《油气储运》

多气源多用户环形管网供需预测数值模拟

王文凯　付子航　刘方　杨玉霞　黄洁馨

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在老旧天然气管道基础上建设而成的多气源多用户环形天然气管网，一般具有气源分布不均、

供气能力及特性不一，老旧管道承压低，用户供气压力较高、用气量大、用气波动大等特点。为研究该

类管网在未来投产后的供需平衡问题，采用SPS 软件建立了包括LNG 接收站和两路海气供应、管道

及附属设施、各类终端用户的管网仿真模型，模拟了现有天然气管道运行工况下各分输站的压力参

数，模拟结果与实际运行数据的最大相对误差为1.9％，验证了模型的可靠性；在此基础上按照工艺、

能效、操作等仿真原则对整个模型进行仿真模拟，得到了不同时段的供需预测数据及LNG 接收站外

输设备的最优调峰方式。研究成果可为多气源多用户环形天然气管网的运行管理提供参考。

天然气凝析液管道中射流清管器的运动特性

罗小明　赫松涛　何利民

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天然气凝析液管道生产中后期常面临管道内积液增加、沿程摩阻增大的问题，因此定期清管

作业对于保障油气管道的安全高效至关重要。传统清管器在运行过程中与后方驱动气速相同导致

其超出控制，从而引发一系列问题。研制了一款新型的射流清管器，并搭建与之匹配的水平-立管试

验系统来分析不同结构射流清管器的运动特性。以空气、水为介质，通过LabView 数据采集系统对

清管过程中的流量、压力、终端液位等进行实时采集。通过改变旁通率、驱动气速、液速等参数探究

射流清管器的运动特性，并分析清管器异常运动过程以及射流消除段塞的内在机理。结果表明：采

用射流清管器可达到降低清管器运行速度，平缓管道内压力波动，降低清管器前方段塞持液率，控

制段塞体积的目的。因此，射流清管器在未来天然气凝析液管道中具有广阔的应用前景。

基于分布式光纤传感技术的管道破坏联合检测方法

邱秀分张峰　孙志伟　贾庆生　李明　宋聪　何昌邦

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现有的油气管道第三方破坏检测方法的检测效率低、易受环境磁场等外界干扰，导致误报率

较高。为了提高检测率，提出一种基于分布式光纤传感技术的油气管道破坏信号检测方法：先计算

检测时段内每帧信号的短时能量与修正过零率，再计算所有帧信号的短时平均能量与修正过零率标

准差，然后将两者联合起来，通过对破坏信号的有、无进行判定，可以实现有效检测管道破坏信号，大

大了降低了管道监测系统的误报率。分别模拟不同的人工、机械破坏信号，对新建的联合检测方法

进行可行性、有效性验证，结果表明：将短时平均能量与修正过零率标准差联合检测管道破坏信号

的方法能够剔除干扰，对人工、机械模拟入侵事件检测准确率超过90％，可为管道安全运行提供技

术保障。

谐波沉降作用下大型原油储罐变形响应分析

武刚　徐帅　张哲　张庶鑫　周会萍　朱永斌

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地基沉降往往导致储罐罐壁产生较大变形，严重影响储罐的安全运行。为探究原油储罐在地

基谐波沉降作用下的变形响应状态，采用有限元分析软件ABAQUS 建立了谐波沉降作用下大型原

油储罐的数值仿真模型。模型综合考虑了地基的影响，能够较准确模拟储罐的真实服役状态。基于

所建数值仿真模型，定量研究了储罐罐壁径厚比、高径比、谐波数、谐波幅值及液位对储罐罐壁径向

变形量的影响规律。结果表明：罐壁径厚比及液位对储罐罐壁顶端的径向变形量的影响较小，从工

程应用角度可忽略其影响；储罐罐壁顶端径向变形量随着罐壁高径比及谐波幅值的增加近似呈线

性增大；罐壁径向变形量随着谐波数的增加先增大后减小。

基于相关性和贝叶斯推断的管道腐蚀深度预测方法

程凯凯　姚继涛　程正杰　代建波　宋梅梅

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实际工程中腐蚀特征值检测样本容量难以达到大样本，从而导致管道腐蚀评定结果偏于冒

进。为此，分析样本容量对推断结果的影响，基于贝叶斯理论及测量不确定性，提出小样本条件下

管道腐蚀深度的贝叶斯推断法，进而考虑腐蚀深度与腐蚀长度之间的相关性，建立基于相关性和贝

叶斯推断的腐蚀深度预测方法。利用管道腐蚀检测数据对不同缺陷长度下的腐蚀深度代表值进行

了推断，验证了该方法的有效性。结果表明：新建立的方法能够更好地反映样本容量对推断结果的

影响，预测结果更为保守且与工程经验判断结果一致，对工程应用更加安全有利。研究成果可为管

道腐蚀深度的预测提供更准确的信息，同时为考虑随机变量相关性的其他腐蚀管道特征值的预测

提供理论参考。

在役X80 输气管道环焊缝失效评估技术

邹斌　杨锋平　白鹤

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将无损检测发现的环焊缝超标缺陷作为裂纹型缺陷进行服役适用性评价，根据评价结果进行

维修维护，是平衡管道运行安全和经济的重要手段。西气东输二线、三线等管道建设中大量使用国

产X80 螺旋焊管，此前，国内外X80 螺旋焊管并无大规模服役先例，有关研究也较为匮乏。为此，选

取国产在役X80 输气管道环焊缝试样，考虑不同壁厚位置因素，进行全焊缝拉伸实验并建立环焊缝

失效评估曲线。与通用失效评估曲线相比，环焊缝失效评估曲线横坐标截止线较短，说明环焊缝塑

性相对常规材料较差，更有可能发生脆性失效。在屈服强度附近，失效评估曲线较通用失效评估曲

线陡，缺少过渡段，说明环焊缝更有可能突然失效。实际壁厚环焊缝沿环向和沿壁厚方向的断裂韧

性测试显示，真实壁厚断裂韧性测试值为70.12 MPa·m0.5，对比多种夏比冲击功与断裂韧性转换公

式，发现BS 7910-2013 换算公式较为准确。

LNG 罐式集装箱事故后果模拟与定量风险评估

唐海齐　郭健　夏庆　陈枳君

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冲蚀磨损在油气管道行业的研究进展

彭东华　董绍华　张行　张来斌

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油气储运过程中所携带的大量固体颗粒极易产生降压、堵塞、腐蚀、磨蚀等现象，尤其是管道

建设期残余的焊渣以及管输运行期间携带的砂粒，都会对管壁及易损件造成冲蚀磨损损伤，引起设

备及管件失效，从而造成严重的经济损失和安全环保问题。深入了解冲蚀磨损现象、掌握冲蚀磨损

规律，改善或缓解油气生产储运过程中的磨损问题，进一步推动企业实现经济安全高效运营的目标。

在此全面总结了现阶段固体颗粒对材料冲蚀磨损行为的研究现状，提炼了影响冲蚀磨损的主要特

征，梳理了适用于不同工况的冲蚀磨损量计算理论模型，总结了探究冲蚀磨损规律的实验方法。同

时，提出了当前冲蚀磨损研究的局限性及其存在的短板，简要阐明了适用于油气管道行业冲蚀磨损

问题研究的下一步建议。

流体诱发离心式动力输气管道振动分类及研究现状

蒋刘义　张宏　段庆全　刘啸奔

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针对流体诱发离心式动力输气管道振动问题，对当前研究成果进行了梳理与总结，将其分为

流激湍动、流致振动和声致振动3 种类型，分别阐述了振动机理，分析了振动特点，提出了振动的预

防方法及解决措施。为了更好地预防管道振动，提出以下建议：在管道设计阶段，应该根据Energy

Institute 提出的准则筛查管道振动的可能诱发情况；在管道运营阶段，应该结合管道结构、运行工况

及振动特征进行分析，确定振动类型，进而采取相应的解决措施。最后，指出了在流体诱发离心式动

力输气管道振动领域尚待解决的重要问题。

输气站场仪表管道泄漏自动截断阀的研制

吕勃蓬　何凯云　钟利军　胡子秋　艾纯喜　夏庆春　周仁冲　雷安

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天然气泄漏是威胁天然气长输管道站场（阀室）安全生产的最大风险，其中仪表管道发生泄漏

的概率高。为有效管控仪表管道泄漏风险，研发一种当仪表管道发生泄漏时具备自动截断功能的仪

表阀非常必要。通过弹簧结构设定阀门关闭压差，利用泄漏时产生的压差使阀门自动关闭，研发了

一种仪表管道泄漏自动截断阀。该阀主要由金属阀座、节流阀芯、调节弹簧、针型阀旁通共4 部分组

成，结构简单、安装方便。当输气站场（阀室）仪表管道发生大量泄漏时可以立即自动截断，切断供

气，有效消除泄漏带来的安全风险。经一系列现场应用测试表明，该阀门截断效果良好，运行稳定，

各项性能满足使用要求，可以进一步推广应用。

基于KPCA-GWO-SVM 的埋地管道土壤腐蚀速率预测

梁昌晶　谢波　刘延庆　刘志娟　郭自强任春燕　陈琼陶　刘钇池

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为提高埋地管道土壤腐蚀速率的预测精度，对土壤腐蚀的影响因素进行了梳理和分析。通

过核主成分分析法（KPCA）对影响因素进行了数据降维，随后对支持向量机（SVM）关键参数C

和g 进行了寻优，并将GWO-SVM、GA-SVM、PSO-SVM 和FOA-SVM 四种模型进行了对比。结

果表明，KPCA 模型可有效降低预测模型的维度，其中土壤电阻率、氧化还原电位、含盐量、Cl- 质

量分数和含水量等5 种因素对腐蚀影响较大，GWO-SVM 的平均绝对误差和均方根误差最小，分

别为1.90％和0.098 909，且训练时间在4 种模型中用时最少，为2.55 s。可见，KPCA-GWO-SVM

模型更适合对埋地管道土壤腐蚀速率进行预测，研究结果可为管道完整性管理提供理论依据和实

际参考。

中国海油广东地区天然气保供方案实践与优化

杨宏伟　付子航　刘方

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为缓解中国北方地区冬季天然气供需紧张问题，基于中国海油在广东省产供储销体系、与

西气东输二线管网互联互通的现状，对广东地区天然气基础设施信息进行梳理，采用SPS 软件对

多气源、多用户管网进行瞬态调峰水力仿真分析，为广东地区天然气基础设施剩余能力“南气北

送”、各气源、管网协同调度提供解决方案，促进中国海油海气、LNG 接收站等基础设施产能释放，

实现“南气北送”天然气保供，同时对“互联互通”后的天然气管网进行优化，提出依托现有深燃管

道向深圳、香港地区供气替代西气东输二线南下供气的优化方案，为保障国家的天然气供应安全

提供依据。

长庆气田集输管道内腐蚀直接评价

朱方辉　周志平　吴学虎　李琼玮　李明星　刘伟　于淑珍

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长庆气田采集输管道由于运行模式多样，流态和腐蚀环境差异大，采用内腐蚀直接评价技

术标准中预测模型时与实际检测误差较大。结合长庆气田集输管道运行工况特点，采用Fluent 和

SolidWorks 软件建立了基于集气量、水气比、管道倾角的三维流型分布图，以De Warrd 模型、SwRI

模型为基础，分别建立和优化了适合实际工况参数的腐蚀预测模型，通过9 条管线31 个开挖点的

检测验证表明，检测点预测吻合度最高为86.67％，基本满足管道腐蚀风险判别的需求，提高管线高

程-里程数据准确性、降低开挖位置定点误差等措施有利于提高预测吻合度。

中国油气管道项目智能化技术应用成熟度评价模型

张鹏　彭培　姚正学　詹钰鑫

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近年来，应国家智能化油气管道与智慧管网的建设要求，油气智慧管网评价得到极大关注，目

前油气管道建设项目中尚缺乏有关评估智能化技术应用情况的研究。基于中国油气管道及管网建

设发展的现状，借鉴软件能力成熟度模型（CMM），从油气管道的全生命周期应用、相关参与方、智

能技术应用和政策与环境四个维度，构建中国油气管道智能化技术应用成熟度评价体系。结合智能

电网项目中成熟度模型的应用，建立中国油气管道项目智能化技术应用成熟度评价模型。该模型可

以科学、有效地评估油气管道智能化技术应用成熟度，定性和定量地评估油气管道项目中智能化技

术的应用水平，分析中国油气管道智能化建设中的关键影响因素，有利于提高管理效率并节约成本，

能够为国家和企业今后开展智能管道及智慧管网建设管理工作提供参考。

组对焊接管道自由端最大允许位移的模拟计算

刘芳媛　侯磊　吕家兴　刘少柱

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河流穿越段水流冲刷作用下输气管道应力分析

于赟　赵会军

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河流穿越段水流冲刷作用下输气管道应力分析

于赟　赵会军

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钢质管道B 型套筒自动焊接技术及其应用

陈娟　宋锦　张悦　刘学彬　檀良涛　赵金水　陈社鹏　金志明

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SHAFER 气液联动执行机构开路先导阀喷油故障分

析及处理

闫广涛　杨永超　韩治广

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河流穿越管道冲刷裸露段安全评估方法

黄朝炜　罗叶新　王松

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浮顶罐搅拌器转速对原油加热效率影响的数值模拟

周李渊　王玉刚　杨忠民

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新型四阀瓣式无摩擦球阀结构的研制

冯玉龙　杨康新　杨昌群　杨新锋　杨振宁

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基于信息熵隶属度的油田集输管道风险评价方法

唐胜雨　哈丽旦木·托呼提买提　张鹏　杨龙斐　杨钦　李远朋　蒋斌

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油气管道滑坡应急治理水磨钻开挖工艺与应用

张敏　周灵　谭超　廖忠林　何勇

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基于小口径惯性测量单元的管道中心线坐标解算方法

刘翼　皮燕燕　舒亮　王凯　王魏　崔巍

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连续地表位移作用下埋地管道应变计算模型

高宁　张宏　刘高灵　陈朋超　施宁　刘啸奔

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基于云模型对跨越管道综合风险评估

田思祺　高鹏　刘畅

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苏州工业园区燃气管网腐蚀风险评估

巴振宁　王智恺　梁建文　韩亚鑫　王鸣铄

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合理矿柱宽度下盐穴双储库腔体的稳定性分析

薛辉韩春元肖博雅闫爱华李小明

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盐穴储气库是天然气储存与调峰的重要设施。为分析矿柱宽度对盐穴双储库腔体稳定性的

影响，在保证腔体安全、提高造腔效率、最大化利用盐层的基础上，以金坛盐穴地下储气库为例，依

据变形稳定理论，基于FLAC 3D 软件利用有限元分析方法建立双储库数值模型，模拟分析不同矿

柱宽度条件下双腔体的稳定性，确定盐穴双储库合理矿柱宽度，分析合理矿柱宽度内双腔体间的最

大破损距离、破损区体积、无损宽度、收缩率的变化规律。结果表明：研究区双储库合理矿柱宽度为

1.5～2.5 倍盐穴直径；在合理矿柱宽度下，矿柱宽度与最大破损区距离呈正比，与破损区体积关系不

大，与无损宽度和腔体收缩率呈反比；随蠕变时间延长，最大破损区距离、破损区体积及收缩率逐渐

增大，无损宽度逐渐减小；金坛盐穴储气库设计矿柱宽度为2.0 D，在合理矿柱范围内，现场应用证

实了双储库稳定性模型可靠性较好，准确性较高。

华北天然气省级管网低负荷率对终端成本的影响

高子舒　赫晓忠　赫晓东　李伟

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华北地区天然气管网发达，天然气需求日益增长，而各省级短途天然气管网由于运营主体不

一，分布相对分散，管径、压力等级较小，运输负荷率低，致使在准许成本加合理收益的管输费定价模

式下，形成了中游运输环节“1+X”的局面，造成较大运输成本瓶颈。通过对比分析华北地区国家管

网长输管道与省级管网短途管道天然气运价差异，指出提高管道负荷率至规定起算值以上，可明显

降低单方气管道运价，对终端用户用气降本作用显著。并提出以下建议：减少运输环节，尽可能将

省级管网并入国网公司，减弱运输成本瓶颈，激发市场活力；优化天然气管道输气、配气路径；积极

推动省级短途管网向第三方公平开放；不断增强天然气资源调运供给，利用运量与运价相互关系，

惠及用户，助推天然气行业的高质量发展。

油罐承压能力对油品蒸发损耗的影响

方洁　黄维秋　吕爱华

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油罐油品蒸气排入大气将会造成能源浪费、环境污染，其中压力和温度变化是引起油罐内油

品蒸发的主要因素。针对油罐的呼吸损耗，以API 理论计算公式为基础，推导出压力罐对呼吸损

耗的最低降耗率的计算公式，从而提出通过增加油罐呼吸阀控制压力来减少呼吸损耗，甚至完全消

除小呼吸损耗。通过分析温度变化对单体烃（丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷及正己烷）和不同油品

（93# 汽油、97# 汽油、石脑油、煤油、柴油及番禺原油）的膨胀因子的影响情况，研究结果表明：在设计

储罐罐压时，针对不同的油品种类、组分，应采用不同的设计压力的储罐，并可选用合适的呼吸阀种

类或适当增大储罐壁厚来增加控制因子，从而减少储罐呼吸损耗。研究成果可为油罐设计和油库管

理提供理论参考。

天然气供应链整体优化

徐宁　张雪琴　张浩然　廖绮　唐明　梁永图

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在实际生产中，天然气供应链系统的构建需要考虑诸多影响因素，但大多数研究考虑的运输

方式较为单一，且无法有效解决城市需求量存在季度性波动、输送方案与结构布局同时优化等问题。

综合考虑输送模式、体积、运输设备、供需能力及站场建设方案等约束，以天然气供应链平均日运行

费用最小为目标函数，建立了混合整数线性规划模型（MILP）。以某天然气供应链系统年需求任务

为例，在满足城市天然气需求量的同时使系统的建设及运行总费用达到最小，求解得到了最优的建

设方案、购买方案、运输方案、储气方案及处理厂操作方案，验证了该模型准确性，可为天然气供应链

系统建设提供指导。

盐穴储气库快速造腔方案

何俊　井岗　赵岩　王成林　成凡

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储气库作为天然气管网的配套设施，对于维持天然气供应平稳有重要作用。中国储气库建设

近年来发展飞速，但由于其建设相对较晚，仍无法满足日益增加的天然气需求，冬季“气荒”现象时

有发生。储气库建设投入大、周期长，一个储气库从造腔到投产约需要4 年时间。在此提出一种快

速造腔投产方案，即在造腔的同时注气，利用注入的天然气作为保护腔顶的阻溶剂。这种快速造腔

方式不仅降低了阻溶剂的成本，同时还将腔体投产时间大大提前。模拟分析表明，边建边储的盐穴

地下储气库造腔方式是可行的。

成品油管道分输计划优化的启发式方法

陈海宏左丽丽吴长春

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高效的批次计划优化方法对提高成品油管道管理水平具有重要意义。针对单点注入、多点分输

的成品油管道，基于分输作业衔接性经验优化准则，提出了一种管道分输计划优化的启发式方法——

分输作业衔接法。该方法将管道沿线分输站分组，每组包括连续分布的几个分输站，从上游至下游依次

编制每组站场的分输计划。在编制分输计划时，遵循同组各站的分输作业时间段尽可能无缝衔接的经

验优化准则。每次确定某站场分输某批次的计划时，分输开始时刻优先设定为相邻站场某次分输作业

的结束时刻，分输流量优先设定为分输流量最小允许值。以某成品油管道1 个月的输油任务为例，验

证了分输作业衔接法的有效性，为成品油管道分输计划编制提供了可行方法。

埋地输气管道泄漏爆炸作用下并行邻管的动力响应

陈国华徐佳周志航李明阳

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并行敷设的埋地天然气管道其中一条管道气体泄漏到空气中发生爆炸，可能导致相邻目标

管道失效。为研究目标管道的动力响应，建立由非线性有限元程序LS-DYNA 定义甲烷-空气混合

气体的方法，通过数值模拟研究半球形气云爆炸作用下目标管道应力和位移变化情况，并对管道间

距、埋深、目标管道壁厚、管径、运行压力及气云半径这6 类影响因素进行定量分析。结果表明：与

TNT 当量法和TNO 多能法相比，该方法在模拟气云近场爆炸方面具有更高的准确性；在半径为

21 m 的可燃气云爆炸作用下，目标管道MISES 等效应力最大值约548 MPa，管道发生屈服失效；目

标管道横截面各点产生径向位移，管道整体出现下沉；并行管道间距、埋深及泄漏气云半径对目标

管道MISES 峰值应力的影响较为显著。研究结果可为管道在设计和运行阶段的风险防控方案优化

提供参考。

油气管道定量风险评价技术发展现状及对策

王新刘建平张强井丽磊王宁峰田磊赵一桦

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油气管道风险评价是完整性管理的核心环节，随着管道完整性管理精细化要求的不断提高，

管道风险评价由半定量评价逐步向定量评价转变。通过对油气管道定量风险评价技术在计算模型、

技术标准、软件等方面的发展现状进行分析，总结了管道定量风险评价技术存在的主要问题，其包括

缺少历史失效数据库、失效后果模型适用性较差、缺乏风险可接受标准及定量风险评价软件等。针

对管道定量风险评价技术的技术瓶颈，提出建立统一的管道失效历史数据库、制定管道定风险评价

技术标准以及风险可接受标准等对策，以期为管道定量风险评价技术的进一步发展提供参考。

天然气管网大数据分析方法及发展建议

苏怀　张劲军

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天然气管网数据具有海量、多源异构、类型多样、价值密度差异大等特点，数据分析与应用难

度大。借鉴电网、供应链、互联网等领域大数据研究成果，提出了基于数据处理、数据挖掘、多元数据

综合分析的天然气管网大数据分析方法框架。从数据清洗、特征筛选、特征重构3 个方面阐述了管

网数据处理的方法与功能；结合具体业务和场景，明确了预测预警、模式识别、规则学习与推理是构

成管网数据挖掘方法的基础；讨论了运用多元化管网数据的综合方法，指出发展多模态学习和联邦

学习是打破管网数据壁垒、形成数据智慧的关键路径。天然气管网大数据分析应该不断完善管网的

大数据“生态”、深入研究融合领域知识的机器学习方法，发展跨领域、可解释、可控制的管网大数据

分析方法体系，为智慧管网技术提供理论基础。

天然气长输管道清管器运行速度预测

席海宏

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为保障天然气长输管道安全生产，提升输气效率，需要定期对管道开展清管作业，其中清管器

运行速度预测是清管作业中的重要技术。针对目前清管器运行速度预测方法精度低、适用性差等问

题，在调研国内多家管道运营企业清管作业流程及成功经验的基础上，总结出预测清管器运行速度

的3 种方法：理论估算法、模拟仿真法及经验数值法。深入分析了经验数值法中影响清管器运行速

度的主要因素，提出了经验数值优化方法。通过对比3 种清管器运行速度预测方法的优缺点，提出

了一套完整的清管流程及清管器速度预测方法。最后以某天然气管道清管作业为例，计算了3 种预

测方法的相对误差，验证了经验数值优化方法的准确性及可行性。研究成果可有效指导管道运营企

业开展清管工作，提高作业效率及安全性，降低投资费用。

混合原油密度计算模型

舒庆熊小琴曾军李洪福

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密度在原油生产和销售中都是一项重要指标，根据油品密度可以将原油划分为轻质油、中质Ⅰ、

中质Ⅱ和重质油，不同品质油品种类销售价格差异较大。通过多种油品在不同配比下掺混的密度测

试实验，借鉴混合原油黏度、凝点及屈服值的计算模型，结合大量实验数据，提出了混合原油密度计

算模型。对比实测密度和模型预测密度发现：最大误差为0.001 2 g/cm3，平均误差小于0.000 6 g/cm3，

符合国家密度测试的误差标准，该模型的预测结果较为准确，能够为现场原油掺混计算提供参考。

BIM 技术在燃气场站建设管理中的应用

王勇华宋喜民李燕芳何蒙鲍明玮

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燃气场站作为城镇天然气输配系统的重要组成部分，其建设管理水平对场站的建设质量、工

程进度、投资效益以及投产后的安全运行都有着非常重大的影响。提升燃气场站建设管理水平的一

个重要途径是不断创新工程建设管理方法和技术手段。以唐山市海港经济开发区某大型燃气场站

为研究对象，首次将BIM（Building Information Modeling）技术应用于燃气场站的建设管理过程中，

开展了BIM 技术在场站规划设计、复杂工艺施工模拟、场区管网综合管理、造价控制与设施管理等

方面的应用研究，提出基于BIM 的燃气场站建设管理方法。实践表明：BIM 技术能够显著提升燃

气场站的建设管理水平，保证场站建设质量目标、进度目标以及投资效益的实现，可为类似工程的建

设管理提供参考。

多年冻土区管道地基土冻融影响因素的敏感性

王伟　杜文友　唐艳刚　夏炜燕　刘华南　吕岩

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多年冻土区运营的油气管道，地基土的冻胀融沉容易引起管道的屈曲变形，严重影响管道的

安全稳定。为以大兴安岭多年冻土区中俄原油管道沿线4 种典型的管道地基土为研究对象，通过冻

胀、融沉试验分析了各种土样的融沉系数、冻胀率与其影响因素之间的关系，采用灰色关联度法对融

沉系数、冻胀率影响因素的敏感性进行了分析。结果表明：试验土样的融沉系数和冻胀率受含水率、

干密度等因素影响较大，超塑含水率、含泥量及烧失量对粉土、砂土及泥炭化土亦有显著影响。通过

灰色关联度分析可知，含水率虽是冻胀、融沉的最主要影响因素，但并非绝对，对于有的土质其含泥

量与超塑含水率起主要作用，设计施工时需要高度重视。研究结果可为多年冻土区埋地管道的设

计、施工、运营维护以及冻害防治提供科学依据与理论参考。

岩盐中不溶物颗粒沉降实验

唐娜雒瑞银肖意明完颜褀祺李康项军张蕾杜威

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不溶物颗粒在岩盐溶腔中的沉降速率是水溶造腔及井矿盐开采中提卤工艺设计的重要技术

参数。为研究不溶物颗粒的沉降速率，采用静态沉降法，进行了较大粒径（1.0 mm<d <6.5 mm，d 为

粒径）的单一粒径颗粒自由沉降实验及较小粒径（d ＜ 0.6 mm）的颗粒群沉降实验。结果表明：粒

径是影响不溶物单颗粒沉降的主要因素；岩盐不溶物颗粒群沉降速率与溶液中不溶物颗粒质量分

数成负相关，与颗粒粒径成正相关，与NaCl 溶液质量浓度成负相关。研究结果对岩盐水溶造腔地

下盐穴储库及岩盐水溶开采具有重要意义。

LNG 接收站工程中外输首站的设计探讨及优化

远双杰孟凡鹏安云朋董平省孙立刚崔亚梅张效铭

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中国的LNG 接收站工程中外输首站在工艺流程、设计压力、材质选择等方面存在诸多差异。

通过SPS 对LNG 接收站下游外输管道切断阀关闭工况进行模拟，指出了已建首站对低设计压力管

道超压保护设计的有效性和局限性。结果表明：①当设计压力分界点在接收站出站ESD 阀，即首

站设计压力与外输管道一致时，接收站外输PAHH 联锁关闭出站ESD 阀无法保证首站本质安全，

应使首站的设计压力大于关断工况下的最大压力或者等于接收站外输系统设计压力；②通过合理

地设置接收站与阀室的间距及相应的接收站外输PAHH 联锁，首站下游管道可以避免切断阀关断

工况下的运行超压；③优化后的首站工艺流程中，发球筒应设置有充氮口，取消安全阀及排污口，站

内手动放空宜依托接收站的火炬系统，不应用于下游线路管道放空。研究成果可指导LNG 接收站

工程外输管道超压保护和首站流程的设计。

含单纯凹陷的 X70 管道承压能力评价

宋鹏孙巧飞郭磊许延生苏鑫李政龙

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为评价含单纯凹陷的高钢级管道极限承压能力，通过有限元模拟分析了凹陷形成过程及水压

试验中钢管的变形情况，并开展了含单纯凹陷管道全尺寸水压爆破试验及应变测试。基于全尺寸试

验结果，从含单纯凹陷管道的爆破压力、回弹量及应变变化等方面对有限元分析结果进行了验证。结

果表明：凹陷形成过程及水压试验过程的有限元分析与试验结果趋势一致，且误差小于 10％，说明对

含单纯凹陷管道的模拟是准确的。深度为 15.9％ D （ D 为管道外径）的凹陷管道爆破压力为 38 MPa，

高于理论计算的无缺陷钢管爆破压力 31.2 MPa，说明试验单纯凹陷对管道承压能力未产生不利影

响。研究成果为高钢级含凹陷管道的理论分析提供了技术支持。

管道地理坐标测量误差补偿与数据预处理方法

耿丽媛徐春燕刘剑靳鹏李佳音

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为提高长输油气管道中心线地理坐标的定位精度，分析管道地理坐标测量系统的工作原理，

提出一种基于卡尔曼滤波器的误差估计算法，对导航系统速度误差和里程计误差进行补偿。为降低

里程计输出信号噪声带来的误差，利用分段线性插值方法进行数据预处理，实现对惯性导航系统观

测数据的分段轨迹解算和修正。采用搭载低精度惯导系统的模拟检测器开展模拟试验，捷联惯性导

航算法解算得到的轨迹与试验场地实际路线整体形状和趋势吻合，解算误差在 1 m 以内。结果表明：

在低精度测量器件条件下，基于卡尔曼滤波器的误差补偿与数据预处理方法能够有效滤除里程阶梯

状误差，具有很好的解算精度和一定的应用价值。

调节型电液执行机构的研制与应用

杨喜良孙云峰杨晓峥高晞光张丽稳任小龙杨庆军

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：针对管道在用调节型电液执行机构依赖进口的现状，为保障国家能源安全，提高管道行业效

益，促进民族工业发展，开展了调节型电液执行机构国产化工作。梳理了国内外技术现状，针对管道

行业特点，应用液压回路独特设计技术、双闭环PID 控制技术、非接触式高精度磁致伸缩位移测量

技术等，研制了双动力系统的调节型电液执行机构，并先后在庆铁四线梨树、林源等输油站进行了工

业性示范应用。通过工厂测试、现场工业性试验及应用结果表明：国产化调节型电液执行机构在性

能上与进口产品差距不大。研究结果为后续进一步提高国产调节型电液执行机构的性能提供了参

考。

3PE 防腐层剥离强度测试的破坏形式

冯少广李东阳张海磊赵君李明红周武龙吴定勇刘国豪

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剥离强度测试是评价三层结构聚乙烯防腐层（3PE）粘接性能及涂敷质量的主要方法，通过对

剥离强度及剥离后防腐层破坏形式的分析可以获得管道涂敷工艺控制及原材料性能等方面的关键

信息。通过分析16 个典型3PE 样品在不同测试条件下的40 个测试结果，总结归纳了3PE 防腐层

的7 种主要破坏形式，分析了不同破坏形式与涂敷工艺和材料性能之间的关系。研究了测试温度和

剥离速度对防腐层破坏形式的影响，不同温度区间，同一样品可能会呈现不同的破坏形式。随着剥

离速度的加快，剥离界面往往会出现粗糙程度增加甚至被撕裂的情况。研究结果为3PE 防腐层剥

离强度测试结果的分析判定及标准指标的完善提供了数据支持。

3PE 防腐层剥离强度测试关键参数

冯少广李东阳胡博赵君余东亮周武龙吴定勇刘国豪

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剥离强度是3PE 防腐层的关键性能指标，不同测试方法之间的差异及标准规定是否严谨将影

响测试结果的重复性和再现性。针对国内外相关产品标准附录规定的剥离强度测试程序过于简单、

不够严谨及各测试方法存在差异的问题，研究了剥离速度、剥离角度、测试温度、剥离距离及结果评

价对剥离强度测试结果的影响，确定了各参数和操作的具体要求，并对3PE 防腐层剥离强度测试的

方式及对涂层的破坏形式研究提出了建议。基于以上研究，完成了NACE TM 21420-2018《多层聚

烯烃涂层系统剥离强度测试方法》及石油天然气行业标准SY/T 4113.2—2018《管道防腐层性能试

验方法第2 部分：剥离强度测试》的编写。

基于巴克豪森效应的管道应力内检测辅助装置研制

陈金忠　马义来　靳阳

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针对管道应力集中、金属损伤一体化内检测的需求，开展了基于连续巴克豪森效应的管道应

力内检测技术研究，研制了相应的管道应力内检测辅助装置。连续巴克豪森管道应力检测辅助装置

主要由动态励磁模块、检测模块、数据采集与处理模块组成，通过模拟内检测器与管道的运行工况，

在有限的空间内实现连续巴克豪森噪声信号、漏磁信号的动态采集。将连续巴克豪森应力检测应用

于某的X60 钢管管段，通过实验验证了在长输管道应力内检测中应用的可行性，可为管道应力与金

属损伤一体化内检测设备的开发提供指导。

成品油管道批次计划优化方法研究进展

陈海宏左丽丽吴长春

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成品油管道一般采用多种油品顺序输送方式，其运行管理工作的一项重要内容是制定批次计

划。在短时间内产生较优批次计划对提高成品油管道批次计划编制水平及效率具有重要意义。对国

内外成品油管道批次计划优化问题的研究现状进行梳理：首先，从数学规划法、智能算法、启发式算法

及分解手段的角度出发，系统地总结了解决成品油管道批次计划优化问题的 5 种策略；其次，对建立

成品油管道批次计划优化模型需采用的时间与体积表达方式、需满足的约束条件、需考虑的优化目标

进行了阐述；最后，对模拟批次计划采用的时序递推法、空间递推法进行了对比分析。结合工程实际

需求，提出了成品油管网批次计划优化研究目前存在的问题及未来发展趋势。

基于无缝表征模型的点蚀管道剩余强度评估

江怡舟　田大庆　杨辉

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国际上主流的油气管道剩余强度评价标准是 API 579-1/ASME FFS-1-2007《适用性评价推荐

做法》，但该标准在实际应用过程中仍然存在多个技术难点。基于此，引入了管道“点蚀占有比”概

念，提出管道剩余强度系数与剩余壁厚比的“无缝表征模型”，成功将离散的 8 级点蚀标准模态连续

化。利用 MATLAB 搭建图像处理平台，完成对 8 级点蚀标准模态之间任意状态管道的安全评估及

剩余寿命预测。对 API 579-1/ASME FFS-1-2007 中的评价规则进行改进后，提高了工程实用性，解

决了管道安全评估和剩余寿命的动态预测难题，具有重要的技术经济价值。

航空煤油储运过程中质量保障有关问题探讨

王雨墨胡杰李旺周代军姜海斌李维嘉于达宫敬

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航空煤油从生产到使用需要经过较多储存与运输环节，作为喷气式飞行器燃料，国家标准对

其质量指标要求很高，各航空煤油生产运输主体都非常重视检测油品质量变化情况。介绍了航空煤

油从生产到使用的典型储存、运输过程，列举了近年来国内外发生的航空煤油质量安全事故，综述了

航空煤油储存、运输环节中可能面临的质量问题，包括外来污染物、顺序输送混油、油品自身质量衰

减等，总结了航空煤油储存、运输各环节的质量安全控制措施，以期为致力于保障航空煤油质量、降

低航空煤油运输成本的工程人员及研究人员提供借鉴。

温度对超临界 CO₂ 腐蚀的影响

张磊

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为获得温度对超临界 CO₂ 腐蚀的影响规律，提高输送以及注入超临界 CO₂ 管道的腐蚀防护

效果。利用高温高压釜装置，采用挂片对比试验方法，借助扫描电镜手段，研究了不同温度条件下，

不同不锈钢、碳钢材质挂片的腐蚀表面形貌、腐蚀后金属基体表面形貌、腐蚀产物膜形成过程及挂片

腐蚀速率与腐蚀产物生成速度之间的关系。结果表明：水在超临界 CO₂ 中的溶解度随压力、温度近似

呈线性增加趋势；超临界 CO₂ 中，双相不锈钢 DSS、奥氏体钢较碳钢 P110 和管线钢 X70 的腐蚀速率

低 2 个数量级，合金钢 13Cr 的腐蚀速率较碳钢低 1 个数量级；随着温度的增加，腐蚀产物膜对金属腐

蚀的防护作用超过对腐蚀的促进作用，均匀腐蚀降低，但由于腐蚀产物膜生成过程中蜂窝状或条纹状

缝隙的存在，导致挂片表面存在较严重的局部腐蚀。由此得出结论：温度对超临界 CO₂ 腐蚀的影响

是双向的，温度升高会降低管材的均匀腐蚀，但可能增加管材的局部腐蚀。

油田加热炉能效对标体系的构建

臧微杨志邓雄康露

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加热炉是油田地面集输过程中的重要热力设备，其能耗约占集输系统总能耗的80％，合理控

制油田加热炉能耗的上升，对实现油田集输系统高效运行与科学管理有着重要作用。从能效对标管

理的基本理论出发，通过热平衡分析法，对影响加热炉热效率的因素进行了分析。在标杆管理理论

的基础上，构建了一套完整的加热炉能效对标体系，主要包括：对标的各项指标的选取及定义，统计

口径及计算方法、权重的计算方法、标杆值的选择，加热炉能效的预测方法。以某油田加热炉能耗统

计数据的对标分析为例，分析了加热炉运行效率低的原因，提出了相应的节能措施，为提高加热炉运

行效率、实现节能管理提供了依据。

管道横向励磁漏磁内检测器研制

于超，张永江，李彦春，臧延旭，王金星，林传波，任欢

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针对长输油气管道轴向金属损失缺陷检测的问题，研制了一种适用于管径711 mm 的横向励

磁漏磁内检测器。横向励磁漏磁检测器采用驱动节与记录节连接而成，其结构主要包括支撑系统、

驱动系统、磁化系统、传感器系统、采集系统等。通过采用辅助磁极的励磁设计，横向励磁漏磁内检

测器磁化系统不但能够达到管道壁厚的磁化饱和要求，而且改善了磁化效果，使传感器位置处的漏

磁场梯度减小，提高了缺陷量化精度。将新研制的管道横向励磁漏磁内检测器进行牵拉试验和工业

应用验证，结果表明：与轴向励磁检测器相比，管道横向励磁漏磁内检测器采集的轴向沟纹、轴向类

裂纹缺陷的数据信号更明显，可提高轴向缺陷的检测精度与检出率，对于识别管道轴向缺陷具有重

要的工程意义。

集输管道设备腐蚀产物对原油脱水的影响

姚彬黎志敏施鹏段明

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为了探究储运管道和设备腐蚀对原油脱水的影响，采用共沉淀法制备了模拟铁腐蚀产物FeS、FeCO3 及其后续氧化产物Fe（OH）3，研究其对模拟乳液稳定性的影响，基于此分析超声辅助破乳技

术的脱水效果。研究表明：FeS 和Fe（OH）3由于Zeta 电位高（绝对值在30 mV 左右），对水/原油乳液稳定性有极强的促进作用。FeCO3 导致原油在高温下脱水困难。采用超声配合破乳剂，在适当的条件下可显著提高脱水率。通过实验证实了腐蚀产物对乳液稳定性的影响作用，并建议加强集输管道及设备的防腐，从而有效提高原油加工效果。

管道漏磁内检测失效数据处理方法

唐建华　姜琳　李志鹏　刘金海

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管道漏磁内检测数据的有效性对缺陷检测的准确性影响极大，为了尽可能避免失效数据的影

响，通过分析漏磁失效信号的特征，设计了漏磁失效数据的处理方法：针对过限失效、尖峰失效、连

续过平滑、单通道数据漂移、传感器抖动5 类失效数据，采用阈值超限法、邻域差分阈值法、信号区域

面积、局部过零率等完成失效数据的检测与剔除；利用近邻搜索算法（K-NearestNeighbor，KNN），

并通过支持向量回归算法（Support Vector Regression，SVR）降低训练集的冗余性，设计了一种将

KNN 与SVR 相结合的漏磁缺失数据插补方法，对缺失数据进行插补。结果表明：对于不同程度的

数据缺失情况，管道漏磁失效数据处理方法可以实现对漏磁缺失数据的精确插补，对实际工程中常

出现的失效数据处理具有借鉴作用。

中俄东线天然气管道黑河—长岭段环焊缝焊接工艺

隋永莉王鹏宇

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针对中俄东线天然气管道北段（黑河-长岭段）高钢级、大口径、高压力、大输量、环境温度低等

特点，介绍了其环焊缝焊接工艺的确定过程，从L555M 钢管的焊接性、环焊接头性能指标、环焊工艺

及质量管控等方面，总结了D1422 L555M 天然气管道的焊接施工特点，阐述了环焊接头强度、韧性、

硬度、塑性等指标要求的意义及试验检验方法，分析了焊接方法、焊接材料、焊接坡口等工艺参数的

选择原则和实际应用，说明了坡口尺寸和组对精度、预热温度和道间温度以及无损检测技术对焊接

质量控制的影响。上述成果作为工程建设的经验性总结，可为后续油气管道工程建设的焊接施工管

理提供经验。

天然气管道积液预测的临界气速计算模型研究进展

沈伟伟　邓道明　刘乔平　宫敬

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管道积液是气田开发过程中的常见现象，会对天然气集输系统的正常运行产生极大影响。积

液预测有助于及时采取措施，减少积液带来的危害，而临界气速的计算是管道积液预测的关键。对

管道临界气体流速预测相关研究进行了回顾，指出了最小压降模型、液滴模型的局限性，而液膜模型

具有较好的适用性。结合管道积液实际情况，提出将现有管道积液研究成果应用于生产实际中的关

键为：选择适用于不同情况的管道积液准则、合理表征不同倾角下管道内液膜周向分布、考虑复杂

地形条件下大尺寸湿气管道气液流动特性、采用合理的界面摩擦因数计算式。

输油站离心泵启泵前放空原油降低损耗的方法

王银强，陈玉洁，严松林，卓剑，段永军，陈胜男，周建毅

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放空排气是离心泵启泵前必不可少的操作步骤，离心泵在放空排气的过程中易出现油污喷溅、

污油槽内污油及放空原油损耗量过大的问题。以新疆塔石管道某输油站为例，通过对其生产运行实

际情况进行分析，得出放空原油损耗量过大的主要原因是排污导油槽深度过浅且长度过长、放空管

道内含有气泡。调研了国内外离心泵启泵放空排气现状，依据离心泵的启动步骤及注意事项，基于

该输油站现场实际情况，提出了改进措施：采用加装三通漏斗的方式可解决污油槽深度过浅且长度

过长而造成的原油损耗；通过将放空管道的位置由离心泵侧方移至其后方（移动长度约47 cm），并

将其与三通漏斗连接，能够避免因放空管道内存在气泡而造成的原油喷溅。经过实例验证表明，该

方法可以有效降低离心泵启泵前放空原油的损耗，放空原油的单次损耗量由79 g 降为0。改进措施

操作简单、安全，可以满足现场实际需求，对优化及提高离心泵的整体性能具有重要的现实意义。

结合小波变换与神经网络的上倾管流型识别方法

李爽，李玉星，王冬旭

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为实现上倾管气液两相流流型的智能识别，提出了基于小波变换与概率神经网络的流型识别方

法。采用中国石油大学（华东）室内小型环道实验装置进行气液两相流实验，采集上倾管流型以及相

应的持液率信号。运用小波变换对持液率信号进行5 级分解，并对分解后的信号提取标准差作为概

率神经网络的输入参数，对实验中获得的分层流、气泡流、段塞流、严重段塞流流型进行识别。结果表

明：该方法对4 种流型的识别效果较好，其整体识别率为96.5％，其中分层流和严重段塞流的识别率

高达98％。结合小波变换与概率神经网络的上倾管流型识别方法能够有效克服传统识别方法中主观

因素的影响，不仅显著提高了流型识别的准确率，而且识别过程更加智能。

多源单汇液态轻烃管网系统运行优化MINLP 模型

邱睿，周星远，王凯琪，梁永图，王博，张浩然

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目前中国油气田多源单汇液态轻烃管网系统主要采用间歇混合输送模式运行，将不同种类的

液态轻烃从多个产烃站场混合输送至下游储备库，现场运行计划主要依靠人工经验制定，存在启

停泵频繁、运行能耗较高、管网水力波动较大等问题。鉴于所建立模型大多求解过程较复杂、计

算结果经济性不高、启停泵次数较多，基于离散时间定时步表达法，考虑到各约束条件，以各产烃

站场外输泵运行费用与外输切换操作成本总和最小为目标函数，建立了混合整数非线性规划模型

（MINLP），采用分段线性化方法处理非线性约束，并采用大规模数学规划求解器（Gurobi）进行求

解。以国内某实际运行多源单汇液态轻烃管网系统作为算例进行计算，求解耗时245.7 s，求解结果

提高了管网运行的稳定性、安全性及经济性，符合现场操作工艺。

非卸船工况下 LNG 接收站 BOG 产生量的计算

田路江

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在 LNG 接收站运行过程中，准确计算 BOG 产生量是保证安全生产的重要工作之一。基于

BOG 产生量常用的计算方法，总结了非卸船工况下 BOG 产生量的关键因素，主要包括储罐吸热、

保冷管道吸热、泵运行产热，同时增加了再冷凝器冷凝 BOG 随保冷循环 LNG 重新回流到储罐这

一不可忽略的因素，并分析了罐压变化对 BOG 产生量的影响。通过对罐压不变、罐压逐渐上升、罐

压逐渐下降 3 种工况下的 BOG 产生量与处理量进行计算，结果表明：在 3 种不同工况下，利用储

罐吸热量、保冷管道吸热量、泵热量回流量、再冷凝器冷凝 BOG 回流储罐流量计算 BOG 产生量具

有较高的准确性和可行性；BOG 产生量与处理量计算结果的偏差均小于 5％，但若忽略冷凝 BOG

回流储罐、罐压变化的影响，则二者偏差可分别达到 50％、23％。在 LNG 接收站生产运行中，建议

重视罐压变化对 BOG 产生量的影响，并对再冷凝器冷凝 BOG 回流储罐的流量加以控制。

复合膜形式的浮顶油罐紧急排水装置设计

蒲斌，马青峰，陈眉生，严文东

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紧急排水装置是用于浮顶油罐在紧急情况下及时排出超载积水的重要安全装置。常用的水

封结构浮子型紧急排水装置在实际应用中维护保养工作量大，特别是在干旱气候条件下需要频繁加

水，存在水封失效的安全隐患且不易恢复等缺点。根据 PVA 与 PVDC 材料特点，设计了一种复合

膜形式的新型紧急排水装置的解决方案：基于 PVA 阻燃性改性的特点，将 PVA 与 PVDC 进行复

合，以复合膜为主体设计了一种紧急排水装置，弥补了水封结构浮子型紧急排水装置的不足。现场

试验结果表明：复合膜形式的浮顶罐紧急排水装置无水封，减少了维护保养的工作量，提升了浮顶

油罐运行的安全性。

站内管道动火作业快速安装式注氮装置

吕勃蓬，夏庆春，钟利军，王海峰，李，朱金辉，冯友琪，段麒麟

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鉴于油气站场站内管道动火作业需要尽可能地节约作业时间，对比了站内管道动火作业中注

氮、断管、焊接、无损检测等各工序耗时，发现注氮工序在时间上的可优化空间更大。传统注氮方法

中，阀门、注氮法兰等的拆卸及恢复安装工作量非常大，占用了大量动火作业时间。借鉴法兰垫片的

安装形式，通过改变注氮装置内部结构及安装方式，研发了一种针对站内管道动火作业的快速安装式

注氮装置。使用该装置注氮至少可以减少 50％以上螺栓拆卸、安装的工作量，节约了注氮工序时间。

现场应用表明，该装置有效解决了站内管道动火作业注氮装置安装不方便、耗时长，动火作业效率无

法进一步提高的问题，可在石化行业的站内管道及设备动火施工中进行推广应用。

从旁接油罐到管网联运再到智能调控

——中国输油管道工艺技术 50 年发展回顾与展望

宫敬

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在八三管道工程 50 周年之际，回顾了中国石油管道工艺技术 50 年发展历程，梳理了输油管

道密闭运行及水击控制保护技术、易凝高黏原油输送技术、成品油顺序输送与优化运行技术、大落差

管道设计及投产运行技术、输油管道运行仿真技术的科学研究与工程应用成果，总结了下一步发展

目标。展望了输油管道智能化发展愿景，提出相关建议：确定国家管网系统建设一个什么样的统一

数据平台；形成适用于油气管道的专业工业化软件；研究基于海量数据+AI 算法的智能决策系统；

建立输油管道系统数字体、意识体的构建原则、目标及应用评价方法；建立国家管道和设备失效数

据库及发布平台；研制自主可控的基于数据和机理模型的大型输油管网在线和离线分析预测软件；

研究国内外 SCADA 系统软件协调运行及国产软件大规模应用技术；研究精细管理下大型油气管

网节能增效技术。以上建议期望为智慧互联大管网的构建提供参考。

输气站场 RMG 分输调压装置性能提升改造及应用

钟利军　吕勃蓬　刘法平　朱金辉　夏庆春　胡天明　欧阳志敏　雷安

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RMG512 自力式监控调压阀作为关键分输设备广泛应用于中国输气管道分输站场。随着站

场“集中监视”生产管理模式的推广，调控中心对分输设备的远程控制提出了更高要求，分输调压橇

必须实现“一用一热备”。监控调压阀主阀皮膜不能承受反向压差，导致调压橇热备用模式易造成皮

膜损坏。通过分析监控调压阀的工作原理，结合现场运行经验，提出了 RMG 调压装置性能提升改

造方案：在工作调压阀下游增加一根具有单向导通功能的引压管，连接到监控调压阀上游，可以实

现监控调压阀上游压力随下游分输压力的升高而升高，且不影响调压橇的正常工作。改造方案有效

减少了备用路设备的运行耗损，延长了监控调压阀皮膜的使用寿命，对原 RMG 调压装置的工作原

理不会造成影响；经过现场试验应用，无安全隐患，改造成本低，经济效益可观。

多相流地下水封液化石油洞库水幕系统的性能评价

郭得福陈刚

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为探讨复杂地质条件下地下水封洞库工程建设中水幕系统设置的必要性，以及严格的水幕效

率试验、气密性试验的重要性，基于地质统计学原理进行研究区随机渗透率计算，建立考虑研究区渗

透性强烈非均质条件的丙烷洞库二维剖面多相流，进行不同工况下油气储品泄漏的运移模拟。结果

表明：丙烷在天然地下水水封条件下极易发生泄漏，其污染晕主要向洞室上方运移，长期泄漏会呈

伞状遍布洞室上方整个含水层；水平水幕系统可以有效抑制污染晕向上运移，防止泄漏物进入低

压环境后发生气化，将污染晕受限在一定空间范围内；垂直水幕系统对抑制污染晕的水平运移效

果明显，对不同储品库产生的污染晕有明显的隔离作用；含贯穿裂隙的模型模拟结果表明开展严

格的水幕效率试验及气密性试验，及时发现不饱和裂隙并采取措施，对保障水幕系统的有效运行至

关重要。

深水井筒天然气水合物形成预测及风险评价

史静怡　樊建春　武胜男　李磊

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深水浅层钻井过程井筒内已生成水合物会影响作业安全，需要对井筒环空内水合物形成范围

和程度进行预测分析。以南海陵水气田某开发井为例，基于CSMHyK 水合物动力学模型和OLGA

多相流流动方程，建立深水钻井水合物形成数值模拟方法，计算多种工况下井筒温度-压力场，引入

过冷度密度表征水合物形成可能性，预测了井筒环空水合物形成范围和程度，分析了钻井液排量、入

口温度、密度及浅层气储压的参数敏感性。结果表明：在设定的工况条件下，泥线附近的隔水管环

空具有水合物形成风险，水深800~1 000 m 的环空内水合物形成量最多；钻井液排量越小，入口

温度越低，水合物形成风险越大，危险管段的水合物生成量超过40 kg/m3。选取过冷度密度、水合

物生成井段长度、生成总量及峰值速率作为评价水合物生成情况的特征值，建立井筒水合物风险

水平量化分析方法。研究结果可为深水浅层钻井过程水合物的防治和钻井方案的优化设计提供

理论指导。

安装铺设的点荷载对大口径海底管道局部屈曲影响

黄钰　杨琥　李旭　李秀锋

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大口径海底管道在安装过程中受到点荷载作用，比常规口径管道更易发生局部屈曲失稳。

DNVGL-ST-F101-2017 规范虽然给出了海底管道局部屈曲校核中对于点荷载的修正方法，但未考

虑混凝土配重层对管道的保护作用，不符合真实的大口径管道结构形式，而且计算结果偏于保守。

应用有限元分析方法，对大口径海底管道安装过程中点荷载引起的局部屈曲进行系统研究，分析过

程考虑了工程中真实的管道结构形式，并结合工程算例将有限元方法的计算结果与依据 DNV 规范

的计算结果进行对比，从分析方法上实现了对 DNV 规范的补充，对于大口径海底管道的局部屈曲

设计具有较好的推广价值。

X90直径1 524 mm螺旋埋弧焊管的研发

刘云牛辉牛爱军赵红波刘伟

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目前，高压力、大口径、高钢级管道进行长距离的天然气输送已成为管道工业的重要发展趋

势。采用 X90 管线钢管可以提高管道输送量，减小钢管有效壁厚，降低管道建设成本。采用低 C、

高 [Mn+Nb]、[Mo+Cr] 的合金化成分设计及纯净钢冶炼技术和控轧控冷技术，开发出以粒状贝

氏体为主的 X90、20.3 mm 热轧卷板；通过焊接工艺试验研究，优化设计出 X90、壁厚 20.3 mm 管线

钢管的焊接工艺；通过制管成型参数的优化设计，实现了高强度大口径螺旋埋弧焊管的低残余应力

控制。测试结果表明：试制开发的 X90、直径 1 524 mm、壁厚 20.3 mm 螺旋埋弧焊管的各项性能指

标均达到相关技术规范要求，为 X90 高强度大口径钢管在中国的大输量天然气管道建设应用奠定

了基础。

天然气管网管存的调控技术

姜希彤王泽鑫李华陆津津张博越

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为了保障天然气管网的安全平稳运行，对天然气管网管存的调控技术进行研究。结合目前天

然气管网的生产运行经验，阐述了管存的分类、控制原则及控制标准，从春秋季销售、冬夏季保供、气

量分配及预测事故管道生存时间 4 个方面对管存的调控技术进行详细分析。结果表明：针对春秋

季销售周不均匀性的特点，应主动控制管存均匀变化；为保供冬夏季用气，应将管存提升至应急高

管存或最高管存；利用管存的控制区域，可以对天然气管网气量进行合理分配；根据天然气管道的

低管存限值，能够预测事故管道的生存时间。

高含水含蜡原油的粘壁特性试验

李鸿英贾治渊韩善鹏韩方勇吴浩张劲军白晓东杨艳

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高含水期油田采用不加热集输工艺时，由于输送温度低，管道中往往出现凝油粘壁现象，导致

管道流通面积减小，井口回压升高，集输能耗增大。基于传统冷指装置设计了可实现试验介质循环

的试验装置，探究了油温、油壁温差、含水率、剪切强度及试验时间对高含水含蜡原油凝油粘壁特性

的影响。结果表明：凝油粘壁和多相蜡沉积不是同一种沉积行为。当油水混合液的温度低于起始

粘壁温度时会出现严重的粘壁行为，高含水含蜡原油的粘壁温度低于纯油凝点，含水率越高，起始粘

壁温度越低。油壁温差和油温对粘壁行为的影响分温度区间，原油凝点以下的粘壁行为主要受油温

控制，凝点以上的粘壁行为受温差影响更大。不发生乳化的油水混合液，水相的存在弱化了粘壁行

为；反之，水相的存在强化了粘壁行为。搅拌或管流流动对粘壁凝油主要起剪切剥离作用。凝油粘

壁厚度随时间的持续存在极限值，并不会无限增长。

管道悬索跨越绕流特性及三分力系数变化规律

左雷彬马存明李国辉王文进倪娜巩玉良

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为了准确获取管道悬索跨越结构的气动参数，建立油气管道悬索跨越典型主梁断面数值风洞

模型，并选取 SST k-ε 模型作为数值风洞湍流模型。数值风洞获取的绕流压力场分布显示，管道

上下表面的负压区较为明显，最大的正压区出现在管道的迎风侧面，位于入流方向的桁架梁迎风面

和背风面的压力差最为明显；绕流速度场分布显示，管道和桁架梁对风速的阻挡效果明显，且管道、

迎风侧栏杆、桁架梁均产生明显的流动分离和漩涡脱落现象，结合绕流场均方根压力可知，入流侧

桁架最易发生涡振。通过对－ 3°、0°、3°风攻角下不同管径和不同主梁宽度的三分力系数分析

可知：主梁宽度对阻力系数和升力系数的影响较小，－ 3°攻角下扭转系数随主梁宽度增加而减小；

管径对三分力系数有决定性影响，随管径增加，阻力系数逐渐增加，而升力系数和扭转系数逐渐减

小。研究结果可为悬索跨越桥面结构设计以及管道布置方式提供抗风方面的数据支持。

阿赛线改造工程不停输施工方法

刘松杰

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针对原油管道在不停输情况下进行站外管道整体更换的问题，提出了依托站场原有设备，通

过修建临时流程将新旧管道分别与站场设备相连接，保证新旧两条管道同时运行，从而实现旧管道

在不停输的情况下整体更换为新管道的目的。以阿赛线 261 km 原油管道不停输成功换管为例，对

临时流程设置的必要性、设计原则及实施方法等进行了研究；从新管道预热流程、新管道投油流程、

旧管道水置换油及投产过程中不停输实施方法等方面对新管道的投产过程进行了研究；详细描述

了新建管道与站内流程的连接方式及旧管道在站内的拆除方式。得出了原油管道不停输整体更换

管道的具体实施方法，在保证新管道安全投用的基础上妥善处置了旧管道。

法兰连接式柔性软管膨胀弯在工程中的应用

刘朋　奉虎　于银海　夏长彬

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在海流作用下，海底管道因海床冲刷而产生悬空的现象时有发生，尤其位于沉箱式平台附近

时更为明显，极大地影响了在役海底管道的安全运营。在类似特殊环境下，选择合适的膨胀弯材料，

是确保整条海底管道长期安全运行的关键。以辽东某油田柔性膨胀弯安装工程为例，介绍了所选取

的柔性软管膨胀弯的结构形式和基本参数，分析了该种柔性软管膨胀弯相比钢制膨胀弯的优势，并

对安装方法进行了研究。针对安装柔性软管膨胀弯存在的 3 个技术难点提出了解决措施：使用水

泥沙袋对冲刷部位及立管悬空进行处理，为柔性软管膨胀弯提供支撑；合理设置弯曲限位，实现软

管膨胀弯安装路由与设计相符；采用水平撑杆将柔性软管膨胀弯吊装下水，在平台基础结构上安装

2 个临时吊点，通过倒链调整膨胀弯法兰位置，完成立管法兰对接。以上措施在工程实践中取得了

良好的效果，可为今后类似安装工程提供一定参考。

基于首轮内检测数据的成品油管道内腐蚀分析及对策

何湋邵卫林邱绪建朱文亭孙向东

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为了做好在役成品油管道内腐蚀的监测和防控，通过进一步挖掘首轮内检测数据的价值，提出

了通过差异分析水线区域内的内腐蚀绝对深度的离散情况，结合内腐蚀与焊缝、弯头等管道附件的相

对位置，管道工艺运行情况等数据信息，半定量定位内腐蚀敏感区的分析思路。以某成品油管道为例，

对两条管段内的腐蚀情况进行分析，发现管内的腐蚀集聚是由于管道施工建设期产生的内腐蚀逐渐

发展形成的。定位了以管节为基本单元的腐蚀敏感管段，建议将管道内检测数据作为工程建设质量

评估的关键数据，建议新建管道尽早开展以实施内检测为目标的管道清管作业，增加清管频次，尽快

将管内铁锈清除干净，随后开展常规清管作业，从而有效减缓内腐蚀的发展。

涩北气田集输管道风险评价方法修正

贺焕婷惠贤斌吴东容李春雨杨艺安少刚王颖王伟

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为了评估涩北气田天然气集输管道风险，使风险评价结果更加准确，对中国现有的半定量风

险评价规范的失效可能性及失效后果评价因子进行了对比分析。结合涩北气田天然气集输管道运

营现状，确定了风险评价一级评价因子 11 个、二级评价因子 59 个。利用层次分析法对涩北气田天

然气集输管道失效后果评价因子权重进行计算修正，确定了半定量风险评价计算方法。选取涩北气

田具有代表性的两条天然气集输管道为例，采用修正前及修正后的方法进行风险评价，将两种方法

的评价结果进行对比，结果表明修正后的半定量风险评价方法更加符合涩北气田地域特点和管道实

际风险状况。

管件防脆断控制技术现状与思考

汪凤高晓飞卢鹏超范玉然隋永莉

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中俄东线天然气管道工程站场设计温度低至-45 ℃，对管道设施防脆断能力提出了新挑战，

为了防止低温环境下服役构件发生脆性断裂，需要制定科学、合理的韧性指标要求。系统阐述了防

脆断控制技术的发展历程：经验方法→断裂分析图法→断裂力学方法。以中俄东线天然气管道工

程为例，分析了油气管道管件基于经验方法的防脆断技术现状，并对比分析了ASME BPVC（Boiling

and Pressure Vessel Code）的防脆断控制要求，指出中国油气管道管件防脆断控制措施存在的不足。

基于经验的夏比冲击韧性指标应用于高韧性管线钢时，可能存在不足以防止脆性断裂的风险，因此

提出：①建立完善的基于断裂力学的高钢级高韧性管件防脆断控制指标体系；②在现有防脆断控制

指标的基础上增加NDT（Nil-Ductility Transition）测试要求；③或基于断裂力学评估的短期防脆断

控制要求。

鲁尔泵大修内容与技术要求

蒲斌　严文东

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随着鄯兰原油管道投产运行时间的增加，鲁尔泵面临大修，需要有明确的技术要求指导鲁尔

泵大修作业。根据鲁尔泵结构特点，分析了大修过程中各结构检修要点与检修依据，结合鲁尔泵转

子结构特点、机械密封结构与技术要求、轴承结构参数等，总结了鲁尔泵大修内容，明确了鲁尔泵的

检修技术要求，叶轮、机械密封、轴向位移等的调整方法与技术要求，以及大修作业中应注意的其他

问题。应用结果表明：大修完成后，鲁尔泵振动量有效降低，运行参数较大修前明显提升，对于鲁尔

泵机组和离心泵机组开展大修作业具有一定的借鉴意义。

X65+Inconel 625 复合管道焊接接头断裂韧性评定

栾陈杰

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针对复合管道焊接接头的断裂失效现象进行了分析，采用单边缺口三点弯曲断裂韧性试验，

对X65+Inconel 625 复合管道焊接接头不同区域（焊缝区、熔合区及热影响区）在0 ℃下的断裂韧性

进行测试。通过在焊接接头不同区域预制表面型裂纹和贯穿厚度型裂纹，对比焊接接头不同区域

CTOD 值的变化趋势，结果显示组织不均匀性对CTOD 值分散性的影响较大。研究表明：复合管

焊接接头不同区域的断裂韧性不同，其中热影响区的应变时效区CTOD 值较高，焊缝区CTOD 值

较低但分散性不大，而焊缝熔合区和复合层熔合区不但CTOD 值较低，且分散性很大，因此熔合区

和复合熔合区是X65+Inconel 625 复合管道焊接接头的薄弱环节。

淮安盐穴储气库厚夹层盐层造腔工艺设计

齐得山　李建君　巴金红　王元刚　敖海兵　李淑平　王文权

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为了充分利用已探明的优质盐矿资源建设盐穴储气库，尽量避免盐层中厚夹层对造腔的影响，

需要开展厚夹层盐层条件下的造腔工艺研究。通过造腔试验，明确了厚夹层在造腔过程中是可以垮

塌的，其下部盐岩可以造腔。基于盐层地质特征和国内同类项目造腔实践经验，将淮安储气库腔体

的理想形态设计为顶底近似为圆锥体、主体为圆台，最大直径位于圆台底部。基于实钻井资料，设计

了造腔工艺方案并进行数值模拟，思路如下：首先采用正循环方式在厚夹层下部盐岩造腔，然后调

整造腔管柱，在厚夹层上下同时造腔，促使厚夹层垮塌；进入造腔中后期，改为反循环造腔，可加快

造腔进度。该设计思路可为造腔过程中厚夹层的处理工艺提供借鉴

中俄东线北段关键设备与核心控制系统国产化

李柏松　徐波　王巨洪　张舒　杨喜良　高晞光　刘阳　史倩

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中俄东线天然气工程是中俄两国最高领导人高度重视并亲自推动的重大战略项目，是加强两国全面能源合作伙伴关系、深化全面战略协作伙伴关系的又一重要成果，是服务“一带一路”倡议、构建中国四大能源运输通道的重大工程。推进油气管道设备国产化，有利于保障国家能源安全，促进民族装备制造工业发展，推动管道运营企业降本增效。总结了近年来中国石油在高强度管线钢管、天然气用电驱压缩机组、输油泵机组、关键阀门及执行机构、流量计等设备国产化方面的重大成果。介绍了具备一键启停功能的20 MW级电驱离心压缩机组，满足信息安全要求的管道核心控制系统SCADA成套软硬件，56 in （1 in=2.54 cm）、Class900全焊接球阀及配套电动和气液执行机构，干线调压装置的24 in、Class900安全切断阀和工作调压阀等关键设备在中俄东线国产化应用中的最新进展，这些关键设备的自主可控，保障了国家能源安全，在当前复杂的国际形势下，具有历史性战略意义和现实意义。

中俄东线X80 管道连头焊接残余应力的数值模拟

刘阳姜为民王雪莉何亚章龙斌王来臻吕利

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焊接残余应力严重影响管道力学性能，明确焊接残余应力分布规律对管道安全运行具有重要

意义。分析了焊接残余应力的发生机理，基于有限元软件MSC.Marc 建立三维有限元模型，对中俄

东线X80 管道连头焊接过程进行模拟仿真，同时采用X 射线衍射法对残余应力分布进行试验验证。

对比分析模拟计算结果与实际残余应力分布规律，得到连头轴向及环向的焊接残余应力分布规律：

焊接过程和连头高拘束度等条件导致连头焊缝外表面附近区域存在较大环向拉应力及轴向压应力。

提出了5 种消除残余应力的方法，从根本上降低管道连头焊接环焊缝破坏强度。

不同类型盐岩水溶特征实验

朱华银武志德张敏石磊

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中国盐岩地层夹层多、杂质含量高，由于不同地区、不同类型盐岩杂质含量和成岩条件的差异，

其水溶特性也会存在差异，从而对盐穴储气库建设中的溶腔速率、造腔形态控制等带来影响。选取

平顶山、淮安、安宁 3 个地区的典型盐岩样品，通过对不同类型盐岩的组分和水溶实验的分析表明：

盐岩在低浓度盐水中的溶蚀速率较快，注入清水后 5～10 h 内，溶液浓度增长迅速，随着卤水浓度的

增大，溶蚀速率降低，溶液浓度增长速率减缓。比较不同地区盐岩溶蚀结果，安宁盐岩较平顶山和淮

安盐岩的溶蚀速率更快，更易溶蚀。对于杂质含量相对不高（水不溶物质量分数少于 40％）且分布

较均匀的盐岩和含泥盐岩，其杂质含量对溶蚀速率影响不大，而不溶物含量高的含盐泥岩和钙芒硝

岩则溶蚀速率低，较难溶蚀。研究结果对盐穴储气库的溶腔方案设计和现场施工具有重要的指导意

义。

不同长径比狭长管道油气爆炸实验

蒋新生1　赵亚东1　谢威2　李静野1　李进1　余彬彬1

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为了研究油料储运工程中较大长径比狭长受限空间中油气爆炸超压和火焰传播规律，搭建了

不同长径比狭长管道油气爆炸实验系统。通过采集爆炸超压值、火焰传播速度、火焰强度等参数数

值并进行整理分析，得出结论：长距离管道对爆炸超压和火焰传播有显著强化作用，长径比超过一

定数值时可发展为爆轰；开口管道发生爆轰的时间早于闭口管道；火焰传播速度由管道中部开始急

剧加快，且开口管道增大速率大于闭口管道；火焰强度在闭口管道中由管道中部到后部呈上升趋势，

而在开口管道中呈下降趋势。

北斗定位技术在管道地质灾害监测与预警的应用

张洪奎

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利用北斗定位技术实现对油气管道沿线地质灾害的监测与预警，减少其对油气管道造成的威

胁与破坏。以华中成品油管道江西处、抚州处、湖南处的成品油管道区段为研究区，利用国产高分遥

感影像对地质灾害风险点进行高精度自动识别，并辅以人工目视解译方法进行纠正，将识别结果

作为现场调查的基础资料。基于北斗定位技术设计了微位移监测装置，结合高精度定位数据处理

技术方法，对地质灾害风险点的坡体位移进行实时监测。结合研究区前期有效降雨量与预报降雨

量建立了地质灾害预警模型，通过手机预警 APP 按输油处、输油站分级分权限推送红、橙、黄、蓝

四个等级的预警信息。研究结果可为油气管道地质灾害实时监测与预警的智能化应用提供一定

的参考。

中俄东线离心压缩机管嘴受力校核优化

周延　许靖宇　赫春蕾　田彧　袁琳　孙凤蕊　刘亮

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离心压缩机系统被誉为输气站场的心脏。为了应对大口径、高压力、高温差的压缩机设计

趋势，满足国产压缩机偏小的管嘴允许受力要求。依据 API 617-2014《轴流、离心压缩机和膨胀压

缩机》中的压缩机管嘴受力校核要求，在初始配管安装方案的基础上采用管道应力分析专用软件

CAESAR II 建立了某站压缩机区应力分析模型。分析了自然补偿设置、管支架类型和位置对压缩机

组管嘴 x 、 y 、 z 方向受力的影响并进行了管嘴受力校核优化。研究表明：管嘴 x 、 y 、 z 方向受力是影

响管嘴受力的关键因素，通过增加合理的自然补偿和管支架类型，形成了降低压缩机管嘴 x 、 y 、 z 方

向受力的关键技术优化方案，离心压缩机管嘴受力明显变小。基于中俄东线某站的应力优化方案，可

适用于不同直径的压缩机进出口管嘴受力校核。研究结果对于降低压缩机管嘴受力，提高压缩机运

行安全，提高离心压缩机系统应力分析水平，提升设计效率具有十分重要的意义。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

中俄东线高地下水位地区沉管下沟施工方案

刘玉卿　赵子峰　杨建　苏兰茜

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中俄东线天然气管道工程永清—上海段地下水位较高，沉管下沟过程中管道会受到管沟内积

水的浮力作用。为了使管道顺利沉放于管沟底部，同时确保管道安全，在数值模拟分析、论证的基础

上，提出了直接沉管下沟、抽排水后沉管下沟、管道加配重沉管下沟及管道加配重分层开挖沉管下沟

4 种施工方案，给出了各施工方案的适用条件及优缺点，可为高地下水位地区管道沉管下沟提供借

鉴及指导。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

中俄东线北段管道投产阶段冰堵风险控制

王玉彬樊帆王宁峰闫锋王春明张晏博史皓宇李其抚

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水合物冰堵是输气管道投产初期最大风险点，一旦发生冰堵将严重影响管道安全输送。为研究中俄东线天然气管道水合物防治技术，根据水合物生成条件，分别对含水量与水露点转换、水合物生成温度进行计算。在中俄东线投产阶段，计算了管道升压和俄气输送过程中实际水露点和水合物生成温度。结果表明，管道气体温度的最低冰堵风险安全裕量约为10 ℃，冰堵风险较小。研究成果可为保障中俄东线顺利投产提供技术支持。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

中俄东线网络安全威胁与防控措施

陈斯迅　陈朋超　付松广　李祎

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通过云计算、物联网、大数据、人工智能等新技术的实施应用，中俄东线天然气管道工程在智

慧工地、无人值守站场、安全感知监控等领域实现了智能化的目标，各种新技术的应用使得管道及其

设备设施成为信息网络的一部分，面临网络安全威胁。基于此，通过参考国内外网络安全相关案例

及技术原理，分析了在数据采集、网络传输、数据存储各个阶段的网络安全隐患与威胁，阐释了网络

安全事件引发生产安全事故的原理及可能性，提出通过数据加密、身份认证、安全检查、网络监控、合

规性管理等技术措施与管理手段加强网络安全防控，并建议在智慧管网全生命周期各个阶段同步实

施网络安全管理，建立全方位的网络安全总体防护体系。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

低温液化天然气膨胀机非定常数值模拟

黄宁　李振林

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为了研究低温膨胀机的压力脉动特性，采用数值模拟方法对膨胀机水力模型进行三维非定常

数值模拟。得到了导叶与转轮内不同监测点的时域图，并通过快速傅里叶变换得到监测点的频域

图。结果表明：转轮内监测点主频与导叶叶片数对流体的影响一致，导叶内监测点主频与转轮叶片

数对流体的影响一致。监测点主频的幅值与监测点的位置相关，当监测点靠近导叶与转轮之间无叶

区时，幅值更大，与无叶区距离越远，幅值越小，受到导叶与转轮之间动静干涉的影响越小。研究结

果可为低温膨胀机的设计提供参考。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

温度对俄罗斯阿穆尔地区管道试压的影响

郭超　韩长军　李明　宋跃军　俞龙

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：阿穆尔地区是中俄东线天然气管道途经俄罗斯境内的5 个联邦区之一，其空气湿度大、昼夜

温差大、冬季环境温度低等不利因素给管道试压造成了困难。根据工业钢管标准、俄罗斯法律法规

要求及当地气候数据记录，研究了试压介质温度、空气湿度、昼夜温差等对管道水压试验、气压试

验的影响，总结了在冰点以下的环境温度中进行水压试验的替代方案、注意事项。研究结果表明：

随着介质温度的降低、空气湿度的增加，水压试验时管壁凝露风险增加，给出了可导致管壁凝露的

最低介质温度。阿穆尔地区全天24 h 的温差达到20 ℃左右，最低环境温度时的压力仅为最高环

境温度时的93％，气压试验评价应考虑环境温度补偿。冬期水压替换方案可考虑结合声发射检

测（Acoustical Emission，AE）技术、材料夏比冲击功等增加安全保障措施；防冻剂的使用需考虑环

保因素，尽量循环使用并最终回收处理。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

低温服役环境下高强度管线钢管的力学性能

王鹏　池强　杜伟　李鹤　封辉

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中俄东线等大输量高钢级管道线路服役环境复杂苛刻，冬季极端气温较低，对天然气输送管

材的安全服役提出了巨大挑战。因此，掌握高钢级管材的低温力学性能变化规律意义重大。针对

X70、X80 管件和钢管材料进行系列温度（－60~20 ℃）的拉伸试验，研究低温服役条件下钢管的拉

伸性能参数变化规律。研究结果表明：管材的屈服强度和拉伸强度随温度的降低而增大，但是在试

验温度范围内，屈强比、断面收缩率、断后延伸率随温度的降低变化趋势不明显；观察断口的微观形

貌发现，随着温度的降低，断口上韧窝的数量减少，解理形成的撕裂棱和河流花样增多，材料韧性下

降；通过拟合试验数据，得到了低温环境范围内屈服强度和抗拉强度随温度变化公式的参数常量，

可用来预测低温环境下管材的强度。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

中俄东线天然气管道智能化关键技术创新与思考

王振声　陈朋超　王巨洪

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中俄东线天然气管道是中国第三代长距离、大输量天然气管道标志性工程，是全球单体规模

最大的输气管道，在中国乃至世界管道建设史上创下了多项新纪录。以该管道为试点，打造了中国

首个智能管道样板工程。系统阐释了智能管道与智慧管网的基本内涵与关键技术，梳理了支撑管

道“全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理”的关键技术及阶段性成果，为持续推进中国管

道智能化建设、助力打造智慧互联大管网提供了重要指引。同时，从认识与技术等层面，就管道智

能化的技术本质、管道数字基建、管道瓶颈技术攻关、管网智慧大脑等问题，给出了进一步思考与建

议。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

高钢级大口径天然气管道环焊缝安全提升设计关键

张振永

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高钢级管道环焊缝失效事故屡见不鲜，随着高钢级管道里程不断增加，高钢级管道环焊缝失

效问题引起国内外管道行业的高度重视。对国内外典型管道环焊缝失效案例进行归类分析，基于环

焊缝断裂失效的断裂力学理论，针对影响环焊缝安全性的关键环节进行失效原因分析，并据此提出

安全提升措施，包括管道焊接工艺、钢材控制、焊接材料、焊接接头强度匹配、不等壁厚内坡口型式、

无损检测、智能巡检、应力应变、施工管理等。这些措施已经推广应用于中俄东线天然气管道工程及

将建的西气东输三线中段管道工程、西气东输四线管道工程，为提升高钢级管道环焊缝的服役可靠

性提供了支持。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

中俄东线国产化PLC 性能测试与应用实践

王健　黄杉　贾立东　余冬　张小俊　姚志强　张力鹏

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随着中美贸易战的加剧，天然气管道控制系统对于国产化PLC 产品的需求日益紧迫，满足信

息安全要求的国产化PLC 开始在石油管道行业试用。以浙江中控PLC 为例，通过仿真系统进行产

品性能测试并检验其与PCS 系统的兼容性，从系统选型配置、组网方式、第三方通讯配置方式等方

面介绍了典型国产化PLC 在中俄东线站控系统的应用实践现状。测试对比发现，国产PLC 完全满

足油气管道行业生产运行需求，并在响应速度、恶劣环境适应能力等方面超越了国外产品。同时，针

对国产化PLC 应用过程中出现的问题提出了改进建议。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

中俄东线天然气管道爆管检测方法优化与应用

于春晓吴琼王宁峰王春明　赵小川田瑞鹏

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为了准确定位天然气管道发生泄漏时的具体位置并及时处置，长输天然气管道均采用爆管检

测方法对干线截断阀进行控制。目前国内早期建设的大型天然气管道，大多使用SHAFER 气液联

动阀自带的微处理器进行压降速率计算及阀门关断保护，压降速率的设定值、延时时间等重要参数

的可拓展性较差。为了进一步提高爆管检测的安全性，在中俄东线（黑河－长岭段）天然气管道工

程中，进一步完善了压降速率算法，并通过PLC 和RTU 实现爆管检测，使爆管检测的可靠性与可

操作性得到进一步提高，且优化的爆管检测方法更符合生产运行的实际需求。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

中俄东线生产数据交互隔离系统开发与应用

潘志榆　张小俊　吴琼　杨全博　张力鹏

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为了实现中俄东线天然气管道工程双方关键运行数据实时共享，保证两国生产控制系统数据

网络安全隔离，建立了数据交互隔离 DMZ 系统。该系统采用网闸+内网防火墙+数据服务器+路

由设备的架构，通信采用双网冗余形式，通过SDH、微波、直埋光缆3种形式4条链路进行数据传输，

采用 OSPF 路由协议，使用交互数据服务器及相关软件对俄方使用的 OPC-UA 通信协议与中方使

用的 IEC104 通信协议进行转换。通过系统开发实现如下功能：在传输软件中将传输数据加带时间

标签并统一传输时区，当通信中断时在系统中对数据进行存储回填，应用授权证书认证及部署网络

安全隔离设备，实现了中俄东线天然气管道工程跨境关键数据的传输与网络安全防护。应用结果显

示：系统运行稳定、功能完善，可为其他跨国油气管道提供借鉴。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000

中俄东线天然气管道运行保障关键技术探讨

张栋　闫锋　欧阳欣

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在中俄东线天然气管道投产后的运行阶段，由于其高钢级、大口径、高压力、大输量的特点，且

沿线途径高寒冻土区，因此管道运行的不确定性因素多、风险高、维护与安全保障难度大。详细分析

了中俄东线天然气在工艺方面面临的管网优化运行和冬季调峰、冰堵防治及放空回收等问题；在完

整性管理方面面临的大口径管道内检测、高钢级管道安全状态的评估等问题；在线路风险防控方面

面临的天然气管道泄漏和安全状态监测、腐蚀、冻涨融沉防治等问题；在维抢修方面面临的1 422 mm

管道的切割、退磁、修复等系列技术难题。归纳总结了国内外相关技术现状，提出解决问题的技术思

路，同时介绍了中俄东线目前已取得的部分技术成果，从而为将来油气管道的建设与运营提供参考。

doi:10.6047/j.issn.1000-8241.2020.00.000