资设备选型、拦截点数量、铺设面积等因素,提出了收油机、吸油毡的配备计算数学模型,通过算例的计算对比标准规定的结果表明,现行标准对围油栏的配备数量较为合理。

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阿衣加马力·马合莫 李玉星 车熠全 张赟新 韩金珂 王武昌

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水合物控制是呼图壁储气库采气系统的重要环节,通过开展水合物控制方案优化的研究可以降低成本的投入。使用PVTsim 软件进行水合物相平衡计算,优化已有储气库采气系统水合物防治方案,得到呼图壁储气库集配站最佳甲醇注入浓度为15~20%,从而降低了甲醇的注入量,提高了该方案的经济性;为了提高原料气进站温度,解决低温下凝析油凝固的问题,提出加热法水合物防治方案,并使用HYSYS 软件进行模拟,对甲醇注入方案与加热方案的经济性进行对比分析,最终得到临界水气比为2.1 g/m3,为储气库系统的安全运行及节能降耗提供技术支持。

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李明 董列武 马云修 刘洋 王晓霖

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油气管道实施监测预警有助于保证管道的安全运行,最大限度地避免事故的发生。基于油气管道危害因素分析,提出对新建油气管道实施安全监测预警可以从源头做好风险防控和失效防护,并提高监测精度和预警效率。分析了光纤、声波、视频、音波等多种安全监测预警技术对新建油气管道风险防控的适用性、可行性、经济性,探讨了基于多元传感的新建油气管道全维度监测预警系统建设,提出有必要开展管道监测预警技术体系及规范建设,建立涵盖监测预警技术选择、监测预警系统设计、与管道工程建设配套施工、全维度监测运行、安全评价预警的综合标准体系和机制,并有效纳入完整性管理体系范畴。

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谢林 陈建军 秦建勋 陈岱

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为了分析碟封头卧式储罐的动态特性,并得到夹套支座对储罐固有频率和振型的影响,结合振动力学模态分析理论与有限元方法,建立了碟封头卧式储罐的有限元模型。针对该模型,分析了夹套支座间距与个数对储罐动态性能的影响,得到了最优的夹套支座间距和个数。分析结果表明:对于两支座卧式储罐,随着支座间距的增大,卧式储罐的固有频率增大,但当支座间距为储罐长度的一半后,固有频率不再明显增大,故支座间距为储罐长度的一半时为最优间距;增加支座个数可以有效增大结构的固有频率并降低变形量,但当支座个数从三支座增加到四支座时结构的振动特性改变不大,考虑材料与安装成本,认为三支座是多支座卧式储罐的最优选择。研究结果为卧式储罐的支座设计和工程安装提供了理论依据。

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王亮 许铁恒 孙艺博 许光 周海涛

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传统立式储罐内防腐施工多采用满堂红脚手架或旋转式脚手架,其设计本质均是一个上下连通的工作平台,搭建成本高、拆装时间长,极大地耗费了人力、财力。为此,针对传统立式储罐内防腐作业工时长、工效低的缺点,提出旋转吊架立式储罐内防腐施工方案,即在传统满堂红脚手架及双排脚手架的基础上,将脚手架简化为一条一定宽度的过罐中心的对称框架,在电动葫芦升降机及丝杠的作用下实现旋转吊架功能。结合蒙自油库项目对旋转吊架内防腐施工方案进行实例应用,通过对比分析,该施工方案有效缩减45%作业时间,节约57%作业费用,为项目整体施工带来较高的经济效益。利用该立式储罐内防腐技术,可以有效保障施工安全,降低施工成本,提高施工质量。
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杨喜良 李官政 贾立东 杨全博 刘胜楠 夏秀占

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鉴于中国石油长输油气管道站场的生产监控系统时钟不同步问题,在分析和总结现有两类8种时钟同步技术及结合生产监控系统在役设备和系统架构基础上,利用NTP、GPS、北斗、modbus通信和CIP 通信等技术,提出了SCADA 系统、泄漏监测系统、视频监控系统、语音电话系统和第三方设备等生产监控系统需要授时设备的时钟同步方法及PLC 数据时间标签插入方法,制定了调控中心、分控中心、输油气站场和阀室的授时方案,并利用该方案在漠河-大庆原油管道多个站场进行了示范应用,实现了中俄原油管道漠河至大庆段的生产监控系统时钟全线同步,并对PLC 上传的数据插入时间标签,可重现真实的事件发生时序,为生产及事件分析提供保障。
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任众鑫 李建君 汪会盟 刘建仪 范舟

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国内盐岩储气库由于建库盐层本身地质特点,在造腔结束后,底部一般会堆积有大量的不溶物。堆积物的存在既浪费了部分有效库容体积,又为整体建库施工带来了诸多不利。为科学评价储罐腔底堆积物,以据此合理采取后续作业处理措施,需要对其分布特性进行研究。首先对其形成过程和存在影响进行了分析阐述,并通过室内实验获取了堆积不溶物样品,然后利用实验测定了粒度分布数据,最后采用分形分布理论对分析其粒度分布特征。研究结果表明,在双对数坐标系下,腔底堆积物颗粒尺寸与累积数量呈线性关系,即其粒度分布具有分形特点,且分布分形维数可作为描述其粒度分布的特征参量,用以反映颗粒的均匀程度与集中性。研究成果可为堆积物体积评价、后续作业处理措施布置以及腔体库容计算提供理论参考与借鉴。
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任亮 程祥 姜涛

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为了对管道局部腐蚀进行长期、实时监测,自行开发了一种光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变箍传感器。介绍了基于FBG 应变箍传感器的管道局部腐蚀监测原理,利用这种传感器测量管道的平均环向应变,实现对管道局部腐蚀的监测。将FBG 应变箍传感器安装在局部壁厚不同程度减小的钢管道外壁上,分别测量各个管段的平均环向应变,进行局部腐蚀模拟试验。利用材料力学理论计算相同压力下不同腐蚀程度管段的平均环向应变,并用有限元软件进行模拟分析。结果表明:FBG 应变箍传感器可以监测到管道平均环向应变的变化,进而反映管道局部腐蚀程度。这种基于管道环向应变监测管道局部腐蚀的方法具有很好的应用前景。
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黄辉荣 王丹 杨居衡 杜培恩 李欣泽 彭泽桓 宫敬

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针对高度非对称烷烃体系,对EOS-GE 气液相平衡预测模型进行改进。其中,状态方程采用考虑体积平移参数的PR-EOS,GE 通过UNIFAC 溶液模型进行计算。针对基团贡献法中假设“溶液中所有基团各向同性”的不足,采用体积参数非线性加和的方式对UNIFAC 模型中组合活度系数加以改进。通过对比原始UNIFAC 模型和改进UNIFAC 模型的预测误差发现,当体系中轻组分含量较低时,原始UNIFAC 模型和改进UNIFAC 模型对体系泡点预测精度相当;当体系中轻组分含量较高时,原始UNIFAC 模型泡点预测值远远低于实验值,而改进UNIFAC 模型泡点预测值与实验值高度吻合。模型的改进不仅提高了非对称烷烃体系气液相平衡的预测精度,而且拓展了EOS-GE 模型的应用范围。
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田孝忠 孙巍 王海明 刘路 邱红辉 王雪莉 周琰

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针对目前清管器跟踪定位设备只能定点而无法全程连续在线跟踪的问题,提出了利用分布式光纤振动传感技术实现清管器在线跟踪定位的方法。利用管道同沟敷设光缆中的一芯光纤,搭建了基于相干瑞利散射的分布式光纤振动传感系统,使用该系统采集清管器运行过程中产生的振动信号,分析振动信号的时域特性,得出结论:清管器运行过程中的振动主要是与管壁焊缝撞击产生的,同时,采用上下包络作差的方式增强了信号的信噪比。通过现场试验,验证了该项技术可以实现清管器的实时跟踪定位。
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于文 史学海 占传熙

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为了提高管道工程设计和数据管理的水平,以国际先进的ArcGIS 和Synergi Gas 软件为媒介,结合管道地理信息和工艺仿真模拟的特点,探索实施了地理信息数据和工艺软件结合,并在交互数据中提升效率和准确度的设计工作流方法。实践表明:管道模型采用地理信息软件和工艺软件分析相结合的办法,有利于数据管理,提高了数据和分析结果的准确性,并有利于输气工艺的分析。建议在大型管网设计规划和设计管理过程中,逐渐推广地理信息结合工艺分析系统的工作流方法,为后续管网的建设提供更好的决策支持。
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马亮 王平 朱琰 宫敬

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针对海洋立管的严重段塞流现象,在等温条件下,采用特征线法,根据下倾管和立管中的气液相连续性方程和动量守恒方程,以及严重段塞流的四个不同阶段的特点,考虑气相的压缩性,分别建立了四个阶段相应的瞬态流动模型,进而得到了准平衡态的一维立管系统严重段塞流物理模型。将模型计算结果和立管实验数据进行对比,结果表明:计算得到段塞周期和立管底部压力等特征参数与实验数据吻合较好。
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王中良

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在管道全线配泵方案不变的情况下,漠大原油管道输量异常下降,由2 300 m3/h 逐渐降低至2 100 m3/h,管道运行效率降低,影响输油任务。通过计算各管段单位摩阻损失,发现摩阻异常增大出现在塔河站至加格达奇泵站之间,对比分析了油品物性、管道沿线油温、地温数据、减阻剂添加效果和站场工艺变更等影响因素,经过现场调研,确定原因一方面为塔河站新投用的轴流式单向阀对减阻剂产生剪切导致减阻剂失效,另一方面为该管段存在结蜡。通过采取切换塔河站流程和站间清管两方面措施,管道输量恢复正常状态,降低了漠河首站库存增加的风险。针对管道冬季定期清管,以及俄油冬季动火施工引起结蜡和增输改造相关研究提出了建议。
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李强 王良军 刘新凌 王东坡

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在油气管道连头焊缝及金口焊接过程中,管道强力组对,工况复杂,存在较大的拘束应力,造成金口焊接接头成为薄弱环节,易发生泄漏或开裂。为了提高焊接接头断裂韧性,设计了自拘束焊接装置,模拟金口在不同拘束条件下的焊接过程,并对焊接接头的断裂韧性CTOD(Crack TipOpening Displacement)值进行了测试和计算。结果表明:在拘束条件下,焊缝区的断裂韧性CTOD值略低于自由状态下的CTOD 值;热影响区的断裂韧性CTOD 值则明显低于自由状态下的CTOD值,且拘束应力越大,断裂韧性CTOD 值下降越明显,韧性越差。油气管道在拘束条件下进行焊接,一定程度上降低了焊接接头的抗开裂性能,建议在金口焊接时应尽量降低拘束应力,减少对焊接接头断裂韧性的不利影响。
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李春 王皆明 赵凯 王玲欣

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注采气能力预测是水侵砂岩气藏型地下储气库多周期运行动态跟踪评价的一个重要环节,可为地下储气库优化配产配注及方案调整等提供科学依据。针对水侵砂岩气藏型地下储气库气水多相渗流的特点,从总垫气量和工作气量变化率的定义出发,基于盘库技术指标的计算方法,提出了地下储气库多周期注采气能力预测的数学模型。所建立的预测模型除考虑地下储气库扩容对注采气能力的影响外,还考虑了气水互驱过程中存在的注入气损耗,从而使预测数据规律性和可靠性大大增强。应用实例表明:模型预测精度高、适用性好,完全能够满足地下储气库矿场应用需求。
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张振永 周亚薇 张金源

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中俄东线天然气管道工程是大口径(OD 1 422 mm)、高压力输气管道,涉及新工艺、新管材的应用,按照目前我国管道设计标准规定的设计系数确定的管道壁厚能否保证管道安全运行,是其设计过程中的技术难题之一。利用我国天然气管道可靠性设计与评价技术研究成果,结合中俄东线OD 1 422 mm 管道途经地区等级、管材性能、建设及运行维护参数,依据现行设计系数计算得到中俄东线天然气管道工程的3 种管道壁厚分别为21.4 mm、25.7 mm、30.8 mm。基于可靠性方法对管道失效概率进行计算分析,得到极端极限状态下管道失效概率分别为1.27×10-7 次/(km·a)、3.66×10-10 次/(km·a)、3.53×10-15 次/(km·a),均满足中俄东线天然气管道目标可靠度要求,表明按现有设计系数计算得到的管道壁厚对OD 1 422 mm 管道设计是适用的,能够保障管道建成后安全平稳运行。
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吴昊 王天雨 安杰 陈鹏轩 李佳 王凯

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在油气田开发后期,海洋立管系统易出现段塞流,对海洋平台危害巨大,而波纹管能够有效调节流型消除段塞流。通过对波纹管内部流动进行数值模拟,验证了数值模型的准确性,分析了波纹管对分层流的流动调节作用,对比不同结构参数波纹管的流动调节效果,并对波纹管的结构参数进行优化。结果表明:波纹管能够将分层流调节为非分层流,从而消除强烈段塞流,是一种有效的被动消除法;在一定的安装空间下,波纹管的标准弯管数量越多,向心力方向的改变次数越多,流动调节作用越显著;流体流速增加,惯性力增强,向心力造成的扰动作用减弱,波纹管出口物流分配的均匀性降低;工程实践中,弯曲中心角取90°既便于标准弯管的加工,又能满足流型调节的要求,标准弯管数目的确定应根据安装空间和投资要求综合考虑。
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王峰 张琪 赵庆磊 赵千惠 沈茂丁

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斜孔钻探勘察作为一种常用的勘察技术手段,却很少在油气管道非开挖穿越勘察领域中采用。定向钻和钻爆隧道是油气管道非开挖的主要穿越方式,如果能够通过斜向钻探查明穿越的地质条件,将有利于提高非开挖穿越的成功率,因此,研究斜孔钻探勘察在非开挖领域中的应用可行性非常有必要。调查研究结果表明:斜孔钻孔的设备和技术在油气管道非开挖穿越工程勘察中应用是可行的。通过实践发现,斜孔钻探在勘察过程中能够很好地配合常规钻探,有效地应对工程勘察中面临的一些地质勘察难点,通过斜孔钻探获取的勘察资料具有真实性、可信性、准确性及不可替代性,在很大程度上提升了油气管道工程的勘察水平,甚至在某些特殊的油气管道工程勘察项目中,能够发挥常规钻探不可替代的作用,因其独特的勘察视角越来越受到业界的广泛关注。

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杨瑞 来源 田望 张玉志 钱成文 张雪琴

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全国碳交易市场即将运行,低碳经济发展逐步深化,油气储运企业未来发展将面临诸多挑战和机遇。在详细阐述全国碳交易市场发展历程和运行机制的基础上,深入分析油气储运企业在全国碳市场形势下面临的机遇和挑战,结合油气储运企业特点,提出积极参与国家政策、标准制定,研制企业低碳发展规划,逐步建立和完善企业碳资产管理体系,积极参与碳交易市场,开拓对外低碳技术咨询服务等应对策略建议,以期为油气储运企业低碳发展提供借鉴和参考。

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才建 张海潮

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缅甸西南部马德岛存在自然条件差、社会依托资源不足等问题,对中缅管道马德岛原油罐区的投产与运行提出了非常高的要求。对于原油罐区投产准备、投产过程中涉及到应急物资准备、罐区设备检查、安全投用方案等关键问题进行了总结。针对原油罐区运行中在工艺设备选择、材料选择、施工工艺等方面存在的不足进行了分析,并提出了相应的优化措施。其中的实践经验为后续同类项目的设计、施工及运行提供了很好的参考和借鉴意义。

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李岩松

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气液混输的本质是多相多组分非稳态流动、传热与传质耦合的复杂过程,在气液混输管道中,流体介质除了与管壁存在能量和动量的传递外,在两相相界面上亦存在动量、能量及质量的传递。通过总结气液两相流数学模型相关研究,分别从一维与高维、稳态与非稳态角度,分析了未充分考虑传热与传质影响的气液两相管流数学模型的研究现状和局限性,评述了考虑传热和相变耦合影响下的气液两相流数学模型研究成果。最后指出,耦合传热和相变理论的相界面追踪、气液相界面复杂作用机理对传热传质的影响、复杂气液两相流型下的湍流模拟、气液两相平衡与非平衡相变机理以及开发用于求解气液两相流高维数学模型的快速高效算法,是该领域今后研究的关键问题和主要发展方向。

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全恺 梁伟 张来斌 俞徐超 李元

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为了视情排查川气东送管道关键危险源,保障天然气安全平稳输送,对川气东送管道的事故风险开展评估。提出了一种基于致因分析的管道事故风险分析方法:将故障树分析清晰的因果建模能力和贝叶斯网络强大的动态更新能力相结合,根据川气东送管道的设计、运行及维护资料,建立了川气东送管道事故致因模型;将模型映射至贝叶斯网络,分析得出川气东送管道事故风险为1×10-3 等级,其中腐蚀是川气东送管道事故的第一风险因素;通过概率更新分析,得出了5 条关键失效致因链。关键风险因素和失效致因链的得出对管道运行现场的危险源排查和风险预防具有指导意义,但仍不够精确,需进一步统计分析基本失效事件的概率数据,以得出更加准确的风险评估结果。

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刘航铭 易先中 刘欢 周元华 徐梦卓 彭灼

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增压站运行方案制定的难点在于如何根据下游耗气量的变化,在不超出压缩机最大功率参数的情况下精准快速的调整进站压力,并根据具体需求提前制定多机组联合运行方案。以大牛地气田塔榆增压站6RDSA-1 型压缩机组为研究对象,采用BP 神经网络算法建立了压缩机组运行优化模型。选择了已有的压缩机进气温度、排气压力及排气流量这三个基本参数作为模型输入值,计算出合适的进气压力和机组的轴功率。通过多组数据对比,其中模型对进气压力的预测结果与现场实测值的相对误差小于2.75%,验证了基于BP 神经网络算法的压缩机组运行优化模型的可靠性,有助于增压站提前制定多机组联机运行方案,提升机组的运行效率,降低能耗和运维成本。

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王玉彬 闫锋 聂超飞 黄光前 魏幼峰 欧阳欣

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输气管道通常采用清管器扫线和干空气吹扫方法进行干燥,然而此方法不能保证干燥效果,导致管道投产升压后存在产生水合物和冰堵的风险。为了验证输气管道建设时期干燥作业施工效果,开展了干燥施工水露点验收指标合理性研究。根据PR 方程得到了计算混合气体中水露点与水含量之间的转换关系,编制了计算软件。以某输气管道为例提出了干燥验收时水露点指标值的计算过程,指出了《天然气输送管道干燥施工技术规范》中关于水露点控制指标存在的不足,即没有考虑压力对水露点的影响。基于管道工艺设计参数给出不同压力下输气管道干燥施工水露点验收指标参考值,从而可以保证输气管道投产运行后的干燥效果。

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周建 段勇 代晓英 邹晓琴

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为加快中国天然气战略储备建设,有必要率先布局区域性战略储备中心。在分析川渝地区战略储备需求、储备资源及区位优势等基础上,提出了中国西南天然气战略储备中心的建设思路,设计了基于天然气全产业链视觉的储备中心系统架构,并从储备设施布局、动力机制、技术政策保障等方面提出推进建设的主要途径。研究结果表明:川渝地区是建设区域性天然气战略储备中心的首选;基于全产业链视觉的区域性战略储备中心系统架构具有顶层设计的功能,是储备中心建设与运营的指导框架;加快打造中国西南天然气战略储备中心,应当从川渝地区天然气储备整体规划布局、市场化机制推动、健全管网体系及争取政策支持等方面积极推进。

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高大统

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在非常规天然气开发领域中,天然气水合物的钻采是一个世界性难题。目前,已有80 多个国家和地区正在对可燃冰这一高效清洁能源开展研究,部分国家已经取得较大进展。简要介绍了可燃冰的形成、分布特征,综述了国内外对可燃冰的研究现状与进展,并结合实际提出中国实现可燃冰工业化开发的合理化建议。可燃冰作为新能源前景的同时,对人类生存环境也提出了严峻挑战,因此,对于可燃冰的工业化开采,需持极度审慎的态度。

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崔琳 西昕 郝明君 卢洋 林涛

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随着城市燃气行业进入稳定经营阶段,以及城市燃气企业兼并重组活动的日益频繁,寻找一种科学的方法实现城市燃气行业天然气利用业务股权项目运营绩效评价,为股权项目的经营管理和资本运作提供有效的决策支持,成为股权管理面临的重要问题。应用因子分析法对城市燃气行业天然气利用业务股权项目运营绩效进行实证研究,研究结果表明:该方法能够较好地应用于天然气利用业务股权项目的运营绩效评价,一方面实现了天然气利用业务股权项目运营绩效横向对比分析,另一方面识别了天然气利用业务股权项目运营绩效主要影响因素,为股权管理者全面了解股权运营情况,制定经营管理策略提供依据。

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王婷 王新 李在蓉 薛鲁宁 高振波 王毓薇

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全球油气长输管道发展正向着更大口径、更高钢级、更高压力方向发展,一旦发生失效事故将会导致重大经济损失、人员伤亡及环境污染。通过对美国、欧洲以及中国石油油气长输管道失效数据的收集、整理、统计,采用国际通用的曝露值及5 年移动平均失效率计算方法,计算国际管道管理较为成熟的美国、欧洲失效频率,并与采用该方法计算得出的中国石油管道失效频率进行对比,以提高中国管道安全管理水平。深入剖析国内外长输管道失效原因,通过比较分析寻找差距,提炼出中国油气管道关键安全技术及管理对策,不断优化中国管道管理体系,对中国管道企业乃至整个油气管道行业调整风险减缓措施和提高安全管理水平都有着极为重要意义。

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梁萌 柯翔 陈欢 袁海云 徐鑫 杨英 KHLEBNIKOV V N

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截至2016 年俄罗斯的原油与成品油管道总里程分别达到5.4×104 km 和1.7×104 km。管输系统承担着俄罗斯近90%的原油输送任务,但其在成品油输送方面与传统的铁路运输仍有较大差距。通过分析俄罗斯石油管道系统近十年的运营与发展状况,重点介绍了目前俄罗斯境内规划或在建的几条主要管道的基本情况。作为世界第二大原油出口国,2016 年俄罗斯出口原油2.54×108 t,同比增长5.1%。着重分析了俄罗斯原油的出口现状、主要出口方式及出口对象。结合未来世界不同地区原油需求量的变化,对俄罗斯原油出口的发展趋势进行了展望,欧洲作为俄罗斯原油的传统出口对象,近10 年的出口比例持续下降,而亚太市场的比例持续上升,未来,俄罗斯将加大亚太市场的开拓力度。

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石磊 帅健 许葵 傅伟庆 吴龙平

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大型原油储罐多为非锚固变壁厚结构,在液压作用下,地基沉降将会引起底板边缘板翘曲及壁厚变化处的应力波动等复杂现象。为了研究大型储罐受载后各圈壁板、底板的应力大小及其分布规律,采用电阻应变测量技术对水压试验中10×104 m3 的外浮顶原油储罐(直径80 m,罐高21.8 m)进行现场应力测试,得到储罐底板及壁板的应力数据,分析储罐关键部位的应力水平、分布特征及其原因。结果表明:在最高液位下,储罐底板主要表现为径向弯曲应力;储罐壁板根部主要为轴向弯曲应力,随测点高度升高,罐壁在水压作用下发生膨胀变形,主要表现为环向薄膜应力。研究结果为储罐运行的安全评定提供了参考。

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臧延旭 邱城 姜海洋 张菊 李彦春 于超 王馨饶

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针对高流速天然气管道内常规检测设备无法使用的问题,提出了开泄流孔主动调控设备运行速度的方法,建立了基于泄流孔调速的模型,推导出泄流公式。但公式中泄流孔局部阻力系数的取值较困难,导致应用不便。根据检测设备泄流孔的特点和流体力学孔口出流方面的理论,建立了基于薄壁小孔口出流的管道检测设备泄流模型,推导出薄壁小孔口出流公式,在介质输送满足雷诺数不低于105 的条件下,泄流孔局部阻力系数为0.06。根据新建立的泄流模型对开设固定泄流面积的检测器运行速度和速度控制清管器的运行速度进行了预测,其计算结果与现场运行情况一致,新建泄流模型参数较少、结构简单,方便工业现场计算。

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程玉峰

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随着全球油气管道建设的蓬勃发展,“管道工程”作为一门新兴交叉学科,已经形成了内容丰富且独具特色的知识体系。2006 年,联合国教科文组织《生命支持系统》大百科全书(Encyclopediaof Life Support Systems, UELSS)编辑部邀请卡尔加里大学终身教授、管道工程领域加拿大首席科学家、美国腐蚀工程师协会会士程玉峰博士担任主编,组织国际知名专家撰写了全球首部《管道工程》百科全书。全书包括10 本系列丛书,全方位介绍了管道工程各个技术领域的相关知识,对于管道建设、国家政策制定、工业标准发展与研发指导等,具有重要意义。
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聂群

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为了确保天然气贸易交接的公平、公正,在配气站中需设置实时在线的计量系统。新疆油田某天然气配气站早期建成的计量系统不满足现行国家计量标准对流量计直管段配置的要求,其计量数据造成气量结算、成本核算困难。基于国家相关标准要求,为了实现经济效益最大化,采用更为灵活的短管安装方式配置管道对原有工艺流程进行改造,既提高了流量计的测量上限,又避免了前端压力波动造成流量计准确度降低的问题。在改造过程中,充分利用原有的管路、设备、流量计等材料开发出配气站的备用计量管路,无需额外的设备购置费和改造费,节约费用约115×104 元,同时为今后用户增加负荷提供了计量空间。

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陈霖

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CO2 管道发生泄漏时的介质浓度扩散规律和危险区域范围是CO2 管道安全评估中的一项重要内容。基于长度为258 m 的工业规模CO2 管道泄放实验装置,开展了气相、密相及超临界相CO2在不同泄放口径下的泄漏实验,测量了扩散区域不同位置CO2 浓度。以各测点浓度的最大值为对象,分析了泄放口轴线方向CO2 浓度随距离的变化规律和扩散区域CO2 浓度分布情况。结果表明:在3 种相态情况下,泄放口轴线方向CO2 浓度随距离增加而呈指数衰减。若CO2 体积浓度取1%,当泄放口径为15 mm 时,3 种相态轴线方向危险距离约为30 m;当泄放口径为50 mm 时,轴线方向危险距离约为40 m。考虑风速、地形条件、测试误差等因素,以2 倍的安全裕量设定安全距离较为适宜。研究结果为工业应用时安全距离的设定提供了参考。

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张冬娜 戚东涛 邵晓东 丁楠 李厚补 蔡雪华

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由于复合材料增强管线钢管钢层和复合材料层的模量差异,钢层承担了大部分的载荷,复合材料的增强作用发挥不充分。为了保证管道完整性、重新分配结构层间载荷比例、增加复合材料利用率,通过对水压爆破试验测试结果与有限元模型的分析,得出了复合材料增强管线钢管的失效压力及设计压力计算方法,并对预应力和结构层厚度的设计提出了设计要求:在预应力处理复合材料增强管线钢管时,增强层的应力不能超过复合材料断裂强度的40%,钢层的应力应该小于钢材的最小拉伸强度;在设计压力下,复合材料层的厚度应该保证应力低于其断裂强度的30%,钢层的厚度应该保证应力低于钢材的屈服强度。研究结果为复合材料增强管线钢管的设计提供了参考依据。

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贾海海 何毅 张玉玺 演强

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外浮顶油罐的一二次密封空间属于相对密闭的环形油气聚集空间,在油罐罐壁挂油、收发油作业中随着浮盘的升降会产生大量可燃气体,遇雷击、静电产生的火花可能发生燃烧甚至爆炸事故。针对大型外浮顶油罐的结构特点,采用实时气体分析系统与主动惰化保护系统相结合的闭环控制方式,设计了大型油罐主动安全防护系统,主要由控制系统、监测系统、供氮系统、管网系统及其他配套系统组成。其防护技术原理:在浮顶油罐的一二次密封区域内安装一套可燃气体泄漏探测及保护系统,当可燃气体浓度超过爆炸下限值时,系统主动向密闭区域内注入惰性气体,置换出可燃气体,有效降低密闭区域内可燃气体浓度,阻止火灾或爆炸发生。通过在长庆某输油站3 年多的应用结果表明,该系统稳定可靠,安全防护效果显著。

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倪玲英 张鲁飞 杨思坤 张洋洋

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机坪管道底部积水引起的腐蚀产物容易堵塞管道,影响管道正常运行。结合计算流体力学和等效切应力原理,运用CFD 技术对机坪管道积水驱除过程的流动特性进行三维数值模拟,分析大管径工况下机坪管道底部积水的驱除状况,得出影响积水流态的主要参数及积水能够被完全驱除的临界条件,揭示机坪管道积水后系统的流动特性。结果表明:管道底部积水形态与油相流速、管路布置、含水量等参数有关;利用管道内部油相将底部积水完全携带出管道,需要增大油速,降低倾角,减小含水量。研究大管径管道积水的流动特性对机坪管道积水驱除的实际应用具有指导意义。

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黄海亮 焦光伟 秦琴 张柱柱 王亚超 张冲

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滑坡危险性评价是定量化评价滑坡对油罐破坏效应的重要手段和主动防灾措施,可以将油库的维护方式从盲目被动提升到有预知性的积极防护。以中国南方某覆土油库为研究对象,将现场调研结果和收集的资料相结合,根据滑坡灾害危险性评价指标,建立了覆土油库区域滑坡危险性评价指标体系:对ASTE GDEM 30 m 精度数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)、陆地卫星Landsat 5 TM 遥感影像进行处理,获取了覆土油库区域坡面分析专题图和植被覆盖专题图;由于滑坡灾害具有群发性特点,提出利用GIS 对DEM 栅格转点后导入Matlab 进行危险性评价运算的方法,将危险性评价结果重新导入ArcGIS 进行点转栅格运算制作了基于模糊综合评判法的区域危险性评价区划图;采用VB+Assess 数据库设计了覆土油库区域滑坡危险性评价管理系统,实现了用户登录、数据载入、信息查询、数据资料库、数据下载、危险性评价、系统帮助7 个模块功能。该方法对于覆土油罐滑坡灾害危险性评价具有一定的参考价值。

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李明 王剑波 王晓霖 董列武 刘道乾 叶青

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建立基于“互联网+”智慧能源的智能化管道系统,是提升油气管道管理水平和行业发展的有效手段。阐述了“互联网+”智慧能源的内涵特征,分析了“互联网+”智能化管道系统的现实需求,提出了智能化管道系统架构设计和智能物流平台建设规划,搭建了涵盖数字化管理、完整性管理、运行管理、应急管理、综合管理的智能化管道系统,具备了数据挖掘与共享、完整性管理及应急管理等核心功能。实例应用结果表明:智能化管道系统有利于转变管道管理方式,对提升决策管理效率、优化资源配置等具有显著作用;围绕管道核心业务,利用云计算、大数据分析、物联网、移动应用等技术实现智能分析预警、快速协作响应及安全高效运行,在提升系统数据质量的基础上构建智能化管道专家系统,为智慧能源时代油气管道转型升级提供支持。

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邓涛 陈泷 肖斌涛 宫敬

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长距离输气管道复杂起伏管段在水试压后的排水过程中可能产生压力脉冲,引发安全事故。为了研究下倾段液位和注气压力对清管过程引起的压力脉冲最大值的影响,自主设计了起伏管道试
压排水系统,在此基础上结合相关变量设计了相应的试验方案,并且针对操作中出现的相关问题(如清管器磨损、卡球等)提出了相应的解决方案。在试验中首次通过高速摄像记录了清管器的后退运动过程,并对其原因进行了分析,有助于完善相关清管器数学模型。研究表明:随着下倾段液位升高,水力脉冲最大值增加;随着注气压力上升,水力脉冲最大值增加。

[PDF:5064KB]全文下载(358)次  [2017年预出版期]

李雪 王晓霖 肖文涛

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在成品油管道的顺序输送过程中,相邻批次油品间不可避免会产生混油。目前接收站对混油段的接收常采用固定浓度三段式切割法,切割浓度较为保守,造成较大混油切割量。在此充分利用
管输油品质量潜力的稀释作用,提出动态浓度判断切割法。该方法利用混油接收站场的浓度分布曲线、管输汽油/柴油间相互掺混的最大浓度及接收罐可用罐容,计算出第一、第二判断浓度,以此为满足两段式切割条件的判据,并且回归混油浓度分布曲线公式,从而求出掺入混油量最小的切割浓度。该切割法实现了短距离成品油管道混油段的两段式切割,能够有效控制油品质量,减少混油切割量,可以适当降低混油处理费用,节省混油罐的建设与使用费用。

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吕梦芸

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原油管道运行优化研究能够在一定程度上降低管道运行能耗。基于顺序输送原油管道运行工艺,将顺序输送过程中不同时步下管道水热力约束、站场运行工艺约束等多类约束条件考虑在内,并且严格区分管道内各批次原油的物性差异,以全线输油设备运行能耗最低为目标函数,基于离散时间表达建立数学模型,并采用模拟退火-蚁群算法对模型进行求解。以西部原油管道主干线鄯兰管道为例进行计算,并与以往的优化算法进行对比发现,该优化算法的求解效率较高,且求得的运行方案较大幅度地降低了管道的运行能耗,满足现场运行工艺要求,具有较强的适用性。

[PDF:7943KB]全文下载(391)次  [2017年预出版期]

薛鹏 张引弟 胡多多 伍丽娟 沈秋婉 史宝成 邱伊婕

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为了拓宽LNG 冷能利用厂的选址范围,实现LNG 管道输送与冷能利用的协同耦合,进行了LNG 管输及冷能梯级利用工艺流程模拟计算。基于化工过程模拟软件HYSYS,建立了LNG 过冷态管输与冷能梯级利用的耦合模型。利用PR 方程准确的相平衡计算能力,分析了定输量下管径及保冷层厚度对冷态输送距离、建设费用的影响,研究了管输距离对冷能梯级利用的经济性影响。结果表明:在定输量下,以压降为LNG 气化主要影响因素的小管径输送工艺方案,其输送距离短、单位管长造价低,提高保冷等级对其输送距离无显著影响;以LNG 潜热为主要冷源的第一级冷能利用工艺,其经济性对输送距离最为敏感,且随着转输距离的增加而经济效益降低。
[PDF:5684KB]全文下载(386)次  [2017年预出版期]

许彦 刘迎来 聂向晖 丰振军 王高峰 李亮

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精准可靠的管道爆破压力预测,不仅有利于油气输送管道系统的工程设计和完整性评估,而且可以提高管道的传输效率。对油气管道常见的小口径薄壁钢管进行了静水压力爆破试验,对比了几种典型爆破压力的预测公式和方法,采用偏差分析将预测结果与试验结果进行比较。相比于Von Mises 屈服准则,基于Tresca 屈服准则的爆破压力预测公式计算的小口径薄壁钢管承压能力更接近实际结果,而且Tresca 屈服准则中的最大切应力塑性破坏更容易解释小口径薄壁钢管的静水压爆破过程。同时考虑钢管的几何尺寸特点,采用ASME 公式、Barlow OD 公式、Barlow ID 公式、Max shear stress 公式和Turner 公式计算小口径薄壁钢管的爆破压力适用性更强。
[PDF:5355KB]全文下载(396)次  [2017年预出版期]

周冬林 杨海军 李建君 王晓刚 汪会盟 薛雨

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目前关于盐岩地层地应力的研究和实践鲜见报道,为了获得盐岩地层地应力参数,采用水压致裂法和多极阵子列声波测井计算盐岩地应力。针对盐岩非渗透性特点,水压致裂法增加了回流工艺,在多个操作参数下进行多期裂缝重张测试,利用不同数据分析方法计算盐岩最小主应力得到了统一结果,误差低于5%。结合多极子阵列声波测井,分析了盐岩地层各向异性,依据密度测井资料和弹性波动理论,计算了地层水平主应力。地应力测井计算结果与水压致裂测试结果一致,测试盐岩地层中3 个主应力值大小接近,为该地区盐穴储气库建设和优化设计提供了可靠的依据。
[PDF:4719KB]全文下载(372)次  [2017年预出版期]

冯新 张宇 刘洪飞 王子豪 钟胜

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油气管道结构状态退化以及损伤缺陷的发生具有显著的时空分布不确定性。为了实时评估埋地管道的结构状态,提出了一种基于分布式光纤传感器的埋地管道监测方案,建立了基于分布式
监测数据的埋地管道结构状态的定量评估方法。应用实例表明:基于分布式光纤传感器的监测方案,可与埋地管道施工工艺无缝衔接,便于实际操作;分布式光纤传感器可以准确获得埋地管道弯曲应变以及管体温度的时空演化行为,克服了常用的点式传感器无法覆盖管道整体的局限;利用管道弯曲应变以及管体温度的分布式监测数据,再辅以管道的材料、几何参数以及内压监测数据,可以实时、定量评估埋地管道的结构状态。该方法可为埋地管道全寿命周期结构状态的评估提供依据。
[PDF:6453KB]全文下载(385)次  [2017年预出版期]

段黎萍 张静 袁芳

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天然气水合物也称可燃冰,广泛分布于大陆架、海洋陆坡区及陆地永冻层下,其储量巨大,有可能成为未来最重要的潜在能源之一。世界各国对天然气水合物开展了大量的研究与开发,但是目前其尚未实现商业化开采。针对天然气水合物开采至应用环节主要涉及的技术问题,利用德温特专利库进行了专利统计与分析。结果表明:日本、中国、韩国有最多的天然气水合物专利,欧美主要的石油与化工巨头也在天然气水合物的关键技术点上有大布局;基于天然气水合物的专利布局角度,中国和日本最有可能率先实现商业化生产,但两国的专利分布均存在技术短板,需要在短缺的技术领域进一步进行研发和专利布局。
[PDF:6568KB]全文下载(389)次  [2017年预出版期]

杨慧 陈国明 李新宏 朱红卫

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针对中国在海底油气管道废弃处置方面缺乏统一标准的问题,调研整理国外海洋油气设备弃置处置规范、与海底管道弃置相关的法律规范及标准指南。调研发现,相关国际组织和沿海国家均有海底管道的废弃处理方面的法律规范或作业指南,但现阶段并未给出统一要求。中国弃置处理相关的法规和标准较为笼统,没有专门针对海底管道给出具体要求,难以应对复杂的海底管道弃置问题。通过分析对比国内外政府和石油公司关于海洋结构物废弃处理的法规、标准,找出中国现行法规、标准不足之处,从区域立法、责任主体以及具体实施方案等方面对制定我国海底油气管道弃置处置法规、标准提供意见。
[PDF:6036KB]全文下载(462)次  [2017年预出版期]

刘佳昌 张力佳 张志鹏 唐培连 王松 尚晋 陈浩

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为了研究油气管道盾构隧道工程中地质条件、覆土深度、衬砌环片厚度及混凝土强度等因素在不同工程环境下的相互影响及变化规律。采用有限元分析软件对盾构隧道衬砌环片的结构受力进行数值分析模拟。研究结果表明:地层性质的强弱对于衬砌环片的轴向力影响不明显,但对于弯矩及剪力的影响则相对明显;盾构隧道覆土深度对于衬砌环片的轴力影响很大,但对于弯矩及剪力影响较小;盾构隧道开挖衬砌环片变位及环向应力均与衬砌环片厚度比呈类似双曲线关系。可见,地质条件对盾构隧道环片的影响存在一定规律,掌握该规律可为盾构隧道环片设计提供指导。
[PDF:4554KB]全文下载(367)次  [2017年预出版期]

张海峰 杨淼 张一峰 王雪莉 王建伟 李东阳

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阀门内漏严重威胁天然气管道的安全运行,亟需解决。采用小波包分解和信息熵理论相结合的方法对3 in 球阀不同内漏程度下的声发射信号特征进行分析。首先,通过搭建阀门内漏声发射检测试验平台开展不同内漏流量下声发射检测试验;其次,应用小波包熵方法对声发射信号各频率段信息度进行分析;最后,采用均方根值评价参数对不同频带内小波包熵值与内漏流量的相关性进行评价。结果表明:在25~37.5 kHz 频带内的小波包熵值与阀门内漏流量具有最大相关性(均方根误差为0.012 6),小波包熵分析方法是输气管道阀门内漏流量量化检测的一种新方法。
[PDF:5261KB]全文下载(304)次  [2017年预出版期]

李汉勇 韩一学 张思晶 张航

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近年来中国LNG 市场发展迅猛,许多城市正在逐步形成LNG 与管道天然气共存的多气源格局。LNG 在组分、运输方式、燃烧性能等方面均与管输气存在较大差别,这些差别会导致灶具性能的变化,带来一系列互换性问题。为了保证燃气管网末端设备能够正常、安全、经济地用气,采用陕京二线管道气掺混乙烷的方法来模拟LNG,对北京地区典型民用燃气灶进行管输气与LNG 不同掺混比例下的性能测试实验,确定了LNG 的最佳掺混比例为80%,该比例下所有灶具的燃烧性能均表现良好,实现了LNG 与管道气的顺利互换,避免了可能出现的高昂成本转换问题。
[PDF:4279KB]全文下载(340)次  [2017年预出版期]

季鹏 陈振中 李婵 郑雪枫 潘红宇 安小霞 白改玲

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LNG 浮式接收再气化装置(Floating Storage Regasification Unit,FSRU)具有审批流程简化、建设周期短、投资小、供气速度快等优势,对其关键系统的技术可获得性、设备可靠性、建造周期,从可靠性、安全性、投资成本、运营成本、环境影响及建造周期进行了梳理,结果表明:卸料臂使用寿命长、运营成本低,建议浮式接收再气化装置采用卸料臂进行旁靠卸载;再气化系统可采用丙烷或乙二醇溶液作为中间介质进行换热,根据装置系泊港口的环境条件、环保要求、船体蒸汽系统负荷来确定使用。与FSRU 相比,浮式接收装置(Floating Storage Unit,FSU)的再气化模块布置灵活,可以进行冷能利用,运营成本降低,可靠性与安全性更高,经济性更佳,是浮式接收再气化装置的发展新趋势。
[PDF:6170KB]全文下载(400)次  [2017年预出版期]

国丽萍 李文竹

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蜡沉积是原油及其乳状液管输过程中的常见问题,深入研究蜡沉积问题对保障管道安全经济运行具有重要意义。通过分析原油及其乳状液的蜡沉积机制及影响因素,总结原油及其乳状液的蜡沉积实验研究方法及其装置的优缺点,并对原油及其乳状液蜡沉积的现有模型进行了详细评述,指出了原油蜡沉积模型的构建机理、特点及待完善之处。含蜡原油乳状液蜡沉积模型均基于单相原油蜡沉积模型所构建,总结了其构建方法,并对现有乳状液模型进行对比分析。研究成果是对目前原油及其乳状液蜡沉积机理、模型、方法和装置等进行的全面、详尽的总结,对今后蜡沉积方向的研究具有重要的参考价值。
[PDF:9089KB]全文下载(388)次  [2017年预出版期]

代峰燕 李冬冬 郑霄峰 高庆珊 陈家庆 陈英杰 郭丽峰

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针对目前内浮顶清洗机器人质量大,不便于运输,变形机构设计较复杂等问题,提出轻量化、小型化的优化目标。对机器人进行受力分析,采用力矩平衡稳定分析方法,通过理论计算对机器人宽度和接地履带长度进行优化。并针对机器人工作过程中爬梯进罐、罐内制动两种特殊情况,利用力矩平衡方程,分析优化后的尺寸是否满足稳定性要求。为进一步验证优化结果的合理性,采用ADAMS 仿真软件,分别对清洗作业、爬梯进罐、罐内制动3 种情况进行仿真分析,根据机器人重心到支点的连线与地面形成的夹角变化,判断机器人是否会发生倾翻,并根据仿真结果得出机器人不发生倾翻的临界条件。仿真计算结果可指导清洗机器人的后续研究。
[PDF:5869KB]全文下载(381)次  [2017年预出版期]

余国健 张鹏 潘涛 刘庆亮

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传统的长输天然气管道换管修复需要大量液氮资源,针对部分天然气管道所在地区及国家的液氮资源相对匮乏、无法保证换管修复所需氮气资源的现状,研究设计了一种新的长输天然气管道抢修方法。针对换管修复的特点,综述了常用的长输天然气管道换管修复方法,提出了新的换管修复方法双囊工艺法。该方法是在大放空氮气置换工艺法的基础上进行改进,加入下囊工艺,实现局部隔离而形成的一种新的抢修方法,并介绍了该方法的工作原理与技术要点。该方法已在生产与抢修施工中得到了多次实际应用,效果良好,完全适用于液氮资源匮乏环境下的天然气管道换管修复,对于在液氮资源匮乏环境下如何对管道实施快速抢修,节省作业时间,保障施工安全,具有一定的指导作用。
[PDF:5490KB]全文下载(333)次  [2017年预出版期]

李玉杏

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随着人工成本的不断上涨和环保要求的提高,如何采用新技术手段实现油库油品贸易交接计量的自动化,成为成品油销售企业亟待解决的重要问题。基于谐振筒式密度测量传感器的测量原理,研发了一种油库发油管道密度自动测量的在线密度计,并详细介绍了密度计的结构设计、测量原理、安装方式、性能测试等。经实际应用证明:该新型密度计达到国际先进水平,可准确测量管道发油密度和温度,满足贸易计量交接要求。
[PDF:4416KB]全文下载(382)次  [2017年预出版期]

帅健 孔令圳

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为了评价高钢级管道环焊缝的应变能力,建立了基于材料损伤理论的管道环焊缝有限元模型。通过优化裂纹尖端网格尺寸,准确模拟了裂纹尖端的应力分布及撕裂过程。采用屈服强度和均匀延伸率表征高钢级管道的材料特性,计算并分析了管道环焊缝的裂纹驱动力曲线,建立了裂纹扩展失稳准则和材料断裂韧性准则两种失效判据,研究了管道材料性能、裂纹长度及内压对裂纹驱动力的影响,定量分析了这些影响因素与管道应变能力的关系。分析表明:较之内压,裂纹长度对管道应变能力影响较大,材料均匀延伸率较屈服强度对管道的应变能力影响更大。建议对于基于应变设计的管道,应对环焊缝提出均匀延伸率等塑性容量指标的要求,研究结果可为基于应变的高钢级管道的设计和评价提供技术依据。
[PDF:4572KB]全文下载(209)次  [2017年预出版期]

郭艳利 孙宝江 高永海 赵雯晴 赵焕勇 赵欣欣

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深水长距离混输管道停输再启动易产生水合物堵塞问题。基于安哥拉某深水区块开发模式,借助PIPEPHASE 与OLGA 多相流软件,分析混输管道停输再启动天然气水合物生成风险。结果表明:停输2 h 后,水合物开始在立管底部附近生成,并由此位置逐渐向两边扩展;停输再启动前期,海底管道水合物生成区域在入口附近逐渐消失,在海平面附近的立管段则迅速增大;随启动时间的延长,水合物生成区域由两边向中间逐渐缩小,并在启动6 h 后在水深约700 m 的立管段消失。基于混输管道温度压力敏感性的定量描述,提出水合物生成风险定性分析方法,分析发现随海管长度、内径及气油比的增大,水合物生成风险增大;随含水率的增加,水合物生成风险减小。计算结果能够较好地指导多相混输管道选型、路由及混掺比例设计。
[PDF:6842KB]全文下载(364)次  [2017年预出版期]

代晓东 刘焕荣 杨燕峰 李洪言 辛艳萍 陈艳红

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针对聚α 烯烃减阻剂在应用过程中易发生剪切降解的问题,以聚合物基纳米复合材料及纳米SiO2/ 聚α 烯烃复合减阻材料前期研究为基础,考察偶联剂KH550 用量和体系温度对纳米SiO2表面改性效果的影响。采用表面羟基数和吸油值表征测试结果表明,KH550 用量15%,体系温度50 ℃时,可以获得表面羟基少,吸油量大的改性纳米SiO2 粒子。旋转圆盘和减阻环道测试纳米复合减阻剂的应用性能表明:改性后纳米粒子可以更好地与聚α 烯烃相互作用形成复合减阻材料,经圆盘一段时间剪切和离心泵2 次剪切,复合减阻材料具有更为优异的抗剪切性能。通过对纳米SiO2 粒子改性条件探究和减阻性能测试,纳米复合减阻材料有利于减阻和抗剪切性能。
[PDF:7907KB]全文下载(345)次  [2017年预出版期]

彭星煜 吴云冬 喻建胜 何莎 宋日生

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为了保障天然气集输站场安全运行,开展了天然气集输站场工艺系统拓扑结构分析以及各单元间连通关系的研究。以L-13 站工艺流程为基础,基于图论建立了该站场主要工艺系统拓扑图。采用矩阵分析法中的初始邻接矩阵自乘法,结合MATLAB 软件,计算得到了该站场水套炉停用前后对应的全连通矩阵以及各节点间的连通级数。计算结果表明:水套炉停用前后,该站场工艺流程系统均属于同一连通片,该站场工艺系统中不存在独立单元,系统可靠度的计算需要考虑各单元之间的相互作用;相邻两节点间的相互作用最大,且水套炉停用前,节点6 与节点7 之间相互作用最小,水套炉停用后,节点1 与节点7 之间相互作用最小;各节点间连通级数的变化与实际工艺流程相互匹配,图论和矩阵分析法能够满足站场工艺系统动态拓扑分析的要求。
[PDF:4449KB]全文下载(354)次  [2017年预出版期]

王书良

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针对储罐温度分布会对计量精度产生影响,从而导致计量误差的问题。在分析罐内油品与外界环境传热过程的基础上,建立了考虑环境温度、油品物性、罐内油品自然对流和太阳辐射等因素影响的储罐温降模型。掌握了油孔纵向平均油温与罐内总体平均油温温差变化的规律:相同外界条件下,液位越低,温降速率越大;液位越高,存储时间越长,量油孔处的平均油温偏离总体平均油温越大;低液位的储罐温差到达一定特定值后会趋于平缓,然后沿该值小幅上下波动;高液位储罐温差增大速率随着存储时间增大会有变缓趋势。通过不同工况下的实例计算,量化展示了上述误差的大概范围和变化趋势,对油库的计量盘点具有一定参考作用。
[PDF:4254KB]全文下载(386)次  [2017年预出版期]

谢英 麻秀芬 宁海峰

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海底管道悬跨段的出现将会增加管道所受载荷作用力,使管道更易发生破坏。基于海底悬跨管道的特征,简要分析了海底管道的悬跨机理,总结了悬跨段在重力、浮力、波浪力及海流力作用下的破坏机理和研究现状,并对悬跨管道研究的发展趋势进行了展望。结果表明:分析不同结构形式的海底管道在复杂荷载联合作用下的变形和破坏已成为海底管道悬跨段研究的重要发展方向;今后有必要系统地研究流场特性和地震动特性对管道周围流场和受力的影响规律,计算更复杂约束下海底悬跨管道允许悬跨长度,以及从多种判定依据着手分析比较海底管道允许悬跨长度,并得到多种判定依据的适用性范围。
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程浩力 孙锐 张连来 毛庞蛟 张晓海 夏茂进 池恒

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油气管道设计、施工以及运营管理过程中经常遇到同架空电力及通信线路或埋地线缆并行及交叉的情况,根据中国油气管道设计、施工、安全运营管理密切相关的法律法规和技术标准规范的要求,对不同法律及规范关于埋地油气管道与电力及通信线并行或交叉敷设等安全间距的要求进行了对比分析,结果表明:对输电线路及通信线路同油气管道安全间距要求因针对性不同而导致具体要求并不相同,需要设计及施工人员综合考虑油气管道实际情况设定有效间距。以某长输管道线路设计及施工中安全间距的设置为例,针对相关法规及标准的规定提出了改进建议。
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曹永利 姚登樽 苏鑫 周延 于憬

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目前针对含体积型缺陷管道剩余强度评价标准和方法主要是基于X70 及其以下低钢级管线钢,而X80 及以上高钢级的验证性实验很少。为验证剩余强度评估方法在X80 管线钢的适用性,首先对比了不同管线钢管体缺陷的极限载荷评估模型及适用范围;其次通过制备不同类型不同尺寸缺陷的X80 管线钢管水压实验,对各种评估模型在X80 管线钢管上的适用性进行评价。结果表明:长矩形缺陷的承载能力通常在各类缺陷中最低,而且不同缺陷预测模型的安全程度各不相同;对于矩形缺陷,DNV 模型的预测结果与实验值偏差较小,ASME B31G Modified、RSTRENG 和C-FER模型的计算结果偏于安全;对于沟槽缺陷,C-FER 和PDAM 模型是适用的;对于凹坑+沟槽缺陷,PDAM 模型也适用。
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周立飞 原海嵘 刘传富 耿亮

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为全面系统地评价防渗毯材料在输油管道中的应用效果,解决穿越环境敏感区域管道渗漏防护难题,结合防渗毯材料在管道工程中的实际应用,将管道发生事故时的油品泄漏原理、管道阴极保护影响、穿越及水工保护实施技术,与防渗毯材料的技术性能指标、试验检测数据进行对比,从材料性能、实施可靠性、使用寿命及经济性方面进行综合评价。指出防渗毯材料不具有普遍适用性,对于小口径、低压力管道,可以作为有效的防渗措施之一,而对于大口径、高压力管道,则需要单独核算后应用。同时提供了输油管道防渗防护的评价方法,为将来经过其他类似保护区的施工防护提供借鉴。
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寇杰 莫际本 劳伟 冯若曦

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为了实现油气集输树枝状管网的合理井组划分,将多井串连的树状结构考虑到井组划分中。以基于树形连接的井站距离和最短为目标函数,以井站隶属关系为优化变量,建立井组划分数学模型,采用遗传算法与Prim 算法相结合的混合算法对模型进行求解。首先采用遗传算法搜索所有井场,得到初始井站隶属关系,然后采用Prim 算法求解井站的最短距离和,利用遗传算法迭代求得最优解。经实例计算验证,得到树状管网的井组划分方案和站址坐标,以及井站树状连接示意图。相比星状管网,树状管网可以减小管道总长,降低投资成本,实现较高的经济效益。
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迟凤明 张成 郭福友 罗伟国

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由于中俄东线天然气管道的黑龙江穿越工程跨越中俄两国边界,因此在其测量作业中面临诸多问题。介绍了中俄东线黑龙江盾构穿越测量作业流程,简要分析了各工序采用的主要技术手段。考虑到这类跨越国境测量项目的重要性和特殊性,事后对实际工作进行深刻地梳理和反思,发现了在测量作业过程中出现的一些问题和不足,并提出行之有效的解决方法,为今后的类似跨境测量项目积累了宝贵的经验。
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焦彪彪 闫宏伟 崔子梓 马建强 汪洋

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随着流程工业的发展,危险化学物料在储运过程中的泄漏事故频发,对漏点快速有效的处理处置至关重要。大型管道和储罐焊缝处的复杂曲面区域的泄漏难以封堵,基于此,提出一种采用永磁机构快速定位,并结合自适应气囊和导流泄压通道的快速封堵装置,实现了大曲率半径复杂曲面上漏点的自适应应急封堵。通过分别建立柔性气囊封堵方法和常规顶压式封堵方法的有限元模型,对两种方法在大型储罐焊缝处漏点周围的密封接触面的压力分布情况进行仿真分析。结果表明:柔性气囊封堵方法实施应急封堵处理时,在漏点周围形成较理想的均压接触区域,有效减少了常规顶压封堵方法中橡胶因局部形变而导致的应力集中现象,具有较好的曲面封堵自适应性能,增强了应急封堵的稳定性与可靠性。
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肖志 高良泽 张蓓蕾

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普通地图和手机地图尚无长输油气管道信息,同时在地形复杂、人烟稀少的地区普通导航不能提供更详实的道路信息,因此不适合为管道维抢修队伍提供路径规划。基于高德地图API 开发了一款长输油气管道智能导航平台,其主要由定位模块、路径规划与导航模块、显示模块及记忆模块构成。该平台通过调用服务的相关接口,将第三方地图数据与管道阀室数据进行融合,共同组成数字化底图,利用坐标转化技术将经纬度坐标转化为第三方地图可识别数据,快速定位管道事故位置、规划抢险道路、跟踪抢险队伍位置;通过设置避让点管理功能,可以避开限行道路、避免往返行走,用户根据需求添加、删除避让点,帮助大型车辆快速赶赴现场;同时,提供历史轨迹保存功能,保存最后一次的行走轨迹,通过查看历史轨迹,帮助抢险队伍在最短时间内及时赶到抢险现场。
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廖绮 梁永图 张浩然 邵奇 张贺

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结合水力计算制定调度计划是保证成品油管道安全运行的关键。目前,虽然已有大量关于成品油管道调度计划编制优化研究,但鲜有研究将水力计算耦合在内。针对单源多汇的成品油管道,考虑了流量约束、批次约束及压力约束,建立成品油管道调度计划自动编制模型,并结合深度搜索法对模型进行求解,快速制定出符合现场需求的调度计划。该模型能够在跟踪各批次油头位置的同时,对各管段进行水力计算,掌握调度周期内管道沿线的能耗情况。并且将该模型应用到某成品油管道进行分析,求解得出符合现场需求的调度计划。该模型计算速度快,生成的调度计划与市场需求偏差较小,具有较强的实用性与通用性。
[PDF:7926KB]全文下载(364)次  [2017年预出版期]

王猛 钟震宇 刘建臣 张衍岗 李刚 刘白杨 杨阳 姜帅

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为了保障天然气管道输送过程中离心式压缩机的安全运行,克服压缩机组地域分布广、地区偏远、交通不便利带来的不便,缩减振动分析成本,基于中国石油管道压缩机组维检修中心的压缩机组远程监测系统,通过构建3 层C/S 网络结构完成了振动监测各类图表的绘制和组态。研究结果表明:该监测系统保障了系统通信网络的实时性、安全性及灵活性,实现了系统的实时监测和历史数据分析功能;通过对振动数据的分析,将更有利于明确压缩机组运行状态,保障机组平稳、安全运行。该系统各项功能的实现可为同类系统的建立提供参考。
[PDF:6061KB]全文下载(325)次  [2017年预出版期]

陈建恒 何利民 罗小明 李清平 姚海元

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明确清管器结构参数对射流清管器运行规律及射流效果的影响,以及射流清管的内在机理,对于保障管道流动安全、顺利完成清管作业尤为重要。在此对某实际天然气凝析液管道进行清管模拟,分析清管器旁通率、摩擦力等结构参数变化对其运动特性及清管段塞的影响,并研究凝析液和液态水在射流清管过程中运动规律的差异。结果表明:射流清管器平均速度随旁通率的增加呈线性下降趋势,旁通率增加可以显著降低清管段塞量,平缓气量波动;摩擦力对模拟结果具有重要影响,若模拟前清管器摩擦力计算偏小,将导致清管段塞的预测值大幅增加。液态水和天然气凝析液在射流清管过程中的运动特性差异较大,液态水的存在会在一定程度上削弱射流清管效果。
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任海宾 陈光联 黄文杰 吕宝辉

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为了研究中俄东线天然气管道岛状多年冻土的现状和退化原因,采用工程地质钻探、地温测试和高密度电法的综合勘察方法,对管道沿线16 处疑似岛状多年冻土区进行勘察验证;另外,通过搜集管道沿线气候和森林覆盖率等资料,分析近年来研究区内各要素变化趋势,推测其对冻土环境的影响。研究表明:由于全球气候变化及人为活动频繁等诸多因素,导致东北地区气温升高、森林覆盖率减少、湿地消失,冻土环境失去了原有的热平衡,造成管道沿线岛状多年冻土区显著退化。相应的,70 年代划定的东北地区多年冻土南界呈现明显北移的趋势。
[PDF:6951KB]全文下载(437)次  [2017年预出版期]

张兴森 郭加树 朱连章 张红霞 李立刚

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西气东输监控系统中站场设备繁杂、流程多、控制逻辑复杂,导致监控系统的适用性差。为此,提出了一种基于逻辑判断的通用防呆控制模型。该模型采用工艺节点模型、组件模型、报警逻辑模型三级模型方式,将解析器与三级模型分离,从而实现防呆逻辑的编辑与系统运行的独立,保证防呆控制平台的安全性及适用性。通过实际运行表明:该模型可扩展性高,能够更好地满足实际工程应用要求。该模型对后续智能化报警监控平台的应用实施提供了新的设计模型和有力的技术支撑。
[PDF:6085KB]全文下载(363)次  [2017年预出版期]

姜修才 陈娟 彭悦 王建伟

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为了实现川气东送与西气东输二线之间直径为813 mm 的连络管道不停输,需要设计适用于带压开孔工艺的φ 813-φ 914-φ 1 016 互连四通。互连四通强度设计符合压力容器开孔补强原理,整体结构近似于“上”字形,四通内配有卡环机构和塞柄机构,能够实现开孔作业后四通的自密封,便于拆除辅助阀门和开孔机具。考虑到管道日常运营中的清管、通球检测需求,设计了透气挡条机构,既确保了开孔后的通透性,又保证了管道内壁的几何完整性,最大限度地减少了开孔对管道的影响。现场应用结果表明:φ 813-φ 914-φ 1 016 互连四通实现了不停输连通管道的要求,达到了预期设计目标。
[PDF:5788KB]全文下载(366)次  [2017年预出版期]

李刚 谷思宇 贾东卓 郭举林 许锦

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为了有效减少管道燃驱压缩机组运行机械故障,保障平稳运行,需要开展燃驱压缩机组性能监测研究。通过对近年来发生的燃气轮机压气机叶片脱落及损坏、透平静叶烧蚀、喷嘴烧蚀等典型故障分析,开展了机组测点布置、性能监测参数的研究,设计了燃驱压缩机组性能监测计算核心构架,开发了性能监测系统。系统主要功能包括故障预警、性能参数趋势显示、性能衰减判断等,根据对燃气轮机运行状态参数的监测,通过运行趋势和性能衰减情况,结合现场实际运行状况和维检修数据,从而判断机组的健康状况。燃驱压缩机组性能监测系统的现场应用效果明显,可减少机组故障停机,优化维检修周期,节约维检修成本。
[PDF:5485KB]全文下载(349)次  [2017年预出版期]

潘峰 魏立新 陈双庆 陈思奇 邹吉洋

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含蜡原油在集输过程中存在着大量的不确定性因素,传统的参数优化设计通常是在确定性条件下进行的,不能准确地反映出物性参数、环境参数以及运行参数的波动对设计结果造成的影响。结合概率统计学和模糊数学理论,在兼顾集输管网可靠性和经济性的基础上,建立了基于模糊可靠性约束的集输管网参数优化设计的数学模型。利用该模型,以管网投资最小为目标,进行了树状井口加热集油流程的管网参数优化设计。结果表明:考虑不确定性因素建立的基于模糊可靠性约束的集输管网参数优化设计模型,不仅能够更好地保证集输管网运行过程中的安全性,而且优化结果更具合理性,与优化前相比,节省投资约11.47%。该方法为含蜡原油集输管网参数优化设计提供了新的思路。
[PDF:6234KB]全文下载(356)次  [2017年预出版期]

彭善碧 李涛 刘恩斌 唐静 杨柳婷

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为了保障CO2 的输送安全,从CO2 泄漏扩散的后果出发,考虑CO2 泄漏扩散时的相态变化及重力的影响,利用PHAST 软件建立CO2 管道的泄漏扩散模型,以最不利工况作为初始条件,计算假定不同阀间距下的SLOD(致死率等于50%)影响范围,从而确定CO2 管道不同等级地区下的阀间距。结果表明:一级地区从安全考虑并不需要建设阀室,但是为了方便管道维修,可以在便于维修的部位建立阀室;二级地区可以根据相应的户数选择合适的阀间距,但最大不超过60 km;三、四级地区不推荐超临界CO2 管道输送。基于泄漏扩散后果评价的CO2 管道阀间距研究为中国CO2 管道输送相关规范的制定以及对CO2 管道进行安全评价和事故后果分析提供了一定的理论支持。
[PDF:5272KB]全文下载(372)次  [2017年预出版期]

白帆 张东胜 王新刚 魏春阳

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针对油气管道应急抢险时使用管道手动开孔机开孔时发生卡钻,导致电机机身反向旋转的问题,采用机械设计的方法设计了管道手动开孔机卡钻泄力装置,其由传动机构、阻尼机构、差速机构组成,在管道开孔机正常作业的情况下,电机扭矩通过传动机构正常传递给开孔钻,当开孔钻切削管壁发生卡钻时,电机扭矩通过传动机构和差速机构传递给阻尼机构,并克服阻尼机构旋转做功使扭矩得到释放。开孔试验表明:该装置可有效避免管道手动开孔机电机反转伤人,提高管道抢险作业的安全性,保护操作人员的人身安全。
[PDF:4190KB]全文下载(329)次  [2017年预出版期]

董龙飞 李玉星 韩辉

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中间介质气化器(Intermediate Fluid Vaporizer,IFV)是浮式LNG 接收站关键设备之一,由于容易受到海上风浪影响,IFV 内部的液位波动会影响设备的换热性能。采用三维数值模拟方法,结合Fluent 计算软件,编写了非稳态晃荡边界条件,对IFV 内部中间介质腔内液体的晃荡运动进行了模拟。分析了不同晃荡幅度、晃荡频率及中间介质的充灌液位对介质腔内液位波动的影响。研究表明:当晃荡角度在3°~10°之间、晃荡频率在0.1~1 Hz 之间时,中间介质充灌量的安全液位为50%;中间介质液面随晃荡角度的增加,晃荡周期的减小,液面波动愈加剧烈,从而为LNG 的安全输送提供了借鉴与参考。
[PDF:9884KB]全文下载(374)次  [2017年预出版期]

高义 金硕 张泽 王厚锐 周湃

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为了保障长输天然气管道压缩机组平稳运行,对2011 年至2015 年西气东输一线、西气东输二线、中亚管道、陕京管道及涩宁兰管道运行的压缩机组故障进行分类统计。针对不同管道、不同输气年份、不同驱动方式及不同故障类型,分析了压缩机组的故障情况,对比了压缩机组故障数据呈现的趋势,建立了压缩机组故障树,计算出了压缩机组故障事件的概率。结果表明:辅助设备和运行参数异常是造成长输管道中压缩机组故障的主要原因,随着管道运行时间增加,长输管道中压缩机组的故障次数呈现逐年下降趋势。定期开展压缩机组辅助系统故障的排查工作,可有效降低压缩机组故障发生的频率。
[PDF:5256KB]全文下载(351)次  [2017年预出版期]

赵宁刚 燕秋华 苗立新 许庆嵩 王升龙

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危险源的存在、不断产生及未及时得到辩识和控制是事故发生的根源。为有效控制油库存在的各类危险源,从源头上预防火灾爆炸事故的发生,基于相关事故案例和现代安全科学的观点,应用3 类危险源理论对油库火灾爆炸危险源进行辩识分析,研究了3 类危险源之间的关系及其事故致因机理,建立了油库火灾爆炸事故的AHP 模型。通过分析评价和综合计算,确定了相关因素的重要程度及其权重。研究表明:组织失误等第3 类危险源(组织型危险源)的存在,从根本上导致了第1 类危险源(固有型危险源)和第2 类危险源(触发型危险源)的出现,油库火灾爆炸事故防治的关键在于加强对第3 类危险源的管控。
[PDF:4619KB]全文下载(372)次  [2017年预出版期]

董连江 丁鹤铭 张东浩

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中俄原油管道二线工程由于地形复杂、冬季气温低、林区施工长、社会依托差以及与已建中俄原油管道漠大线并行敷设等特点,给施工建设造成了很大的困难,对施工管理提出了极高要求。基于此,采用发包人+监理+EPC(Engineering Procurement Construction)管理模式,在进度管控、质量管控、HSE 管控等方面进行科学管理,开创了高寒地区冬季施工期间180 天完成约750 km 管道焊接的速度,并实现了自开工建设以来无任何质量、安全事故的建设目标,为高寒地区管道建设积累了施工管理经验。

[PDF:7218KB]全文下载(388)次  [2017年预出版期]

赵舒宇 汤俊杰

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为了解决原油港口扩建项目中依靠传统标准计算法对泊位组通过能力评估局限性的问题,对泊位组的通过能力计算方法开展研究。通过对标准计算法、排队计算法及数值模拟法的对比分析,结果表明:标准计算法只是单纯的单泊位通过能力的叠加,对于泊位组的计算精确度有限;排队论计算法公式较为复杂,不适于工程应用;数值模拟法依赖于计算机穷举计算,输入条件有限制,不能很好的模拟真实情况。因此,针对原油港口泊位组需要新的工程计算方法对其通过能力计算进行补充。结合以上3 种方法,提出了更合理的原油港口泊位组通过能力计算方法,有助于提高港口评估能力的工程计算精确度。
[PDF:5071KB]全文下载(323)次  [2017年预出版期]

曹涛 郑贤斌 程诚 宋兆勇 张建军

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为预防和减少油气管道设施维检修及施工过程中人员伤亡等事故,开展了油气设施的锁定管理方法研究。通过油气管道设施维检修和动火作业过程中危险源、能量释放途径分析,基于风险管理理论,借鉴国外大型石油石化企业锁定管理经验,提出了适合中国油气管道特点的锁定管理方法,形成了简洁、实用的锁定管理工作程序,并结合实际应用提出了实施风险分级管控、制定专项安全检查表、开展相关技能培训和实施PDCA(Plan Do Check Act)循环管理等4 项关键内容。实践结果表明:锁定管理方法遵循PDCA 循环管理模式,实行分级管控,通过规范员工职责,落实和强化作业过程监控,持续完善锁定管理工作程序,有助于现场HSE 风险管理水平的提升。研究结果为油气管道企业有效实施锁定管理提供了有益的借鉴,并指出了锁定管理的下一步发展方向。
[PDF:4856KB]全文下载(377)次  [2017年预出版期]

赵连玉 李睿 赵晓明 冯庆善 刘成海

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社会、经济的高速发展对长输管道的安全运行提出了更加严格的要求,因此管道运营企业迫切需要一种能够实时或定期监控管道全线运行状况的方法。研发的管道数据记录仪(PipelineLogger)提供了一种简单便捷的监控管道运行状况的方法和备。管道数据记录仪尺寸较小,设计独立,安装便捷,可以搭载到几乎任何类型的清管器或检测器上,在管道日常清管作业或内检测过程中可方便地测量管道内绝对温度、绝对压力、三轴加速度、三轴角速度,利用自主研发的数据处理软
件,可根据记录数据计算得到弯头、环焊缝等管道参数,从而方便地监测管道运行状况,及时发现管道内较大异常点,定位异常点位置,对维护管道安全运行有重要意义。
[PDF:4551KB]全文下载(337)次  [2017年预出版期]

张大同 滕霖 李玉星 叶晓 顾帅威

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在CO2 管输过程中,为了保障管道的安全运行,需要准确预测其节流特性,以防节流后管道发生冻堵。从分子角度分析了不同相态CO2 节流效应机理,利用多元非线性回归方法提出管输CO2焦耳-汤姆逊系数计算方法。该计算方法包括3 种相态的管输CO2 焦耳-汤姆逊系数计算公式,形式简单,计算速度快,具有更好的工程利用价值。利用实验数据对经验公式的准确性进行了验证,在管输工况下其平均相对误差为10.63%。该计算方法为CO2 管道设计与运行过程中的节流温降计算提供了参考。
[PDF:5254KB]全文下载(409)次  [2017年预出版期]

李长俊 吴畏 张黎

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渤西油田QK18-2 平台至QK18-1 平台之间的混输海管存在严重段塞流现象,由于段塞的不稳定性,易导致分离器发生溢流造成危险。对两平台之间的海底管道采用OLGA 软件模拟计算得知,立管底部压力和管出口瞬时液体质量流量发生剧烈的波动,为防止严重段塞流危害管道和管道下游的工艺设备,采用OLGA 软件分别对顶部节流法、多相泵增压法、气举法三种控制措施进行数值模拟,结果表明:三种方法均能很好的控制严重段塞流,对其达到抑制效果。在节流阀开度为3%、多相泵安装在立管底部且增压为0.5 MPa、注气量为5 kg/s 时,海管严重段塞流完全得到了消除。综合考虑,最终推荐采用顶部节流法,建议节流阀开到10%。研究成果对渤西油田段塞流控制有很重要的工程指导意义。
[PDF:4873KB]全文下载(349)次  [2017年预出版期]

崔子梓 闫宏伟 焦彪彪 汪洋 马建强

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橡胶气囊在管道内封堵器中具有十分重要的作用,为了改善其整体性能,从气囊的工作原理和工作环境出发,建立橡胶气囊的三维模型。基于ANSYS 有限元仿真软件,将结构静力学分析、接触分析及试验设计相结合,对橡胶气囊的结构做了相应改进。通过试验对比分析改进前后气囊封堵压力的变化情况,发现改进后气囊封堵压力提高了50.1%,可达1.126 MPa。同时对比试验结果与ANSYS 仿真结果可知,数值模拟结果与试验结果基本一致,证明了有限元模型分析结果的准确性。该设计为管道内封堵器的优化提供了新思路,而且有利于管道内封堵装置可靠性评价体系的构建。
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钱迪 郑会 张沛 刘建臣 赵洪亮 菅秀洋 亓呈文

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针对榆林站DY401~DY403 管道压缩机组控制系统硬件趋于老化、软件过时、防喘振等功能算法落后、系统故障导致停机次数增多的情况,从软硬件兼容性、防喘振和负荷分配控制功能算法等各个角度,提出了完整的国产化升级改造方案,主要包括软硬件版本升级,控制功能优化等。利用PLC 模拟器与HMI 界面组成模拟控制系统,结合UniSim 站场工艺和设备仿真模型机来测试验证控制逻辑可行性与可靠性,为今后各压气站管道压缩机组老旧控制系统的国产化升级改造提供指导。
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祁志江 张柱柱 焦光伟 王亚超 张冲

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针对常规的油罐检测方法普遍存在测量时间长、工作强度大、检定成本高、测量结果精度较低等缺点,提出一种基于三维激光扫描技术的油罐变形检测方法。利用试验获得的油罐三维点云数据和MATLAB 自编程序,拟合计算出圈板半径、椭圆度及罐体倾斜度,并从水平方向、垂直方向及罐壁局部区域三个方面对油罐变形进行了计算和分析,结果表明三维激光扫描法可以直观、定量地表现罐体变形。最后进行了重复性和再现性试验,结果表明试验测得的圈板半径、椭圆度及倾斜度标准偏差均在可接受范围内,从而验证了三维激光扫描法用于油罐变形检测的可行性和准确性,为油罐变形检测提供了一种更加快速、精确的新方法。
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易成高 陈荣 夏海波

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完善的原油输送设施是美国非常规原油成功开发的关键因素,分析研究美国在非常规原油输送设施建设方面的做法,为中国非常规原油输送设施建设提供可借鉴参考的成功经验。调研美国为保障非常规原油开发采取的做法,包括:加强原油管道建设投资、在无管道或管道运能不足的非常规油区采用铁路和水路输送原油、建立灵活的输油设施运营市场、制定保护国内运营商的政策法规等,找出中国在相关方面的差距,提出应加大原油输送设施投资、增强运营市场竞争、完善政策建设等建议。
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王俊强 何仁洋 刘哲 郭晗

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中国油气管道建设发展远猛,加快油气管道完整性管理标准规范的体系建设势在必行,而美国油气管道完整性管理法规标准体系较为完备。采用对比分析方法,总结了中美油气管道完整性管理的发展现状及共同点,重点分析了中美油气管道基线评估、高后果区识别、完整性评价、维修维护等关键技术条款的特点及差异,并提出了当前中国油气管道完整性管理在标准体系、监管、技术应用等方面存在的问题和今后发展方向。研究结果表明:美国已将完整性评价最低要求扩展至中后果区,冲击水压试验和超声导波探伤已列入油气管道完整性评价技术体系;中国提出了在役油气管道压力试验的新要求。可借鉴美国油气管道完整性管理的技术体系和先进理念,借助油气管道隐患治理工作,建立适合中国国情的油气管道完整性管理规范体系和政府监管体系。
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王昆 李琳 李维校

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通过研究国内外物联网技术在长输管道中的应用,结合管道完整性管理系统和云计算技术、大数据技术构建了长输管道物联网技术架构,实现管道业务流程从调度控制、生产管理、经营管理完整业务链的整体贯通,使管道业务各项技术与管理领域的数据流进行有效的协调和衔接。依托智慧型长输管道架构,结合实际生产中管道水击压力控制存在的问题,利用SPS 软件模拟了长输管道的水击保护过程,结果表明:该架构在管道水击等领域具有可行性和广阔的发展前景。
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张华兵 王新

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合理确定管道安全距离,不仅可以减少事故造成的损失,还可以为管道的合理设计提供依据。在分析管道定量风险评价结果的基础上,根据《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险和社会可接受风险标准》所规定的风险可接受标准,将管道周边划分为不同的风险区域,提出了基于风险评价的管道安全距离确定方法。实例应用表明:基于风险评价的管道安全距离确定方法,可以体现管道本身特性和外部环境的差异性,如不同的管道壁厚、埋深、运行压力及第三方等,因此针对性较强,较基于法规和标准确定管道安全距离的方法更加科学合理,可以为在役及新建管道安全距离的确定提供参考。
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王乐 范昌彬 何瑞玲 时盈盈

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在高水压水域顶管施工中遇到探孔、裂隙及其他流通性强的地质条件时可能会对顶管泥水循环系统、进舱检查更换刀具等施工造成困难。以富春江顶管工程探孔及岩石层大裂隙封堵为例,介绍了复杂地质条件下大坡度纵向曲线顶管施工探孔封堵技术。分析了正常顶管施工中建立掘进泥浆循环需要满足的条件,对比正常段与有探孔存在而无法实施正常掘进泥浆循环下的各项参数,采用盾尾油脂在隧道外部止水、掌子面止水、泥浆性能指标控制、优化顶进参数等措施对探孔和大裂隙进行了成功封堵,为高水压顶管施工情况下的加压进仓刀具检查、更换创造了安全可靠的施工环境,该技术操作性强、成本低、实施效果好,为顶管穿越江河施工遇到类似难题提供了借鉴和参考。
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何国玺 汤东东 李岩松 段志刚 李小婵 周江宏 梁永图

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因伴生气处理系统受气油比变化、冬夏季供气不平衡等因素的影响,故伴生气放空系统常常存在装置检修、装置事故停机、调气管网不完善等问题。根据集调气管网规格、压力、流量、集气点运行等已知参数,针对现有集调气系统存在的问题,以放空量与调气量之和最小为目标函数,将装置处理量、管网流体流向及流量等作为决策变量,考虑了正常工况、单套装置停机工况及双装置组合停机工况等各种工况约束,得到不同工况下调气管网流向及输量的优化分配方案,尽可能使伴生气放空量降到最低。最后,给出集调气管网布局的改进方案,包括增设副管和提高输气压力。并以油田伴生气集调气管网为例,验证了模型的可行性与可靠性。
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张亮 杨志勋 卢青针 阎军 陈金龙 岳前进

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密封环上的锯齿对非粘接管道接头密封性能影响明显,而实际分析密封结构时很难建立带锯齿的精细模型。针对某海域使用的非粘接管道接头密封环,明确了适用的密封准则,建立了锯齿密封模型,根据压入深度的敏感度分析得到了最佳压入深度范围,并提取了最佳压入深度范围对应的放大系数,结果表明:该模型结构有一个较优的压入深度范围,在该范围内密封性能的最大接触压力及有效密封长度比例取值均较优;采用无锯齿简化模型结合放大系数可以近似预测真实结构的密封性能。该研究方法为精细化设计楔形密封环几何尺寸提供指导,同时也为分析尺度跨度较大的结构提供了一个思路。
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汪春付

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输气管道内检测器在管道运行工作时,容易在管壁形变、弯头及爬坡等承受较大阻力的位置,发生卡堵或局部断裂情况,给管道运行造成重大安全隐患,必须迅速定位、及时解救。针对中石化某输气管道发生内检测器局部断裂丢失的实际情况,通过分析原因、定位区间、制定方案、实施救援的步骤,及时安全有效地回收了断裂遗落在管道中的内检测器,结果表明:管道内检测器受到较大拉作用力时,极易在机械连接处断裂;丢失的检测器可通过磁信号探测仪精确定位;实施救援时选取的清管设备要根据被救援设备的重量、管道运行状态等特殊定制,确保一次救援成功。为输气管道内检测器的丢失救援提供了经验借鉴。
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王强强 陈家庆 丁国栋 姬宜朋

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由于原油组成的复杂性,在储存过程中难免会形成油泥沉积罐底,影响储罐的安全、经济运营,加装旋转喷射搅拌器是解决罐储原油出现分层和沉积的有效技术方案。按照驱动类型和速度控制原理的不同,首次从结构组成、工作原理、应用研究状况及优缺点等多方面对比阐述了国内外多种旋转喷射搅拌器,指出目前中国的旋转喷射搅拌器国产化研究存在研究方向单一、对关键问题认识不足等问题。借鉴国外先进的旋转喷射搅拌器设计理念,提出了结构创新设计方案,以促进石油储运工程领域旋转喷射搅拌技术的进步。
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吴斌 陈佳华 李玉 董敏

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越库被称为物流领域的“JIT”,通过越库配送可以有效降低库存和运输成本,提高配送效率。越库调度是越库配送的核心问题,主要任务是安排进出配送中心车辆的顺序及其在站台的分配。越库调度是复杂的NP 问题,建模与求解异常困难。在此对越库调度问题的国内外研究现状进行了系统梳理,依据站台分配、越库调度、越库运输计划3 种类型,对越库调度问题的模型演变和优化求解算法进行了分类总结。目前,越库调度问题虽然已经取得一些研究成果,但在理论框架、集成调度、动态调度以及与实际应用的结合等方面仍有待加强。
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张炳宏 刘佳霖 黄薇薇 张鑫

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中俄东线输气管道的建设,为中国东北地区的天然气利用提供了充足的资源,对改变该地区以煤为主的能源消费结构提供了契机,东北地区的天然气管网建设也将随之开展。东北地区管道建设面临环境温度低、经济低迷、干线运行压力远高于用户需求压力等问题,以明水支线的设计为例,论述了最低设计温度的选取及设计温度下管材韧性指标的要求,针对经济低迷带来的间歇输送问题提出了相应的解决办法,对于调压造成节流能量损失和加热带来的能量消耗问题,从能量守恒角度提出了相应的解决思路。该研究成果为今后东北地区天然气支线的站场分输设计提供了指导,具有一定的借鉴意义。
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张轩 姜进田 王华青 向奕帆 吴海辰 陈子鑫 刘国豪 许彦博

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建立准确的压缩机性能曲线模型,是天然气长输管道进行管网优化运行的关键。受风机定律启发,分析了风机中流量、转速以及多变能量头的关系,将其应用于天然气长输管道压气站场的离心式压缩机,建立了压缩机特性曲线模型。假设一种线性化的压缩机特性曲线关系,采用偏最小二乘法对该特性曲线关系进行回归分析,得出压缩机特性曲线回归模型,并利用多年积累的现场数据将该模型应用于压气站工艺气流量虚拟测量。研究结果表明:基于回归分析法的压缩机组性能曲线模型计算准确度较高,工艺气虚拟测量结果误差较小,能够较好地反映离心式压缩机组实际运行特性,为管网优化运行及现场掌握机组运行情况提供技术保障。
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