[2021]年度的文章目录
检索结果共88条

王新河1;岳炜杰1;臧媛媛2;宋天伟1;王守信2;李永军2;杜娟3

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对油品含水率进行检测是保障航油安全的重要环节,对航油进行油水界面检测并采用自动方式进行精准放沉是当前航油存储管理发展的必然趋势。在现有油水分析技术的基础上,针对航空煤油的存储特点,提出基于电容检测技术的油水分界面测量方法,以实现航油储油罐底油水界面的精确测量,并结合工艺流程与现场控制技术实现罐底水分的自动放沉。结果表明:该测量方法能够极大地提高油水界面测量准确性及放沉作业自动化水平,从而减少人工和煤油过度放沉带来的生产经营成本,提高油库信息化管理水平。(图4,表1,参21)

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贾彦杰;王靖;邹永胜;张志坚;李开鸿;梁俊;刘玉展;左汝宽

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针对天然气长输管道站场过滤器滤芯90%以上为进口产品的现状,通过优选过滤材料、优化材料组合、增大骨架结构强度等方法,研制了一种具有多次拦截杂质、聚结分离脱液的天然气过滤器滤芯,依据GB/T 6165—2008《高效空气过滤器性能试验方法 效率和阻力》、SY/T 7034—2016《管道站场用天然气过滤器滤芯性能试验方法》、GB/T 14041.3—2010《液压滤芯 第3 部分:抗压溃(破裂)特性检验方法》所规定的试验条件开展了性能测试。结果表明:新研制的过滤器滤芯综合性能达到同类进口产品的技术水平,有部分指标超过同类进口产品,具有国产化替代的性能水平;在经济性方面,可缩短采购周期50%以上,节约采购成本50%以上,国产化后可以大大降低库存,并有效避免滤芯因到有效期而更换的情况。(图3,表3,参22)

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林现喜;杨勇;裴存锋

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槽车作为液化天然气(LNG)运输的重要手段,可为缓解气荒与天然气保供提供重要支撑。目前,LNG 槽车运输量日益增大,安全风险随之增加。为有效管控槽车的装车、运输、卸车风险,对LNG 槽车的风险管控进行研究,总结LNG 槽车的风险类型及防控措施,提出建立基于全过程风险管控的LNG 槽车安全管理体系,并在LNG 槽车管理中实践应用,取得了良好的效果,促进了LNG销售产业安全平稳发展,体现出较好的社会、环境、经济效益。(图3,表3,参19)

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杨金威1,2;潘婷3;周翔2;安振山2;向奕帆2;丁祎2

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中亚天然气管道在实际施工中,在哈国段C 线建了8 处跨接线,实现了AB 线与C 线的互联互通,同时在乌国段C 线建了8 处预留。借鉴哈国段联合运行的经验,若在乌国段的合适位置增设跨接,可进一步提高全系统的综合能力。基于此,建立了中亚管道AB 线与C 线联合运行的仿真模型,确定了不同总输量下AB 线与C 线的最优输量分配方案,并分别测算在乌国段8 处预留增设跨接线后的运行效果;同时,假设土气、乌气两种气源分别出现故障停输事故工况,对增设跨接线的系统增输方案进行比选,最终选择在乌国段4 处预留位置增设跨接线。研究成果可为实际工程改造、后续生产运行提供借鉴。(图3,表4,参21)

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姜昌亮

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随着中国油气管网规模不断扩大,对其安全可靠运行的要求显著提高,与此同时,偶有发生的管道事故及其带来的严重后果,使得管道企业肩负前所未有的安全环保压力。通过系统分析国内外管道资产完整性管理现状,指出当前中国管道资产完整性管理面临的挑战。借鉴国外管道资产管理先进经验,结合中国管道完整性管理已有成果及技术基础,提出了构建油气管网资产完整性管理的举措,包括开展关键技术攻关,搭建科学、先进的管理体系,建立适应油气管网资产安全高效运行的数字化、智能化完整性管理模式等,指出了今后发展趋势与研究方向。(图11,参47)

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李锴;郭洁琼;周韬

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随着国家石油天然气管网集团有限公司正式运营及国家政策层面对于储气库市场化的鼓励和支持,储气库市场化产品设计成为储气库经营发展的必然需求。在借鉴国外储气库产品类型的基础上,结合中国储气库发展现状,对储气库产品类型进行研究设计。由此建议:枯竭油气藏型储气库产品按照扩容达产期和稳定运行期的阶段特性进行设计,逐步增加产品种类;盐穴储气库将工作气量与注采能力捆绑划分为标准捆绑单元,按照注采能力高低确定不同捆绑单元的价格进行销售。经推演分析,按照现有管输费率与储气库两部制预期收费模式,用于调峰的固定产品及用于战略储备的固定产品、可中断储气产品、寄存/暂借服务产品,对于用户、储气库、管网三方均具有经济性与可行性。(图5,表2,参21)

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梁萌1,2;张燕云2;彭盈盈2;孙黎2;张奇1;李波3

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中亚是“一带一路”重点合作区与互联互通核心区。乌兹别克斯坦地处中亚枢纽位置,是地缘政治支轴国,在中亚地区能源地缘政治格局中具有重要的战略地位。从天然气跨境管道、出口与运输、能源战略等方面介绍了乌兹别克斯坦的出口国与过境国地位,以及其对中国的地缘影响。基于通道权视角,提出加强中国进口通道应急能力、保障能源供应安全的建议。乌兹别克斯坦天然气管输设施发达,过境输能近1 400×108 m3/a,可匹敌乌克兰,对土库曼斯坦、中国、俄罗斯的天然气供需关系重大。随着中国与中亚、中东之间能源互动发展,乌兹别克斯坦影响力与通道权将逐步上升。建议重视乌兹别克斯坦发展战略,通过能源合作强化相互依赖,弱化通道权力优势,从进口来源多元化、通道路由多选择性等提高能源通道体系的应急能力。(图1,表4,参26)

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王文和1;庞吉敏1;刘伟1;蒲朝东2;汪宙峰2

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城市地下燃气管道组成结构复杂、服役寿命较长,且易受到违章占压、腐蚀、外力破坏等因素的影响,存在极大的安全隐患,严重威胁城市的公共安全。传统的地下管道事故防控技术已无法满足日益增长的安全需求,将管道事故防控与前沿信息技术相结合已成为当前的研究热点。总结地下燃气管道事故防控技术研究现状,将大数据技术应用于地下燃气管道事故防控(监测布点、风险评估、风险预警与突发事故应急决策)之中,对大数据技术在管道事故防控中的应用难点及解决措施进行综述,以期为中国地下管道事故防控向信息化、智能化方向发展提供参考。(图3,表3,参22)

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刘桂志

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随着国家工业4.0 的发展规划,油气管道不断向智能化建设、运行管理发展,智能管道实现的前提是实现油气管道各部件的标识、状态、位置及环境状态的信息采集,进而通过计算判断和指令控制。而所有这些信息的采集和指令的传送均离不开物联网,物联网网络层构建包括多种通信技术,需根据数据的传输带宽、实时性、可靠性要求以及传输距离等要求来确定。目前常用的光纤通信、卫星通信、微波接力通信等传统通信技术无法满足油气管道智能化建设中的海量监测及监测数据的传输需求,新兴的无线物联网传输技术如NB-IoT、LORA、ZigBee、北斗短报文等技术将在智能管道物联网网络层构建中发挥重要作用。(图2,表2,参20)

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张圣柱1;冯晓东2;王旭3;冯庆善4;韩玉鑫2

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为加强中国油气管道高后果区安全管理,有效管控人员密集型高后果区安全风险,调研了高后果区由来,分析了人员密集型高后果区管段典型事故案例及事故后果影响范围,并对比了国内外高后果区识别准则。统计了中国已建管道和新建管道人员密集型高后果区现状,已建输油管道和输气管道每1×104 km 分别约有1 523 处和517 处人员密集型高后果区,新建油气管道人员密集型高后果区管段约占管道总长度的18%。分析了高后果区成因,新建管道路由未经充分优化和已建管道周边土地利用缺乏有效控制是主要因素,从而提出了规划前预防、规划中评估、形成后管控的高后果区全过程管理体系。最后从制定油气管道周边土地划分方法和控制要求、明确油气管道安全防护距离、推广城市管廊带建设等方面提出了相关建议。(图3,表4,参17)

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朱汪友1;周莹2

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对油气管道附近振源的快速识别是保障管道安全的重要技术手段。现有的单一机器学习算法在不同运用场景所反映的监测性能差异较大,且不同学习算法在分类识别上又具有互补性,提出了基于BP-SVM 融合器分类算法。该算法基于φ -OTDR 系统分别采集了人工敲击、车辆通行、机械施工及火车通行4 种振动源的振动信号,构建了四维度特征空间,作为机器学习的特征向量。将该算法应用于国家管网集团华北公司汉沽—武清段成品油管道进行现场振动信号识别,并对BP 神经网络分类器、SVM 分类器以及基于BP-SVM 融合分类器的测试进行对比,结果表明:BP 神经网络分类器、SVM 分类器及BP-SVM 融合分类器的识别率分别为75.2%、68.5%、81.4%,融合分类器性能明显优于单个分类器。(图7,参20)

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路浩;朱政;邢立伟

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随着中国油气管网的逐渐形成,管道安全评估日益重要。基于此,对声弹性原理、超声法应力测量技术概况进行了简要回顾,并针对高钢级油气输送管道安全服役评价的需求,开发超声波法无损残余应力测量系统。同时,提出了近零校准应力试块技术:通过将零应力试块退火后线切割,进一步释放应力,可进行更加精准的零应力标定。并根据检测实际需要设计了弧面探头。利用上述系统开展X80 管道的残余应力无损测量研究,并采用小孔法对其结果进行验证,证明其测试精度可靠、重复性好。研究结果可为油气管道应力在线测量提供技术手段,为管道运行、修复、评估提供一种有效的技术支持。(图3,参23)

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赵云利1,2;折明3;强毅2

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在管道内检测漏磁涡流复合技术中,涡流传感器信号不仅受到缺陷自身类型大小的影响,还受到缺陷处管材磁导率变化的影响。利用有限元模拟方法分析典型缺陷分别位于管道内、外壁时其周围管材相对磁导率的变化范围和趋势,发现相同规格尺寸内外缺陷区域的相对磁导率大小和变化趋势基本相同,相对磁导率与缺陷的深度和面积均存在关系,并通过测量检测线圈的电感验证了有限元模型与模拟结果的正确性。研究成果对基于漏磁涡流复合技术检测区分管壁内外缺陷具有一定指导意义。(图7,表2,参20)

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林融冰1,2;曾祥方1,3;包丰1;谢军1;宋政宏1;张宫博1,2

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管道输送是石油工业中常见的运输方式,其安全监测受国内外研究者的广泛关注,人工侵入事件的识别与报警是其重要研究方向之一。基于光纤传感技术,可以采用同沟铺设的光缆对管道沿线进行监测,获得包括侵入事件在内的各种信号,然而传统分布式光纤震动传感器记录的信号缺少相位信息,无法定位事件。在此使用分布式光纤声波传感器,利用10 km 埋地光缆记录了两个不同场地的人工侵入事件信号,采用长短窗比值法识别出这些信号。依据多道时差技术进行网格搜索定位侵入事件,根据定位结果对事件危险性进行评估。试验初步探索了利用分布式光纤声波传感技术开展侵入事件的识别与报警的可行性。(图12,表1,参33)

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时国明1;周智1;苏晔华2;沈鑫2;肖恒2

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天然气站场管道设备种类繁多、密封点多,是气体泄漏监测的重点对象。针对传统气体传感器检测范围小、精度低、误报率高等缺点,提出一种基于云台的激光气体传感器,该传感器可实现对天然气站场的空间立体式气体泄漏监测;根据站场工艺条件与传感器数据通讯协议,设计了“光端机+光缆”形式的数据传输系统;结合站场监测需求,在力控组态软件平台上开发了预警监控终端。以上3 部分共同组成了天然气站场扫描式激光气体监测系统,该系统在中哈天然气管道C 线某压气站内运行使用,结果表明:站场过滤分离区与空冷区存在较明显的微泄漏,且与设备运行时间段相关,监测结果符合压气站实际情况,系统具有良好的可靠性。(图9,表2,参20)

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冯文川;赵茁

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为保证海底管道的安全运行,定期巡检必不可少,而传统检测方法存在诸多问题,限制了海管检测的频率和效率。为此,提出一种无人艇(Unmanned Surface Vessel,USV)海管检测系统,该系统通过在USV 上搭载海管检测系统,可实现出海作业由岸上人员远程操控,并可自主航行开展巡线。USV 海管检测系统由USV 子系统、海管检测任务系统、数据处理及展示系统构成,该系统主要基于导航定位、USV 测线航迹预置、三维成像声呐、浅地层剖面仪等关键技术完成海管检测。目前,USV 海管检测系统已投入到胜利油田埕岛油田的管道检测工作中,并开展了对大部分管道的扫测,可获得裸露、悬空管道的长度和高度,进一步提高了海管检测的效率,为海底管道的检测工作提供了一种更加安全、直观、快捷的新方法。(图4,参20)

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李振北1;张元1;李卫全1;梁也1;李春晖1;初同龙2

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为了进行管径813 mm复合检测器用速度控制单元理论研究及结构设计,利用计算流体动力学理论,建立了速度控制单元降速能力计算模型,仿真分析了不同工况下速度控制单元的降速能力,并通过管径813 mm复合检测器的牵拉测试进行验证。研究表明:设计的管径813 mm复合检测器速度控制单元在一定的管输介质压力(3.4~7.4 MPa)下,介质流速在8~9 m/s范围内,满足设计指标要求的4.7 m/s降速能力。基于计算流体动力学理论仿真分析和试验测试相结合的检测器速度控制单元结构设计方法,对于提升管道内检测器速度控制单元结构研发和设计水平,促进油气管道检测技术进步具有重要的指导意义。(图10,表3,参20)

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王云龙1;李汉勇2;郭王祎2;高航2;张引弟1

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为了探究稠油乳状液在水浴与微波两种加热方式下的降黏特性及机理,以含水率50%的委内瑞拉稠油乳状液协同纳米降黏剂为研究对象,设计了水浴与微波两种加热方式下的降黏对比实验,包括降黏规律分析、四组分(SARA)分离、全二维气相色谱质谱(GC-MS)分析、傅立叶红外光谱分析(FT-IR)及黏度反弹实验,探究了降黏剂质量分数、加热温度及加热时间对稠油乳状液表观黏度的影响规律。实验结果表明:降黏剂质量分数对表观黏度影响最大;微波能够作用原油极性组分及水分子,其非热效应进一步降低稠油乳状液的表观黏度;微波加热可将稠环芳核、多环或杂环异构烷基的胶质及沥青质片层状分子转化为轻组分,降低杂原子基团质量分数;30 天内,微波加热油样的表观黏度微小升高,但仍有87.44%降黏率。研究结果对于稠油降黏采输工艺具有重要的指导意义。(图7,表6,参28)

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谢萍1,伍奕1,李长俊2,贾文龙2,张皓2,吴瑕2

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氢能是公认的清洁能源,将氢气掺入天然气管道进行输送,是大规模输送氢气的有效途径。氢气的物性与天然气差异大,天然气中掺入氢气后天然气气质会发生改变。综述了世界各国在天然气管输系统混氢输送过程中混氢天然气的互换性、天然气管道混氢工艺系统适应性、管道设备安全性等研究进展。结合中国输气管网的实际情况,建议:①研究不同地区、不同类型燃具对混氢天然气燃气互换性的要求,评估混氢天然气对民用、工业用户等终端用户的潜在影响;②分析不同输量、季节、混氢量下管道运行参数,并探讨不同型号压缩机工况点变化规律及燃气轮机的适应性;③考虑含氢量、氢气-甲烷分层流等因素,改进气体组分在线/离线色谱分析系统;④结合CFD 模拟及实验等方法,开展计量设备修正研究;⑤揭示混氢天然气泄漏扩散特性规律,针对不同泄漏场景优化燃气泄漏检测设备空间布置及安装方式,完善应急预案;⑥开展高钢级管道混氢输送适应性分析,保障管道本体安全。(图1,表1,参50)

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赵堂玉

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在突发新冠疫情及国家石油天然气管网集团有限公司成立的背景下,回顾了2020年中国天然气产业链的发展,并展望了2021年天然气行业的发展前景。2020年,中国天然气表观消费量达到3238×108 m3,同比增长5.5%;国产气增储上产态势良好,产量达到1886×108 m3,同比增长8.4%;进口天然气增速创新低,进口管道气与进口LNG合计为1363×108 m3,同比仅增长3.1%,对外依存度继续下降。2021年,随着新冠疫苗大规模接种,中国生产生活秩序全面恢复,加之环保政策的驱动,与2020年的天然气需求增量与增速水平相比,2021年将有明显回升,预测市场需求增速将达到8.6%。最后,针对中国天然气产业链发展,提出3点建议:①加快储气设施建设进度;②统一协调中国不同公司长贸资源的采购行为;③冬季对居民用气、非居民用气实行统一的上浮比例。(图2,参17)

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邹永胜,梁俊,高建章,熊明,吴志锋,李章青,王维国,张兴龙

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管道智能化运行是智慧管网系统的核心业务,辅助决策系统则是支撑管道智能化运行的中枢。基于原中国石油管道有限责任公司智慧管网的顶层设计和总体框架,以中缅原油管道为对象,针对其地形起伏大、地质条件复杂、周边环境敏感等特点,开展智能化运行建设方案试点。通过分析原中国石油管道有限责任公司与国外油气管道的智能化建设框架及实践成果,在物联共享系统、数字化恢复、云数据中心建设的基础上,提出了建设由运行管控、安全管控、全生命周期完整性管理3个方面构成的辅助决策系统方案;对建设难点进行分析,探讨统筹规划、分步实施的技术路线,从而实现管道运行管控实时自主优化、安全预测预警可控、全生命周期完整性管理高度智能等智能化运行内涵目标。(图5,表2,参21)

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吴岩1,刘喆1,李灿1,刘洋2,宋超凡1,周雷1

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为实现智慧管网建设中天然气分输站场的智能分输功能,需针对用户(尤其是受环境因素影响较大的城市燃气用户)开展负荷预测,为分输支路应用人工智能算法预测和调整分输控制策略提供依据。建立了一种基于多层BP 神经网络智能化预测模型,对西气东输管网某燃气用户进行负荷预测,将气温、风速、风向等天气状况参数和历史负荷值作为输入,对比发现该预测方法模拟结果与实际负荷值相对误差不超过±8%,可以较准确地预测城市燃气用户72 h 的短期负荷。此外,进一步研究了负荷预测精度的影响因素,结果表明:约1 ℃的气温变化将引起冬季用户5%~6%的需求量变化,当气温超过14 ℃时用户负荷随着温度上升呈线性减少的趋势,超过18 ℃将不再受影响;风速和降雨变化对于用户需求量的影响则不超过5%。短期用户负荷的准确预测是实现管道或管网公司高效、合理、经济运营天然气供应系统的基础,可保证供气方案经济合理、运营调度安全高效。(图3,参22)

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高文乐1,闫振伟1,李元振1,张泽华2,冯娜1

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为了确保埋地输油管道在爆破施工过程中的安全,结合邻近埋地输油管道的烟台港西港区疏港大道土石方爆破工程,利用ANSYS/LS-DYNA 流固耦合方法模拟爆破振动对管道的影响。基于数值,分别统计管道不同断面、断面正上方地表的最大振动速度,通过最小二乘法对所得数据进行分析研究。结果表明:基于流固耦合方法模拟得到的振速与现场实测结果基本一致,利用该模拟方法研究爆破振动对埋地输油管道的影响是可行的;在爆破振动情况下,管道周围细沙对管道具有保护作用,在模拟研究中考虑细沙是必要的;确定了管道断面最大振动速度与断面正上方地表最大振速的函数关系式,并由此得到现场监测时管道正上方地表安全允许的最大振速为1.982 cm/s。研究结果可为邻近埋地输油管道的土石方爆破工程地表安全允许振动速度的确定提供参考。(图5,表8,参24)

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刘琦1,秦忠宝1,邹子杰1,李易依2

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压力容器在服役过程中会产生多种结构损伤,其中最主要的缺陷为受到装载物质腐蚀而形成的点蚀坑,因蚀坑位置应力集中而生成裂纹,再由裂纹扩展造成容器破裂泄漏。应力强度因子作为表征裂纹的重要参数,在工程中被广泛运用于判别机械结构的安全性与可靠性。为此,参考双参数蚀坑-裂纹模型,利用ANSYS 有限元软件探讨了存在蚀坑-裂纹的情况下裂纹名义应力强度因子的变化规律。结果表明:蚀坑-裂纹的存在促进了裂纹名义应力强度因子增大,但随着蚀坑-裂纹间距增大,促进效果呈递减趋势直至归于平稳;蚀坑参数、裂纹长深比对应力强度因子的影响作用存在着明显的区间效应。研究成果对蚀坑-裂纹压力容器的失效评估问题具有借鉴作用。(图9,参18)

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潘媛媛1,李朝辉1,魏云雨1,卢厚全2

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大型油轮一旦发生海上溢油事故,将会对事故周边的海洋生态环境和社会经济发展造成严重危害, 大型油轮溢油风险等级的准确评价显得极为重要。以非洲好望角水域为例,采用模糊综合评价法,从人为因素、船舶因素、环境因素、管理因素4 个方面建立了好望角水域通航的大型油轮溢油风险评价指标体系,并根据收集到该水域通航大型油轮的相关数据,对其溢油风险等级进行了评价,得出油轮溢油风险等级均为一般风险,其中船员责任心因素、波高因素是影响大型油轮溢油风险的主要因素。新建评价方法为大型油轮规避风险提供了理论依据,有利于保障船员生命财产安全、海洋生态系统平衡。(图2,表1,参20)

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吴宛青,宋学明,魏方,蔡昊成

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表面活性剂对于天然气水合物快速生成的促进作用是一个研究热点,鉴于目前关于表面活性剂浓度对天然气水合物生成效果的影响研究尚无明确结论,在此开展不同表面活性剂对天然气水合物生成的影响实验。在恒容条件下,根据水合物的生成条件,采用SDS、吐温80、鼠李糖脂、曲拉通X-100 作为表面活性剂,开展不同表面活性剂及浓度对含大客体分子和甲烷系H 型水合物生成过程的影响实验研究,并与不含表面活性剂的生成过程进行对比。结果表明:在相同浓度下,在缩短天然气水合物诱导时间方面,其影响依次为SDS、鼠李糖脂、吐温80、曲拉通X-100;在储气量促进效果方面,其影响依次为SDS、吐温80、鼠李糖脂、曲拉通X-100。表面活性剂促进效果随浓度升高整体呈现先升高、再降低的趋势。SDS、鼠李糖脂对于天然气水合物的生成均有良好的促进作用,尤其是鼠李糖脂这一环境友好型的生物表面活性剂,首次用于天然气水合物的生成实验,既保证了较高的生成速率,又兼顾了环保性的要求;曲拉通X-100 则不宜作为H 型水合物的表面活性剂。(图7,表1,参20)

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刘锴1,王学军1,张杰2

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索道布管是陡峭山地管道安装的有效施工方法,由于索道布管过程非线性明显,因此传统数值计算无法合理核算实际工况。对中缅管道改线工程中应用的索道吊装系统承载索系和索系支架受力进行建模,利用仿真优化技术分析承载索、索系支架的受力和变形状态,设计和安装了安全经济的索道吊装系统,成功解决了大口径、长距离高陡坡管道安装技术难题。结果表明:采用仿真优化技术可以对管道索道吊装系统非线性受力状态进行准确的受力、位移分析,与传统的解析计算方法相比,可以充分考虑索系的非线性状况,对实际工况进行最大程度的仿真,并能够实时读取全位置受力及位移变化,确保索道在山地管道施工中的安全使用,为以后山地管道建设提供借鉴。(图7,表5,参20)

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何兆洋1,2,何利民1,刘海潇3,王丹1,张雅馨1

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在海洋油气开发中,随着输送压力和管流速度的不断增大,由管道内流引起的振动问题成为流动安全保障的重要内容之一。通过搭建组合立管实验平台,对由气液两相流引起的流激力展开研究。根据持液率信号与实验观测结果,对立管内局部流型进行划分,对流激力的影响因素进行分析,建立了流激力波动主频和最大流激力均方根值Frms 的计算模型,结果表明:Frms 出现在段塞流与搅混流的边界处;随着入口含气率的增大,Frms 基本呈现先增大、后减小的规律,但对于SS Ⅱ型严重段塞流,仍然能够产生较大流激力。研究成果可为海洋立管系统的设计、运行提供理论参考。(图8,表1,参20)

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明玉广,王传富,蓝强,李卉,刘振东,吕树泉

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通明海峡周边海域环保要求较高,穿越地层复杂多变,地下淡水、海水交互出现,穿越井段长且摩阻大,地层松散致使保孔非常困难,极易造成冒浆、泥浆性能变化、钻头泥包、地层漏失等钻井难题。基于此,研选出环保型泥页岩抑制剂、抗盐降滤失剂及润滑剂,并研制了极浅层环保固壁泥浆体系,其具有优异的泥岩抑制、润滑、抗固相污染及固壁性能。在定向穿越通明海峡工程中的应用表明:新研制泥浆性能稳定,润滑效果突出,能有效降低泵压和摩阻,井壁稳定性强,且无钻井复杂事故发生,缩短定向穿越钻井周期87 天,为顺利拖管提供了可靠保障。(图2,表9,参20)

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古丽1,黄秋雨2,宋晓琴2,陈妍君3

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为研究成品油管道油顶水投产的混液规律,减少投产过程造成的混液,采用OLGA 软件,建立了云南某成品油管道油顶水投产数值模型,模拟了多种油顶水投产工况下的混液量,并分析了流量、停输时间、停输时混液头位置对混液量的影响。结果表明:流量对混液量影响最大,增大流量可有效减少混液量;停输时间对混液量的影响存在临界值,当停输时间超过临界值时,混液量不再增加;停输时混液头位置的影响规律主要由混液段所处地形决定。研究成果可为成品油管道中间站、末站油水混液储备罐的建设规模提供参考。(图6,表9,参27)

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曾辉1,2,强毅2,王自林1,刘争1,白港生1,高子凌1

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常规的管道漏磁检测器无法满足长输变径管道的检测需求,故研制了一种可变径检测器的磁铁探头机械结构。新设计的磁铁探头机械结构采用浮动分块形式,通过在40~48 in(1 in=2.54 cm)可变径检测器一前一后交错布置探头,实现了整体磁路结构优化。通过磁化能力测试、机械性能测试及整机牵拉测试一系列试验表明:该机械结构具有足够的磁化强度,在变径管道中探头紧贴管内壁而不发生干涉,能够实现探头的全覆盖,并适应变径管道的通过能力要求。合理的浮动磁铁探头机械结构是油气变径管道腐蚀检测成功的前提,研究成果可为推动中国变径管道漏磁检测系列化技术的发展提供参考。(图7,表1,参20)

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曹会清1,寇宝庆1,冉洽闻1,陈鹏坤2,冉潍宇2

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盾构法是管道穿越江河普遍采用的施工方法。以中俄东线天然气管道黑龙江盾构穿越工程中的管道安装为例,介绍了适用于大口径管道的曲线敷设技术。盾构隧道设计轴线为4%下坡段+弹性敷设段+平巷段+弹性敷设段+4%上坡段,安装直径1 420 mm、壁厚33.4 mm 的K65 直缝埋弧焊钢管。由于竖井操作空间有限,因此管道牵引过程不可逆。采用轨道小车运输管道+牵引的安装方式,小车面临悬空、脱轨及管道被卡风险,安装极为困难。采用小断面盾构隧道内大管径管道曲线敷设技术,解决了管道牵引系统的设计制造、管道小车在隧道曲线段的脱轨与悬空、竖井内S 形管道穿针式吊装的技术难题,为今后此类盾构、顶管隧道内安装大口径管道提供了参考。(图2,参20)

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张春涛1,梁凌云1,郄喜飞2,张沂2,曾萍1

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针对苏里格气田井间串接、井口湿气计量工艺模式下单井无液相计量的问题,提出了节流式流量计与涡街式流量计组合测量湿气气液两相流量的方法。通过将两种流量计测量管集成,再加上差压静压、频率温度集成式传感器,简化了流量计整体结构。采用室内空气-水两相流实验平台对该组合式湿气流量计的计量精度进行测试表明:当瞬时液量为0.05~4 m3/h 时,组合式湿气流量计气相、液相测量误差分别在5%、20%以内。采用分离计量装置在气井井口对组合式湿气流量计计量精度进行测试表明:泡排气井气相、液相测量平均误差分别在5%、20%以内,能够准确反映气井出液规律,可为泡排加注制度优化提供指导;柱塞气举井气相测量误差在8%以内,液相测量误差较大,但能够准确反映柱塞气井出液特征,测试结果可为柱塞气井工况诊断及生产制度优化提供依据。(图8,表2,参17)

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潘宇,关鸿鹏,刘青,鲍青

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随着城市燃气管网规模的不断扩大,将合适的运行参数准确、及时下达到调控站,进而实现以经济性和安全性为目标的优化调度,是亟待解决的问题。构建了城市燃气管网稳态优化计算方法,设计了面向复杂管网的优化算法框架,提出了元问题,并阐述了元问题的优化目标和非线性约束。采用适用于大规模变量的非线性优化问题软件技术方案(Python+Pyomo+IPOPT),使用二次序列优化算法,解决了元问题中的优化问题。以某燃气管网为例,对实际解决方案的算法进行了测试,结果表明其时间复杂度较好且性能良好。与利用现有仿真软件进行交互的解决方案相比,该解决方案具有更快、更稳定的优点。(图5,表5,参20)

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金硕1,宁喜风2,孟嘉岩3,孙云峰1

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天然气管输计划的编制主要依赖人工经验,编制过程需要花费大量的时间、精力,不利于管输计划的整体优化。为提高天然气管输计划编制的效率和科学性,通过对现有编制方法进行梳理,将编制天然气管输计划的人工经验编码化,开发了一种管输计划辅助编制软件以寻找可行解。在天然气管网进销平衡、设计输量等约束条件下,以天然气管网能耗最低为优化目标,通过对大量能耗、输量历史数据进行统计、拟合分析,建立了天然气管网优化模型,利用最优化方法寻求最优可行解,并以两条干线管道为例,阐述了生产单耗与周转量拟合过程。研究结果可为复杂的天然气管网系统提供一种高效、科学的管输计划优化编制方法。(图5,表4,参20)

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程浩力1,郭志民2,张春生3,刘为秀1,郝天宇1,宋菁1,侯权芳1,韩婧1

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能源合作是“一带一路”倡议的先驱和主要引擎。在过去10 年间,中国石油企业在“一带一路”沿线国家及海外其他国家开展了上百个油气合作项目并取得丰硕成果,工程技术服务及建设便是油气合作的重要组成部分。作为油气管道建设最主要的内容,水压试验是验证油气管道完整性最常用的方法。基于中东、非洲等油气合作项目中油气田集输管道设计经验,梳理了常用的美国机械工程师协会、美国石油学会、国际标准化组织、英国标准协会、伊朗石油标准、沙特阿美、阿布扎比国家石油公司、壳牌、道达尔、英国石油等国际组织和石油企业的13 项水压试验标准,对比分析了水质、强度与严密性试压压力以及稳压时间等要求,研究结果可为海外油气田集输管道设计及施工提供借鉴。(表4,参20)

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李锴,李江,顾清林,王多才

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随着大数据、物联网、云计算、人工智能等智能技术的不断发展及应用,管道行业由传统管理模式逐步向数字化、智能化发展。国家管网集团西气东输公司坚持以“全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理”为目标,聚焦智慧管网,经过管理创新与技术革新,建立了人工智能与管道行业深度融合的新模式:在已有管道运营体系的基础上,引入工业互联网、机器学习、智能控制等技术,形成了站场智能巡检、分输智能控制、流量计智能检定等核心技术,推动了天然气管道站场智能运行技术的发展;大力发展天然气管道关键设备全面智能感知技术,开展了天然气泄漏检测、站场运维巡检智能化管控、压缩机组与流量计智能监测等核心技术创新;构建管道风险智能管控技术体系, 推进了管道线路风险智能识别、光纤安全预警、管道智能防腐等核心技术的提档升级。在此基础上,国家管网集团西气东输公司高效推进智能管道运行效率再升级,构建了“全方位感知、综合性预判、一体化管控、自适应优化”的智能管网雏形,为中国油气管道的智慧化发展提供了重要借鉴。(表2,参23)

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董绍华1,张轶男1,左丽丽2

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智慧管网具有全面感知、自动预判、自适应、自反馈、自学习等特征优势,近年来得到迅速发展,国内外智慧管网的侧重点有所不同,国外侧重于使用现代模型方法升级传统技术方法,而国内侧重于智慧系统的规划和整体设计。目前中国智慧管网建设仍处于起步阶段,在数字孪生体构建、传感技术、精准检测和评价、决策支持、模型构建、信息共享、大数据深度挖掘等方面缺乏系统性、规划性、科学性,基础模型和智能决策不足。阐述了智慧管网在国家管网多条管道上的开发与应用,逐步实现了设计、施工、运行等多环节覆盖。针对存在的问题,提出了解决方案:管网智能巡护,智慧管网的人工智能,视频实时监控智能识别,管道智能化应急防范,构建基于多源数据的智能化管理平台,灾害一体化智能监测与预警,管道完整性大数据融合、建模、决策支持等。建议进一步采用物联网、云平台、区块链等技术,研究建立管道全生命周期数据标准,构建管道全生命周期数据库,开展智能管网平台设计,包括管道全生命周期资产管控、运行控制、决策支持,最终形成基于多源数据融合的智能一体化管理平台。(参21)

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胡亚博1,吴志平1,吴世勤1,倪少清2,常景龙1

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高压直流输电、油气长输管道建设促进了全国范围内的能源优化配置,但高压直流接地极放电对埋地管道的强直流干扰问题应该引起足够关注。为进一步加强相关风险管控,回顾中国高压直流输电网的发展历程,对高压直流接地极放电影响管道的典型特点进行分析,结合当前实际提出后续风险管控的发展方向。研究结果表明:邻近油气长输管道路由的高压直流输电线路和接地极对管道的影响具有干扰时间不确定、干扰机理复杂、干扰程度大及缓解困难的特点,是管道当前面临的突出安全风险。高压直流输电网调试或故障运行过程中,接地极单极放电会加速管道腐蚀。后续应从加强沟通协调和联合测试,深化腐蚀机理和规律研究,采取综合治理措施等方面提升检测、研究及治理水平,全方位保障国家能源通道的安全稳定。(参32)

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李卫东1,2,黄启玉1,霍富永3,高雪冬1

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蜡沉积是含蜡原油在管输过程中面临的重要流动保障难题,生产上常采用机械清管的方法清除管壁蜡沉积物。由于目前对蜡层剥离机理认识不足,现场清管作业仍然依赖操作经验,卡球蜡堵事故时有发生。通过对原油管道通球清蜡研究的关键问题进行系统阐述,分别从蜡层剥离机理、清蜡效率、蜡层破坏力3个方面详细梳理当前原油管道通球清蜡领域的研究进展,指出蜡层强度、清管器前油蜡浆液流变特性和流动规律以及蜡沉积物积聚成塞条件应是该领域今后研究的关键问题和主要方向。(图3,参41)

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周登极1,邢同胜2,张麟2,马世喜1,郭永华2

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大数据时代的来临带来了工业的大变革。为了提高工业生产效率、安全性和自动化水平,需要通过对工业大数据的充分挖掘利用,从海量数据中发现隐藏的规律,从而提高工业领域的信息管理水平,为智能监测、运行及维护提供技术支持。以大数据为背景,通过实例分析了数据挖掘技术在天然气管网负荷预测、安全预警、调度优化及性能监视中的应用方案及应用效果,进而从多源数据融合、综合信息平台建设、全生命周期管理等方面探讨了数据挖掘及相关技术的发展方向,展望了天然气管网数据挖掘广阔的应用前景。(图8,参22)

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康琦1,吴海浩1,张若晨2,樊迪1,李晓平1,王玮1,宫敬1

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针对集输管网多相输送体系、不同拓扑结构及输送工艺在数字油田智能化建设中的仿真模拟需求,基于图论方法和管网对象设计了可表示复杂连接关系的通用管网数据结构,耦合流动单元水热力数学模型与节点平衡关系建立了普适性的管网非线性方程组,提出了鲁棒性高的求解方法。以油田集输工艺设计、运行及优化等场景中独立使用或在综合管理系统中集成应用为目标研制了计算软件,通过对比商业软件计算结果,验证了所开发软件的适应性和准确性,同时从工程实用方面探讨了其应用前景。(图22,表1,参32)

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郑宏伟,刘喆,吴岩

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针对天然气检定过程流量精确调节及质量精密管控的实际问题,研发了一套适用于多气源工况条件的中高压天然气计量智能检定系统,打破了原检定过程工控与数据处理系统之间的通信障碍,将多系统数据与指令融合互联、实时交互,实现了检定设备的全智能控制。该系统建立了标准装置质量控制系统平台,通过风险预测实时评估标准装置偏差变化趋势及影响;拓展了流量仪表性能评价业务,通过建立多维度数学分析模型,对流量计进行全生命周期运行状况分析、评价;通过重构检定作业模式,实现数据中心操作站控系统远程全流程操作;探索采用防爆AGV 运输车、防爆机械臂、定制视觉测量系统实现仪表的智能拆装。此外,从在线检定校准技术、计量技术智能化升级、计量科技产业化平台3方面对天然气计量检定智能化技术进行了展望。(图5,参19)

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刘翼1,张安祺2,陈璐瑶2,丁疆强1,陈欣2,李斯2

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近年来,随着城镇化进程的持续推进,部分管道的周边环境不断变化,相应管道的高后果区范围也随之发生变化,准确、高效地掌握环境变化数据以持续更新高后果区信息对管道企业的安全管理工作具有重要意义。由于短期内管道沿线具有自然地物变化较少、人工地物变化频率较高的特点,利用高分辨率正射影像与多光谱影像,提出一种基于多源遥感影像的高后果区变化检测方法。该方法在超像素分割基础上,以LBP-HOG融合特征和光谱梯度差方法对多源数据的变化信息进行提取。实验表明,此方法对管道周边人工地物的变化检测具有较高的准确性,可有效提高高后果区管理的工作效率。(图9,表1,参20)

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刁宇1,王宁峰2,刘朝阳3,朱峰3,李静3,王乾坤2,李春漫3,田望3

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输油管道具有里程长、输送介质高危、管道沿线水文地质条件复杂等特点,一旦油品在环境敏感区发生泄漏,将会造成严重的环境污染事件。以某环境高后果区为例,基于Visual-Modflow软件,建立概念模型、水流模型及溶质运移模型,模拟输油管道泄漏情景下石油烃在地下水中的迁移扩散规律,采用改进的内梅罗综合指数评价法对地下水状态进行预警,根据水质变化速率与预警级别之间的关系确定不同井的预警级别。结果表明:采用输油管道泄漏地下水污染风险预警评价,能够有效预警油品泄漏情况,预判输油管道泄漏溢油扩散趋势。(图4,表6,参20)

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胡雄伟,冯新,周晶

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利用导波技术检测管道缺陷,将不可避免地遇到多缺陷相互作用问题。针对此类问题,利用数值模拟方法研究管道中双缺陷相互作用规律,建立双缺陷管道的三维有限元波动数值模型,并通过与已有实验结果的对比验证所建立模型的正确性,在此基础上系统研究相同大小双缺陷相对位置对导波反射特性的响应机理。研究表明,对双缺陷管道而言,两缺陷的相对周向位置对缺陷总体反射的影响很小,反射系数几乎不随缺陷的周向间距变化而变化;两缺陷的相对轴向位置对总体反射有较大影响,反射系数随轴向间距呈周期性变化。此外,在一定轴向长度范围内的多个缺陷,其反射系数近似符合叠加原理, 这对局部缺陷群的检测有重要意义。(图10,表3,参20)

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张勇1,李玉相2,李建廷1,刘宝利3

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天然气放空对气源和用户均会造成显著影响,同时在工程实践中存在较大安全风险,因此放空是输气管道维修施工及应急处置中的重要环节之一。基于天然气管道实际情况及相关标准规范的要求,采用科学工具确定放空关键参数是确保放空安全经济性的关键。通过对中缅天然气管道进行深入分析,确定其放空初始压力、选择可行的放空方式、计算放空时间、评估其对环境的影响;并对中缅干线管道放空实践等进行论述,为合理组织输气管道维修施工、提高输气生产调度决策水平提供了实践依据与技术支持。(图10,表4,参20)

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蒲斌

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电驱离心式压缩机组联轴器处的对中会影响机组的运行稳定性,因此需要在现场进行校验,并修正压缩机生产厂家的冷态对中数据,以确保冷态对中的准确性,提升对中质量。根据离心式压缩机组的结构及运行特点,分析机组冷态与正常运行状态时的差异,得出冷态对中的影响因素,并提出了计算和修正冷态对中数据的公式。从热膨胀、轴上升高度、顶升高度、工具挠度4个方面分析其对离心式压缩机组冷态对中的影响。在计算材料热膨胀数值的过程中,发现其具有明显的线性关系,据此简化了热膨胀数值的计算方式。通过状态监测工具得出转子轴中心的上升高度,并对冷态对中过程中的转子顶升高度进行修正,最终得出修正的冷态对中数据,对指导压缩机组开展冷态对中具有一定借鉴意义。(图9,表1,参23)

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樊学华1,祝亚男2,于勇1,张红1,金永青1,李向阳1

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随着国内外油气田的深度开发,介质工况愈发复杂苛刻,高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)内衬技术是控制油气田地面集输系统及注水系统腐蚀泄漏、延长管道服役寿命的重要措施之一。基于等径压缩HDPE 管的内衬原理,结合国内外标准规范,从设计、施工、经济性3方面进行对比分析,提出了HDPE内衬管的材料性能要求、HDPE内衬技术的适用工况、内衬管与基管的结合形式、放空口设计原则,以及基于安装和存储最小壁厚、内衬层稳定性和抗塌陷强度三个方面确定的HDPE内衬管壁厚。对比了不同HDPE内衬管技术的接头形式,提出优先考虑法兰连接方式。介绍了HDPE内衬技术的施工安装工序和热煨弯头内衬的形式,并对施工质量控制关键点和要求进行总结。对比不同油气田管道选材方案的经济性,以期推动HDPE内衬管在油气田管道的应用,从而更好地解决管道腐蚀泄漏问题。(图2,表3,参20)

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严密

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为减少天然气长输管道线路截断阀误关断次数,提高阀室泄漏检测系统的可靠性,基于大量阀室误关断事件的原因分析,结合气体流体力学理论,运用SPS仿真软件建立了长输天然气管道泄漏仿真模型。探究了天然气长输管道泄漏过程中泄漏位置、管道运行压力等条件对压力下降过程的影响规律,并在此基础上计算在特定管道出现泄漏时可能发生的最快压力下降过程数据。据此,设计了一种天然气管道线路截断阀误关断判断算法,并编写了管道泄漏线路截断阀关断的控制程序。仿真数据及试验结果表明,该方法可根据压力变化特征实现误关断信号与真实泄漏信号的判断,降低系统误关断率。(图5,参28)

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万宇飞1,邓道明2,李立婉3,刘春雨1,程琳1,王冰月1,陈正文1,黄岩1

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湿气管道在实际运行中,需要基于某些方法确定清管周期,以保证管输效率。为研究国内常用清管周期确定方法的适应性,对最小输气效率法、最大允许压降法、最大积液量法存在的不足进行剖析,并基于2条实际管道,重点研究了清管后管线输送效率和积液量的变化规律。结果表明:当利用最大积液量法时,决定清管周期的关键因素是清管液塞量而不是管内积液量;通过静态积液量确定清管周期的做法具有一定的局限性;当管道输送量较大时,利用最小输气效率法和最大允许积液量法得到的清管周期均为无限大,无法有效应用;对于实际管道,无论是最小输气效率法还是最大积液量法,得到的清管周期都过于短暂,不能用于指导现场清管周期的确定。(图6,表1,参28)

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张启亮,尚义,郭锴,邓忠华,张帆

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长输管道在输送柴油的过程中,柴油质量会随着输送里程的增加而不断降低。以西部成品油管道为例,通过批次跟踪及取样测试的方法,对柴油输送质量的影响因素进行了研究。结果表明:0#柴油、-35#柴油到达末站时的闪点衰减平均值分别为5.75℃、3℃,建议0#柴油、-35#柴油最低进线闪点值分别为66℃、48℃ ;在顺序输送过程中,相邻油品性质差异较大时,柴油质量降低程度较高;管道的停输时间越长,柴油质量降低程度越高,建议减少管道停输时间;管道中的杂质会造成柴油输送质量下降,定期进行清管作业有助于提高管输柴油质量;当管道运行流量大于临界流量时,管道流量变化对柴油输送质量的影响不显著。研究成果可为长输成品油管道的经济高效运行提供理论参考。(图4,表4,参23)

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周宁1,陈力2,吕孝飞1,李雪1,黄维秋1,赵会军1,刘晅亚3

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环境温度导致的气云密度差和大气湍流变化是LNG泄漏扩散的主要影响因素,研究环境温度变化对LNG扩散规律的影响尤为重要。采用Fluent软件中组分输运和Realizable k-ε湍流模型,建立LNG地面泄漏气云扩散数值模型,探究环境温度对LNG泄漏扩散过程中甲烷体积分数的分布规律、气云密度、大气湍流强度的影响。结果表明:当环境温度较低时,LNG气云中各甲烷体积分数线出现“锯齿状”现象,造成甲烷爆炸下限(Low Flammability Limit,LFL)、1/2 LFL的水平扩散范围均增大;当环境温度较高时,甲烷LFL最远扩散距离较低温环境多115m,造成甲烷1/2 LFL的水平顺风方向扩散距离增大;甲烷体积分数大于1/2 LFL的区域的大气湍流强度增幅则随温度升高而增加,而甲烷体积分数小于1/2 LFL的区域的大气湍流强度增幅随温度的升高而减小;在泄漏源周围100~200m内,由于“逆温”所造成的大气湍流强度的增幅达0.79倍。研究结果可为LNG泄漏危害区域预测、安全储运、应急救援提供参考。(图13,参38)

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钱建华,牛彻,杜威

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国内外长输管道的建设、运行已迈入数字化时代,大量新技术的研发及应用为管道智能化管理提供了技术支撑,同时也提出了挑战。对国内外管道智能化技术的发展现状进行了调研,结合目前管道智能化技术在油气管道行业内的应用情况,建立了“数据层-服务层-应用层”的管道智能化管理核心架构,并提出了“做好顶层设计,将管道数据的管理贯穿管道的全生命周期;坚持以问题为导向,抓住主要矛盾;正确处理好数据、技术、生产与管理的关系”的管理原则。通过对管道智能化管理的典型案例进行分析,总结出了多技术融合的应用趋势,以期为中国管道智能化管理的提升提供参考。(图5,参26)

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刘建臣1,刘攀2

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近年来,电驱离心压缩机组在天然气管道压气站中被大量采用,国产电驱机组虽然起步较晚,但发展较快。回顾了国产电驱离心压缩机组在天然气管道的应用现状及发展概况,系统归纳了机组主要单元的组合方式、成套方式、电动机、变频调速装置、控制系统的主要技术特点。通过运行数据分析、典型故障分析及与进口机组对比分析等方法,归纳总结了国产电驱机组相对进口压缩机组的优势与不足,并在设计、运行、管理及售后方面提出建议。从20MW以上国产电驱机组研制、国产电驱机组推广、变频高速异步电动机应用、集成式压缩机的研制以及磁浮轴承在国产分体式电驱机组上的研制与应用等方面进行了展望,认为国产电驱机组必将成为未来中国天然气管道输送的核心动力装备,也更加安全、环保、可靠、经济。(图2,表1,参19)

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徐磊,侯磊,李雨,朱振宇,雷婷

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机器学习作为实现人工智能的主要手段,通过探索数据规律、建立预测模型来指导决策支持。在目前油气管道系统设备繁多、结构复杂、技术庞杂等背景下,引入机器学习是为了采用人工智能技术解决单纯依靠数学模型难以应对的问题,代替人工从事一些枯燥繁琐、危险程度较高的工作。结合油气管道系统各生产环节,重点阐述了深度学习、强化学习及迁移学习3类机器学习方法的应用研究进展,包括油气管道泄漏、多相流型识别、设备故障诊断及储罐目标检测等应用场景,构建了人工智能技术在油气管道系统的应用框架,指出深度学习、强化学习及迁移学习在该领域拥有较强的应用前景。最后,对机器学习在油气管道领域的应用进行了展望,以期为油气管道系统的智能化研究与发展提供参考。(图1,参43)

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杨涛1,崔伟2,方卫林1,孙冰冰1

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中国正处于油气管道的大发展时期,这既是重大机遇,同时也对提高管道运营水平提出了挑战。阴极保护电位智能采集系统是阴极保护监检测的有效工具,其由埋地传感器、终端采集仪、软件系统等部分构成。目前,该系统已在中国主要管道公司应用,实现了阴极保护参数的实时远程监测,但也存在运行故障率高、数据管理平台兼容性低、分析评价软件算法简单等问题。回顾了阴极保护电位智能采集系统的发展历程,包括硬件开发、软件开发、现场应用等情况,总结了当前实际应用中遇到的问题,并从提高标准化水平、提高可靠性、解决热点问题、助力智能管道建设等方面进行了展望。后续应加大采集系统可靠性和标准化的研究力度,不断拓宽其应用领域,为智能管道建设提供技术支持。(图1,参20)

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孙鹏,谢裕喜,张勇,吴骏,唐小华

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随着内检测的不断推进,大部分管道已经开展了两轮及以上次数的内检测作业,获得了大量内检测数据。由于内检测受外部环境及检测误差的影响,多轮内检测数据在里程、缺陷识别与量化方面存在一定差异,难以实现多轮内检测数据的快速对齐,且人工对齐工作量巨大。为研究内检测数据的快速对齐方法,结合大量内检测数据,构建了内检测数据对齐算法模型,基于该模型实现了内检测数据的快速对齐,并通过不同单位、不同格式的内检测数据进行应用测试。测试结果表明:该方法可以实现管道阀门、三通等特征100%对齐,管节对齐比例达99%以上,弯头对齐比例达90%以上。基于该方法,可快速对内检测数据进行深度挖掘分析,预测管道本体缺陷发展趋势,为管道腐蚀控制及管道本体管理提供数据支撑,实现管道本体风险的预控,提高管道完整性管理水平。(图2,表8,参16)

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刘鹏,李玉星,张宇,孙明源,张玉,张炎

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地质灾害是导致埋地油气管道破坏失效的主要原因之一,特别是管道沿线的山体滑坡、地层沉降及地面塌陷等严重威胁着管道的安全运行。基于已有研究,介绍了几种分析管土耦合作用的常用模型,总结了地质灾害作用下埋地管道应力计算方法。采用实验模拟与数值模拟相结合的手段,开展了塌陷、沉降以及滑坡地质灾害下管土相互作用实验以及FLAC3D数值模拟,分别得到了3种地质灾害下的管道应力分布情况,通过比较实验结果、数值模拟结果以及管道理论模型计算结果可得:采用有限差分软件FLAC3D开展管土相互作用模拟是可行的;仅考虑管道、输送介质以及土体重力载荷得到的理论计算结果与实验及数值模拟的结果相差很大,需要考虑土体摩擦力以及黏聚力等参数的影响,对管道应力计算方法进行改进。(图12,参25)

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凌嘉瞳1,董绍华1,张行2,蒋毅3,魏昊天1

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安全系数是管道完整性评价方法的重要参数之一,传统评价方法仅考虑了管道所处地区等级对其影响,未能全面评价管道的真实安全状态。提取管道相关风险因素,比较各因素间相对重要程度并建立表征不同风险状态的分值体系,根据所得风险分值对安全系数进行修正,使得修正后的安全系数能够反映含缺陷管段实际风险状态;结合径向基网络方法的自学习特点,将各风险因素作为输入,修正后的安全系数作为输出,建立基于径向基网络的管道安全系数计算模型。由模型训练得出的修正安全系数与测试样本吻合度较好,验证了模型的准确性。结果表明:修正安全系数在考虑地区等级的基础上同时引入了其他重要风险因素的影响,为管道完整性评价中的安全系数取值提供了新的思路。(图3,表9,参21)

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张菁1,董绍华2,刘冀宁1,陈一诺2,彭玉杰2,伍志明3

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氢致开裂是高含硫气田集输管网、长输管网管线钢失效的主要模式之一,为明确管道氢致开裂的机理与过程,对其开裂模式进行了研究。对氢质量浓度在金属裂尖扩展过程中的变化规律进行分析,考虑分形效应的影响,对氢致裂纹的动力学模型进行修正,提出了氢致裂纹扩展的直裂纹-剪切带分形模型:在Gerberich对氢致开裂研究的基础上,基于裂尖的氢化作用与裂纹扩展过程中存在的耦合因素,将断裂过程区的形状与裂纹的扩展长度进行结合,构建了氢致开裂裂纹扩展各阶段分形速率的表达式,得到了更为合理的基于分形效应的氢致开裂数学模型。以材质为16Mn和20钢的天然气管道为例,分别计算了母材与焊缝处的氢致裂纹扩展速率,对比得出两种材料抗H2S的性能,研究结果对于高含硫管道材料的选择具有一定指导意义。(图6,表2,参20)

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李智文1,吴明畅1,王新园1,范玉然2,王磊磊1,明连勋1,刘翼1,刘勇1

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应力状态是环焊缝合于使用评价的关键因素,而错边会引起环焊缝结构的不连续性,导致焊缝所受应力状态发生变化。为了探讨含错边环焊缝在外加载荷下的力学行为以及应力分布情况,通过宽板拉伸试验对含错边的环焊缝应力集中现象进行研究,建立有限元模型对其进行验证,对比了BS7910-2013《金属结构中缺陷验收评定方法导则》和GB/T19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》推荐方法所得的计算结果。研究表明:错边会导致明显的焊缝应力集中,BS7910-2013计算得到的应力集中系数与宽板和有限元模拟得到的结果相比保守度较为合理。含错边管道环焊缝现场缺陷合于使用评价时,推荐采用BS7910-2013对错边进行应力集中等效处理。(图13,表2,参23)

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张羽翀,李龙,黄鑫,张姝慧

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长输油气管道在一般地段埋地敷设,当经过季节性斜坡冻土区时,由于冻融引起的坡体蠕滑作用导致管道产生附加应力。通过安装管道轴向应变传感器可监测坡体蠕滑作用导致的管道轴向应力变化,但开展管道强度评价时,需要明确管道应变监测初始应力,由于应力检测技术多在实验室环境下使用,工程上并不成熟,目前行业内一般通过有限元建模计算方法获取管道应变监测初始应力。以涩宁兰一线某穿越斜坡季节性冻土地貌埋地管道为例,介绍了位于季节性冻土区的管道当前面临的主要风险、土体位移分布形式与位移的确定,以及季节性冻土区斜坡体位移作用下管道的受力和变形情况。采用向量式有限元方法,利用空间梁单元和非线性土弹簧模型对灾害点管道进行了数值模拟,并得到管道现状应力分布,为确定管道本体应变监测截面位置、估计管道现状应力分布及管道安全评价提供依据。(图11,表4,参18)

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孙晓阳,曹学文,谢振强,付晨阳

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为研究气固两相流中固体颗粒间碰撞对冲蚀的影响,提出一种利用直接模拟蒙特卡罗(DirectSimulationMonteCarlo,DSMC)方法和计算流体力学(CFD)计算颗粒间碰撞的冲蚀预测方法。使用Eulerian-Lagrangian方法,将气相作为连续相,通过Navier-Stokes方程求解,颗粒平移运动由离散相模型(DPM)求解。颗粒平移运动由Eulerian-Lagrangian框架下的DPM求解,计算颗粒间碰撞运动时采用DSMC方法以少量采样颗粒代替真实颗粒,碰撞的发生条件通过修正的Nanbu方法判定。分析气固两相流中颗粒间碰撞对弯管冲蚀速率和颗粒分布的影响,结果表明:使用DSMC方法计算颗粒间碰撞,Oka模型的平均百分误差从39.2%降低至27.4%;计算颗粒间碰撞时弯管内拱侧的无颗粒区变小,最大冲蚀位置沿外拱轴线后移5°,同时V形冲蚀痕迹的两翼向外侧扩大。使用DSMC方法计算颗粒间碰撞可以明显降低模型误差,考虑颗粒间碰撞的Oka模型与实验结果偏差最小,是冲蚀预测的最佳模型。(图10,表2,参19)

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周乐1,周廷鹤2,张卫军1

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地下燃气管廊属于半密闭空间,燃气管道一旦发生泄漏极易引发严重的爆炸事故,对泄漏发生后管廊的安全性进行分析可以为事故的应急处理提供理论指导。为此,根据中国某燃气管廊的结构,针对燃气管道最不利点处发生泄漏的情形,采用CFD软件对其进行建模及求解,研究不同泄漏孔径及不同通风模式下管廊内甲烷质量浓度的变化情况,划分管廊内的爆炸危险区域,并对管廊的安全性作出评估。研究结果表明:当泄漏孔径分别为10mm、50mm、100mm时,管廊内甲烷的质量浓度场趋于稳定后,事故通风模式下管廊顶部的甲烷质量浓度较正常通风模式分别下降了50%、45%、36%;当通风量一定时,泄漏孔径的增大虽然会带来燃气泄漏量的增加,但并非一定会导致危险区域的扩大,较小的泄漏孔径可能会带来更大的安全隐患;当燃气泄漏量较大时,如不能控制好通入的空气量与泄漏的燃气量之间的比例关系,反而可能会引发更为严重的后果。妥善处理管廊内燃气管道泄漏事故的关键在于控制好通风量和甲烷泄漏量之间的比例关系。(图6,表3,参23)

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韩旭1,孙楠2,张熙然2,刘喆2,温凯1

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随着天然气消费量的爆发式增长,天然气贸易交接计量对流量计的检定需求越来越大。针对流量计检定过程中工况多样、人工检定效率低下等问题,利用水力仿真软件SPS,通过现场瞬态数据分析与校准,构建出与检定站现场精度水平一致的仿真模型。采用阀的流量系数,推导出各阀所对应流量调节的区域范围。将理论计算得出的调节方式通过仿真模型进行验证,结果表明:该调节方法可以减少调节阀的反复动作,优化了检定操作,加快了检定速度。(图5,表3,参20)

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王言聿1,郭旭2,成志强1
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与传统管线钢管相比,复合材料增强管线钢管(CompositeReinforcedLinePipe,CRLP)具有承压能力高和质量轻等优势,但对其压力设计的研究尚不充分。CSAZ662-2015《油气管道系统》和GB/T35185—2017《石油天然气工业用复合材料增强管线钢管》中最大许用操作压力的设计思路不同,且设计结果差别较大。针对此问题,基于组合薄壁圆筒模型对承压CRLP进行分析,对最大许用操作压力下材料的名义许用应力和真实许用应力进行了区分,进而导出真实许用应力的显式表达形式,并以此作为设计安全裕度的评价指标。分析表明:现有规范和标准中的设计公式均无法保证管线钢和复合材料的真实许用应力为常量,对应两种设计方法,各组分材料的真实许用应力均随CRLP规格差异而发生变化,并且随着试压/预应力处理的历程而改变。基于上述分析和CRLP极限状态下的承载特征,提出一种改进的压力设计方法。新方法优先保证复合材料的真实许用应力为常量,并可由设计系数直接确定;在最大许用操作压力的计算中,考虑了加载历程的影响,物理意义明确。算例表明,其设计安全裕度较现有方法更为合理,对于CRLP压力设计的改进有参考价值。(图7,参22)
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李振北1,王自林1,李卫全1,刘争1,李晓晖1,陈蔚1,钟震宇2,赵振3

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为了减少某些特殊工况下,清管器和检测器皮碗在清管和检测过程中产生的皮碗偏磨现象。深入分析了导致皮碗出现偏磨的原因,提出一种适用于直径355.6mm油气管道的复合耐磨皮碗结构设计方案。利用有限元模拟仿真分析方法验证了复合耐磨皮碗结构在不同管道壁厚下的适应能力和密封性能。结果表明:复合皮碗结构与不同壁厚管道的接触过程中,在保证固有密封性能的条件下,皮碗外边缘上的万向滚珠可以有效减少皮碗唇边与管壁之间的接触面积,分担皮碗唇边所受的正压力和接触应力。说明该复合耐磨皮碗结构设计方案具有可行性,可以有效减缓皮碗唇边磨损,减少皮碗偏磨现象的产生。该复合耐磨皮碗结构设计和密封性能的分析验证,对于丰富中国清管器和检测器用皮碗设计理念,完善清管器和检测器结构设计具有重要意义。(图7,表3,参21)

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张达智1,崔立1,马德起2,施盛林1,汪琳2,杜美憬2

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海上原油贸易交接中,贸易交接数据的准确度关系着买卖双方的切身利益。当船舶计量与FPSO流量计计量数据对比短少率超过3‰时,收货人就可能提出索赔或拒收,产生争议。为此,分析研究了渤海海域近5年FPSO原油外输中的异常情况,并结合相关标准和工作经验,提出影响FPSO原油外输计量准确性的5个因素:人员因素、设备因素、油种因素、方法因素、环境因素。通过对5个因素的系统分析,便于查找影响外输计量的关键控制点,得出减少或消除这些异常情况的方法。研究结果表明:完善相关操作标准和规程,使各项计量操作更加规范合理,可以有效减小计量中产生的误差。(图1,表3,参20)

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刘畅1,2,魏云港2,田宏军2,曹宇光2

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基于三维有限元数值模拟方法,从密封元件的接触摩擦特性出发,创新性地提出一种清管器清洁能力评价方法。利用ANSYS软件建立两种常见形式的清管器在水平直管内运行的三维有限元模型,并通过现场试验对其准确性进行验证。通过分析计算结果,分别对不同摩擦工况下的两种清管器的清洁能力进行对比。研究结果表明:接触摩擦因数对清管器在运行过程中的密封紧密度、切向刮擦力、有效清洁面积均存在影响,随着摩擦因数的增加,清管器密封元件的切向刮擦力增大,而接触紧密度和接触面积减小。在相同摩擦工况下,当密封元件材料和过盈量相同时,直板型清管器的密封紧密度和刮擦力均优于皮碗型清管器;然而在运行相同距离的情况下,皮碗型清管器所能产生的有效清洁面积大于直板型清管器。根据待清洁管道内的杂质类型来合理选择清管器种类可以有效发挥其清洁能力,提高清洁效率。(图13,表2,参27)

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邹永胜

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西南山地油气管道的建设与运行管理存在地质变化复杂、人员活动活跃“两大风险”,同时还 有法律法规标准适用性不强、建设及管理成本预算低、山地油气管道技术缺乏“三大问题”,使得管 道管理的系统性风险高、安全管控难度大。通过系统分析山地油气管道工程特征及管控难点,提出 依托数字化、智能化来解决风险的不可知与不可控、管控体系效能不够高的两大制约因素。结合山 地管道公司业务实际情况,提出了以“五纵两横、两大体系”为核心的数字化转型总体思路,形成了 山地管道智能化运行从数据感知、数据传输、数据存储及标准化、应用与决策优化到智能逻辑控制的 完整技术路线,提高了山地管道风险管控能力及管控效率。系统阐述了山地油气管道智能化建设基 础支撑层(两大体系)、具体应用层(五纵)、平台集成层(两横)的建设实践与成果,并提出了未来的发 展建议。(图1,表4,参20)

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杨喜良,张栋,蔡永军

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油气管道关键设备是国之重器,关乎国家能源安全。核心设备长期依赖进口,已成为制约中 国油气行业高质量发展的瓶颈。党中央、国务院高度重视国产化工作,决定自主攻关,全力防范和化 解“卡脖子”风险。在国家能源局、中国机械工业联合会的大力支持下,中国石油于2007 年开始陆 续启动油气管道设备国产化工作,先后设立两期国产化重大科技专项,联合中国35 个优势厂家共同 攻关,取得了压缩机组、输油泵机组、阀门等6 类关键设备国产化重大突破,打破了国外垄断,保障了 油气能源命脉的全面自主可控,引领和带动中国装备制造业向高端迈进。(表1,参20)

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郝宪锋1,宫昊2,孙国健2,王安泉3,戴永寿2

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油田现场的油气管道外壁通常带有一定厚度的包覆层,脉冲涡流检测技术可实现不拆包覆层 条件下的壁厚检测,可节约大量的包覆层拆装成本。但包覆层的存在使得脉冲涡流检测传感器与管 道之间存在提离距离,导致传感器的等效电阻和电感发生变化,进而对脉冲涡流检测电压信号产生 影响,降低剩余壁厚反演的精度。基于此,采用支持向量机方法(Support Vector Machine,SVM)建 立了提离距离、检测电压信号晚期段斜率与管道壁厚之间的定量化反演模型。利用该模型对壁厚范 围5~21 mm 的阶梯试件开展了0~10 cm 提离距离条件下的剩余壁厚反演测试,反演结果的误差 控制在7%以内,验证了所得反演模型的有效性,并具有较高的实用价值,可为带包覆层的管道剩余 壁厚检测提供参考。(图4,表5,参20)

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李柏松1,苏建峰2,张兴2,董学刚2,高丽3

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输油泵机组及其进出口连接管道在运行过程中出现的振动问题是影响输油管道安全稳定运行的主要威胁之一。分析了管道系统激振力的来源和振动成因,并给出了诊断方法。针对某长输管道输油泵进出口管道出现的振动现象,运用振动测试手段对输油泵及其进出口管道分别进行了振动检测和分析。当输油泵进出口管道振动速度有效值最大达到9.28 mm/s、峰值速度达到13.12 mm/s,则需对其进行整改。综合工艺参数、振动频谱等因素,给出了管道振动的原因是输油泵产生的流体脉动激励,建议更换额定流量更小的叶轮,以减小流体脉动,消除管道系统的振动激励源。更换后的进出口管道振动速度有效值最大为3.19 mm/s、峰值速度为4.51 mm/s,减振效果明显,验证了管道振动为输油泵产生的流体脉动激励所致,保障了输油管道的安全运行。(图6,表4,参20)

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顾清林1,姜永涛1,曹国飞1,葛彩刚2,丁疆强1,高荣钊2,修林冉1,宋莹莹2

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为了掌握高压直流输电工程接地极对埋地管道杂散电流干扰的影响规律,在17 个高压直流 输电工程接地极附近的12 条管道上安装了电位远程监测系统,对管道电位进行长时间连续监测。 通过管道电位变化分析接地极的干扰频次和干扰时间,以及管道受干扰程度、影响范围。监测结果 显示:通过对管道电位长时间连续监测能够准确判断出接地极对管道的干扰影响,2017 年17 个接 地极的总干扰频次为201 次,干扰总时长为657.31 h,较2016 年略有下降;监测到1 987 km 管道受 到接地极的干扰,其中华南地区接地极对管道的干扰较华东、华中及西北地区大。干扰电位分布规 律分析结果表明,接地极与管道的垂直距离越短,靠近接地极端杂散电流流入流出的管段越短,其对 远离接地极端的管道的干扰程度越大、干扰范围越广。(图7,表2,参21)

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刘小川1,刘硕2,顾成曦2,许晶禹2

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针对新疆某100 m3 航煤储罐的吸瘪事故,采用数值仿真技术,通过高阶壳单元有限元模型进 行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,对小型航煤储罐的吸瘪机理进行了详细探讨。通过储罐运 行参数确定罐体承受负压范围,通过模态分析确定无缺陷罐体承受的极限负压,对比了不同工况下 储罐的变形和受力分布,确定了有缺陷储罐极限负压。研究表明,单纯负压并不能导致储罐吸瘪,初 始缺陷和呼吸不畅引发的负压共同导致储罐吸瘪,同时可根据临界载荷确定吸瘪时的储罐呼吸阀通 气量。研究成果可为储罐的修复及后续安全生产提供参考。(图8,表2,参20)

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王绍杰1,胡元潮1,赵文龙2,李勋3,井栋1

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为了研究输电线路故障运行时,接地点短路电流对管道的电磁干扰程度,利用防雷接地分析 软件CDEGS 建立了输电线路杆塔接地网与埋地管道模型,计算分析了不同短路电流幅值、土壤电 阻率、管道间距下管道冲击电压的变化规律。提出了两种新型管道防护措施:①通过改变# 形和方 框射线形接地网形状参数,计算分析了管道冲击电压的变化规律,其表明接地网形状对接地电阻影 响很大,接地电阻越大,管道冲击电压越小;②沿管道敷设非金属屏蔽线(柔性石墨复合接地材料), 对管道进行过电压防护,可以有效降低管道冲击电压,对管道起到保护作用。研究结果可为油气管 道设计施工及安全防护提供参考。(图8,表2,参20)

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周煊勇1,刘半藤1,2,徐菲3,周莹2,吕何新1,2,陈树越1

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油气管柱长期受到地层运动的影响会发生挤压变形,且挤压程度难以度量。利用脉冲涡流的 油气管柱挤压形变估计反演算法,提出了一种基于AIC-RBF 的油气管柱挤压形变估计方法,该方 法包括基于赤池信息量准则(Akaike Information Criterion,AIC)的油气管柱形变多项式拟合优化 算法和基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的多项式参数估计模型。对管柱不 同挤压段的脉冲涡流信号进行测试,获得对应的形变多项式函数,对挤压段的最小臂长进行量化,以 估计其形变程度。实验结果表明:与传统RBF 神经网络算法、BP 神经网络算法相比,AIC-RBF 算 法的量化误差更小、稳定性更强、量化速度更快,满足油气管柱挤压程度无损量化的需求。(图8, 表2,参22)

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王莉莉1,付世博1,乔宏宇2,孙伟栋1,李栋1,吴国忠3

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有效的有限元模型以及合理的网格划分是大型储罐局部缺陷应力分析的基础。为了在保持 计算精度的同时降低大型储罐有限元计算的计算量,通过初步分析弹性地基接触模型计算的储罐沉 降和变形,结合底板的应力分布和变形特点,将储罐底板翘离位置截面上的位移作为边界条件代替 未翘离的底板和整个地基,进而得到简化的二维储罐模型,通过研究各方向网格尺寸对计算结果的 影响获得合适的网格划分方式,最后得到简化的三维储罐模型。对比分析表明:经过简化的二维、 三维储罐模型,有足够的精度代替完整的弹性地基接触模型进行大型储罐的静力分析,既可用于计 算焊缝附近裂纹缺陷的应力强度因子,又可用于评估储罐的剩余强度。(图13,表1,参24)

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何驰1,杨智超2,张家祥1,李振林1,张金亚1

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为了研究RP-3 航空煤油及其所含杂质的物理特性,对华北某机场油库收发作业流程中3 个 不同进出油单元储罐进行取样,并抽滤得到航空煤油油样及固相杂质。采用密度测量仪、毛细管黏 度计、蒸馏瓶等实验仪器测定航空煤油油样的密度、黏度及含水率,并对固相杂质进行电镜扫描及 能谱分析。结果表明:3 个储罐内的航空煤油运动黏度为1.651 2~1.868 8 mm2/s、密度为0.794 9~ 0.795 6 g/cm3、含水率为0.007%~0.009% ;固相杂质颗粒呈球形、棒状、长块形、四面体形等形状; 颗粒主要成分除了C、H、O、Si 等非金属元素,还包括Ca、Al、Mg、Fe、Mn、Co、Ti、K、W 等金属元 素;颗粒粒径范围为8~15 000 μm,杂质颗粒粒径大于150 μm、50~100 μm、30~50 μm 以及其他粒 径范围的质量占比分别为83%、15%、2.3%、0.1%。粒径大于150 μm 的杂质颗粒易于分离,而粒径 小于150 μm 的杂质颗粒通过常规方法则难以实现分离。为此,选取粒径20~150 μm 的杂质颗粒 为例,根据比重瓶法测定的密度结果,拟合得到了RP-3 航空煤油杂质颗粒的密度变化函数模型,可 为航空煤油固体杂质分离提供有效指导。(图7,表8,参21)

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谢崇文1,2,陈利琼2,何沫1

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为保证穿越河流管段的正常运行,需要定期检测管道埋深。针对定向钻穿越大埋深管道检测 过程中电磁信号不稳定导致检测结果不准确的问题,通过改变不同埋深穿越管段的电磁信号校准方 法,对One-Pass 水下管道检测系统进行优化,提高其在定向钻穿越管道检测中的检测精度。结果 表明:利用优化后的电磁信号校准数据计算得到的结果与实际情况的符合度更高,说明优化后的 One-Pass 检测系统能满足水深40 m 范围内的定向钻穿越管道敷设状态检测要求。研究成果对定 向钻大埋深穿越河流管段敷设状态检测具有指导作用,对保障穿越河流管段的安全运行具有重要 意义。(图3,表1,参20)

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李龙冬,王柏盛,李小龙,郭靖

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长输天然气管道在生产运行过程中由于改造或检修作业的需求,对干线管道进行放空是其服 役期间的重要环节。通过对比国内外输气管道的3 种放空降压方式,并经过西气东输二线、三线管 网集中动火工艺处置实践的验证,总结了一种利用输气管道压缩机进行多管段连续降压后放空的阶 梯式降压方法。实践证明:与传统直接放空方法或外接压缩机降压放空方法相比,阶梯式降压法能 够大幅减少天然气放空损耗量和缩短放空时间,降低放空噪音对周边生产、经济活动的影响,具有高 效、经济、安全、环保的特点,特别适用于长距离输气管道多管段连续集中检修作业时的降压放空操 作。(图9,表4,参20)

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刘朝阳1,栾石柱2,韩文超1,张雪琴1,王雪莉1,李在蓉1,杜娟1,关中原1

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为探究不同蜡沉积因素对大庆原油结蜡规律的影响,采用单一变量法,控制不同的结蜡时间、 油壁温差、温度区间、剪切速率等影响因素,利用某新型动态蜡沉积试验装置对大庆原油进行蜡沉积 对比试验。结果表明:当剪切速率一定时,随着结蜡时间延长,蜡沉积量逐渐增多,蜡沉积速率逐渐 降低;当结蜡筒壁温度不变且在析蜡点以下时,随着油温的升高,蜡沉积量逐渐增大;当油壁温差保 持不变且温度区间逐渐上升时,蜡沉积量逐渐减小;剪切应力与剪切剥离蜡量并非线性关系,当剪 切力达到某一临界值时,蜡沉积层会被油流冲刷下来。研究结果可为未来含蜡原油管道的输送提供 借鉴与技术支持。(图2,表5,参25)

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樊海龙1,李欣业1,袁志丹2,郄彦辉1,王雅雪1

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为研究储液罐在双向地震波激励下的地震响应,以15×104 m3 立式浮放隔震储液罐为对象, 利用有限元软件ADINA 考虑接触非线性,进行大型立式浮放储罐隔震响应数值分析。整个系统主 要分为基础隔离部件和液体-结构相互作用子系统两部分,分别利用壳单元和势流体单元模拟罐体 结构和液体区域,并用弹簧-阻尼系统等效代替三维隔震。利用Bathe 积分法对储液罐进行提离响 应、加速度时程、液体晃动波高、罐壁应力变化、基底剪力及倾覆力矩分析。结果表明:在El Centro 地震波激励下,隔震前罐底发生了提离且提离区域呈“月牙形”,隔震后提离现象消失。在储液罐中 安装隔震层可以有效降低加速度、罐壁应力、基底剪力及倾覆力矩等动力响应,但隔震后储液罐液面 晃动的波高有所增大。研究成果可为储液罐的隔震设计提供参考。(图12,表1,参23)

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李振北

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为了评估小口径管道内复杂工况条件对全聚氨酯清管器通过性能的影响,分析可能造成清管 器整体断裂的原因,现场截取直径323.9 mm 的真实变形管道,利用三维数字扫描成像(Scan To 3D) 技术和聚氨酯材料力学性能实验,分别建立直径323.9 mm 全聚氨酯清管器通过直管单边变形和管 内结垢管道的3D 显式动力学仿真分析模型。通过对仿真模型进行求解,结果表明:全聚氨酯清管 器针对直管段管道单边凹陷变形、直管段管道内壁结垢等工况均具有较高的通过能力,且清管效果 良好。全聚氨酯清管器通过单边凹陷变形过程中产生的弯曲应力和接触应力不足以导致清管器表 面出现严重划伤、皮碗撕裂及整体断裂等情况;在通过管道内壁结垢管段的过程中,前后皮碗间筒 体上产生了轴向挤压大变形,同时严重的径向外扩撕扯是引起清管器筒体整体撕裂性断裂的主要原 因。研究结果可为提高中国小口径全聚氨酯清管器清管方案设计水平提供指导,并可促进其工程应 用的推广。(图9,表4,参20)

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刘雪光1,2,张伟浩3,吴东容1,2,王潇1,2,冯淑路1,2,张兴龙1,赵彦琳3

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中缅原油管道澜沧江跨越段是整个中缅原油管道的“咽喉工程”,确保其安全运行显得尤为重要。 在相对于澜沧江跨越段下游的二维河流地图轮廓基础上,建立了跨越段溢油事故下游河道的二维计算 域。采用SST k -omega 湍流模型,结合追踪多相流界面的VOF 方法,针对澜沧江不同水期、不同泄漏位 置、不同泄漏方式共12 种泄漏工况分别进行了模拟计算;将12 种泄漏工况下泄漏到澜沧江的原油量均 按照最大泄漏量进行处理,分析了泄漏油品在江面的扩散情况、沿河流流向的扩散距离,得出不同影响 因素下原油在澜沧江中的扩散规律。模拟结果对于现场预判原油扩散的位置以及围油栏的投放具有参 考价值,可为澜沧江跨越段溢油事故的应急处置及环境保护提供有力的技术支持。(图18,表3,参20)

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谢小芳1,周凯1,周李渊2,王玉刚2

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为了研究太阳辐射对浮顶油罐温度场的影响,有必要掌握受太阳辐射影响原油在浮顶油罐中 的温度变化规律。通过分析浮顶油罐与环境换热过程,建立2×104 m3 浮顶油罐的三维模型,对一 天内浮顶油罐油品及罐壁的温度变化进行数值模拟。结果表明:在以太阳辐射为主的环境变化影 响下,浮顶油罐的近壁面和浮盘处会产生温度梯度较大的高温油层,深层油品温度受到的影响较小。 结合模拟结果,提出了考虑太阳辐射时,在不同条件下使用不同罐壁温度计算公式的建议,从而降低 浮顶油罐容积的修正误差。(图6,表2,参24)

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李政兵1,梁永图1,徐宁1,廖绮1,张浩然2,阎凤元1,王艺1

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天然气作为一种清洁、绿色的能源,在全球能源消费结构中占比越来越重。目前,虽然已有大 量关于天然气供应链优化的研究,但多集中于单一供应方的最优需求分配,对多方竞争市场下的天 然气供应链优化研究鲜有报道。针对两供应方竞争同一市场,以两方所获总利润最大为目标函数, 考虑供需平衡约束、管道建设约束、站场建设约束以及储气库建设约束等,对两方分别建立混合整数 二次规划(Mixed Integer Quadratic Programming,MIQP)模型以及混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)模型,并结合粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法对模型进 行求解。将模型应用于某一沿海地区的天然气供应链系统,求解得到各供应方的供气方案和建设方 案。计算结果表明:该模型具有一定的适用性,模型求解的稳定性较好。研究成果对于考虑市场竞 争的天然气供应链优化、保障天然气资源供应的经济性和稳定性具有指导意义。(图7,表5,参20)

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