祁庆芳,许琳,刘怀佳,孔雅,叶丽娟,颜芝盛,王杰
【目的】为提高管道腐蚀速率的预测精度，评价管道的剩余强度和剩余寿命，并针对性地制定防腐措施。【方法】建立了一种基于集成经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD）-套索回归（Least Absolute Shrinkage And Selection Operator, LASSO）与优化一阶多维灰色模型（First Order Multidimensional Grey Model, GM(1,N)）的腐蚀速率预测模型。首先，采用EEMD算法增加原始自变量的多样性，降低序列波动对预测结果的影响，将隐藏在数据中的信息按照频域尺度逐层分解；之后，采用LASSO算法进行自变量筛选，降低序列间的相关性和冗余性；最后，引入线性修正量和灰色作用量对GM(1,N)模型进行优化，将微分方程变为差分方程，形成优化GM(1,N)模型，并将输入变量代入优化GM(1,N)模型完成训练和预测。【结果】案例中CO2分压、SRB个数相关的影响权重较大，腐蚀过程由CO2控制，共筛选出包括分解变量和残余变量在内的8个自变量；与灰色关联法筛选得到的影响因素相比，LASSO算法具有一定的客观性和科学性；EEMD-LASSO-GM(1,N)模型的平均相对误差为1.25%，标准差为0.72，模型精度超过常规GM(1,N)、EEMD-常规GM(1,N)、EEMD-优化GM(1,N)、EEMD-主成分分析（PCA）-优化GM(1,N)等模型；通过与文献数据相对比，EEMD-LASSO-GM(1,N)模型具有最高的预测精度，其在泛化能力和鲁棒性上具有优越性，且当腐蚀影响因素和数据条数不同时，仍具有良好的适应性。【结论】研究结果可为多因素耦合的管道腐蚀行为预测和腐蚀速率发展趋势预测提供理论依据及实际参考。
孔莹莹，胡若炜，王赛磊，朱建鲁，韩辉，段鹏飞，李玉星，李璐伶
【目的】将氢气与天然气等气体燃料混合燃烧有助于能源过渡的顺利开展。在接近吹熄极限下向受限空间中注入大量燃料，一旦发生吹熄，燃料与空气混合后在室内积聚，极易达到爆炸极限而引发爆炸。准确预测掺氢天然气吹熄极限对氢能安全应用具有重要意义。【方法】为研究掺氢天然气的吹熄特性，搭建了掺氢天然气吹熄特性实验装置，探索了掺氢天然气射流扩散火焰的吹熄极限，分析了掺氢比及喷嘴直径对掺氢天然气吹熄压力及吹熄速度的影响，实验中天然气掺氢比为0~50%，喷嘴直径为2~10 mm。【结果】与纯天然气相比，掺氢后射流扩散火焰的稳定性更高，扰乱火焰时需要更大的管内压力；同一种燃料在大喷嘴直径工况下吹熄速度更大，这是因为在大喷嘴直径上射流雷诺数及火焰传播速度更大，需要更大的射流速度才能使火焰吹熄。掺氢比越大，通过增大喷嘴直径以获得更大吹熄速度的效果越明显，掺氢比由10%增大至50%时，喷嘴直径由2 mm变化至10 mm时吹熄速度的增大幅度由1.88倍变化至2.81倍。探究了将基于烃类燃料吹熄速度的经验关联式扩展到掺氢火焰的适用性，并基于Damköhler数提出了适用于掺氢天然气的吹熄速度预测模型。【结论】在燃烧器设计中，对于期望获得较大吹熄速度的掺氢燃烧器，可考虑通过适当增加燃烧器的喷嘴直径来扩大安全燃烧范围。研究成果对掺氢天然气火焰稳定性机理理解及其在工业燃烧器设计中的应用具有重要意义。
刘朝阳, 关中原, 赵佳雄, 吴珮璐, 张腾, 祁梦瑶
【目的】能源转型趋势下，油气资源仍将作为重要的能源与化工原料，在推动全球经济复苏、新型能源体系建设、保障生产生活等方面发挥重要作用，随着油气管网规模进一步扩大，氢气、甲醇、氨等新能源及CO2等非常规介质扩展了管道承运对象，使油气储运工程领域面临诸多新的研究课题。【方法】以《全球工程前沿》报告、CNKI平台、SciVal平台、Web of Science（WoS）核心合集作为数据来源，对油气储运工程领域国际前沿研究热点及CNKI数据库、Scopus数据库以及WoS核心合集的高频关键词、热点方向发文量等反映行业科技发展趋势的内容进行分析，挖掘整理油气储运工程领域当前科研热点与未来发展方向。【结果】在前沿主题分析中，得出“海洋深水”油气资源开发与储运、人工智能赋能油气储运工程发展两个发展方向；基于CNKI平台数据对《油气储运》近年发文分析，得出氢能储运、管道内检测、CO2储运、油气管网多能融合灵活输运等发展方向；在SciVal主题群关键词云图分析中，得出管道安全、风险评估、碳排放控制与环境影响评估、油气泄漏与应急响应等发展方向；在基于WoS核心合集的油气储运工程领域研究热点分析中，得出管输流体行为、管道设计、损害防护、系统优化、风险管理、材料性能、智能控制、管道特征提取与数据分析等发展方向；在基于WoS核心合集的油气储运工程领域发文贡献国家与机构分析中得出近5年中国、美国、德国、英国是发文贡献最多的国家，其中中国占比31.46%，中国科学院、中国石油大学、美国能源部是发文贡献最多的机构，可以持续关注这些国家与机构的研发动态。【结论】油气储运工程未来发展方向主要包括：人工智能与油气储运工程技术的全面融合；“双碳”战略背景下的多能融合输送及能源互联网的构建；适应深远海油气资源开发利用的海底管道规划、设计敷设、风险监控、应急响应等系列技术研发以及海陆管道“全国一张网”建设；应从理念与技术两方面不断提高油气管道工程规划与建设中的环境保护与生态安全水平。
刘刚 袁子云 孙庆峰 陈雷 李苗 潘元昊 吴昱辰 王子涵
【目的】混油控制是成品油顺序输送管道亟需解决的难题之一，混油信息则是优化顺序输送管道运行效率的基础数据。现场安装传感器的监测结果存在偏差，且无法满足现场提前获取混油信息的需求；纯数据驱动模型建立的混油软测量方法未考虑管输工艺与仪表测量特性，预测精度欠佳。【方法】通过分析顺序输送管道的管输工艺与测量仪表的监测过程，提出融合物理认知的变分贝叶斯高斯混合回归模型。结合新一维混油浓度演化模型，构建顺序输送管道混油信息软测量方法：基于站场硬传感器获取的管输运行参数，建立表征顺序输送混油信息变化规律的高精度“软”传感器，其主要功能是实现混油界面的定位、后行油品密度测量值的预测、混油界面密度分布信息的预测，从而精准预测混油信息。【结果】新建软测量方法具备更好的适用性，混油界面到站时间预测误差较传感器测量方法减少了76.2%，后行油品测量密度预测RMSE（Root Mean Square Error）较纯数据驱动软测量方法降低了41.4%，混油界面密度分布预测曲线RMSE低于0.9 kg/m3，且计算耗时少于30 s。【结论】融合物理认知与数据的顺序输送管道混油信息软测量方法，可实现混油信息的高效预测，辅助现场操作人员掌握管输批次状态，优化油品批次管理，为顺序输送智慧物流提供技术支撑。
宋福霖，赵弘，苗兴园
【目的】至2025年，中国油气管网规模将达到24×104 km，油气管道运输已然成为中国交通运输的重要方式之一。受管道周围土壤环境等因素影响，管道腐蚀现象时有发生，降低了管道的使用年限。为保障埋地管道的安全运行，需有效预测其所受腐蚀程度。【方法】将随机森林算法与多目标优化方法相结合，提出腐蚀机理引导下的埋地管道点蚀深度预测模型，将管道腐蚀的腐蚀机理知识引入到机器学习模型中，提高模型的可解释性。根据特征变量之间的交互作用机制，构建了新的特征变量，以更好地反映管道周围土壤环境的影响因素。通过随机森林算法中的基尼系数计算新特征空间中所有特征的重要性，利用混合多目标灰狼优化（Hybrid Multi-Objective Grey Wolf Optimization, HMOGWO）算法求解随机森林（Random Forest, RF）算法的最优超参数，并将特征选择融入多目标优化中。在多目标优化的过程中，综合考虑特征数量、预测准确率、模型稳定性3个优化目标，并设计综合评价指标，对比分析Pareto解集，以获取特征子集与最优超参数组合，得到最具代表性和优化性能的特征子集，提高模型稳定性与预测准确性。【结果】模型设计完成后，采用实际埋地管道的点蚀数据集对模型进行验证，三目标的HMOGWO算法与RF模型相结合后，模型的预测性能及稳定性远超三目标MOGWO算法、双目标HMOGWO算法、双目标MOGWO算法、单目标GWO算法与单目标PSO算法。【结论】该模型可以实现埋地管道最大点蚀深度的准确预测，所提出的腐蚀机理引导下的埋地管道点蚀深度预测模型可以提高管道腐蚀预测的可解释性与准确性，有助于延长管道的使用寿命，对于石油和天然气运输行业具有重要的应用实际意义。
喻西崇，尚景宏，刘超，吴雨霏，王云鹏
【目的】海上风电平台大都采用无人平台，运行环境复杂、可达性差、出海窗口期短等因素而导致运维成本高昂，因而运维人员与物资在船舶与风机之间的安全、快速转移成为海上风电运维迫切需要解决的问题。【方法】结合中国海上风电场的实际情况，分别对单体船、双体船、三体船、小水线面船、运维母船5种常用的海上风电运维船舶的特点进行梳理，进而全面分析了不带运动补偿系统的登靠技术、带波浪运动补偿系统的登靠技术以及直升机登靠风机平台等海上风电平台登乘技术现状、特点及影响因素。【结果】以南海某远海风电场为例，对双体船、运维母船以及在换流站旁新增一座固定式生活支持平台3种通达运维方案进行对比分析，综合考虑可达性及成本费用，推荐采用换流站旁新增一座固定式生活支持平台、风电场内人员采用转运船转运的运维通达方案。【结论】基于海上风电发展的迫切需求及现代科学技术的发展趋势，提出了深远海浮式风电场登乘与通达性技术及装备、海上风电智能化与智慧运维技术与装备、重型无人机与载入飞行器登靠与通达技术及装备以及海上风电登乘与通达技术标准4个未来重点攻关方向，并基于当前垂直起降飞行器（eVTOL）的技术优势，建议开展eVTOL在海上风电场登乘与运维的示范应用，以推动海上风电全产业链高质量发展。
王子 姜帅 刘浩文
【目的】横穿滑坡区埋地管道在坡体滑动位移荷载作用下，易发生变形而损坏。为了保障油气管道安全运行，需要研究横穿滑坡区埋地管道应力水平和分布规律并采取对应措施释放应力。【方法】采用有限元方法和管体应力监测与检测技术，开展了滑坡后受灾管道应力感测与应力控制实践研究。以西二线樟树—湘潭联络线XTGD002滑坡段管道为例，阐述了管道初始应力评估、应力监测、开挖治理、安全余量分析的方法，并开展了工程化实践。【结果】研究结果表明：坡体中心位置和左右两侧坡体剪切带处是管道的应力集中位置，应力集中位置管道中性面与坡体位移荷载作用方向垂直。建立了综合受灾管段环焊缝无损检测结果和管道初始应力评估结果监测点位优化布设的方法，形成经济合理的受灾管段应力监测方案。【结论】研究结果证实了管道初始应力评估和应力监测技术对横穿滑坡区埋地管道的适用性和可行性，为横穿滑坡区埋地管道的应力评估和控制提供了新思路。
赵洋，徐水营，张也，郭旭，崔振莹，曹竞冉，杨征，张鑫
【目的】国有大型油气企业干线管道独立后，形成油气“全国一张网”的新格局。天然气管网作为物理结构最复杂的储运网络，在规划部署、建设管理、运营管控等方面显现出许多问题。规划项目布局冲突、各主体管道重复建设等问题尤为突出，根本原因在于各主体职责界面划分不清晰。研究合理的管道类型划分方法，制定管网分类原则，对推动“天然气一张网”分层次、有秩序、高质量建设具有重大意义。【方法】为了形成清晰合理的管网分类方法，运用“比较研究法”开展电力、公路、通信行业对标调研，从行业发展历程、网络核心特征、规划管理政策等方面剖析线性工程行业“分层分区”、“等级分层”原则的形成路径，结合天然气管网的演化历程和建设现状，以安全可靠、灵活高效、公平开放为目标，提出基于“功能定位+技术等级”的管网物理架构分层分级方法。【结果】根据管道在管网中发挥的主要作用确定功能定位；通过管道设计压力和管径参数计算输气能力指数，划定管道技术等级区间；综合功能定位和技术等级确定管道层级，最终将管网划分为主干层、干线层、支线层，并提出管网分层建设重心。同时，结合管网分层分级原则对规划范围划分、规划衔接机制建立、建设运行模式优化提出应用建议。【结论】清晰划分管道类型和管网层级，厘清管道规划、建设、运营界面，助力“天然气一张网”统筹提效建设、规模有序增长，为国家能源供应安全提供保障。
洪伟民，俞欣然，李玉星
【目的】随着全球能源结构的转型，含水层地下储氢技术因具有大规模储能潜力而成为研究热点，但对氢气在含水层内流动的探索仍显不足。为明确不同注采速率、相对渗透率滞后性及天然气掺氢比对含水层储氢性能的影响，使用Computer Modelling Group（CMG）软件进行了不同工况下的含水层储氢模拟。【方法】通过建立动态模型，模拟了相对渗透率滞后效应不同时注入速率为2.5×105 m³/d、5×105 m³/d，采出速率为2.5×105 m³/d、5×105 m³/d，天然气掺氢比为10%、25%条件下的含水层储氢工况，分析了相关因素对氢气在含水层中的扩散与储存的影响。【结果】较高的注入速率与采出速率都会降低含水层的储氢性能，具体表现为：较高的注入速率降低了相同时间内储存与回采的氢气体积，增大了储层压力；较高的采出速率减少了回采的氢气体积，导致更多氢气滞留在含水层内，增大了储层压力。相对渗透率滞后效应不可避免地导致氢气回采量减少，造成氢能浪费。天然气掺氢比的差异对储氢性能影响不大，但与纯氢相比，掺氢的气体回采能力更强，生产井水积聚的风险更大。【结论】研究结果揭示了不同参数对储氢性能的影响，为含水层储氢的优化提供了参考，为大规模储氢的实现提供了技术支持。建议后续测量更多掺氢比工况下的相对渗透率曲线，以确保掺氢储存的可靠性。
张也 徐水营 赵洋 王奉生 杨嘉 张博钧 明亮 虞维超
[目的]在“双碳”战略目标下，天然气多元化供应结构的形成、进口依存度的攀升为煤制天然气的发展带来了新的机遇，但资源终端市场竞争力不强、高碳排放等环保问题仍是面临的长期挑战。合理评估煤制天然气产业发展空间，制定科学的外输管道建设方法，有利于推动现代化油气基础设施体系的构建。[方法]通过深入分析煤制天然气产业建设现状，明晰了煤制天然气产业未来发展规律，综合研判行业发展机遇与市场挑战，提出了一种基于资源不确定性分析的煤制天然气外输管道分阶段建设方案优化方法。以落实资源为基础、国家及地区政策要求为上限，确定了不同梯度的煤制天然气资源外输情景，分步采取扩大管径、增加压气站、建设复线的单一或组合方式，最终形成可兼顾不同资源情景需求的煤制天然气外输管道综合建设方案。[结果]工程实例应用验证了优化方法的有效性，可为同类资源不确定性的外输管道提供一种新的设计思路，有效降低管道的一次性投资成本，对于从供应链视角出发优化天然气管网建设具有积极意义。[结论]建议未来在公平开放的管网运营机制下，发挥资源供应生产商、管网建设运营商、分销商及最终用户各方优势，形成煤制天然气供应链持续稳定的供需格局，保证资源上载型管道的使用效率，增强管网风险管控能力。
宁元星，刘翠伟，李玉星，宋明，张慧敏，陈曲儿，朱梦泽，彭世垚，陈俊文
【目的】随着氢能资源集中供给与市场需求的快速增长，利用长输管道实现大规模输氢因其可观的经济效益，成为未来氢能源供应的发展趋势。但在管道服役过程中，氢原子进入管线钢后可能诱发多种形式的氢损伤，从而导致管道失效,需评价长周期服役管材对氢的适用性。【方法】采用X射线衍射仪对服役管道内表面腐蚀产物进行分析，随后采用超声波与X射线数字成像对管段进行无损检测；结合电子背散射衍射分析，开展了气相原位氢渗透试验，考察了服役管材中的氢渗透行为；最后开展了不同掺氢比条件下的慢应变速率拉伸试验与疲劳裂纹扩展试验，分析了氢对服役20钢拉伸及疲劳性能的影响。【结果】服役20钢内表面存在腐蚀，腐蚀产物成分主要为氧化铁与四氧化三铁；由于服役管线压力波动较小，交变载荷作用不明显，服役管段未检测出缺陷波，无内表面裂纹或埋藏裂纹；晶粒尺寸较小，大角度晶界占比为91.7%，均匀分布的氢陷阱能够有效降低其氢脆敏感性。【结论】20钢在掺氢比为10%环境中的氢致脆化系数已超过25%，塑性性能明显劣化，大应力载荷条件下更容易发生氢致脆断，但其疲劳裂纹扩展速率在不同掺氢比环境中提升并不明显，且氢脆敏感性随掺氢比变化的敏感程度较低，在临氢环境中具有较好的抗疲劳性能。
黄鑫，施鸿翔，李逸龙，李卫东，尹鹏博，李臻超，滕霖，江莉龙
【目的】利用成品油管道顺序输送液氨，能够拓宽液氨的运输途径，削减运输成本，也可提高管道输送效率，以应对成品油管道低输量问题。但目前鲜有关于成品油管道顺序输送液氨工艺研究，且由于液氨与成品油的互不相溶性，导致其混液规律与传统成品油混油规律存在差异，这给混液界面的预测和控制带来挑战。【方法】耦合相场法与流体控制方程，建立液氨/成品油顺序输送两相流模型，重点探究输送次序、管道流速以及管道倾角对液氨/成品油顺序输送过程两相流动规律的影响。【结果】在水平管道中，由于密度差异影响，成品油前行、液氨后行的输送次序会导致界面处出现RT不稳定现象，两相流动易形成不连续的相分布。该工况下，流速较低时界面稳定性提高，但混液段长度较长。而在液氨前行、成品油后行的输送次序下，界面稳定性较好，即使流速较高，界面也能保持相对稳定且混液段长度较短。此外，在上坡管道中重力作用方向与流动方向相反，抑制了后行成品油嵌入液氨，界面稳定且混液段长度较短；而在下坡管道中，重力作用与流动方向相同，增强RT不稳定性，导致界面易破裂，混液段显著增长。【结论】研究结果可为成品油管道顺序输送液氨中混液界面的预测与跟踪提供理论基础。
段言志，郭焦锋，邬宗婧，熊予婧
【目的】在“四个革命、一个合作”能源安全新战略背景下，推动能源体制革命势在必行。天然气管输领域是能源体制革命的重要内容，也是加快天然气产供储销体系建设的主要抓手，因此总结过去十年来的改革成效、展望改革方向对于加快能源体制革命具有重要意义。【方法】从法制体系、监管体系、市场体系、价格体系建设等角度，以举措为线索、以时间为主线，采用文献综述、政策分析、对比研究、定性定量等方式梳理了十年来天然气管输领域开展的主要体制改革工作与主要成效。【结果】天然气管输相关法律法规及标准体系加快完善、天然气管输领域的政府行业管理与全方位监管逐步到位、全国“一张网”的软硬件基础与市场体系建设目标初步实现、分类定价严格监管的天然气输配价格体系基本建立。未来，需持续推进天然气管输体制改革工作，重点集中在建立覆盖管输全流程的法律法规体系、研制并实施高水平管输技术标准与规范、推进天然气管道规划建设行政管理机制改革、实现多维度立体式的天然气管输领域监管体系、构建高水平统一开放全国“一张网”、建立公平开放有序竞争的管输市场体系、健全天然气基础设施服务价格体系、形成严格监管有效激励的配气价格管理制度等。【结论】管输体制改革基本打通了天然气管道运输发展快车道，有力支撑了天然气增储上产，推动了产供储销体系完善，天然气市场化发展前景广阔。
温泉，王宁，魏学华
【目的】天然气需求受诸多因素影响，为了有效获取天然气月度需求时序数据的局部特征信息，提升天然气需求预测模型非线性拟合能力与预测精度展开研究。【方法】首先，引入多重分形消除趋势波动分析（Multi-Fractal Detrended Fluctuation Analysis, MF-DFA）对天然气月度需求时序数据进行分形研究。其次，采用二次插值法与随机森林（Random Forest, RF）插值法处理影响因素特征序列数据中时间粒度不一致与缺失情况。再次，选择极限梯度提升（eXtreme Gradient Boosting, XGBoost）模型，分别对插值前后原特征序列及经Boruta、SHAP、BorutaShap筛选后的新特征序列进行计算误差比对，以确定最佳特征序列筛选降维方式，进一步降低模型输入数据的维度与规模。最后，引入Sobol低差异序列、改进密度因子及莱维飞行策略，以提升蜜獾优化算法（Honey Badger Algorithm, HBA）种群初始化覆盖范围的均匀分布度、扩大迭代搜索范围及跳出局部最优的能力，从而增强改进HBA算法对XGBoost模型中决策树数量、决策树深度、学习速率等决定模型拟合能力的参数寻优效果。【结果】采用BorutaShap算法进行特征序列筛选降维最佳，新提出的预测模型预测精度优于对比模型，其MAPE、MAE、RMSE及R2分别为：2.87%、9.350 9、11.335 3及0.890 9。【结论】该方法适用于多种影响因素条件下的天然气需求预测工作，可为天然气行业发展规划决策提供参考依据。
王善哲
【目的】季节性停掺已成为原油集输系统优化运行、节能减碳与精细化管理的解决方案之一，但复杂物性流体介质及变工况运行导致掺水管道失效率增大，特别是其具有敷设倾角的特征区域成为了腐蚀失效的重点，相比于其它运行工况较为稳定的回油管道、注水管道，掺水管道的服役周期被严重削减，且失效更集中于冬季，影响集输系统运行，维修更换管道的综合成本更高。【方法】围绕季节性停掺管道的内腐蚀防护，基于对腐蚀管段、产物的介质特性分析，通过数值模拟方法研究对比了掺水运行与停掺过程特征区域的腐蚀失效行为，提出并评价了季节性停掺管道清水顶替和压缩空气扫线的腐蚀防控对策。【结果】电化学腐蚀和冲蚀协同贡献于掺水管道的内腐蚀行为而形成Fe2O3、FeS、CaCO3、MgCO3、CaSiO3、MgSiO3及SiO2等腐蚀产物，在季节性停掺运行中，受管道特征区域积液量和积液时长的影响，腐蚀失效特征明显；清水顶替和压缩空气扫线措施均能够有效抑制掺水管道停掺期间的腐蚀失效行为，在相同工况下，前者可使最大腐蚀速率平均降低85%，后者可使腐蚀深度平均减小65%。【结论】综合考虑措施防控效果及集输工艺设施的可操作性，清水顶替更具工程应用的适用性和前景。优选出了季节性停掺管道清水顶替对策，为油田原油集输系统的完整性管理和安全高效运行提供了依据和方法。
李庆， 刘洪飞， 金曼青， 张瑛， 梁法春
[目的]油井产量计量是评估油井资源储量和产能的重要依据，可为资源开发和管理提供参考。井口采出介质一般为多相流体，现有物理计量方式投资过高且流程复杂，虚拟计量方式需要监测参数多，实施难度与计算成本大。[方法]采出流体通过油嘴节流后将产生温降与压降，为了提升单井虚拟计量系统的准确性和改善系统维护的便捷性，融合压差波动特征与温差信号提出油嘴节流实现油气计量新方法。推导建立了耦合差压、流量、质量含气率的油嘴节流流量机理方程。以节流温差、压差均值、标准差等9个特征为输入参数构建深度神经网络，通过数据驱动实现质量含气率的反演预测。以10 mm真实油嘴为测试对象，在气液两相流环道上开展试验测试，试验气相折算速度范围1.73~12.09 m/s，液相折算速度范围0.03~0.35 m/s，测试流型包括分层流、波浪流、段塞流以及环状流。[结果]流量计量方程含气率适应范围0~100%，且不受流型、气液流速、系统压力变化等影响，质量含气率及流量计量误差均低于±10%。[结论]基于物理-数据融合的油嘴气液两相虚拟计量方法仅依赖于油嘴现有温度、压力测量系统即可实现气液流量的虚拟计量，无需储藏、井筒以及集输管网信息，无需额外测量仪表投入，且数据采集和建模成本低，具有广阔的推广应用前景。
谢萍，魏磊，宋硕硕，李卫晨子
[目的]“主干互联、区域成网”（简称互联互通）指通过多输送方案优化调运途径，解决天然气管网气源分布地域不均匀的问题，在天然气并行管道沿线已有的阀室间设置跨接是实现天然气管道互联互通的重要途径。目前，国内外尚未明确并行管道跨接阀室设置方案对发生截断事故管网输量的影响，且对阀室跨接设置尚未形成统一的认识。[方法]利用SPS软件建立了西部天然气管道干线管网模型，结合管网中各条管道设计输气能力、管道路由走向、沿线站场分布特点等，分析了西气东输一线与轮吐支干线、西气东输二线与西气东输三线新疆段、西气东输一线与西气东输四线甘肃段在不同阀室位置设置联通的可能性，基于可实施性和经济性给出了管道阀室联通方案。基于该方案进一步分析了单（双）管跨接方式对干线管道在事故状态下管道的失效长度、可能造成的输气量下降程度、跨接阀门失效频率及供气系统稳定性等多方面的影响。[结果]建议联通阀室采用双管跨接方式，总结了“先进行双管跨接方案设置，后进行事故状态输送能力分析，最后开展联通经济性分析”的设计步骤，制定了西气东输一线与轮吐支干线轮南—孔雀河段、西气东输二线与西气东输三线精河—乌苏段的联通方案。[结论]研究成果可为中国天然气干线管网的互联互通提供标准化设计路径。
杜学平，赵清华，秘琳，郎智凯，柳梦琳，吴江涛
【目的】中国作为全球最大的天然气进口国，LNG在天然气供给中扮演着关键角色。然而中国LNG出厂价格的变化呈现较强的不确定性和波动性，准确预测中国LNG出厂价格的变化趋势，对LNG产业链布局优化、提高天然气供应链的经济性具有重要现实意义。【方法】研究收集并整理了中国LNG出厂价格的历史数据，并采用灰色关联分析确定了影响价格变动的关键因素。在此基础上，分别构建BP神经网络预测模型与ARIMA时间序列预测模型。根据变权重理论，将两种单一预测模型进行加权组合，建立新的变权重BP-ARIMA组合预测模型。以中国实际LNG出厂价格数据对不同预测模型进行案例验证分析。【结果】与传统的BP神经网络模型和ARIMA模型相比，变权重BP-ARIMA组合模型结合了两种单一模型的优势，通过动态调整两种模型的权重比例，显著提高了LNG出厂价格预测的准确性。其平均绝对误差MAE、平均绝对百分比误差MAPE以及均方根误差RMSE分别为188.7元/t、4.1%、280.5元/t，相较于BP神经网络模型、ARIMA模型以及等权重组合模型，MAE分别降低了65.85%、44.2%、37.5%，RMSE降低了63.6%、38.2%、29.8%，MAPE降低了63.7%、42.3%、36.9%。【结论】研究所提出的变权重BP-ARIMA组合预测模型为中国LNG出厂价格预测难题提供了有效解决方案，有助于促进LNG市场有序发展并为天然气供应链管理提供决策支持。
孟可心 张媛媛 陈思敏
【目的】随着中国推进“全国一张网”的管网建设，传统的一部制管输定价难以满足市场需求，而两部制定价采用固定费用与变动费用分担风险，更适应天然气市场的波动发展，有利于促进资源的有效配置。【方法】考虑运距因素，基于上层管网企业与下层用户之间的Stackelberg博弈模型，提出天然气管输费两部制定价模式。设计了城镇燃气优先保供分配机制，并对管网企业与下游用户之间效益最大化时的定价策略及管容分配进行了探讨。从价格敏感性、城镇燃气运距、市场饱和量对管输定价、管网效益影响的角度进行敏感性分析，并选取冀宁线、平泰支干线、川气东送二线等多条管道对比“一部制”与“两部制”定价的差异，验证新建模型的实用性及有效性。【结果】以冀宁线为例，利用Matlab软件进行算例分析：两部制定价模式下的天然气管输费得到了优化，并保障了管网效益；当价格敏感性高时，可适当降低管容定价，保持用户基础；市场饱和量增加则可提高管网效益、管道利用率，定价受供需影响而发生改变；当城镇燃气运距增加时，根据运价率涨幅的临界点调整其定价，考虑运距的定价能够适应市场变化，对保障能源供应、控制成本、提升服务质量至关重要，对市场发展具有积极影响。【结论】基于Stackelberg博弈模型的两部制定价模式，在优化资源分配与适应市场变化方面具有较好的可行性，可为天然气市场定价机制改革提供参考。
杨瑞，孙猛， 赵慧莹， 傅居元， 渐令， 温文， 吴超
【目的】随着双碳战略的实施以及新型能源体系的加速构建，中国原油消费即将进入平台期，且未来将逐步下降已经成为行业共识，研究中长期原油需求发展趋势、厘清影响原油需求的驱动因素，对国家原油产业稳健发展、能源政策制定与评估以及新型能源体系建设具有重要意义。【方法】基于系统动力学方法建立中国原油中长期需求情景分析模型，包含经济、人口、原油供给、科技、环境5个子系统，统筹考虑各子系统的发展实际及未来可行性，设置了基准情况、经济高速情景、能源替代情景等6种不同发展情景对2023—2070年中国原油消费需求模拟。【结果】在不同发展情境下，原油需求的达峰时间、峰值以及发展路径略有不同但发展趋势一致，大部分情景在2028-2031年达峰并进入峰值（7.5×108~7.8×108 t）平台期，随后进入下降通道，至2050年前后下降速率逐步放缓，2060年前后进入新的平台期，原油需求量在2×108 t左右；2050年之前原油燃料需求占比大于原料需求，主要应用于交通运输行业，2050年后原油原料需求超过燃料需求，成为主要消费属性，并一直保持该趋势；在诸多影响因素中，经济发展和科技投资是影响原油需求的最主要驱动因素。【结论】提出保障中国原油产业稳健发展的建议：持续推进产业结构转型升级，进一步提原油利用效率、加快低碳/零碳等原油替代产业发展，推动原油消费清洁化，持续加大原油勘探开发投入，加快科技创新支撑研发等，保障中国产业发展、能源转型与供应安全协同稳健发展。
蒋新生；秦希卓；储汇；王赛；林科宇
【目的】随着油料储存规模化程度扩大，地面储油罐的安全防护压力与日俱增，一旦发生火灾爆炸事故，极易引发多米诺事故，导致灾难性后果。为分析地面储油罐在油气爆炸荷载下失效情况，针对动荷载条件下对储油罐动力响应及损伤评估开展研究。【方法】通过对不同油气体积分数与不同传播距离下油气爆炸外场超压参数进行测量分析，得到最危险油气体积分数（1.70%）下油气爆炸外场动荷载传播参数，结合量纲分析得到油气爆炸动荷载预测模型，运用仿真将动荷载作用于等比例地面储油罐模型。【结果】通过试验发现外场冲击波以出球状超压波形式向前方传播，油气持续燃烧时冲击波获得最大超压增量；通过对外场冲击波超压参数的分析拟合，得到超压参数随无量纲距离的变化规律，确定了油气爆炸动荷载预测模型，从而计算出地面储油罐在动荷载条件下的损伤准则；利用损伤准则对5 000 m3地面储油罐区内某一油罐发生爆炸时其他储油罐的动力响应情况进行评估，当储罐区发生多米诺爆炸事故时，两次爆炸事故间最大超压以超过3.5%的增量逐渐增大，爆炸时间间隔以超过20%的增量不断缩短，且爆炸序列呈现为Z字形。【结论】通过对动荷载条件下地面储油罐损伤评估分析，拟合出地面储油罐区最小布置距离，为地面储油罐安全布局、爆炸和火灾事故防控、应急救援和管理提供了科学依据与参考借鉴。
杜渐，李昊翀，廖绮，陆凯凯，郑坚钦，于晓
[目的]成品油管道运行工况切换频繁，实现该过程流动参数准确监测，并获取管道高、低点水力状态变化规律尤为重要。现有瞬态估计方法大多依赖准确可靠的物理模型，多工况多参数组合下需高昂的计算成本，而基于机器学习的方法又忽视了管道瞬变物理规律，可靠性、准确性不足。[方法]建立一种耦合流动机理与运行数据的成品油管道瞬态仿真PINN（Physics-Informed Neural Network）模型：先搭建深度神经网络（Deep Neural Network, DNN）模型，构建流量、压力与管道运行时空坐标映射关系，有效提取瞬变过程中流动参数与时空坐标的非线性关联；再分析瞬变过程中各流动参数演化的内在联系，挖掘其所遵循的瞬变控制方程和对应的初始、边界条件；最后通过深度学习自动微分构造瞬变控制方程以及初始、边界条件对应惩罚项，约束模型解至瞬变机理解空间内，提高瞬态仿真的准确性。[结果]以某仿真管道系统启输、分输、增降输工况为例验证发现，相较于DNN模型，所建PINN模型G1管道压力预测结果的平均MAPE分别降低了77.4%、88.7%、87.8%，流量预测结果的平均MAPE分别降低了86.7%、94.4%、95.7%；以中国华南地区某成品油管道降输、增输工况为例验证发现，相较于DNN模型，所建PINN模型管道压力预测结果的平均MAPE分别降低了94.2%、92.8%。[结论]所建PINN模型可实现不同工况、参数组合下瞬态流动参数的高效、准确求解，有助于保障管道运行过程的稳定性和安全性。
于妮妮 张媛媛 李金玥 王瑶 蔺彦文 陈思敏
【目的】中国天然气运价现有的4价区划分方法未考虑价区内部各省（市）运价承受能力的差异，缺乏统一性、客观性。为了优化中国天然气价区的划分，亟需从中国大陆地区31个省（市）的运价承受能力角度研究价区划分策略。【方法】从经济、社会、能源、环境及天然气行业5个方面构建评价指标体系，通过建立熵权-TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）模型，得到影响各省（市）运价承受能力的一级指标得分与运价承受能力总得分；再选用组间联接的方法，将运价承受能力的一级指标得分与总得分分别进行系统聚类，通过肘部法则确定聚类类别数。【结果】基于两次评价模型得分聚类结果，山东省、西藏自治区与其他省（市）运价承受能力分别为最大、最小，故可各自单独归属为一类；中东部地区沿海省份运价承受能力与该价区内陆省份运价承受能力存在较大差异，广东、江苏、浙江等沿海省（市）天然气运价承受能力较高，而北京、天津、河北等内陆省（市）天然气运价承受能力相对较低且聚类结果稳定；此外，辽宁与东北价区中黑龙江、吉林的运价承受能力差距明显，但与中东部沿海省（市）的运价承受能力较为接近；中部其他省（市）评价得分较为集中，类内距离小。【结论】建议将中国天然气价区划分为6类，现有的中东部价区进一步细分为内陆价区与沿海价区，并将辽宁省归属为沿海价区，且山东省、西藏自治区单独划分为两个特殊价区，其余运价承受能力得分差距较小的中部省（市）划归为一类，使各价区间的运价承受能力更为接近，从而推动天然气价区划分方式的变革。
刁洪涛，虞维超，王凯鸿，苏怀，张轶，杨兆铭
[目的]为充分挖掘天然气管网运行数据价值，解决管网运行数据价值密度低、数据源异构性强、数据采集汇聚不全面、流通共享不充分、开发应用不深化、治理安全短板突出等问题，国家管网集团油气调控中心自主开展了天然气管网运行数据应用平台建设。[方法]该平台充分利用自动化数据采集和关键设备远程控制技术，通过关系型数据库完成底层数据结构的搭建，实现对天然气管网运行态势的全景感知；研发具有底层统一特征的数据交换技术来挖掘管网运行数据价值、优化运行数据结构、整合管网运行数据资产。此外，该平台进一步优化了生产运行数据的展示界面，极大降低了数据查询相关操作量，可协助运行管理和分析人员快速掌握管网实时生产信息、运行情况及历史数据，并采用深度学习算法和特征增强技术开展了天然气管网关键气量预测。[结果]天然气管网运行数据应用平台的建成促进了SCADA数据、管道中间数据、生产运行管理数据、台账报表、仿真优化数据的交互共享，形成了管网系统物理参数数据库，实现了多源-多尺度高维数据共享规范应用并提高了数据利用水平。[结论]天然气管网运行数据应用平台的高效利用可以显著提升国家管网集团油气调控中心的数据应用水平，增强管网管控和应急保供能力，助力集团公司数字化转型和“智慧管网、智能管道及智能调控”建设。
陈朋超,关中原
【目的】科学-技术-工程三元论的提出使工程哲学作为哲学的一个学科分支而兴起，油气管道工程作为人类社会重要的工程系统，其规划建设与运行管理需要遵循工程哲学的普遍规律，同时工程实践经验又可以丰富工程哲学的理论体系。【方法】分别从油气管道承运介质、油气管道本体、介质与管道相互作用、管道与环境相互作用、介质-管道-环境相互作用角度对油气管道工程的研究对象进行系统梳理；从油气管道工程的起源、现代油气管道工程的开端、中国油气管道工程的发展等方面对油气管道工程的发展历程进行简要阐述；从新型能源体系、交通运输体系、第四次工业革命等视角对油气管道工程的发展趋势进行了初步分析。【结果】油气管道工程是对相关科学、技术进行选择、整合、协同而集成的管道科学技术群，并通过与相关经济要素优化配置构建而成的有结构、有功能、有效率的工程系统，体现“能源调运载体”的价值取向。油气管道工程的发展历程，验证了如下工程哲学观点：工程先于科学出现，工程与科学、技术相互独立又相互支撑；解决现实问题是工程发展的动力，时代的科技发展及人类认知水平决定工程水平。【结论】在第四次工业革命驱动下，与新型能源体系及综合立体交通网深度融合是油气管道工程未来发展之路，应兼顾基础研究和前沿探索，加强颠覆性技术攻关，最大限度发挥管道在能源系统及交通运输系统中的作用。
谢振强，李清平，杨硕，姚海元，秦蕊
【目的】水合物浆液输送可有效节约药剂使用成本，有望成为一种安全经济高效的天然气海管运输模式，目前研究多为限定形状的水合物生成和水合物浆液流变性的实验研究，水合物浆液自发结晶和流动剪切下的结晶研究较少；而结晶是影响水合物浆液流变性的关键因素之一，对浆液中水合物结晶生长的研究有助于深入分析和预测海管的流动状态，对海管流动安全保障具有重要意义。【方法】首先通过理论分析了四氢呋喃水合物自发结晶过程，并通过偏光显微实验验证了该理论；进而使用高精度流变仪探究动态剪切作用对结晶生长特性的改变及剪切速率、降温速率等因素对水合物浆液流变性的影响。【结果】静态原位四氢呋喃水合物以棒状结晶生长，晶体的轴向生长速率大于径向生长速率；剪切作用使四氢呋喃水合物析晶数量增多、单晶尺寸减小，同时促进棒状晶转变为块状晶。浆液黏度随剪切速率增大呈指数型下降，随体系降温速率增大先快速增加后达到稳定，随四氢呋喃质量分数的提高而快速上升。【结论】四氢呋喃水合物棒状晶端部更小的界面能与更大的温度梯度促进晶体轴向生长，而剪切作用会强制改变晶间方位，促使棒状晶团簇形成块状晶。研究结果可为流动体系水合物生成及水合物浆液输送等相关研究提供参考。
唐浩然 熊俊楠 雍志玮 陈文杰 刘傲儒 王启盛 肖慧文 王荣康
【目的】传统燃气管道高后果区识别方式受限于人员熟练程度与人为主观判断影响，存在效率低以及人为误差较大等问题。近年来，卫星影像数据与地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的引入在一定程度上改善了上述问题，但单一数据依然难以满足燃气管道高后果区识别与分级对数据多样性的需求，限制了识别和分级工作的定量化与自动化程度。通过多源数据获取建筑物空间及属性信息，提出燃气管道高后果区识别与分级方法。【方法】基于无人机采集的高分辨率正射影像，构建一种优化建筑物边缘提取效果的深度学习模型SEU-Net（Squeeze-and-Excitation U network）从正射影像中提取管道周边建筑物轮廓；在引入兴趣点（point of interest，POI）获取建筑物种类信息的同时，通过三维点云获取高精度数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）与数字表面模型（Digital Surface Model，DSM），计算建筑物高度；基于GIS的空间分析功能与属性处理能力，计算建筑物面积，整合建筑物空间与属性信息。设计了燃气管道高后果区识别与分级算法。【结果】以四川省遂宁市某燃气管道为例验证该方法，与传统识别结果相比，应用该方法识别出人工漏识别建筑物17座，减少误识别高后果区管段0.369 km。【结论】该方法具备更高的准确度和效率，在燃气管道完整性管理领域具有很好的应用潜力。
黄鑫，王良旭，尹鹏博，李臻超，聂超飞，滕霖
【目的】新兴能源甲醇在能源转型中具有重要地位，采取成品油管道顺序输送甲醇可降低输送成本、提高输送效率，但甲醇与汽油、柴油之间特殊的相溶性问题对成品油管道顺序输送甲醇工艺具有较大影响。【方法】自主设计研发了甲醇-成品油混合相溶性实验装置，对不同醇油比、不同含水率下甲醇-成品油混合体系的相分离温度、进行了实验研究。【结果】①在－10～50 ℃温度范围内，无水甲醇与汽油能够完全相溶。②在含水甲醇-汽油中，水分子与甲醇分子形成的氢键远大于甲醇与汽油之间的结合力。微量水会导致甲醇与汽油的相溶性降低，甲醇含水率每增加0.2%，相分离温度升高7～8 ℃；随着醇油比增大，含水甲醇与汽油的相分离温度先增加、后减少，并在含水甲醇体积分数40%时达到最高。③无水甲醇与柴油存在明显的分层现象，随着温度的升高，柴油在甲醇中的溶解度增大。④含水甲醇与柴油不能完全相溶，随着含水率增大，柴油中的甲醇更易析出。⑤温度的降低会导致甲醇与成品油的相溶性降低，甲醇-成品油混合体系从底部开始析出液滴，且液滴在浮力的作用下不断上浮。【结论】厘清了不同条件下甲醇-成品油混合体系相溶性的影响规律，揭示了降温过程中甲醇-成品油混合体系分层演变规律，研究成果可为成品油管道顺序输送甲醇工艺的设计与运行提供科学依据及数据支撑。
马英涵，赵弘
【目的】在能源领域，管道检测及监测可以及早发现和解决能源管道输送中出现的问题，并确保管道系统的安全运行和可持续发展。传统管道检测在精度、效率、安全性等方面仍存在局限，因此研究无人机管道检测技术具有重要的现实意义和广阔的发展前景。【方法】结合行业标准以及无人机技术发展现状，使用CiteSpace文献分析软件，对相关文献的发表时间、关键词共现、聚类、频次、时间线图、作者等多维度进行知识图谱分析，在此基础上追踪溯源热点会议与期刊，分析相关领域实验室与学者之间的关联，并对无人机的特点进行分析，进而指出无人机在管道巡检上的应用策略，并对中国无人机管道检测发展的趋势进行预测及创新性分析。【结果】无人机管道检测相关领域是无人机的一个应用场景，为新兴领域，从2015年后逐渐成为热点研究方向，且部分科技公司已经在实际油田中使用无人机进行智能检测。但当前学者间合作较少，且国家标准与行业标准均未对无人机管道检测的技术指标做出明确规定。【结论】无人机管道检测技术属于跨学科领域，通过该技术的发展可以提高管道检测效率、降低成本、保障安全，并为无人机相关产业的发展提供新的动力。
范婷
【目的】油气储运建设工程的工地现场环境恶劣、作业危险系数高、施工人员成分复杂，工地安全管理面临巨大困难，而视觉智能技术的应用可为提升工地安全管控能力提供有效的技术支撑。【方法】针对视觉智能技术在智慧工地中应用的不足，首先提出全周期管理模式的理念及意义；其次围绕全周期管理模式深入分析和探讨视觉智能技术在智慧工地中的深化应用，结合工地安全实际管理需要，提出智慧工地全周期管理的视频AI+安防模式；最后对智慧工地视觉智能技术的应用发展趋势进行展望。【结果】智慧工地全周期管理的视频AI+安防模式构建了全场景安全监控、全要素风险识别、全方位事件管理的安全管理运行保障机制，确保了安全管理无盲区、无遗漏，实现了智慧工地安全管理的全面性、连续性和精细化；通过对海量视频数据的深度挖掘分析，更加全面地理解工地安全问题和管理挑战，建立数据驱动、数据指引的管理决策机制，通过更加智能、精准地分析研判和科学决策可进一步提升工地安全管理的质量和效能。【结论】智慧工地全周期管理的视频AI+安防模式创新地将智能监控与智能研判应用于工地安全管理的事前、事中、事后各个环节，每个环节相互关联构成完整的安全管理循环，消除管理盲区实现了全方位的安全管理，可为油气储运行业技术人员在智慧工地场景深化应用视觉智能技术提供参考与借鉴。
张昊，涂仁福，张旭，杨心怡，苏艺薇，夏玉恒，阎君，邱睿
[目的]国家石油天然气管网集团有限公司的成立标志着中国油气体制改革迈出关键一步。油气管道独立运营，成为油气物流市场的参与者，与铁路、水路、公路共同参与物流市场份额的竞争，但现有研究缺乏对成品油管道效能评价的关注，影响管道运输竞争力的提升以及管道的长期建设规划。[方法]结合工程实际，综合炼厂端、油库端、通道端的运行业务要求，建立运输市场竞争下成品油管道效能评价方法：以成品油一次物流总运输费用最小化为优化目标，构建成品油资源配置模型，用于求解多运输方式竞争条件下的成品油一次物流方案；在此基础上，利用总运输费用、管输占比2项指标评价管道在常规场景、极端天气场景下对整个成品油物流系统的作用。[结果]将上述评价方法应用于中国某成品油管道，并利用其2023年经营数据进行测算。结果显示：在经济性方面，该管道可使成品油一次物流总运输费用降低0.1%；在运输结构方面，沿线炼厂管输占比最大提高12.48%；此外，在极端天气场景下该管道能够有效缓解其他运输方式运力短缺所导致的供应中断，保障能源供应，部分水路运输能力降低15%后，管输占比由41.66%增长至42.07%，其中，该管道月运输量增幅超400%，占总管输量比例由0.19%增至0.98%。[结论]所提出的管道效能评价方法可量化管道在经济效益提高、运输结构优化方面的贡献，为管道的前期规划设计和日常运维管理提供参考。
沈青，刘鹏，宫敬，李晓平，王延庆
[目的]随着民航需求与日俱增，大中型机场数量增加，安全稳定的机坪管网供油系统是实现民航机场人享其行、物畅其流的基石，精准的启停泵控制方案是保障恒压供油自动控制系统高效运行的核心。[方法]采用特征线法编制机坪管网供油系统离线仿真程序，并与SPS软件结果进行对比，验证了所编制程序的准确性。以中国某机场实际管网结构和加油信息为例，针对不同控制模式（单泵变频、多泵变频）、不同测量参数（压力频率、压力流量）的控制方案，考虑该机场一天内加油流量变化，模拟得到不同控制方案下油库出口压力、加油泵运行状态随时间的变化情况，统计得到启停泵次数与泵机组运行能耗并进行对比分析。[结果]基于压力频率测量参数进行控制时，系统倾向于启动更多的加油泵以应对压力波动，因此其最大运行泵数高于基于压力流量测量参数控制。启停泵控制的关键是保障加油需求与运行泵数匹配，停泵更及时的控制方案能够有效减少能量损耗。综合考虑，多泵变频控制模式能够在停泵工况下通过调节泵转速来保障管道压力稳定，且基于压力流量测量参数进行启停泵判断时能够显著降低运行能耗，提高系统运行的安全性与经济性。[结论]研究成果能够辅助设计和运行人员进行泵启停控制方案优选，有利于机场加油系统的合理规划设计、安全调度管理及精确操作控制。
石彤 刘啸奔 张琳 王军 李睿 谢婷 冯庆善 黄启玉
基于惯性导航（Inertial Mapping Unit，IMU）内检测器的管道弯曲应变识别技术，目前已被国内外广泛应用。【目的】IMU通过陀螺仪获取的俯仰角、航向角等进行解算并获取管道全线弯曲应变，但由于内检测器实际运行时存在因自身尺寸等原因造成的检测轨迹线偏移，导致IMU检测弯曲应变与管道真实弯曲应变之间存在一定误差。【方法】基于实际内检测器尺寸建立无异常振动等干扰的IMU内检测器仿真模型，构建管径508 mm管道不同弯曲应变条件下的仿真数据库，提出基于神经网络-决策树（ANN-ExtraTree）深度学习模型的解算优化算法，进行误差分析与弯曲应变解算算法研究。开展全尺寸管道弯曲应变牵拉试验，验证解算优化算法的可行性与准确性。【结果】研究结果表明：随着管道弯曲应变增大，IMU检测弯曲应变与管道真实弯曲应变之间的误差随之增大。解算后弯曲应变数据的误差协方差、均方误差、误差标准差分别由0.007 0、0.004 9、0.070 2降低至0.001 2、0.001 6、0.012 6，而表示相关性的决定系数由0.443升高至0.981。采用全尺寸牵拉试验验证该算法，弯曲应变与应变片检测真弯曲应变之间误差分别降低了79.6%、79.4%、76.0%。【结论】通过有限元模拟与全尺寸牵拉试验数据验证了所提出解算优化算法的可行性与准确性，为基于IMU内检测的管道真弯曲应变获取提供技术支撑与指导。
付双成，余冰锋，辛佳兴，丁融，杨帆，闾宏为，陈金忠，完小康
【目的】传统管道漏磁检测技术对于与磁力线夹角较小的裂纹缺陷检出能力不足，为保障油气管道的安全运行，亟需一种能够准确检出上述缺陷的检测方法。【方法】结合漏磁与交流电磁场检测技术的优势，提出了一种基于偏置交流电磁场检测技术的管道裂纹内检测方法。根据偏置交流电磁场检测基本原理，分析了裂纹角度对试件内部磁场及表面涡流场分布的变化规律，通过建立有限元分析模型，厘清了管道有无裂纹对其内部磁场及表面涡流场分布的影响，并搭建了偏置交流电磁场检测实验平台，验证了方法的可行性。【结果】对于内壁不同角度裂纹：在0°～15°时，信号特征呈现出先波谷后波峰的分布，而在15°～90°时，发生相位翻转，信号特征呈现出先波峰后波谷的分布，当内壁裂纹角度为0°~45°时，裂纹响应信号峰谷值Umax-min随内壁裂纹角度的增大逐渐减小；当内壁裂纹角度超过45°时，Umax-min随内壁裂纹角度增大而增大。对于内外壁不同深度裂纹，其响应信号特征均呈现出先波峰后波谷的分布，Umax-min随内外壁裂纹深度的增加逐渐增大。【结论】该方法可有效识别管道内壁0.3 mm宽的不同角度裂纹及0.5 mm宽的90°不同深度裂纹，且对外壁0.5 mm宽、90°、不同深度裂纹的最小检测深度为30%壁厚，具备对管道内壁不同角度裂纹及内外壁不同深度裂纹的定量识别能力。
孙卉梅 刘路 王德刚 王太勇
【目的】高后果区大型施工现场的工程车辆对埋地管道造成严重的安全隐患。针对当前常用方法在工程车辆重叠目标检测和日照变化场景下的目标检测方面存在漏检率高、检测精度低的问题，以挖掘机、装载机、压路机和重型货车4类常见工程车辆作为识别对象，提出了一种基于改进YOLOv5的工程车辆目标检测方法——YOLO-MMCE。【方法】采用Mosaic+Mixup结合的数据增强方式，增强对不同场景的适应能力，提高模型在实际复杂环境和模糊情况下的鲁棒性和泛化性。针对目标重叠和光照变化导致的特征不明显问题，在YOLOv5网络模型中引入坐标注意力机制（Coordinate Attention，CA），增强网络模型的特征提取能力；为了提升预测边框回归精度，引入了高效率交并比（Efficient Intersection over Union，EIOU）函数，计算了预测框和真实框的宽高差异值取代纵横比，进一步提高算法检测精度。【结果】以兰郑长成品油管道高后果区监控摄像机获取的施工现场照片为数据集，对YOLO-MMCE算法进行验证。实验结果表明，对YOLOv5算法3个方面的改进均能提高其在实际工况下工程车辆目标检测的精度，总体平均精度均值（Means Average Precision，mAP）达到84.8%，比原始YOLOv5算法提高了6.9%。对挖掘机、装载机、压路机和重型货车的目标检测mAP分别提高了4.4%、7.5%、9.5%、6.0%。【结论】YOLO-MMCE算法有效解决了重叠目标检测和日照变化场景下的工程车辆目标检测问题，具备实际应用价值。
邱春斌
【目的】山岭隧道穿越对于长输油气管道工程较为常见，当隧道内管道约束或补偿不足时，在输送内压与温度作用下，管道易发生较大变形，开展隧道穿越段变形管道应力评估显得尤为必要。【方法】综合利用理论计算、管道超声应力监测及有限元分析3种方法，对隧道穿越段变形管道应力进行计算；基于管道应力计算结果，合理布设管道应力监测点，高频动态监控隧道穿越段变形管道应力变化情况；基于管道应力动态监测数据，采用分阶段梯次释放管道应力的治理措施；根据治理前管道应力计算结果与治理中管道应力变化量（即管道应力监测数据），计算治理后的管道应力，从而评估管道的安全裕量。【结果】将方法应用于国家管网集团西部管道公司某隧道穿越段变形管道，应力评估发现变形管道处于高应力水平，应力集中点位于隧道入口和出口段管道处，在运行压力12 MPa、运行温度40 ℃的设计工况下，隧道出口处管道焊缝的当量应力占屈服应力比例为93.87%，不满足管道当量应力不大于0.9倍屈服应力的安全要求。通过非动火治理后，隧道入口段管道当量应力安全裕量由68.50 MPa增至181.14 MPa，而隧道出口段则由47.50 MPa增至183.66 MPa，应力释放效果较好。【结论】研究结果有助于长输油气管道隧道穿越段的设计及监测方案的制定。
贾韶辉，李亚平，高炜欣，彭云超， 张新建，王玉霞
【目的】环焊缝焊接质量是影响管道安全运行的重要因素，X射线是焊缝缺陷检测的关键技术之一，但管道环焊缝缺陷及噪声的X射线图像特征值存在难以区分的问题。【方法】提出了一种高准确度的管道环焊缝缺陷X射线图像自动识别方法：在疑似缺陷区域（Suspected Defect Region, SDR）与灰度密度定义的基础上，构建了一种基于聚类的SDR分割算法，可以准确分割任意形状的缺陷SDR。为保证分割后图像识别的成功率，将判断X射线SDR图像是否为缺陷作为一种模式识别问题处理，并将待检测SDR图像视为样本SDR图像（即字典矩阵）的线性组合，通过求取系数向量判断分割后的SDR图像是否为缺陷。为使系数向量稀疏化方便判断，通过0范数最优化求解系数向量。同时，利用一种光滑可导的0-1惩罚项函数，使采用罚函数方法求0范数最优问题变为可能。为使字典矩阵能够包含尽可能多的图像特征，建立基于正交最优的焊缝X射线SDR图像最优字典矩阵模型，并提出了一种正交最优字典矩阵求解算法。【结果】基于所建模型及算法，开发了稀疏描述与X射线图像检测技术相结合的管道环焊缝缺陷检测软件，通过对管径762 mm、壁厚10.3 mm的某管道焊缝缺陷进行X射线图像识别，结果表明缺陷检出率可达98%。【结论】新提出的缺陷识别方法可大幅提升管道环焊缝安全隐患检测的质量与效率，具备工业化应用前景。
魏成国，王汉文，刘文涛，崔炜，詹旺宇
【目的】对于大型LNG储罐的群桩基础而言，在OBE（50年超越概率10%）、SSE（50年超越概率2%）两种地震工况下承受的水平力较大，桩水平承载力验算尤为关键。规范经验公式在验算桩水平承载力中存在未考虑群桩中不同位置处桩间土相互影响叠加效应，计算结果偏保守，桩基投资浪费较大的问题。【方法】为此，基于岩土分析软件PLAXIS 3D，结合已有现场试桩数据验证土层参数取值的准确性，并对20×104 m3大型LNG储罐高桩承台基础进行不同地震荷载作用下的数值模拟计算，得到不同工况下群桩的水平力分布特点。【结果】受力方向前排基桩的水平力值均大于中心基桩，且随水平荷载增大，两者比值呈下降趋势。传统规范设计方法未考虑群桩中不同位置处桩间土相互叠加影响效应，结果偏保守，将造成较大投资浪费。在此基础上，提出一种基于单桩水平承载力试验的LNG储罐群桩水平承载力的确定方法，并与传统规范设计方法进行对比。【结论】该方法在考虑桩根数、桩间距、桩径、桩顶约束方式的同时，通过选用合理的土体本构模型与土层参数，可考虑实际桩间土相互影响，在保证群桩具有足够水平承载力的前提下显著降低设计中的保守度，对提高LNG储罐高桩承台群桩基础设计的经济性具有借鉴作用。
崔忠浩，刘艳贺，王海涛，罗艳龙，张新军，李仕力，周少坤
【目的】数值模拟方法在研究高钢级油气管道的损伤演化行为方面发挥了重要作用。然而，模拟结果的准确性往往受损伤模型参数的精确度所制约，确定准确的损伤参数既是保证模拟结果准确性的必要条件，也是分析工作的难点所在。【方法】通过材料拉伸试验、数值模拟和响应面法相结合的有限元反向标定法，建立不同孔洞体积分数与反映材料弹塑性变形以及损伤断裂行为的特征参数之间的拟合关系，实现对X80管道环焊缝Gurson-Tvergaard-Needleman（GTN）损伤模型参数的有效标定；利用该参数标定结果对材料的拉伸试验过程进行数值反演，通过比较仿真与试验结果的断口特征和应力应变曲线完成对模型的参数精度的验证；同时，基于上述GTN损伤模型对X80管道环焊缝的单边缺口拉伸和单边缺口弯曲试验过程进行数值模拟及结果分析，完成针对该GTN损伤模型的适用性验证。【结果】针对参数标定结果精度验证方面，完成参数标定后的仿真呈现出的断口位置以及断裂特征与试验结果相符合，其应力应变曲线在整个损伤断裂过程中存在良好的一致性，通过对比抗拉应力、抗拉应变、断裂应力以及断裂应变四个特征点的差值后发现，两者存在的最大误差不超过10%；在模型适用性验证方面，单边缺口拉伸试样和单边缺口弯曲试样所对应表观韧性值分别为0.3993和0.3242，两者所对应的最终转化率在1.23左右。【结论】参数验证结果证实了本文所提出的GTN模型及其参数标定方法对X80管线环焊缝的损伤演化行为预测方面的有效性，同时，基于该GTN模型所搭建的小尺寸断裂韧性试验模型数值模拟结果验证了不同试样之间由于裂尖拘束度影响所造成的断裂韧性的差异性问题，试验结果进一步说明了该GTN模型在X80高钢级油气管道损伤断裂领域具有较强的应用价值。
周照恒，李玉星，林敏，郭宏帅，王建夫
【目的】2019年相关人员在金坛盐穴储气库进行带压测腔施工过程中发现有2个注采气井的脖颈收缩严重，与2013年的检测结果相比，体积收缩率分别达66%与72%，为避免脖颈继续收缩所导致的脖颈段通道堵塞，保障注采气的安全稳定运行，需开展腔体的脖颈收缩原因研究，有针对性的提出预防及治理措施。【方法】参考金坛盐穴储气库中2个腔体的生产运行数据、脖颈形状测量数据、地质条件、岩盐力学参数等资料，采用数值模拟分析、多臂井径仪测量、井下电视观察等手段对脖颈收缩原因进行了研究。【结果】2个腔体的生产运行情况均符合设计要求；数值模拟结果显示，在设计运行压力7~15 MPa范围内，脖颈半径的最大蠕变收缩量为7.62 mm，压力对脖颈收缩影响较小；多臂井径仪的测量结果与声呐测量数据基本相符，排除了测量出现误差的可能性；井下电视观察结果显示脖颈收缩处有大量盐结晶。【结论】盐穴储气库按照设计压力运行，可有效避免蠕变所引起的脖颈收缩；脖颈收缩主要由盐结晶导致，盐结晶主要由注采运行过程中凝析水附着在脖颈处引起岩盐重结晶导致。对此可采取优化监测手段及监测周期、优化脖颈段工艺设计、治理腔内残留卤水等手段对脖颈收缩进行预防，可采用连续油管射流清洗技术进行脖颈堵塞治理。
蒋宏业，寇明月，廖柯熹，徐涛龙，李又绿，何国玺
【目的】目前，将氢气以一定比例掺入天然气管网输送是发展低碳经济、解决可再生能源发电过剩而导致弃电消纳问题的有效途径，保障掺氢天然气管道安全运行对于能源发展具有重要意义。【方法】为积极应对掺氢天然气管道安全运行发展需求，基于Cite Space软件调研分析了2009年至今的国内外相关文献，具体阐述了掺氢天然气管道泄漏扩散发展进程与研究热点。在研究现状方面，将掺氢天然气管道应用场景分为受限空间（厨房餐厅、站场阀室、地下管廊及隧道）与非受限空间（架空管道、埋地管道及海底管道）两大类，分别分析了各个应用场景下的研究方法、泄漏积聚现象、扩散规律及其影响因素，并结合行业趋势与技术研究进展对未来研究方向提出建议。【结果】中国掺氢天然气管道泄漏扩散相关研究起步较晚，但发展迅速。相比非受限空间，受限空间更容易出现掺氢天然气积聚并形成爆炸性气体混合物。在研究方法上，掺氢天然气管道泄漏扩散研究主要采用数值模拟方法，基于分子动力学的理论研究较少，且实验与管道实际运行情况贴合度较低。在研究方向上，目前缺乏部分典型用氢环境的模拟研究，掺氢天然气管道泄漏扩散监检测技术相关研究亟需深入。【结论】建议进一步加强开展全尺寸多场耦合实验，加强水下、高压场景下掺氢天然气泄漏扩散规律探究，同时聚焦于掺氢天然气管道泄漏扩散监检测技术，制定具体的量化风险评估和安全评价方法，为建立专门的掺氢天然气管道输送标准及相关监管政策提供技术支持。
杨阳，李成志，杜选，于晓，董绍华
【目的】城镇燃气管网完整性管理需要有效的风险评价方法，腐蚀泄漏风险评价需要将风险评价因子充分与各项检测业务进行结合，然而当前检测数据繁杂且缺失严重，亟需一种可预测与评价腐蚀泄漏风险的方法。【方法】通过相关性分析，筛选出与腐蚀泄漏风险相关的关键指标，结合管道本体数据和周围环境数据，采用KNN和随机森林算法，建立智能软检测模型。【结果】该模型能够对缺失检测数据进行预测，实现关键指标的间接测量，模型预测值与真实测量值的相对误差小于25%，达到合格水平。该模型可在数据缺失情况下有效预测管道腐蚀泄漏风险，为定量评价奠定基础。与前人研究相比，模型在多因素耦合关系提取与算法选择上进行创新，提高了预测的准确性与可靠性。然而，部分异常数据表明该模型在某些条件下的预测能力有限，且模型依赖于数据完整性和准确性。设法提高检测数据数量和质量，优化关键风险指标特征提取方法，可以进一步提高模型精度。【结论】本研究丰富了燃气管道腐蚀泄漏风险预测理论，在提高管道运行安全性和可靠性方面具有实用价值，未来应着重改进数据采集和分析技术，进一步优化模型结构，提升其在不同应用场景下的适应性和准确性。
李子禾；朱建鲁；苗青；闫峰；欧阳欣；聂超飞；韩辉；李玉星
【目的】浮式液化天然气（Floating Liquefied Natural Gas，FLNG）装置相比传统海底管道更适用于海上天然气的开发，但其目前造价高昂，对于部分气田来说经济性并不可观，因此其推广应用价值受到一定的限制。为解决FLNG造价高昂等问题，提出带压液化天然气（Pressurized Liquefied Natural Gas，PLNG）技术。带压条件下天然气液化温度上升，二氧化碳等杂质溶解度也随之增大，对于CO2含量不高的气源，天然气预处理装置可实现简化甚至取消。为得到PLNG的气质处理指标，需对CO2在PLNG中的液固相平衡机理展开研究。【方法】设计并搭建新型液固相平衡实验装置，其具有可视化与连续取样功能，借助该装置开展二氧化碳液固相平衡实验测定；构建了基于液固相平衡原理的CO2固体溶解度理论计算模型，利用实验数据通过遗传算法对二元交互作用系数进行优化。【结果】实验结果表明：在162 K左右（对应纯甲烷饱和蒸汽压约1.7 MPa），二氧化碳固体在液化天然气中的溶解度超过1.5%。计算结果表明：经过遗传算法的优化，理论计算模型对于CO2固体溶解度的计算精度得到提高，以CO2在纯甲烷中的溶解度为例，优化后模型的计算结果与实验数据的平均百分比相对误差由10.83%降至2.333 6%。【结论】研究结果为带压液化条件下二氧化碳预处理气质指标的制定提供了计算精度较高的理论计算模型作为依据，同时也为后续液固相平衡研究提供了实验装置，未来可通过该装置开展对PLNG温区下重烃组分在LNG中的液固相平衡研究，建立较完善的杂质析出模型。
李睿，石新娜， 刘浩天， 富宽，马江涛， 张行
摘要：【目的】管道内检测机器人作为油气管道内检测的重要装备，管道弯头、变形、焊缝等多种管内激励引发的瞬时剧烈振动会影响其内置传感器的检测精度及装备结构可靠性，其中管道弯头引起的振动尤为剧烈。【方法】针对管道内检测机器人过弯头时的运动特点，结合调谐质量阻尼器与变质心减振控制原理，提出了一种阻尼-质量球缓冲吸能变质心减振思路，并设计了单自由度与两自由度两种管道内检测机器人变质心调谐质量阻尼器减振结构；使用ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）软件与Matlab软件联合模拟方法，研究了管道内检测机器人过弯头时的振动响应情况，并对含减振结构的管道内检测机器人过弯头时的冲击碰撞工况进行了双向流固耦合动力学分析。【结果】通过对比分析减振前、后管道内检测机器人过弯头时的加速度时程曲线与能量幅值，明确了两种自由度减振结构的减振效果：与无减振结构相比，含单自由度减振结构的管道内检测机器人在入弯初期存在加速度突变现象，最大可达3.47 g（1 g=9.8 m/s2）；含两自由度减振结构的管道内检测机器人过弯头过程中，轴向、水平摇摆方向加速度极值的下降幅度最高分别达48%、39%，振动能量下降极为明显。【结论】新设计的管道内检测机器人变质心调谐质量阻尼器减振结构具有较好的减振效果，可为管道内检测机器人的平稳作业提供理论参考。
冯庆善
【目的】随着工业技术的进步，油气管道系统自动化水平逐步提升，向无人化、智能化发展，尤其是关键设备一键启停、管道一键启线、光纤振动预警、无人站建设等取得了积极进展，积累了一定的技术成果与经验做法，在中俄东线天然气管道等工程开展了较好的试验与实践，但智能管网未来发展仍然充满挑战，存在诸多需要持续系统化提升与攻关的关键技术及管理理念。【方法】对管道技术发展历程及未来需求与发展方向进行分析，结合管道智能化发展重大理论与实践问题，对标国际先进水平与做法，提出智能管网的定义、关键逻辑准则、建设与运行方法论，明确智能管网的建设要求、运行模式等关键难点，形成理论与实践体系。【结果】提出智能管网3个发展阶段及不同阶段的特征、各要素的逻辑架构，以及智能管网建设与运行在基础理论、新形态、技术创新、产业创新及组织创新的5个维度体系架构，并结合工程实际讨论了智能调控运行、智能物理保障、智能应急与防护、智能IT支撑等建设目标与研究内容。【结论】研究成果对于提升行业对智能管网认知水平及当前智能管网建设具有指导意义，未来智能管网建设将向着更加智能化、自动化、高效化的方向发展，要坚持系统思维开展研究、建设与运行，坚持基础研究与人工智能研究同步开展，强化网络安全与底线思维应对，不断满足智能管网建设战略需求。
吕杨，张瀚文，刘罗茜，张富强
[目的]截至目前，中国大部分内陆油田已经进入高含水开采阶段，含水率在90%以上甚至有个别区块的含水率大于95%，导致油田地面集输系统的加热能耗较高。为解决这一问题，部分高含水油田开展了高含水原油低温集输的现场试验，但仍存在“能否降温、降到多少温度以及是否发生粘壁现象”的工程技术问题。[方法]利用室内实验和数值模拟的方法对高含水原油低温集输粘壁温度（最低进站温度）进行了测试与模拟，得到了输送温度、析蜡特性对粘壁现象的影响规律，发现了析蜡点、析蜡高峰与粘壁温度的相关性。利用Pipesim软件对集输管道的水力热力特性进行了模拟计算，探究了不同进站温度下管道沿线的温度和压降。[结果]集输干线实现了外输温度从原本的55 °C降低至39 °C的低温集输，在外输温度降低16 °C的工况下，低温集输管道可安全运行。同时W5热力中转站的加热炉单日可节省天然气2 032 m3，取得了良好的经济效益，并在此基础上制定了高含水原油的低温集输方案和流动保障措施。[结论]研究成果可保障集输道在降温过程中的安全运行和风险预测预警，未来可通过引入修正系数或优化水力热力计算模型算法来提升高含水原油地面集输管网的水力热力计算精度。该集输干线低温集输现场试验可为高含水油田开展低温集输工作提供经验参考和工程应用实例。
陈悦1，段峰波2
【目的】先导式水击泄压阀是用于输油管道防止水击压力破坏的关键设备，研究先导式水击泄压阀设定压力的影响因素有助于准确控制先导式水击泄压阀的设定值。【方法】从先导式水击泄压阀的结构组成和工作原理入手，分别讨论了弹簧力、摩擦力、导阀芯与导阀座密封结构、导阀活塞对先导式水击泄压阀设定压力的影响，得出先导式水击泄压阀设定压力的关键影响因素是导阀弹簧与导阀活塞的配置，并提出确保先导式水击泄压阀设定压力精度的主要措施，并建立了试验系统对相关结果进行验证。【结果】当导阀弹簧选定时，在一定范围增大导阀活塞面积有利于提高先导式水击泄压阀设定压力的整体精度；当活塞面积与弹簧不变时，设定压力值越大，设定压力精度越高；当导阀活塞面积一定时，增大弹簧力可使先导式水击泄压阀可调整的设定压力值范围扩大。在试验验证测试中，通过配置不同的导阀活塞及不同的弹簧，得出在设定压力不变的条件下，随着活塞面积增大，先导式水击泄压阀实际起跳压力值越接近设定压力值，设定压力精度越高；在活塞大小不变的条件下，设定压力越高，先导式水击泄压阀实际起跳压力值越接近设定压力值，设定压力精度越高。【结论】为了进一步提升先导式水击泄压阀设定压力的设定精度，建议在工程应用中，结合实际优选弹簧与活塞结构、材质并进行优化组合。
王震；孔盈皓
【目的】油气管网作为油气上下游衔接协调发展的关键环节及油气市场化改革的关键抓手，在中国具有油气进口通道、输送、调峰三大基础功能，但面对构建新型能源体系的战略需求，油气管网的功能亟待拓展，要求其在高效传输油气的同时，将油气与其他能源紧密联系，实现不同能源之间的协同配合与相互促进，形成一个有机的能源供应整体。【方法】通过深入分析中国油气管网建设运营现状及新型能源体系典型特征与发展规律，明晰油气管网在新型能源体系中的功能定位及其融入新型能源体系面临的挑战，确定符合新型能源体系建设规律且能够更好服务新型能源体系的油气管网发展规划与创新路径。【结果】新型能源体系要求稳步推进全国“油气一张网”建设及“X+1+X”油气市场化改革，确保油气管网基础功能充分释放；挖掘实现油气管网的拓展功能，使之成为油气与其他能源形式高效融合调度的重要基础设施，油气与氢能、甲醇等多种介质融合输送的重要通道，以及油气与电力系统高效连接的关键桥梁。【结论】根据新型能源体系建设发展阶段，提出油气管网适应新型能源体系建设的3个发展阶段，即2024－2035年的发展探索期、2035－2050年的加速转型期及2050－2060年的巩固完善期，明确了各阶段主要特征与发展目标。最后提出相关建议，指出需要进一步优化油气市场体制机制，持续提升油气管网基础功能，统筹谋划油气管网拓展功能培育新质生产力。
姚广玉，郑洪龙，李大全，魏然然，孙巧飞，杨凯
【目的】天然气管道系统是由众多单元组成的大型、复杂及开放系统，确保安全可靠运行显得尤为重要。随着管道系统可靠性研究的不断深入，系统可靠性指标体系逐渐完善，但尚缺乏有效的系统目标可靠度计算方法，严重制约了天然气管道系统可靠性评价方法的工程实际应用。【方法】提出了一种基于单元可接受风险的天然气管道系统目标供气可靠度计算方法，其包括单元目标可靠度与系统目标供气可靠度两个部分：根据风险可接受准则与风险后果计算方法，构建了基于社会风险与个人风险的管道单元目标可靠度确定模型；考虑天然气管道系统关键单元具有随机失效、气源与用户需求随机波动的特性，构建了基于蒙特卡洛模拟的供气可靠性评价方法，并结合单元目标可靠度计算结果，从而确定天然气管道系统的目标供气可靠度。【结果】将新建的计算方法应用于中国某天然气管道系统，得到该系统目标供气可靠度为0.999 383，将其与基于历史数据统计方法得到的实际供气可靠度0.999 404进行对比，评估得出该天然气管道系统高于目标供气可靠度，能够安全、高效地完成管输任务。【结论】通过实例应用验证了新建计算方法应用于天然气管道系统目标供气可靠度评价的可行性，为后续天然气管道系统可靠性提升与优化研究奠定了技术基础。
王炎兵， 石彤， 刘海春，赵一桦， 董秦龙， 沙胜义，卜明哲，张宏，王昊
【目的】沉管下沟是管道埋地敷设的主要方式之一，连续冷弯管代替热煨弯头可以实现埋地管道纵向转弯，管道的最大应力是评判纵向连续冷弯管沉管下沟安全施工的关键指标。【方法】选取管径1 219 mm、壁厚22 mm的X80管道为例，采用有限元方法建立纵向连续冷弯管管段沉管下沟数值模型，分析下沟过程中管道应力的变化规律，探讨下沟深度、连续冷弯角度、管沟开挖方向等对管道应力的影响。【结果】连续冷弯管的存在会加大下沟过程中管道的最大应力，且最大应力位置位于冷弯管起始边界附近；下沟过程中，管道上坡、下坡时产生的最大应力分别为压应力、拉应力，且同一上坡、下坡角度下的两种应力绝对值基本相当；从坡面向平面进行管沟开挖将会加大管道最大应力，且管道应力随下沟深度、连续冷弯角度的增加而增大。通过对管径1 219 mm、壁厚22 mm的X80管道的纵向连续冷弯管沉管下沟应力进行计算，得出在转向角度26°、下沟深度5 m内，管道的最大应力满足油气输送管道沉管下沟施工要求。为控制管道应力，可在冷弯管区域前、后100 m范围内进行分层开挖。【结论】管道下沟过程中应力受多个沉管参数的影响，依据下沟过程中最大应力的变化趋势，采取有效的控制措施即可实现纵向转弯管道的连续冷弯管管段沉管下沟施工。
方益涛，谭海川，唐亮，王孟杰，李敬法，苏越
【目的】泄漏是海底天然气管道最常见的安全事故，当采用海底天然气管道进行掺氢输送时，研究掺氢对海底天然气泄漏扩散演化过程的影响具有重要意义。【方法】采用数值模拟方法，分别对海底掺氢天然气管道的锚断泄漏与小孔泄漏两种典型泄漏场景进行了研究，分析了掺氢比、海水深度、管道埋深、泄漏孔径等关键因素对掺氢天然气泄漏扩散的影响规律。【结果】对于海底掺氢天然气管道不论是锚断泄漏还是小孔泄漏，海水流速均会影响掺氢天然气沿水平及竖直方向的扩散距离。对于海底管道锚断泄漏，掺氢比的增加会增大泄漏掺氢天然气在海水中的扩散速率，相同泄漏时间下掺氢天然气沿水平及竖直方向的扩散距离均会比纯天然气增加；泄漏的掺氢天然气溢出海面的时间与管道埋深正相关，管道在海床上埋设越深，掺氢天然气溢出海面所需的时间越长。对于海底管道小孔泄漏，泄漏的掺氢天然气由于受海床泥沙阻力的影响，扩散过程相对锚断泄漏变缓，掺氢比的增加同样会增大掺氢天然气沿水平及竖直方向的扩散距离；泄漏孔径大小对泄漏扩散具有明显影响，随着泄漏孔径的增大，相同泄漏时间下掺氢天然气的扩散距离变大。【结论】相关研究可为海底掺氢天然气管道的安全输送与泄漏防护提供参考。
谢萍，尚臣，谢书懿， 李丽锋， 杜洋
【目的】服役工况下管道振动的安全监测已逐步纳入行业标准化管理体系，压缩机是天然气管道系统的关键设备之一，其出口管道一旦发生明显振动，将会增加整个管道系统的运维风险。【方法】以西气东输管道某压气站压缩机的出口管道为例，通过对出口管道进行振动测试，探究了管道振动发生的规律，深入分析了管道振动的空间轨迹、振动周期以及振动位移等，进而建立了管道振动应力分析有限元模型。【结果】将有限元模型计算结果与压气站现场应力检测结果进行对比，得到计算结果的最大误差为17.5%，验证了新建模型的准确性，并分析了误差产生的原因；基于所建限元模型，研究了管道振动引起的x、y、z方向附加应力及分布情况，发现y方向振动幅值较大、z方向承受较大的应力，对振动状态下的管道进行了安全评定。基于管道振动应力分析与安全评定结果，依据管材的许用应力进一步计算了管道在y、z方向的临界振动位移分别为4.4 mm、6.6 mm，并给出了定期开展管道振动在线监测的建议。【结论】采用现场测试与有限元模拟相结合的方法对天然气管道压气站压缩机振动进行分析，厘清了管道振动的规律，并得出了需重点关注风险相对较高的y、z方向的临界振动位移，为天然气管道的风险控制与安全运行提供了的参考。
谢旭光
【目的】目前中国进口LNG产业面临储备能力低、调节市场供需冗余能力小、进口成本偏高的困境，与此同时中国新型电力系统发展面临“双高”问题，即高比例可再生能源和高比例电力电子设备，导致电力供应的间歇性、随机性、转动惯量缺乏等问题。【方法】通过分析LNG存储基础设施现状、进口LNG价格发展趋势、LNG发电优势等，阐述了建立LNG战略储备的可行性和必要性。并从新型电力系统的三个不同发展阶段，探讨了在可再生能源发电占比不断提高的条件下，新型电力系统所面临的潜在问题，以及进口LNG、天然气发电在新型电力系统运转中的重要作用。【结果】在新型电力系统的发展过程中，进口LNG在低渗透率阶段可作为清洁能源代替以煤炭、石油为代表的传统化石能源提供发电燃料，在中渗透率阶段可为天然气管网与新型电力系统提供调峰服务以及其它辅助服务，在高渗透率阶段可通过提供必要的转动惯量、备用服务、黑启动辅助服务协助支撑新型电力系统的稳定运行。【结论】在“双碳”目标引领下，可再生能源发电的占比将不断提高，并逐渐成为主要发电能源。而天然气发电能够在新型电力系统发展的各个阶段提供必要的辅助服务，是构建新型电力系统的重要一环。如今，全球天然气市场供需宽松，可低价进口LNG形成战略储备，推动进口LNG产业与新型电力系统的融合发展前景广阔。
肖述辉，杜传甲，王成军
【目的】为保障油气储运系统安全运行，需准确预测油气管道腐蚀速率。现有预测模型多基于BP神经网络建立，存在收敛速度慢、易陷入局部最优等不足。【方法】为解决上述问题，提出一种基于改进麻雀搜索算法优化BP神经网络的管道腐蚀速率预测模型，通过反向学习策略初始化种群，引入混合正余弦算法更新发现者位置，加入Levy飞行策略更新追随者位置对麻雀搜索算法进行改进。基于改进后的麻雀搜索算法对BP神经网络的权重和阈值进行寻优，从而提高参数选择的科学性。【结果】以100组20#钢材料试验获取的均匀腐蚀速率和点腐蚀速率的样本数据为例，分别建立BP、SSA-BP、MIS-SSA-BP神经网络管道腐蚀速率预测模型，对油气管道均匀腐蚀速率和点腐蚀速率进行训练、预测和模型对比。MIS-SSA-BP神经网络管道腐蚀速率预测模型的平均绝对误差、均方误差、均方误差根、平均绝对百分比误差均最小，且均匀腐蚀速率、点腐速率预测值与实测值的相对误差均低于5%，其各项评价指标及预测精度均显著优于BP、SSA-BP神经网络管道腐蚀速率预测模型。【结论】相关工作进一步验证了MIS-SSA-BP神经网络管道腐蚀速率预测模型良好的预测性能，为后续油气管道腐蚀速率预测研究提供了新的方法和思路。
尹渊博， 李玉星， 杨文， 芦澍， 张晨， 刘翠伟， 杨凯， 王武昌
【目的】随着油气输送管道总里程不断增加，管道泄漏监测成为保证管道安全平稳运行的关键技术之一。次声波监测因其灵敏度高、定位精度高、维护费用低等诸多优点备受关注，但其在成品油管道中的工程应用有待探讨。【方法】基于次声波监测基本原理，自主搭建了液体管道泄漏监测实验装置，分析了不同的泄漏孔尺寸、管道压力以及泄漏点距离工况下，次声波传感器采集信号的特征。分析了db系小波基与sym系小波基1～9层小波变换的信号处理效果；利用信号的15个时域特征与4个频域特征参与随机森林分类模型建模，以ROC（Receiver Operating Characteristic Curve）曲线下的面积（Area Under Curve, AUC）作为目标函数对模型参数进行优化，采用基于WT-RF（Wavelet Transform-Random Forest）的方法对实验数据进行信号处理与分类。【结果】将新建方法应用于国家管网集团华南分公司某成品油输送管段，结果表明：经过sym2小波基8层分解处理后的次声波信号在时频域具有明显可识别特征，随机森林识别模型结合定位信息可实现生产管道中泄漏工况的误报率、漏报率均为0；在成品油管道监测区间91 km条件下，定位误差800 m左右，稳定泄漏速率0.001 6 m3/s，最小可检测泄漏速率为0.000 46 m3/s。【结论】次声波泄漏监测技术在成品油管道测试中获得了较好的效果，其误报率、漏报率均极低，且定位误差小，可为该技术在成品油管道的应用提供技术支持与参考。
王建夫，金作良，李剑光，贾建超，朱阔远，周照恒
【目的】目前盐化企业多采用水平对接井采卤造腔方式，由于不添加阻溶剂垫层，造腔形态难以控制。而盐穴储库常用的垫层阻溶技术可以较好控制腔体形态，但该技术尚未应用于对接井造腔，因此垫层阻溶方式对对接井造腔腔体形态及排卤浓度的影响规律尚不明确，无法有效指导现场技术应用。【方法】基于现有盐企采卤方式特点及存在的问题，提出采用垫层阻溶双井交替注水、分阶段上提造腔管柱与垫层的新对接井造腔方式。基于相似理论搭建实验平台，开展新方式下的对接井造腔物理模拟实验，采用江苏淮安盐矿某一对接井现场实际数据验证了实验模型的准确性，随后分析了地层倾角、排量、垫层及管柱控制控制、注水循环方式对腔体形状及排卤质量浓度的影响。【结果】采用垫层阻溶的水平对接井造腔腔体形态呈U
形，腔体体积大，排卤浓度高，相对于单直井具有显著优势；地层倾角的存在会增加水平通道高度，降低直井注水时的排卤质量浓度；大排量会提高腔体体积，增大水平通道及两侧腔体尺寸；垫层控制对腔体形状影响较大，长期停留在同一位置，易出现平顶状畸形，而管柱控制对腔体形状影响较小；存在地层倾角时，注水循环方式会显著影响腔体形态及排卤质量浓度。【结论】采用垫层阻溶技术的水平对接井造腔是一种高效的造腔方式，具有腔体形状可控，排卤浓度高等优点，可作为未来盐穴储库造腔技术主要发展方向，但受限于室内研究局限性，应加强现场试验研究。
刁宇, 李秋娟, 刘朝阳, 于子峰, 张冯银, 李东阳, 黄衫, 陶冶
【目的】目前，智慧管网、无人值守站场持续建设和快速发展，对油气管道站场的安全性与可靠性等提出更高的要求，安全仪表系统（Safety Instrumented System，SIS）是确保油气管道安全、可靠的重要环节。对安全仪表系统进行检验测试是确保安全仪表系统满足设计安全完整性等级的关键，而当前中国尚无有效的技术手段支撑SIS开展检验测试。【方法】调研国内外SIS检验测试技术现状，梳理国内外SIS相关标准规范并结合现场工程实践，提出油气管道行业安全仪表系统检验测试方法，建立包括站场信息采集、故障模式识别、故障覆盖率评价、失效概率计算及安全完整性等级验证方面内容的SIS检验测试技术体系，明确了SIS检验测试的要求、内容及方法。【结果】通过开展现场SIS检验测试，能够有效识别SIS潜在的硬件故障、SIS错误配置和操作问题、SIS运行过程中存在的管理问题三大类功能安全风险项；提出检验测试覆盖率的简化计算方法，结合检验测试故障覆盖率、检验测试周期等参数可有效验证SIS的安全完整性等级是否满足设计要求，评估站场SIS能否持续提供足够的降险能力。【结论】油气管道现场SIS检验测试方法能够有效指导油气管道行业及其他行业开展SIS检验测试工作，为提升油气站场SIS运行维护能力和管道企业的风险管控能力提供借鉴与支持。
朱文卫，许成昊，王兴华，梁爱武
【目的】中国经济的蓬勃发展加快了公共能源走廊的形成，由于架空线路与油气管道在工程选址上的趋同性，两者交叉跨越、近距离并行或相互靠近的现象十分普遍，由电磁感应引起的的管道交流腐蚀问题日益严重，可能导致油气泄漏以及火灾爆炸事故，造成严重的经济损失以及人员伤亡。【方法】针对这一问题，选取常见的35 kV、110 kV、220 kV、500 kV等4个电压等级的输电线路为研究对象，利用CDEGS数值仿真软件建立起电磁干扰模型，采用单一变量法计算不同工况条件下的“管-线”交流干扰，以交流电流密度30 A/m2为判断指标，得到并行区域内高压交流输电线路与埋地管道之间的极限接近距离（安全距离）。【结果】随着“管-线”并行长度增加，安全距离逐渐增大，当并行长度超过20 000 m后，安全距离的变化幅度很小；随着土壤电阻率升高，35 kV输电线路与管道间的安全距离逐渐减小，110 kV及以上电压等级下的安全距离整体呈先增大后减小的规律；同一电压等级下，单回塔型电路的安全距离均小于双回塔型电路。【结论】针对实际工程中输电线与管道之间位置关系复杂的情况，本工作通过模型等效的方式进行“化曲为直”，根据管道在路径过程中出现转折点的数目不同提出了曲折管道与高压交流输电线等效间距计算方法，并通过与模拟数据相对比，证明了该模型的有效性。
田野
【目的】传统热挤压三通制造工艺复杂，组织性能和质量水平不稳定，容易出现三通本体强度或韧性不满足标准要求等问题，严重制约油气管道的安全平稳运行，需要研究三通的性能提升与质量控制方法。【方法】通过对油气管道工程用X80钢级、直径1 219 mm等径三通的结构进行优化设计和安全性评价，改善了局部应力集中的问题。采用京雷焊丝与电弧增材技术实现了等径三通的增材制造，对产品开展微观组织、力学性能、缺陷与残余应力测试，并对等径增材三通及其环焊缝进行耐压试验与往复循环压力波动试验。【结果】在控制重量的前提下，优化改进三通结构后，设计压力下三通所受最大应力降低了38 MPa，三通主管连接区域的应力降低约50%。增材制造的X80三通力学性能稳定，各部位、方向心部与表面的性能及组织均匀，强度、韧性各向异性小，无厚度效应。相控阵超声及常规超声适用于增材制造三通的缺陷检测，整体热处理可显著降低增材制造三通生产过程中的残余应力。【结论】X80增材制造三通及其连接环焊缝性能远高于同钢级热挤压三通，整体可承受的最大压力超过57.5 MPa，焊接短节爆破裂纹扩展到增材三通管件肩部后停止，具有良好的韧性和止裂能力。增材制造技术提高了三通的安全性与稳定性，为低温服役环境等特殊场景适用的三通设计与制造提供了新的思路和方法。
梁裕如，何鹏，孟祥振，韩建红，张攀，艾昕宇
【目的】延安气田普遍采用旋进漩涡流量计或差压流量计进行井口湿气计量，存在单井产气计量误差大、无法掌握单井产液量的难题，为解决延安气田井口湿气计量问题，研究了气液两相计量规律并建立计量模型，可为延安气田气液两相计量提供参考。【方法】利用旋进漩涡流量计“虚低”及文丘里流量计“虚高”特性，采用两种流量计串联组合的计量方式，以空气—水为介质开展多相流环道试验，分析不同运行压力及表观气速条件下，旋进漩涡进动频率与文丘里压降随体积含液率的变化规律，同时基于单相流量测量原理，采用量纲分析法提出影响频率信号与压降信号的无量纲参数，通过增加无量纲参数的幂指数修正项，建立适用的湿气双组合频率—压降计量模型。【结果】随着体积含液率的增大，旋进漩涡进动频率逐渐降低，文丘里流量计节流压降则呈现增大的趋势，呈现“虚低”“虚高”两种不同的特性；当体积含液率大于1%时，“频率—压降”信号失真。现场试验测试数据表明，建立的组合计量模型可用作现场气井井口计量测试，求解后气相体积流量的最大误差为5.2%，平均相对误差为2.5%，液相体积流量的最大误差为46.8%，平均相对误差为15.0%，体积含液率的最大误差为0.15%，平均绝对误差为 0.05%。【结论】在体积含液率低于1%时，旋进漩涡流量计与文丘里流量计组合计量模型测量精度可控，符合延安气田生产气井中天然气体积含液率的分布范围，可为气井精细化管理提供有效技术支撑。
宫彦双；完小康；王宏军；辛佳兴；陈广明；陈金忠；余冰锋；马义来
【目的】管道作为石油、天然气的主要运输方式，其运行工况复杂，易产生腐蚀、裂纹等缺陷。传统的漏磁检测设备由于质量大、磁吸力强，在小口径、低压管道中难以通过，且对于微小缺陷的检测能力不足；传统的涡流检测技术受趋肤效应的限制无法检出管道外壁及埋藏缺陷，同时难以识别缺陷的深度信息；超声检测由于需要耦合剂，不适用于天然气管道的检测。【方法】提出了直流磁化与正交差分涡流结合的管道缺陷检测技术，利用有限元分析方法探究了管道内、外表面缺陷对于管道内部涡流场和磁导率的影响规律。研制了正交差分涡流检测探头，开展了管道内、外表面缺陷动态扫查实验。【结果】研制的正交差分涡流检测探头对管道内、外壁腐蚀及内壁裂纹均有信号响应。随着腐蚀深度、长度、宽度的增加，响应信号的峰值和波峰波谷间距均呈现出正相关的变化规律。管道内壁腐蚀与埋藏、外壁腐蚀的响应信号相位相反，可以为缺陷位置的快速判定提供参考。【结论】研究成果对弥补传统漏磁、涡流检测技术的不足，促进管道在线检测技术的发展具有重要意义。
王欣，陶敏峰，俞徐林，王俊磊，黄启玉，谢成杰，梁艳
[目的]中国石化复兴地区含凝析气轻质页岩油，具有凝点高、含蜡量高的特点，易凝易结蜡。随着页岩油气生产时间增加，油井产量、含水率显著下降，加之油区自然条件差、高程落差大等不利因素，给页岩油气冷输（析蜡点以下）集输工艺带来巨大技术挑战。[方法]在分析复兴含蜡页岩油基础物性的基础上，研究低温流动条件下的油品黏度、屈服应力变化规律及含蜡页岩油乳化特征，揭示页岩油低温流动特性。分析集输工艺过程热处理温度、含凝析气及剪切作用等因素对页岩油凝点的影响，并探究了不同含水率、不同溶气压力下的油品黏壁规律，得到影响管道安全输送的关键基础数据。[结果]复兴高含蜡页岩油为乳化能力较弱的轻质油，无法形成含水率大于20%的稳定乳状液，其黏度相对较低。热处理温度和剪切作用对该油品凝点几乎无影响，但油中轻组分的挥发性对凝点有很大影响，轻组分挥发会导致凝点大幅上升5 ℃。临界黏壁温度随着含水率升高呈下降趋势，变化范围为13~18 ℃，随着溶气压力的增加，低温流动条件下页岩油黏壁温度和黏度降低，流动性变好。冷输集输管道终点温度应高于临界黏壁温度，因此确定复兴高含蜡页岩油冷输集输终点最低温度为18 ℃，终点压力应不低于1.0 MPa。[结论]研究成果可为复兴地区高含蜡页岩油冷输集输工艺提供数据支撑，对高效开发非常规油气资源具有重要意义。
刘方 杨宏伟 邓付洁
【目的】天然气管道掺氢输送易导致终端用气设备在燃烧用火时发生脱火、回火现象，影响设备的火焰稳定性。为明确不同空气系数与掺氢比对典型终端用气设备的燃烧火焰稳定性的影响，通过仿真模拟与实验验证相结合的方法开展研究。【方法】以终端用气设备中的10 mm圆形单火孔为研究对象，通过仿真计算了一次空气系数为0.40、0.60、0.65、0.70、0.80条件下，掺氢比为0%、3%、5%、10%的脱火工况，以及一次空气系数为0.60、0.65、0.70、0.80条件下，掺氢比为0%、3%、5%、10%的回火工况；结合GB/T 16411—2008《家用燃气用具通用试验方法》，设计了天然气（纯甲烷）掺氢火焰稳定性测试方案进行实验验证。【结果】脱火工况的临界火孔气流速度模拟值与实测值平均相对误差为5.73%，验证了脱火仿真模型的可靠性；回火工况的临界火孔气流速度模拟值与实测值平均相对误差11.22%，受实验测试条件影响，误差偏大；掺氢比越大，脱火极限越高，越不容易发生脱火现象，掺氢有利于防止脱火；掺氢比越大，回火极限越高，回火倾向越大。【结论】研究成果可为掺氢天然气的工业应用提供借鉴，在实验条件受限的前提下，对于终端天然气用户进行掺氢适应性分析时，可借助仿真手段开展针对性分析，同时对于掺氢比较高的应用场景，建议开展针对性测试，确保终端用气设备的稳定运行。
朱建鲁，张捷，李玉星，刘翠伟，宁元星
【目的】纯氢/掺氢管道安全运行不可或缺的密封元件为密封圈与密封垫，因此探究氢环境下密封圈与密封垫的性能对于氢管道的安全运行具有重要意义。【方法】梳理国内外关于密封圈与密封垫的研究进展，探讨分析了氢环境下常用密封材料、氢气渗透密封圈机理及伴随的吸氢膨胀现象与鼓泡断裂现象、非氢环境下垫片压缩回弹与蠕变松弛现象以及氢环境下垫片的氢脆等关键问题。【结果】目前关于非氢环境下密封圈或密封垫的性能研究较为成熟，纯氢或掺氢管道的发展正处于初级阶段，对于纯氢或掺氢环境下密封圈或垫片密封性能研究尚不完善，存在许多薄弱环节亟待解决。【结论】氢气以分子形式渗透橡胶O形圈，施加气体压力和外界环境温度都会影响氢气渗透橡胶密封材料的进程，填充材料为炭黑和二氧化硅导致橡胶材料吸氢量差异性较大，需进一步评价其他填充材料和添加剂种类对吸氢量的影响；橡胶密封材料在氢气环境下会产生体积膨胀现象，吸氢膨胀和鼓泡断裂为不同性质的体积膨胀，外界压力的突降为鼓泡断裂产生不可或缺的条件，透明的三元乙丙橡胶为鼓泡断裂主要研究对象，需进一步研究其他与氢相容的橡胶材料的鼓泡断裂行为，以及进一步研究改变掺氢比对橡胶O形圈溶胀现象的影响规律；临氢环境下垫片的原位力学试验研究不足，需明确掺氢比与垫片力学性能参数之间的定量关系。
杜渐，郑坚钦，夏玉恒，张秀玲，徐宁，廖绮，涂仁福，梁永图
[目的]顺序输送成品油管道不可避免会在相邻油品交界处产生混油段，影响站场调度计划及分输方案制定，准确预测混油段浓度分布是提高站场混油控制水平、降低混油处理能耗、防止油品质量事故的重要依据。然而，多维混油数值模型计算时间过长、难以应用于长输管道，传统数据驱动方法忽略混油发展机理过程，结果可能违背物理原理，准确度及可解释性差。[方法]通过分析混油发展机理，深入挖掘混油发展遵循的基本控制方程及初始边界条件，通过自动微分方式与深度学习模型耦合以构造物理指导的耦合损失函数，将模型预测结果约束至混油发展所对应的物理解空间内；再利用短管道初始数值解，基于管道递推滚动预测和数据修正方法，预测长输管道混油浓度分布。[结果]数值案例表明，所建模型相较传统数据驱动方法准确度更高，MAPE降低了91%，对数据依赖程度更低，RMSE波动程度随数据量变化降低了60%；相较FLUENT数值仿真方法，计算成本降低至原先的12%；现场工程化应用实例表明，相较Taylor模型及改进Taylor模型，所提出的工程化应用框架的绝对误差分别降低了71%、58%，可实现长输管道混油浓度分布高效求解。[结论]耦合混油发展机理与数据修正的成品油管道混油浓度预测方法可准确快速预测长输管道混油浓度分布，指导站场混油接收方案制定，有效提高混油控制智能化水平。
张笑影，马晓红，王聪，李振林，张行，董绍华
【目的】相比于常规金属管道，玻璃钢管道具有强度高、质量轻等优点，目前已在油气田站场集输领域逐渐投入应用。作为埋地管道面临的常见地质灾害，地质沉降对埋地玻璃钢管道的安全运行具有较大威胁，分析地质沉降作用下玻璃钢管道力学性能变化规律及其影响因素，有助于对保障其安全服役提供理论指导。【方法】使用有限元软件ABAQUS，考虑玻璃钢管道管材的多层非线性各向异性，建立埋地玻璃钢管道模型。基于Hashin失效准则研究不同缠绕角度、沉降量、土壤环境下玻璃钢管道基材及纤维压缩、拉伸初始化准则最大值的分布规律。【结果】地质沉降作用下，基材的压缩、拉伸初始化准则最大值相应大于纤维的压缩、拉伸初始化准则最大值，基材破坏模式对管道整体性能的影响更大；不同铺层缠绕角度工况下，隔层角度为±30°时管道失效系数最低，更有利于管道安全服役；管道各项失效系数的峰值均主要位于沉降过渡区中部位置附近及过渡区与沉降区交界处；土壤环境的改变对管道中间层失效系数影响最大。【结论】利用ABAQUS复合铺层模块能够较好地模拟玻璃钢复合管材的特性，相关结果能够为玻璃钢管道铺层缠绕选型及地质沉降工况管道安全情况分析提供理论依据。
王华伟 康正阳 王英才 刘四进 刘鹏
【目的】有限元法（Finite Element Method, FEM）是研发新型硬岩滚刀的常用方法，为构建合理的新型硬岩滚刀有限元模型以获得较高的计算精度及计算效率开展探究。【方法】从岩石破碎学、材料学出发，针对芜湖过江工程中19寸光面滚刀、长三角区域混合花岗岩岩层条件，构建盘形滚刀的有限元线性切割模型；并引入网格密度因子λ，通过网格局部加密技术实现λ在0.5~4之间取值，将不同取值下的计算结果与学者Rostami所修正的CSM（Cutting Stress Model）理论模型进行对比。【结果】虽然λ的取值对滚刀有限元模型的破岩规律无明显影响，但超前破坏效应及过度破坏效应均与λ有关，因此有限元模型的计算精度与计算效率均对λ取值较为敏感：对于计算精度而言，平均滚动力及平均垂直力的计算精度随λ增大呈先下降后上升的趋势，λ=2.5时有限元模型与CSM理论模型的平均垂直力最为接近，接近度为98.5%，λ=3.0时两模型的平均滚动力最为接近，接近度为99.8%；对于计算效率而言，有限元模型的计算求解时间随λ增大呈上升趋势，λ=4.0时的求解时间约为λ=0.5时的15倍，且存在较优λ取值能够兼顾求解精度及求解效率。【结论】仿真研究中应选取λ=3.0作为有限元模型的最优网格密度因子，其计算效率比λ=2.5时可提升近30%，研究结果可为计算精度与计算效率更高的新型硬岩滚刀有限元模型的建立提供理论框架。
胡恒进，张东明，高星星，王大为
【目的】“双碳”目标对LNG产业提出了更高的降碳与环保要求，在此形势下，精准掌握LNG产业链碳排放水平，充分了解影响因素以制定切实可行的减排方案尤为重要。【方法】从典型的天然气液化工艺出发，采用“生产系统-工业过程-排放设施”3层分级的方法对调峰型LNG工厂的碳排放源进行识别与归类，分析了基本生产系统投入产出关系。在此基础上构建了以碳平衡法为主，排放因子法为辅的碳排放动态核算体系，以弥补目前碳排放体系核算结果不精准、无法核算逃逸碳排放的问题。以国内某大型调峰型LNG工厂2022年实际生产运行情况为例，测算其全年碳排放量，分析碳排放结构与各排放源的影响因素。【结果】该工厂2022年碳排放总量为15.43×104 t，液化过程碳排放强度为0.51 t CO2/t LNG，气化过程为1.37 t CO2/（104 m3），其中电力间接排放占比最高，达到66.95%，其次是燃料燃烧排放、工艺过程排放、火炬燃烧排放，分别占比18.42%、12.58%及1.79%，逃逸排放占比0.27%。【结论】针对该工厂的碳排放结构与强度特征，从应用冷能发电技术辅以外购绿色电力、实施节能减排措施进行节能改造、优化火炬系统密封气源并增设BOG作为燃料气系统补充气源、增加碳捕集回收利用装置等4个方面提出了碳减排对策建议，为LNG产业的低碳化发展提供合理建议和参考方向。
孙勇，刘朝阳，李秋娟，游泽彬，蔡永军，何淼，刁宇，时奔奔
【目的】随着管道技术不断发展，区域化管理模式成为长输油气管道行业发展的必然选择。提升输油气站场区域化管理模式下的风险管控能力，厘清各管理层级在推进区域化管理进程中存在的优势与不足，已成为在输油气站场深入推进区域化管理的迫切需求。【方法】借鉴过程工业领域保护层思想，结合专家打分、层次分析等评价方法，以集中监视、集中控制、集中维护为核心思想，以提高作业区风险管控能力为目标，建立输油气站场区域化管理综合评价体系。【结果】将区域化管理综合评价方法在10座典型输油气站场进行应用，有效识别了各站场在技术基础、管理制度及人员运维能力等方面存在的不足，梳理形成9大类、31项具体问题。发现各输油气站场改造后在集中控制、集中监视、可靠性评估方面的技术条件仍不满足要求；调度室、作业区以及维修队岗位机构、职责、集中巡检、维护等部分管理制度文件仍需完善，执行力和落实情况有待进一步加强；输油气站场人员素质有待提升，劳动组织结构仍需优化。【结论】通过在输油气站场开展区域化管理综合评价工作达到了“查短板、找差距、指方向、强基础、促提升”的效果，为各输油气站场深入推进区域化管理提供统一的、可量化、可分级的系统性指导与技术支撑。
唐文义，屈宝塘，张贤中，张明明，李彬彬，王誉钦
[目的]随着智能化管道与智慧管网建设的快速发展及无人值守站场运行技术的广泛应用，天然气管道站场自动分输系统所起的作用愈发重要。[方法]针对某在役天然气管道站场现有普通分输系统存在人工操作频繁、无法精准控制等问题，从分输系统控制逻辑、场站控制系统自动化程度、分输支路操作便利性、运行安全性与经济性等多个方面对当前分输系统的控制逻辑进行了深入分析，提出了基于站场原SCADA系统的天然气管道站场自动分输系统的改造设计方案，即在原有站控系统AB PLC基础上，进行了自动分输系统控制逻辑开发和SCADA系统组态设计，实现了不均匀系数、剩余平均量、恒压控制、到量停输4种主要自动分输控制方式，同时新增了分输支路无扰切换、PID调节、自动分输启停、低流量保护、低压力保护、超压停输等多项辅助控制功能。[结果]该天然气管道站场经自动分输系统改造后可持续、稳定工作，大幅减少了操作人员现场巡检和操作的频次，提高分输的自动化水平和控制精度。该设计方案对站控PLC处理能力要求不高，可应用于新建管道自动分输系统建设，也可用于已投产运行管道站场自动分输系统的改造。[结论]该天然气管道站场自动分输系统改造设计方案可以有效降低投资成本和工期，助力站场无人值守及管道公司区域化管理目标的实现。
武艺，李然，张丹迪
【目的】近年来，中国液化天然气（LNG）接收站建设发展迅速，其作为接卸远洋进口LNG资源的终端基础设施，为中国进口天然气开辟了海上通道，在能源结构体系中占据重要地位，分析其发展趋势、探索其利用效率提升策略对保障国家能源供应安全及促进天然气市场多元化具有重要意义。【方法】回顾从2006年中国首座LNG接收站——广东大鹏LNG接收站建成投产至今特别是2019年12月国家石油天然气管网集团有限公司成立以来中国LNG接收站的发展历程及未来趋势，分析进口长协LNG资源供应情况及LNG接收站剩余能力，讨论LNG接收站利用效率提升策略与实践，包括：国家层面发布推动LNG接收站公平开放指导意见，管网设施运营企业落实LNG接收站公平开放要求，资源供应企业创新式提出开放LNG接收站相关举措。【结果】随着天然气消费量的不断增长，进口LNG不断涌入中国市场，LNG产业有望在中国获得更多的投资、发展及建站机会；随着中国能源领域技术创新与迭代升级，LNG接收站有望大幅提高其能源利用效率，降低生产成本，建成更加可靠稳定的LNG供应链；从远期来讲，中国LNG接收站利用效率存在降低风险。【结论】提出中国LNG接收站发展建议：扛牢政治担当，压实保供责任，有序开放接收站使用；加速基础设施建设，提速互保互供、互联互通工程，确保长协资源稳定消纳；创新国际贸易方式，充分利用保税优惠政策，稳步提升接收站利用效率。
武刚，张庶鑫，罗金恒，李丽锋，徐日，段庆全，王熠凡
【目的】原油储罐目前普遍趋向于大型化、集中化。由于原油的理化性质与储罐材料构件的复杂性，造成了储罐的高风险性，需提高储罐罐区风险管理能力，使日常管理单位掌握储罐状态。应用现有国外标准对应的主流的基于风险的检验（Risk Based Inspection，RBI）技术实施较为复杂，对于现场数据要求偏多，设备因素评价中缺少针对储罐相关附件的影响分析。【方法】提出了一种原油储罐分级预警体系，通过建立基于逼近理想解排序方法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS）的储罐风险分级预警体系模型，实现对储罐风险的综合评估与分级预警：①建立了储罐风险评估指标体系，包括人、设备、环境和管理因素等4个一级指标以及若干二级、三级指标；②应用层次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）对不同层次指标进行赋权，并利用TOPSIS方法对储罐进行相对贴近度计算；③根据相对贴近度结果对储罐进行风险排序和分级预警。【结果】以中国西部某原油储备库区4个原油储罐为研究对象进行风险分级预警，评估结果与国外API 581-2016《基于风险的检验》、EEMUA 159-2017《地上平底储罐：检查维护和修理指南》两种标准的风险评估结果基本一致，可有效预警，且实施便捷、评价指标更为全面。【结论】研究成果能够为罐区巡检、安排储罐大修周期提供合理参考。
殷雄 徐波 刘天尧 温凯 黄维和 宫敬
[目的]天然气管网运行的数字化和智能化是必然趋势，在线仿真技术在其中起着至关重要的作用。[方法]针对国外商业软件中在线仿真核心算法不公开的问题，从仿真模型构建、实时数据处理及温压补偿器设计3个方面提出了一套适用于天然气管道在线仿真的自适应仿真方法。首先从管道基本流动方程出发，采用交错网格下的有限容积法进行离散求解，并利用线模型思想引入设备模型，使得天然气管道的流动仿真过程精度高、统一性好且扩展性强。同时基于3σ-MAF（3 Times Standard Deviation-Moving Average Filtering）方法实现了SCADA数据的实时处理，可识别传感器数据异常值并降低测量噪声。继而通过控制理论将模型自适应问题转化成以实测值与仿真值误差最小为目标的负反馈控制问题，并基于PID（Proportional Integral Derivative）算法设计了温压补偿器，实现了在线仿真过程气体流动状态的修正，并通过某实际管网算例进行了算法验证。[结果]通过与SCADA实测数据对比发现，压力修正前、后的仿真值与实测数据的平均相对误差从2.407%降至0.066%，温度修正前、后的仿真值与实测数据的平均相对误差从1.525%降至0.273%，极大地提高了在线仿真结果的准确性。[结论]考虑温压补偿的天然气管道自适应仿真方法具有算法稳定、误差修正快及收敛误差小的优点，可为后续国产化工业级在线仿真软件应用落地提供理论基础。
王政银，刘红强，王俊晓
【目的】海水泵作为LNG接收站的核心设备之一，其正常运行对LNG接收站安全高效生产至关重要，而对海水泵科学实施检修维护有助于提升其运行的安全性、稳定性、高效性及服役寿命。【方法】基于海水泵基本结构及工作原理，系统梳理了海水泵检修维护要点，包括外观、冷却系统、轴封与轴承、叶轮与泵壳、电机与电气系统、润滑系统等检修维护的主要目的、基本流程及操作方法，尤其对轴封和润滑系统的检修维护进行了详细阐述。【结果】生产实践中通过严格落实上述检修维护流程与方法，可以有效保障海水泵安全高效运行，但在极端海洋环境影响及新技术、新材料发展推动下，海水泵在工程应用中仍然面临严峻挑战，需要采取切实有效的应对措施，持续提升海水泵检修维护效率与水平。【结论】建议研发新型防腐涂层材料及有效的生物附着控制方法，以提高海水泵的耐腐蚀性能及抗生物污染能力；利用物联网（Internet of Things，IoT）技术，将传感器、数据分析、云计算等智能技术集成到海水泵维护检修流程中，实现实时监控与预警；根据不同工况及使用环境，开发个性化海水泵检修与保养策略，使检修维护更加精准有效；定期对检修维护人员进行新技术、新方法培训，增强其对海水泵最新维护技术的掌握和应用能力。
温文，黄国君，吴超，尹贻功，杨瑞，孙猛
[目的]国家石油天然气管网集团有限公司的成立，标志着中国天然气市场化改革进入崭新阶段。中国的天然气需求逐渐增加，但基础设施公平开放仍处于起步阶段，天然气保供问题较为突出。[方法]将天然气基础设施公平开放与保供问题放在一个框架体系中，通过分析中国天然气市场基础设施公平开放的现状和存在问题、公平开放对保供的双重影响、国外典型国家天然气市场化改革的经验，对基于保供责任协同的天然气基础设施开放体系进行设计，并提出基础设施公平开放与保供协同发展的路径构想及政策建议。[结果]公平开放与保供责任协同的天然气基础设施开放体系包含保供、公平开放、公平开放与保供的关系、管输企业的作用共4个方面关键内容；保供需求划分为发展需求和应急需求，对应不同类型保供需求，应采用不同的保供方式；基础设施公平开放应具备的基础条件包括基础设施建设、运销分离、信息公开、透明程序、科学定价、严格监管；基础设施公平开放对天然气保供具有促进作用；管输企业是公平开放的责任主体，也是天然气保供的重要参与者。建议未来要更加明确保供范围和保供方式、市场主体保供义务和责任，进一步完善公平开放相关机制，持续推动“全国一张网”的建设。[结论]高质量基础设施公平开放有助于提升中国油气供应安全保障能力。
张丽珍 王文奥
【目的】阀门是保障天然气管道系统稳定运行的重要元件，为了实现天然气阀门早期泄漏的实时监测及缺陷识别，亟需建立一种可检测并识别不同微小泄漏缺陷的有效方法。【方法】利用自主搭建的阀门微小泄漏声发射检测实验装置，设置0.2 MPa、0.4 MPa及0.6 MPa共3种不同压力，采用声发射检测方法采集了5种阀门状态（健康阀门、阀杆腐蚀外漏缺陷、阀门封闭不严内漏缺陷、阀芯划伤内漏缺陷及法兰垫片破损外漏缺陷）的声发射信号，并得到其时频域特征矩阵。通过主成分分析方法（Principal Component Analysis, PCA）将复杂、冗余的时频域特征矩阵转化为二维、三维特征因子矩阵，计算得到各个特征因子矩阵的最佳簇数，并通过K-means、K-medoids聚类方法对二维、三维特征因子矩阵进行聚类分析。【结果】对于较低压力（0.2 MPa）下天然气阀门微小泄漏缺陷的识别，三维PCA聚类效果达到97.8%，其优于二维PCA；随着压力持续增至0.6 MPa，二维PCA聚类效果不断优化，并逐渐超过三维PCA。在聚类方法评价中，K-medoids聚类方法的稳定程度优于K-means方法，且K-medoids聚类方法的运算效率更有优势。【结论】基于声发射技术+特征提取+PCA+聚类算法的声发射信号分类处理方法，提高了检测阀门微小泄漏的准确率与稳定性，实现了天然气管道阀门缺陷的分类识别，可为天然气管道系统的安全运行提供监测手段及保障措施。
张俊朋 苗青 荆少东 王永胜 欧阳欣 范振宁 梁海宁 张建
【目的】CO2管道输送是二氧化碳捕集、利用和封存（Carbon Capture, Utilization, and Storage，CCUS）技术产业链中的关键环节，在输送过程存在意外泄漏风险，相比地上管道，埋地高压管道泄漏扩散机制受土壤阻力的影响更加复杂。然而，目前对于CO2管道泄漏扩散特征的研究综述主要聚焦于地上管道泄漏的场景。【方法】针对埋地管道小孔泄漏与全断裂两种常见场景，基于文献调研对目前埋地管道泄漏扩散的实验与模拟研究现状进行梳理评述，探究了土壤地质条件、土壤温度、外界压力以及外界风速对CO2气体在土壤渗流扩散过程中的影响，并总结了当前模拟埋地CO2管道全断裂泄漏扩散的建模方式与物理模型。【结果】对于埋地CO2管道小孔泄漏近场泄漏源特征的研究，主要以开展小型实验的方式研究泄漏口附近土壤温度变化以及干冰层、冻土层的增长规律。对于埋地CO2管道小孔泄漏远场扩散特征的模拟研究，大多假设土壤孔隙度不发生变化，并未考虑气体相变与冲击压力对土壤孔隙度的影响。埋地管道全尺度断裂条件下气体射流扩散的研究主要以模拟为主，且大多数模型直接以形成的洞坑为物理原型，未考虑洞坑的形成对气体射流扩散的影响。【结论】埋地CO2管道全尺寸断裂的现场测试和小孔泄漏扩散理论模型的建立仍有很大发展空间，建议通过专项攻关完善地质条件和外界环境对CO2气体在土壤中的扩散机制，加大投入开展埋地CO2管道大孔径或者全尺度断裂泄漏扩散试验，获取更多实验数据，以建立全面准确的数学物理模型。
胡其会 杨腾 苗青 列斯别克·塔拉甫别克 李兆兰 范振宁
[目的]管输CO2不可避免含有杂质，杂质的存在会对超临界CO2管道放空过程管内介质温降、压降、相态变化等产生重要影响，但目前针对大管径工业规模级别的超临界CO2管道放空实验研究较为欠缺。[方法]设计了一套含杂质超临界CO2管道节流放空实验装置，研究不同含量的CH4或N2杂质对超临界CO2管道放空过程中主管道和放空管道内温降、压降及相态变化的影响，得出含杂质超临界CO2管道放空主管道内流体相态变化趋势图。[结果]含杂质超临界CO2管道放空，杂质的混入会显著影响管内CO2的充装质量和放空时间，且杂质N2的混入能一定程度上提高放空管道CO2节流后温度；混入杂质CH4或N2均能明显提升放空过程主管道内流体的最低温度，缩小管内流体径向温差，且混入杂质越多，管内流体最低温度越高，径向温差越小；纯CO2、杂质物质的量分数为1%的CO2管道与杂质物质的量分数为3%的CO2管道放空过程中主管道内最低温度位置呈相反规律，纯CO2、杂质物质的量分数为1%的CO2管道放空过程中距离放空管道最远处管内温度最低，而杂质物质的量分数为3%的CO2管道放空过程中管内最低温度则出现在距离放空管道最近处。[结论]研究成果可为含杂质超临界CO2管道放空系统设计、放空过程干冰预防、管材保护提供参考。
黄晓辉 毕宗岳 赵西岐 张锦刚 韦奉 王博玉 詹文文
【目的】为满足超临界CO2输送管道用钢需求，【方法】采用低C中Mn微Ni合金化设计、高洁净化炼钢和大吨位压下轧制技术，开发出微观组织以细小扁平的多边形铁素体+铁素体+少量珠光体为主的L450M钢级（X65钢级）超临界CO2输送管用热轧卷板。针对设计压力16 MPa的超临界输送用219.1 mm×10 mm（管径×壁厚）高频焊接（High Frequency Welding, HFW）焊管，为保证该HFW焊管运行时具有抗起裂与抗断裂扩展能力，经过计算，要求-45 ℃下母材夏比冲击吸收能量单值不小于88 J、均值不小于117 J，-45℃下焊缝、热影响区夏比冲击吸收能量单值不小于42J、均值不小于56 J。【结果】经成型、焊接及热处理工艺研究，在成型挤压量5.25 mm，焊接速度17 m/min，焊缝热处理温度930 ℃工艺下，开发出低温性能优异的L450M钢级超临界输送用HFW焊管。经第三方检测，该焊管性能完全符合API Spec 5L(46版)标准与低温韧性要求，经压扁试验压至贴合，母材与焊缝均未出现任何裂纹，表明母材与焊缝具有很强的塑性，焊缝质量优异。母材屈服强度534 MPa，母材、焊缝的抗拉强度基本一致，分别为619 MPa、620 MPa，均达到不低于535 MPa的标准要求，强度裕量大。母材、焊缝及热影响区的硬度均不高于220 HV10且分布均匀。-45℃下焊缝冲击吸收能量为177～401 J、热影响区冲击吸收能量为200～415 J、母材冲击吸收能量为248～416 J，且母材、焊缝热影响区的韧脆转变温度均低于-60 ℃。【结论】可见该HFW焊管低温韧性优异，抗低温延性止裂能力高，且承受最大内压与外压能力分别达到62.29 MPa、38.9 MPa，完全满足超临界CO2输送用HFW焊管的运行需求。
闫锋 殷布泽 欧阳欣 胡其会 支树洁 李玉星 龚霁昱
[目的]超临界/密相CO2管道是目前长距离运输CO2的主要方式，由于超临界/密相CO2管道维持高压运行，因此对管材止裂韧性的计算评估及其重要。减压波特性是评估管材止裂韧性的重要依据，然而CO2泄漏涉及跨相态减压过程，导致其减压波传递规律复杂，预测难度增加，影响管材止裂评估。[方法]为研究CO2管道泄漏时减压波传递规律，搭建了CO2泄漏减压波实验平台，以均相流模型为框架结合气体状态方程、声速模型及出流速度模型建立了减压波数值计算模型，通过将模型计算结果与实验数据进行对比，验证了模型的准确性，并以此为基础，开展了不同初始温度、压力下的数值计算。[结果]不同相态的CO2减压波平台的起始点波速均随着压力的升高而升高，随着温度的升高而降低。与气态CO2不同，密相和超临界CO2减压波平台的高度，均随着压力的升高而降低，随着温度的升高而升高。温度和压力对减压波平台的影响其本质为初始熵值和密度的影响。减压平台的高度取决于初始的熵值，在气相中，初始熵值越低，减压波平台越高。密相和超临界相中，初始熵值越高，减压波平台越高。无论何种相态，初始密度越高，平台长度越长。[结论]实际工程中应重点关注起点高温高压位置的管道止裂，该实验方法和减压波计算模型可为CO2管道止裂韧性计算评估和管道设计提供理论支撑。
张文辉 安国钰 熊小琴 李欣泽 邢晓凯
【目的】超临界CO2管输是解决“CCUS（Carbon Capture, Utilization and Storage）”技术中碳源汇不匹配问题的最经济的方式。当管道因维检修需要进行放空作业时，由于相变及焦汤效应的影响，放空管段温度可能低于－20 ℃，诱发管道脆断。【方法】利用OLGA软件建立超临界CO2管道放空模型，将模拟结果与实验数据对比，发现OLGA软件在预测CO2相变、温降及压降方面具有较高的准确性。在此基础上，提出间歇放空方案，并模拟分析了不同初始压力及温度下放空阀开度对放空过程及关阀回温过程时长的影响。【结果】在整个干线管道放空段中，放空点是最危险点，其温度会率先降至－20 ℃。随着阀门开度的减小，放空点到－20 ℃所需时间呈指数规律增长。放空阀开度越小，一次开阀放空总量越大，但平均放空速率越小，放空时间成本越高。放空阀开度过大，一次开阀放空总量减小，且干线管道放空段整体压力水平高，也会使将管内介质完全放空至大气压力所需时间增加。关闭放空阀后，管内介质回温可分为由轴向传热或径向传热主导的两个阶段，且轴向传热主导阶段的温升速率更大。随着阀门开度的增加，关阀回温时长会迅速增加并趋于稳定。【结论】放空阀开度过大或过小均会导致放空时间过长，工程应用中可以将放空点处的温度或压力与放空阀的动作连锁，但是为保证控制的可靠性并尽可能缩短总的放空时长，需要合理确定放空阀每次动作的开度。
廖绮 刘春颖 杜渐 蓝浩 梁永图 张浩然
【目的】人工智能作为引领未来的战略性技术，推动着油气管道在新时代的高质量发展。厘清近20年来人工智能在油气管道运行方面的研究热点及阶段性前沿方向的演变脉络对于定位现阶段在油气管道运行领域人工智能应用上的关键问题以及未来的研究方向至关重要。【方法】基于VOSviewer文献计量软件，对2000―2023年中国知网中人工智能在管道运行领域应用与研究的相关文献进行了关键词“共现”分析。并结合高频关键词的标签视图，从专家系统、模糊逻辑、神经网络、机器学习四个分支对人工智能方法的应用领域、热点方向以及发展趋势进行了细致梳理。【结果】可以看出，该领域的发文量呈现逐年增长趋势且在2016年后尤其明显。泄漏、腐蚀、风险评价、识别、预测、优化等是人工智能方法应用最为广泛的研究领域。人工智能研究方法正在从神经网络、专家系统、模糊逻辑、小波分析等传统方法向深度学习、迁移学习、强化学习等新一代算法进行演变。【结论】在新一轮人工智能发展热潮下，油气管道智慧运行应加强海量多源异构数据融合方法的应用、加深小样本与零样本学习方法的研究、推动增强智能与人工智能的融合、增强因果推断与机器学习的结合、注重基于数字孪生技术的全生命周期管理等方面进一步探索。研究成果可进一步推动人工智能在油气管道运行中的应用，为油气管网智慧运行的发展提供参考。
李欣泽 孙晨 张雪琴 邹炜杰 袁亮 熊小琴 邢晓凯 徐宁
[目的]超临界CO2管道不同于原油、天然气管道，其在停输的瞬态过程中存在相特性变化问题。为保障超临界CO2管道停输后的安全，其停输前的安全运行工艺（输送压力、输送温度）边界确定具有重要意义。[方法]为准确描述管道停输后的瞬态过程，以新疆油田超临界CO2管道示范工程为例，采用OLGA软件建立了其水力热力计算模型。同时基于管流连续性方程、运动方程、能量方程、PR状态方程及热力学关系式，采用Matlab编程计算的方式对商业软件模型的准确性进行了验证。根据获得的管道停输过程中管内温度、压力、密度及相态协同变化波动规律，提出在压力和温度协同作用下，以CO2密度发生阶跃变化来确定管道安全停输时间的原则，从而将安全停输时间问题转化为避免输送体系中超临界CO2转变为气相的问题。[结果]基于该示范工程的压力和温度运行参数范围，分别确定了夏季和冬季工况下高压低温、高压高温、低压低温、低压高温共8种典型工艺运行边界。同时对比分析了不同季节、不同边界条件下的停输过程管内参数波动变化特征、温压协同变化关系、相态转变路径及规律等。结果表明，高压低温边界最安全，低压高温边界最危险；冬季相比夏季，管道安全停输时间大幅缩短。为指导工程实际，分别给出了夏季和冬季示范工程安全停输工艺边界范围及函数表达式。[结论]研究结果可为超临界CO2管道安全运行提供理论支持和技术保障。
马馨苑 欧阳欣 朱建鲁 陈俊文 刘罗茜 杨腾 宋光春
【目的】CO2管道运行过程中涉及泄漏、投产等瞬态过程，由于CO2具有特殊的物性和相特性，使得CO2管道瞬态过程模拟难度较大，目前尚缺乏CO2管道瞬态过程数值模拟软件的适应性评价。【方法】选取OLGA与LedaFlow两款主流瞬态模拟软件建立CO2瞬态泄漏数值仿真模型，并利用自行搭建的DN200高压CO2管道泄漏实验装置，开展不同相态CO2瞬态泄漏实验，从压力变化、温度变化、相特性等多个角度评价软件的适应性；以中国某长输CO2管道为例，将该CO2管道瞬态投产现场数据与软件模拟结果进行对比，从工程角度验证两款软件的适应性。【结果】通过泄漏实验结果与软件模拟结果对比发现，对于两个设定的泄漏工况，OLGA软件泄漏压力计算的平均误差分别为15.3%、14.7%，而LedaFlow软件则为16.7%、18.0%，故OLGA软件与LedaFlow软件压力求解准确度相近。OLGA、LedaFlow软件分别存在低估、高估泄漏过程管内最低温度的情况，OLGA软件预测两个测点处最低温度的平均相对误差分别为21.2%、24.5%，而LedaFlow软件平均相对误差分别则为13.1%、11.1%。对于某CO2管道投产过程的压力、温度，OLGA软件平均相对误差分别为1.2%、6.1%，而LedaFlow软件则分别为1.3%、5.2%，可见两款软件模拟结果与现场数据均较为接近。【结论】在CO2管道泄漏过程中，OLGA软件低估泄漏过程最低温度可保证管道低温安全性，且OLGA软件更适用于CO2泄漏过程中管内压力、温度及相特性的预测；在CO2管道投产过程中，OLGA、LedaFlow两款软件均适用于管内的压力、温度模拟研究。
刘广瑜，支树洁，柳歆，柴冲，王财林，俞欣然，胡其会，饶世铎
【目的】碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS）技术是实现双碳战略的有效途径，具有广阔的应用前景。长距离CO2管道输送是CCUS技术的重要一环，对于管道安全生产运行而言，管道内腐蚀是威胁CO2管道安全的关键问题。【方法】围绕超临界CO2为主相的腐蚀展开调研，综述了超临界/密相CO2管道内腐蚀的研究成果，分析了相关研究成果之间存在的问题，并展望了其未来发展方向。【结果】重点介绍了超临界态和密相态下CO2管道腐蚀的影响因素，阐述了温度、压力等工作参数对水与CO2互溶程度的影响，解释了目前现有研究成果存在相互矛盾结果的原因，归纳了管道内主要杂质气体对CO2腐蚀的影响机制，分析了在不同的CO2相态下，腐蚀产物膜的结构、密度和完整性对腐蚀动力学的影响，整理了适用于超临界CO2环境下的腐蚀特性表征技术，总结了适用于薄液膜超临界CO2环境的腐蚀速率预测模型。【结论】要实现CO2输送管道的安全平稳运行，目前超临界-密相CO2输送管道腐蚀研究有待解决的问题包括：标准实验流程的建立；杂质耦合作用对腐蚀机理和腐蚀产物膜结构的影响；定量描述腐蚀产物膜的特性对基体的保护作用；水饱和CO2相中薄液膜环境下的腐蚀电化学参数测量与分析；耦合多杂质相互作用下的超临界/密相CO2腐蚀预测模型建立。
吴长访 钟婷 冯永强 石胜明 闫茂成 刘文会 高博文
【目的】埋地油气管线一般采用防腐层和阴极保护联合防护，但随着长期运行防腐层存在老化和剥离现象。缝隙内存在较高IR降，保护电流分布不均匀，阴极保护电流难以达到缝隙深处，易造成剥离区缝隙内管道欠保护。脉冲电流阴极保护相比于传统阴极保护具有较大优势，可对高阻介质环境中管道具有更好的阴保效果。目前对脉冲阴极保护机理缺乏全面的认知和了解，脉冲阴极保护应用于防腐层剥离系统的适用性尚需验证。【方法】采用缝隙模拟实验装置，研究脉冲阴极保护下剥离防腐层（涂层）管道极化行为，以及保护电位、脉冲频率、阴保占空比及缝隙间隙等参数及保护效果的影响。【结果】由于剥离涂层的屏蔽效应，脉冲阴极保护产生极化电位梯度主要集中于剥离区缝口附近，缝隙深处电位随剥离深度增加而正移，逐步接近自然腐蚀电位。【结论】相比于常规阴极保护，脉冲阴极保护有利于改善剥离区局部电位和电流分布，进而增大剥离区内有效保护距离。剥离区下有效保护深度随阴极保护电位Ecp负移缝隙内局部电位下降而增加；脉冲频率和占空比较高时，脉冲阴极极化持续时间较长，阴极电流中双电层充放电电流减小，有效保护电流增加，利于提高剥离区内阴极极化水平和有效保护距离。脉冲电流阴极保护所需电流较小，电位分布更均匀，增加了有效保护距离。
余晓钟 刘梦薇 白龙 葛昶
【目的】油气企业既是推动能源低碳转型的重要实施主体，也是实现经济发展与碳减排双赢的主要阵地，油气企业的高质量发展对有序推进实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。【方法】基于“双碳”目标新形势及油气企业发展新方向，结合相关理论及文献研究分析，讨论油气企业高质量发展的内涵与特征，深入剖析当前发展过程中面临的机遇和挑战，探索“双碳”目标驱动下油气企业高质量发展路径。【结果】“双碳”背景下油气企业高质量发展的定义为：油气企业主体以自身拥有的资源总量为基础，为破解能源环境要素的瓶颈约束，通过转变发展方式、优化发展结构来增强发展动力，重塑涵盖经济、社会、环境的高质量发展价值体系，实现更低碳、合理、创新、可持续的发展。油气企业发展面临的关键挑战包括减排压力大、无法保障能源供应和技术创新不足等。油气企业高质量发展的路径包括：聚力节能减排、深化产业结构调整、创新数字经济应用、加快绿色技术进步、强化资本支撑、加速绿色人才培养、创建长效管理体系、提高绿色合作水平等。【结论】“双碳”背景下油气主体必须主动适应发展需求，实现保障能源供应与绿色低碳转型协同推进，重塑高质量发展价值体系。
程德宝 蔺建刚 魏乃腾 于雯霞 党春蕾 田华峰
【目的】氢能具有清洁、高效、来源广泛、可再生等优点，是一种应用广泛且生态安全的燃料，已逐渐成为世界主要经济体能源发展的重点。目前天然气输送管网相对完善，而氢气输送技术面临诸多挑战，如缺乏技术规范、安全风险高、投资成本高等，是阻碍氢气管道输送发展的关键因素。【方法】对国内外氢气输送管道建设现状、设计施工标准、使用材料以及管道输送技术进展等方面进行了介绍，总结了管道运输工艺、管道评价、安全运行保障等方面的相关技术研究，并对氢脆、天然气掺氢、管道力学性能、氢渗透行为等热点技术问题的国内外研究进展进行了阐述与讨论。在此基础上，对未来氢气输送管道技术的研究方向进行了展望，以期为长距离输氢管道的进一步发展提供参考。【结果】选取钢管为氢气长输管道材料时，选材应谨慎，需考虑氢脆现象。与钢管相比，以塑料为基材的柔性塑料复合管具有独特的优势，已成为目前输氢管道领域的研究热点。然而，中国在氢气长输管道领域的相关规程及标准较为滞后。【结论】目前中国的氢能产业化发展已经取得了一定的成果，但是与其他国家相比，在氢气长输管道技术方面仍有较大差距，需进一步对技术上的难点进行突破，并对氢脆、渗透等机理进行系统性剖析。同时，亟需建设完善的设计、施工、运行技术标准体系，主导或参与国际输氢管道相关的规程及标准的制定。
牛帅帅 赵杰 李敬法 吴小华 宇波 李建立
【目的】液氢因具有体积密度大、氢纯度高等优势而备受关注，但极低的沸点导致其在输运过程中易蒸发而造成氢损失,低温绝热技术是实现液氢管道输运的关键手段。【方法】从热传递的3种方式（固体导热、气体导热、辐射换热）对管道环空间的漏热进行分析，固体导热主要来源于环空间绝热支撑结构，总结了不同类型支撑结构的导热性能。同时，维持环空间夹层真空度可以有效削弱因气体导热引起的漏热。真空多层绝热材料对低温绝热技术的影响是研究热点，在此从真空多层绝热材料预测模型、绝热材料布置方式、定密度多层绝热与变密度多层绝热等方面分别进行了讨论分析。【结果】在保证应力强度的前提下改善支撑形状，最大限度缩短传热路径、减少支撑与内外管的接触点个数及接触面积大小能够有效降低支撑的漏热量。进一步研究低成本与高效率的吸气剂是维持真空度最直接的有效方法。真空多层绝热技术在低温设备中应用广泛，可有效减少固体导热、气体导热及辐射换热。定密度多层绝热和变密度多层绝热都存在最佳层密度排布使漏热最低，并且变密度多层绝热具有更好的绝热性能及重量优势。【结论】合理优化环空间几何结构和热传递方式并研制高效吸氢剂，对推动液氢低温输运管道环空绝热技术、有效降低液氢输运过程中的氢损失具有重要意义。
付雅茹 张东 闫锋 王熠凡 白芳 张宏 刘啸奔
【目的】碳捕集、利用与封存技术是减少二氧化碳排放的重要战略储备技术，超临界二氧化碳管道运输是连接碳捕集和碳封存最经济有效的方式。由于超临界二氧化碳的减压波特性与二氧化碳的焦耳-汤姆逊效应，管道发生断裂后容易长程裂纹扩展，使得管道运行安全受到威胁。【方法】为探究超临界二氧化碳管道的裂纹扩展机理，对L360M管道的母材横向试样开展了示波冲击试验，建立数值仿真模型并应用内聚力模型描述材料的损伤，通过对比试验曲线与模拟曲线，对内聚力模型参数进行标定，建立超临界二氧化碳管道裂纹扩展有限元模型，将校准的内聚力模型参数输入有限元模型中开展管道裂纹扩展模拟，探明了内压、壁厚、管径等因素对管道裂纹扩展速度的影响。【结果】内聚力模型可以较好地模拟裂纹动态扩展过程，所得模拟结果总体趋势与试验结果一致，通过试验校准及验证的内聚力模型参数可用于管道模型中裂纹扩展的数值模拟；对于超临界二氧化碳管道而言，增大内压、增大管径、减小壁厚都会增加管道裂纹扩展速度。【结论】基于上述结果，计算得到了超临界二氧化碳管道在不同管径及壁厚下对应的止裂压力与适用于直径323 mm管道的最小壁厚。研究结果可为超临界二氧化碳管道裂纹扩展提供理论基础，具有一定实际工程参考意义。
胡轲 安晨 张爱霞 陈可心 白显婧
【目的】漂浮软管是海上输送原油的关键设备，其运行的可靠性及安全性对外输原油的效率影响非常大。然而，由于海洋环境、作业船舶及软管自身长度等因素的影响，外输软管会出现不同的水动力响应，增加了原油输送中存在的风险。【方法】采用数值模拟方法，对CALM（Catenary Anchor Leg Mooring）系统外输漂浮软管进行动力响应分析及优化设计研究，以单点系泊系统中漂浮软管为研究对象，利用OrcaFlex软件建立穿梭油轮—漂浮软管—浮筒的耦合响应模型，对漂浮软管长度、浮筒与穿梭油轮的间距、艏管连接角度、艉管连接角度等影响软管动力响应的因素进行分析，考虑最小化软管管串的有效张力及曲率，对软管进行设计变量优化。【结果】随着管串长度的增大及浮筒与穿梭油轮的间距缩小，漂浮软管的最大有效张力先减小后增加，而弯矩及曲率一直增加；随着艏管连接角度增大，最大有效张力先减小后增大，而随着艉管连接角度增大，最大有效张力先减小后增大再减小，弯矩及曲率变化趋势各有不同。选择合适的管串长度、浮筒与穿梭油轮的间距、艏艉管连接角度对外输软管动力响应优化十分重要。随后采用遗传算法对漂浮软管构型进行优化，以最小化软管有效张力及曲率为目标进行多目标优化设计，得出软管动力响应最优配置方案。【结论】研究结果可为外输软管的整体设计与构型优化提供工程指导。
路顺 闫术明 周晓东 曹志强 金辉
【目的】海洋环境具有复杂性及不可预测性，铺设于砂质海床上的海底管道易发生侧向失稳，但目前对海底管道侧向失稳的成因尚不明晰，亟需探究海流荷载作用下砂质海床上管道侧向失稳过程中的水动力荷载、管土相互作用等多种影响因素的耦合机制。【方法】采用自主设计搭建的管土相互作用试验装置开展了多类型模型试验，探究了海底管道侧向失稳的物理机制，分析了海底管道水下重力、管土摩擦因数、管道初始嵌入深度比、不同砂质土壤、端部约束条件等对极限侧向土阻力、侧向土阻力系数的影响。【结果】侧向土阻力随海底管道水平位移的增加而逐渐增大，并最终达到极限值；侧向土阻力系数随管道水下重力的增加而逐渐减小，最终趋于稳定值；防滚管道的侧向土阻力系数随摩擦因数的增大而增大，自由管道的摩擦因数对侧向土阻力系数的影响较小；防滚管道的侧向土阻力系数远大于管道两端自由的工况；防滚管道的初始嵌入深度比对管道出现最大沉降量及发生极限侧向土阻力的位置具有重要影响。【结论】通过砂质海床上海底管道侧向失稳试验，明确了海流荷载作用下管道侧向失稳过程中极限侧向土阻力发展规律，可为海底管道的设计、铺设及安全运行提供技术支撑。
李玉星 路建鑫 柳歆 柴冲 贾启运 王武昌 钱昊楠
【目的】超临界/密相CO2管道输送是CCUS中的重要环节，但气源产出不稳定或终端用量波动等原因，会引起CO2管道内部介质水力热力参数的动态响应，持续或较大幅度波动可能造成管道和设备失稳。目前针对超临界/密相CO2管道输送水力热力计算模型以稳态计算与经济评价为主，瞬态计算模型较为欠缺。【方法】基于流体力学基本守恒方程，结合CO2相特性特点，建立一维含杂质超临界/密相CO2管道流量波动瞬态仿真计算模型，并对该模型进行数值求解计算，实现了不同流量瞬变工况的管道沿程水力热力参数变化规律动态仿真并将模型与行业瞬态仿真软件OLGA进行了对比分析。【结果】超临界/密相CO2管道流量波动瞬态仿真计算模型与OLGA软件的计算结果趋势一致，模型计算压力、温度响应略高于OLGA计算结果，二者对于出口温度、压力响应相对变化量的计算差距在2%以内，满足工程计算精度要求。且在瞬态计算过程中，模型相比OLGA软件更加稳定，不会出现数值震荡现象，可用于超临界/密相CO2管道流量瞬变工况温压动态响应预测。【结论】针对超临界/密相CO2管道建立的一维管道流量波动瞬态仿真模型与OLGA软件模拟结果对比发现，该模型计算精度较高，研究成果可为CO2管道设计与工艺仿真软件国产化提供理论支撑。
涂仁福 梁永图 邵奇 廖绮 邱睿 张昊 徐宁
[目的]氨是一种高效的储氢介质，在“无碳未来”愿景下，其有望成为未来化石燃料替代品。鉴于氨相对稳定的液态储运形式，利用在役成品油管道构建绿氨-成品油综合运输系统，对绿氨产业链的发展具有重要意义。[方法]介绍了中国绿氨的产能分布情况、各运输方式的优劣性及在役成品油管道增输液氨的潜力；从输送介质特性、长输管道系统结构、管材与设备、管输工艺、水力计算方式、运行压力与流速安全共6个方面进行了成品油管道增输液氨系统适应性分析；考虑了绿氨与成品油运输环节的耦合特征，并就“西氨东送”“北氨南运”的供需格局提供绿氨-成品油综合运输系统规划设想。[结果]随着绿氨产能规模的不断扩大，管道成为首选的长距离运输方式，加之在役成品油管道输送负荷率不足，在经济效益的推动下，成品油管道增输液氨极具潜力；理论层面上，成品油管道与已有液氨长输管道系统相似性高，部分特殊需求可通过工艺或设备改造满足，在制定合理的压力、流速控制策略前提下，在役成品油管道增输液氨的系统适应性整体较强，应进一步采取实验手段验证其可行性。基于此，对绿氨-成品油综合运输系统规划、多种运输方式协同优化、液氨管输运行边界落实及管输批次优化4个方面提出了未来展望。[结论]研究成果可为促进绿氨产业健康发展、提高绿氨-成品油综合运输系统的安全性与经济性提供参考。
谢乃雅 闫锋 朱建鲁 陈俊文 程磊 王启航
【目的】杂质的存在会影响CO2的相平衡性质，进而影响CO2管道输送安全。随着CCUS技术的进一步应用，含杂质CO2体系相平衡研究对推广CCUS技术至关重要。【方法】自主设计了一套基于气体、液体可压缩性差异的含杂质CO2体系相特性测量实验装置，可以在-30℃~50℃范围内，测量并计算含杂质CO2体系的泡点压力、露点压力。将实验结果与PR方程、GERG2008方程、BWRS方程、SRK方程、PRSV方程五种状态方程的模拟对比，分析各方程预测精度。【结果】针对不同比例的N2-CO2二元体系，随N2含量增加，各状态方程泡点压力、露点压力预测精度下降。不同温度区间各状态方程预测精度不同，PR方程在0℃以下的泡点压力、露点压力预测精度较高，在0℃及以上，预测精度下降；GERG2008方程在0℃以下的泡点压力、露点压力预测精度较低，在0℃及以上，预测精度较高；BWRS方程无明显规律性，但对各体系总体预测精度较低；SRK方程在0℃及以下预测精度较低，在0℃以上预测精度较高；PRSV方程在0℃以下预测精度较低，在0℃及以上预测精度较高。【结论】除BWRS方程无明显规律性外，其他方程在不同温度区间表现出不同的预测精度。状态方程优选建议：针对纯CO2，在0℃以下推荐使用PR方程，在0℃及以上推荐使用PRSV方程；对于“99.5%CO2、0.5%N2”，-20℃~20℃范围内，推荐使用PR方程；对于“96%CO2、4%N2”，-30℃~20℃范围内，推荐使用PR方程、PRSV方程。
陈兵 李磊磊 齐文娇
【目的】CCUS（Carbon Capture, Utilization and Storage）技术对实现“碳中和”战略目标具有至关重要的作用，而管道输送作为CCUS产业链的关键环节，面临的主要挑战之一是密相CO2管道延性裂纹止裂问题。【方法】从裂纹止裂控制机理出发，深入调研了Battelle双曲线（Battelle Two-Curve, BTC）方法的研究进展，并剖析了其应用于天然气管道止裂控制的技术现状及局限性。针对裂纹止裂韧性BTC修正方法，从夏比冲击吸收能量、落锤吸收能量及裂纹尖端张开角3个角度进行述评，根据密相CO2的特性，探究了BTC方法应用于CO2管道止裂韧性计算的可行性。【结果】借鉴应用于天然气管道止裂控制的BTC修正方法，基于管道裂纹动态延性扩展止裂设计判据中的速度判据，从驱动力与阻力两个方面，提出了BTC应用于CO2管道裂纹止裂控制的修正方法。CO2管道全尺寸爆破试验是目前确定密相CO2管道止裂韧性最有效的方法，根据前人研究中CO2管道全尺寸爆破试验数据，提出了BTC方法的修正系数范围，为CO2管道的安全运行、CCUS技术的规模化应用提供了参考依据。【结论】利用BTC修正方法计算密相CO2管道止裂韧性的研究尚处于起步阶段，虽然基于CO2管道全尺寸爆破试验数据得到了BTC方法的修正系数，但可供参考的试验数据较少且适用范围有限，今后可以进一步结合数值模拟研究，提出更有效的修正方法。
闫冰 史博会 陈俊文 汤晓勇 昝林峰 王妍静 李玉培 宫敬
【目的】CCUS技术作为实现碳中和的重要手段，其中CO2的安全高效输送是关键环节。超临界相CO2管道输送已在国际上得到广泛应用，国内现已基本掌握了超临界CO2管道稳态输送的工艺规律，但对于具有起伏地形的超临界CO2管道放空作业的动态规律和安全风险认识尚不够深入。【方法】借助OLGA软件，建立具有起伏地形的超临界CO2管道两端阀室放空物理模型，开展管道放空的动态模拟分析，揭示了放空过程中主管道内低温现象的物理本征，探讨了地形起伏超临界CO2管道放空过程中的关键问题，特别关注了地形起伏对相态变化、低温风险和干冰生成的影响，提出了控制背压的安全放空方案。【结果】结果表明：具有地形起伏超临界CO2管道放空应尽量避免在高压、低温下进行；需设计适宜的放空管径和开度，以规避低温脆断和干冰生成等风险；所提出的放空方案在具体地形条件下表现良好，能有效解决主管道放空过程中低洼地段的极致低温问题，并对放空出口的危害较小。【结论】研究成果为地形起伏地区超临界CO2管道的安全放空工艺设计与工程建设提供了理论支持，对工程实际应用具有参考价值，有助于保障CO2管道的安全高效输送。
殷存志 王佳良 刘冬羊 张超 王路 胡艳春
【目的】针对传统空压机动力源漏磁检测器在新建及低流量、零输量等长输天然气管道中难以适用的问题，研制一种气电混合动力漏磁检测器，并对其技术优势进行分析与验证。【方法】根据检测器在气体管道中行进的普遍原理，基于传统空压机动力源漏磁检测器实施管道内检测时的运行状态分析，提出了气电混合动力内检测器在管道中行进的动力学模型，在漏磁检测器中额外增加电机主动驱动功能，使检测器在鼓风机和自有动力下行进，若遇阻力突变区，电机介入工作，规避了检测器卡堵憋压、发生气爆而高速行进等问题，同时保证其在管道中的通行性。【结果】气电混合动力漏磁检测器在中俄东线天然气管道工程大庆—哈尔滨（大哈）支线实施投产前内检测，在全长52 km的管道中共检测出各类特征6 930 处，并对其中1处金属损失进行开挖验证，缺陷里程、类型、地面定位信息、长度、宽度、深度、时钟位置等各项检测数据均符合相关标准要求。【结论】气电混合动力漏磁检测器采用鼓风机和自有动力作为行进动力具有明显优势，在实际工程应用中表现出较好的安全性、动力性及数据稳定性：低压低流鼓风机避免了空压机产生高压气体带来的安全隐患；速度可控使检测器可以匀速前进，保障了采集数据质量和检测精度；气动和电动双重动力作用下，检测器更快速通过穿跨越、弯头等较易卡堵位置，降低了检测器卡堵风险；若能在降低制造成本及系统复杂性、提高电池电量续航能力等方面有所改进，则应用前景广阔。
陈严飞 刘宇 胡东 尹意 何明畅 江楠
【目的】气体通过减压装置时产生的高频声学能量会激发输气管道管壁的高阶模态，导致管道结构出现声致振动，可能引起焊接支架、三通及管道腐蚀缺陷等不连续点处在短时间内发生疲劳失效。【方法】通过计算噪声谱，将声功率级转换为声压级，量化了声源强度的影响；构建了含腐蚀缺陷的输气管道声致振动有限元模型，并将声压施加于模型管壁，研究了腐蚀缺陷长度、宽度及深度对输气管道声致振动的影响，并与EI（Energy Institute）导则评估结果进行对比。【结果】在不同的腐蚀缺陷长度下，输气管道的应力响应呈现出驼峰状变化，即应力水平随缺陷长度的增大先增后减，但应力集中现象随缺陷长度的增大而减弱；随着缺陷宽度的增加，输气管道的分布趋于均匀；管道应力随着缺陷深度增大呈马鞍形变化，即输气管道的应力水平先降后升。【结论】腐蚀缺陷的存在显著影响输气管道的应力响应，尤其是腐蚀缺陷长度对管道应力影响最为显著，但当无量纲腐蚀缺陷深度增至0.6后，其对输气管道应力、振动模态的影响显著增大，今后应重点关注腐蚀缺陷深度对声致振动的影响。通过对含腐蚀缺陷输气管道声致振动响应的定量分析，既为解决管道强烈振动问题提供了理论支撑，也为输气管道设计、建设及运维提供了参考依据。
陈磊 胡延伟 闫兴清 于帅 刘镇溪 乔帆帆 喻健良 陈绍云
【目的】管道是CCUS技术最主要的输运工具，研究其动态断裂扩展规律十分重要，而全尺寸断裂实验的准备周期长、技术门槛高、资金投入大、不确定因素多，严重制约了CO2输运管道断裂扩展过程中管道断裂和管内减压规律的研究进展。【方法】基于双向流固耦合技术，使用Frotran语言开发了用户自定义子程序来描述流体减压特性，通过材料性能实验构建管道材料的GTN（Gurson—Tvergarrd—Needleman）本构方程，在ABAQUS/Explicit软件中构建了超临界CO2输运管道裂纹动态扩展和管内减压的流固耦合数值模型，用于开展管道裂纹扩展特性和管内介质减压规律的协同分析，模拟结果通过Python脚本完成批量处理。【结果】数值模拟得到的管道断裂形态与实验结果非常相似；管道断裂速度在管内介质溢出后呈现快速上升并逐渐稳定的趋势，最终稳定在约225 m/s；裂纹尖端张开角呈现先减小后增大的趋势，最终稳定在7.22°左右；CO2在裂纹扩展尖端附近仍保持高压状态，在裂纹尖端处降压膨胀所形成的饱和蒸汽加大了管道止裂难度。【结论】通过开展仿真模拟可以准确地复现全尺寸断裂实验，仿真结果在揭示管道断裂过程中裂纹尖端张开角、裂纹尖端及开裂区压力演变历程等诸多实验无法捕捉的参数方面具有优势。构建的CO2流固耦合数值模型有助于对CO2输运管道断裂特性开展深入分析，可为不同管道尺寸及气体参数下的CO2管道安全控制评估提供参考。
