含杂质超临界CO_(2)管道止裂分析及控制方案

管道输送作为CCUS技术的关键环节,在超临界高压环境下输送CO_(2)时,由于含杂质CO_(2)特殊的相特性,一旦发生泄漏,压力会维持较高值且温度急剧下降,输送管道易发生裂纹扩展,造成断裂事故。基于延长油田一期36×10^(4)t/a超临界CO_(2)管输预研方案,根据减压波速度计算模型和管道裂纹延性扩展止裂判据,采用修正后的Battelle双曲线法对管道进行止裂分析,对无法满足止裂要求的设计方案进行增加壁厚试算。结果表明:材质为X80、尺寸为Φ140 mm×6.0 mm的L12管线韧性值满足工况下裂纹控制的要求;而同样材质等级、壁厚组合为Φ168 mm×6.0 mm的L11管线所提供的止裂压力低于平台压力,无法保证管线发生裂纹延性扩展时能够自行止裂。对于L11管线,通过将管道壁厚增加至7 mm,其他设计参数不变,可以实现裂纹自行止裂。该研究可为实际工况下Battelle双曲线法在超临界CO_(2)管道断裂控制的应用提供理论基础与实际范例。

长输油气管道智慧工地数字化管理流程浅析

随着我国经济社会的发展,对于石油及天然气的需求也越来越大,长输油气管道的建设也随之高速增长,管道工地也越来越多[1]。2017年,中国石油提出了建设“智能管道,智慧管网”的发展目标,将实现油气管网“全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理”,智慧工地的构建是其中至关重要的一环[2][3]。当前,智慧工地在市政、交通、电力等行业已经有了长足的发展,但在长输油气管道建设中的应用仍处在探索与试用阶段。基于此,本文对长输油气管道智慧工地建设的数字化管理及建设实践方案进行探讨和研究。

长输油气管道内检测技术

管道内检测技术是长输油气管道内检测最有效的方法之一,是长输油气管道缺陷检测、评估与完整性评价的重要手段。随着我国能源行业的高速发展,管道成为能源输送的最有效载体,这对管道内检测技术提出了新的挑战,应运而生多种新的检测方法与解决方案。梳理了长输油气管道内检测技术的发展过程,阐述了长输油气管道内检测技术的国内外研究现状,针对长输油气管道内检测现存在的问题,对新技术、新方法的原理、应用情况进行归纳总结,并提出管道内检测行业的未来展望。

基于气-固两相流喷嘴实验的20G钢冲蚀机理研究

目的由天然气管道内壁减薄及穿孔导致的天然气泄漏事故频繁发生,输气管道面临着日益严重的冲蚀磨损问题。针对这一问题需要明确输气管道材料的冲蚀行为及机理,为抗冲蚀材料设计和延长管道使用寿命等工作的开展提供有效支撑。方法基于ASTM-G76测试标准,采取气-固喷嘴冲蚀试验研究方法,利用空气射流冲蚀实验机,开展不同冲击角度和冲击速度下天然气管道材料20G钢的气-固冲蚀实验;采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等设备分析试样表面冲蚀形貌及特征;采用Ahlert冲蚀模型对实验数据进行拟合,建立20G钢的冲蚀率方程。结果当冲击速度(15~72 m/s)增大时,冲蚀率随之增大。当冲击角度(15°~90°)增加时,冲蚀率随之减小。冲蚀面积随着冲击角度的增加而减小。在低冲击角度下(15°、30°),固相颗粒的“犁削”为主要冲蚀及材料移除机制。在中等冲击角度下(45°、60°),冲蚀机制呈现混合形式,犁削、压实与开裂共同作用于材料表面。在高冲击角度下(75°、90°),以压实和开裂为主要冲蚀及材料移除机制。结论在气固两相流作用下,20G钢的冲蚀磨损过程符合典型的塑性材料冲蚀规律。颗粒冲击速度不会直接影响冲蚀机制,颗粒冲击能量的变化是影响冲蚀率的主要因素。建立了适用于天然气管道材料抗冲蚀性能对比和CFD冲蚀模型的冲蚀速率方程。

特殊螺纹接头密封面微滑接触行为研究

特殊螺纹接头在井下服役期间受到交变载荷作用,导致接头密封面处发生微滑,影响接头的密封性能。为研究特殊螺纹接头密封面处的微滑接触行为,基于弹性杆振动微分方程,建立了特殊螺纹接头微滑模型,分析了接头密封面的黏着-滑移临界区域及载荷-位移的迟滞特性;利用数值仿真软件建立了接头摩擦接触有限元模型,考察不同内压载荷、位移幅值和摩擦因数的影响下,接头密封面接触压力、相对滑移距离和剪切摩擦力的变化规律,得到了接头密封面处黏着-滑移状态的临界转化范围。研究结果表明:接头的摩擦接触有限元模型可模拟井下实际工况下接头密封面的微滑接触行为;随着内压载荷的增加,相对滑移距离减小、剪切摩擦力和黏着长度增加;随着位移幅值的增加,相对滑移距离增加,黏着长度减小;在内压载荷60~70 MPa之间,位移幅值0.02~0.025 mm之间,分别在密封面处发生黏着-滑移状态的临界转化;随着摩擦因数的增加,密封面相对滑移距离减小,剪切摩擦力和黏着长度增加。研究结果可为动载作用下特殊螺纹接头密封性研究提供参考。

基于PCNN图像融合的ECT多相流测量系统设计

针对ECT在多相流测量过程中存在的成像质量不高、精度低、稳定性差等问题,提出并实现了基于PCNN图像融合的ECT多相流测量系统。系统采用模块化设计,主要包括阵列电极传感器模块、电容采集电路模块、上位机成像软件模块。文中设计改进的网络模型,将Tikhonov和Landweber算法的成像结果作为输入进行双通道融合成像,改善了传统算法存在的伪影、模糊的现象。实验结果表明:应用尼龙棒模拟气固两相流对系统进行测试,系统对于微小电容的测量具有良好的稳定性和准确性,通过系统的成像结果可以准确地分辨管道内不同介质的位置,其中对于流型的预测成功率为100%,相含率的测量误差在1%以内。

掺氢天然气管道故障树分析及建模软件开发

针对掺氢天然气管道可能存在的风险与隐患,分析国内外各类管道失效数据,建立了掺氢天然气管道故障树,共包含10个子树和148个底事件,在掺氢管道失效库基础上采用C#程序设计语言开发了掺氢天然气管道故障树建模软件;应用建模软件对已建立的掺氢天然气管道故障树进行分析。软件计算通过行列法求解出最小割集共189个,其中一阶最小割集106个,二阶最小割集83个;采用双循环法得到148个底事件结构重要度。分析得出防腐措施是否正常工作以及自然灾害是影响掺氢天然气管道安全运行的重要因素。

含裂纹油气管道CFRP修复数值研究

裂纹缺陷引发的管道强度下降是埋地油气管道的主要事故原因之一,而高强度、高模量、耐腐蚀的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)可以很好地缠绕修复缺陷管段。针对有/无CFRP修复20钢含矩形裂纹缺陷管道,采用ANSYS有限元软件模拟内压载荷作用下含裂纹管道修复前后的响应过程,分析了裂纹角度、裂纹长度、裂纹深度、修复长度及修复厚度等参数对含裂纹管道强度的影响规律。研究表明,含裂纹管道的最大Mises等效应力随着裂纹与管道轴向夹角的减小、裂纹长度和深度的增大而增大,内压的增大加剧了缺陷参数对管道强度的影响程度。在工程中要严格控制裂纹在深度和长度方向的扩展,在内部减压后再维修含裂纹管道。CFRP修复厚度是修复后含裂纹管道强度的主要影响因素,随着修复厚度一定程度的增大,含裂纹管道最大Mises等效应力呈线性下降。

管道封堵机器人控制特性响应分析与实验研究

为了提高管道封堵机器人在管道维抢修的效率与精度,设计了一种管道封堵机器人封堵液压控制系统,通过仿真分析,评估了该控制系统的响应特性.搭建了封堵液压控制实验装置,研究了封堵过程中橡胶筒轴向位移的变化,以及不同输出流量对封堵速度的影响.结果表明,所设计的液压控制系统能够确保机器人各个执行机构协调运作,避免相互干涉,液压缸的位移、流量及速度与理论设计值相符.当橡胶筒变形轴向位移达到61.55 mm时,控制系统能够实现10 MPa的油气压力封堵.液压系统流量对封堵速度影响显著,流量越大,封堵速度越快.

油气管道焊缝凹陷韧性损伤研究

针对含焊缝凹陷管道的失效问题,以X80管线钢为研究对象,采用临界空穴扩张比韧性失效准则与数值模拟相结合的方法对管道焊缝凹陷损伤程度进行了研究,探讨了焊接残余应力应变、焊缝余高、凹陷深度、压头尺寸、内压和偏移距离对焊缝凹陷损伤的影响。结果表明:焊接残余应力应变和焊缝余高使管道焊缝凹陷损伤值增大;焊缝凹陷损伤值随凹陷深度的增加而增大;随着内压的增加,损伤值增幅最大值点在凹陷侧部;压头与管道接触面积越小,焊缝凹陷损伤值越大;凹陷偏移达到一定距离时,凹陷附近的损伤值超过焊缝附近的损伤值,此时凹陷可以视作普通凹陷。

基于直流电位降法的缺陷区域多探针检测

油气管道在服役过程中由于制造过程、环境复杂等因素容易产生缺陷,造成管道破裂等事故,因此对管道的无损检测具有重要意义。通过直流电位降法研究裂纹缺陷对电位场的影响规律,建立了多探针缺陷检测方法。首先采用有限元法对含有缺陷的平板试样进行电位分析,缺陷区域的电位差明显高于无缺陷区域,通过多探针的检测范围对试样区域进行划分后,提出了多探针缺陷区域检测方法。检测到区域存在缺陷后,对缺陷影响因子k进行计算,无缺陷区域k值基本在0.8~1.2之间,而缺陷周围的k值都超过了2,根据k值的分布可以得到缺陷的大致位置和尺寸。并搭建了多探针检测试验平台进行试验,结果表明,缺陷附近的电势差显著高于其他区域,与有限元结果相符。缺陷区域电势差明显高于其他区域,无缺陷区域k值在0.75~1.2之间,缺陷区域k值基本大于1.5。通过k值分布对缺陷位置和尺寸进行分析,与实际尺寸相差在3~5 mm左右。

埋地天然气管道泄漏失效分析

某采气厂天然气管道发生了穿孔泄漏失效,为了确定该管道泄漏失效原因,对泄漏钢管的外观形貌、化学成分、金相组织、开路电位、力学性能和微观形貌等进行了试验分析。结果表明,泄漏钢管材料的化学成分和拉伸性能均符合GB/T 8163—2018标准的要求。该管道泄漏是由于所输送天然气中的固体不溶物沉积后与管道钢管内壁裸露金属形成大阴极、小阳极腐蚀电池,使暴露金属发生了阳极溶解。另外,由于钢管内流体中的固体颗粒冲刷钢管内表面,钢管内表面金属阳极快速溶解,从而使钢管管壁逐渐减薄,最终导致该钢管管壁局部腐蚀穿孔失效。

输油管道泄漏的三类不停输修复技术建模与对比分析

输油管道在输送介质和外部环境因素综合影响下易产生腐蚀泄漏并降低管道的安全输送性能.为避免环境污染和资源浪费并保证输油管道的持续安全运行,需要及时采取不停输技术对管道泄漏缺陷进行修复.使用有限元模拟软件COMSOL Multiphysics建立了泄漏原油管道模型并通过与文献数据进行对比验证了模型的可靠性;分别应用B型套筒、钢制环氧套筒和碳纤维复合材料三类修复技术对管体泄漏缺陷进行修复建模,结合规范要求和模拟分析确定了修复层最佳尺寸,对比分析了三类修复技术的成本和效果.研究表明,三类修复技术均能将管道应力降低至安全区间并缩小应力集中范围,其中钢制环氧套筒修复性价比最高.

天然气携砂对缩扩管冲蚀磨损分析

为探究天然气携砂在缩扩管处气固两相流冲蚀磨损机理,采用计算流体动力学—离散单元法(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method, CFD-DEM)耦合方法,建立了CFD-DEM模型,分析了粒径、颗粒质量流率、缩扩管管径比、连续相流速对缩扩管冲蚀磨损的影响。研究表明,粒径和最大磨损深度成正相关,粒径1.2 mm时最大磨损深度为粒径0.4 mm时的1.7倍。最大磨损深度与颗粒质量流率和连续相流速呈正比关系。随着缩扩管管径比增大,最大磨损深度先减小后增大。最大磨损深度受上述因素的影响会发生不同程度的增大或减小,影响程度从大到小依次为连续相流速、缩扩管管径比、颗粒粒径、颗粒质量流率。模拟结果可为缩扩管优化设计提供思路,降低天然气输运过程中因磨损导致管道泄漏的风险。

基于深度学习的管道漏磁缺陷智能检测方法

油气管道安全运输对于能源供应和经济发展都具有重要意义。对管道缺陷进行识别检测是管道系统健康管理中的重要环节,漏磁(MFL)检测是管道缺陷检测的有效手段。针对现有深度学习算法中小缺陷检测精度低的问题,文章提出了一种改进的RetinaNet算法(DAB-RetinaNet)用于管道漏磁图像的智能检测。在缺陷数据集上的评估结果表明,与其他经典的检测器相比,该方法具有更好的识别精度。

基于知识图谱的并行管道风险指标体系构建与分析

为准确评价并行管道的风险等级,统计了2004—2024年有关并行管道风险的国内知网文献,通过聚类、共现和突变的知识图谱分析,确定了国内有关的研究进展和演进趋势,获取了指标体系的构建方式和方法,并结合G1法和危险度确定不同类型并行管道的综合风险水平。结果表明,该领域的高频关注点集中在并行间距、环境因素、腐蚀和管道特性方面,研究对象主要为油气并行管道,且多采用赋权法进行风险评价;并行间距对并行管道风险的影响最大,其次为敷设环境;隧道段并行管道的危险度最大,其次为同桥段并行管道和埋地段并行管道。研究结果可反映并行管道的真实风险水平,提出的方法合理、有效。

杭锦旗锦30井区精细压裂设计方法研究

针对锦30井区非均质性强,局部发育天然裂缝,压裂设计针对性不强、效果差异大的问题,开展精细化压裂技术研究。建立锦30井区地质工程模型,包括储层属性、岩石力学、天然裂缝、地应力场模型。开展老井压裂模拟和三维非对称压裂评估,研究裂缝扩展规律及主控因素。通过压裂模拟和非对称压裂设计,优化压裂施工参数,提出针对性压裂设计方案,形成地质工程一体化三维精细压裂设计方法,大幅提高单井产量。

木垒凹陷上古生界烃源岩评价

本文主要通过对区块内已钻井的录井资料进行收集,采集样品并进行录井实验研究,利用研究数据综合评价区块内上古生界地层烃源岩特征。通过对这项内容的综合研究,为下一步区块内的油气勘探提供详实有利的依据。随着该项目的开展可以为准噶尔盆地东缘区块油气运聚成藏规律的研究,为区块和圈闭的评价与优选及油气勘探部署提供充足的地质依据。

提高油气田井下修井作业质量的关键措施研究

随着油田开发的不断深入,井下修井作业的难度也在不断的加大,日趋复杂的井况和其它各方面的原因,对井下修井作业质量提出了更高的要求,尤其是专业化重组以来,油气田对于高质量井下修井作业要求越来越迫切,而要全面提升油气田井下修井作业质量,就必须从修井技术、修井质控上全面发力,这也是修井专业化提升的最有效途径。基于此,文章在对当前油气田井下修井作业现状进行全面分析的基础上,结合修井作业质控流程从源头控制、过程管理、现场标准化、全面质量管理、工序过程控制、激励政策、新工艺技术应用等多方面探讨了提高油气田井下修井作业施工质量的相应举措,从而为企业全面施工高质量修井提供更坚实理论与实践依据。

浅谈海管立管腐蚀缺陷修复关键技术及质量控制措施

管线在海洋环境中会有腐蚀的发生,大量证据表明,海洋环境分为五大区域:海泥区、全浸区、潮差区,飞溅区和大气区,管线在不同区域的海洋环境中腐蚀程度不一样,其中管线在飞溅区中的腐蚀情况最为明显。该区域海洋环境在多种因素的影响下,加快了管线的腐蚀速度。在油田开发中,海上油田飞溅区的管线防腐工作至关重要。这不仅关乎到油田的正常运营和安全生产,更直接影响到环境保护和经济效益。根据国际通行的ISO12944、ISO20340以及NORSOK M-501系列标准,我们将深入探讨管线防腐的实施意义和技术要点,完善海上油田飞溅区海管立管防腐的有效方式, 从而为相关领域提供一定的参考, 促进我国海上油田项目的快速发展。本文作者根据自身的工作经验,对海管立管的修复技术进行了简单的介绍,同时对海管立管的质量控制措施提供了几点建议。