竖直管气动物流传输系统管道压降和传送瓶输送特性

气动物流传输系统在医疗、化工等行业得到广泛应用,管道压降和特征速度是竖直管气动物流传输系统设计的关键参数,但目前相关报道很少。基于实验室自主搭建的竖直管气动物流传输系统,开展压缩气流输送传送瓶实验,进行输送特性分析以及管道压降和特征速度的建模研究。首先借助压降信号分析、高速摄像与数据处理等方法,分析了传送瓶输送特性,提出了基于管道压降信号分析的传送瓶运动状态识别方法;其次综合考虑流道结构特征,建立了竖直管气动物流传输系统的管道压降模型,并通过数据回归获得了管道阻力系数;最后基于力平衡分析、机械能守恒定律建立了竖直管气动物流传输系统特征速度的预测模型,为传送瓶状态识别及追踪监测提供了一种新方法。

纳米颗粒在提高采收率微乳液中运用的研究进展

为了解决微乳液使用成本过高以及高温、高盐地层限制微乳液运用等问题,对化学驱微乳液的发展和纳米颗粒的独特性能进行了系统调研,总结了纳米颗粒与微乳液间的协同效应、纳米颗粒的加入对微乳液盐度适用性的影响以及流变性能的影响。对国内外纳米颗粒协同微乳液研究现状进行了总结和综述,并归纳总结了纳米颗粒与微乳液间的协同作用会产生低界面张力、改变润湿性、减少化学剂吸附、增强稳定性以及改善流度比等机理。目前,纳米颗粒在微乳液中的应用还处于探索阶段,需要进一步理论分析与实验研究。

含蜡原油流变性描述及降黏机制研究进展

针对含蜡原油的流变性和降黏机制进行了综述。首先,从微观特性、黏温特性、屈服特性、触变性、黏弹性等方面介绍了含蜡原油流变行为;其次,分别介绍了气体、轻质原油、醇类等组分溶解对原油流变性的影响;最后,阐述了现有原油流变行为及轻质组分对原油流变性影响研究的不足和局限性,并对进一步研究进行展望。在以后工作中可将探寻剪切历史对蜡晶微观结构影响的作用机理、与施加的剪切速率条件无关的屈服应变、屈服应力作为研究重点。建立一种可靠的原油黏弹-触变模型,是原油管道再启动数值计算的前提与基础。

煤热解高温粉焦气力输送特性

针对煤热解高温粉焦的输送问题搭建了高温粉焦气力输送可视化试验平台。利用高速摄像机拍摄图像获取信息的方法,建立粉焦体积分数与图像灰度之间的关系式,研究以空气和CO_(2)作为输送载气,在不同表观气速、粉焦质量及粉焦温度工况下气力输送特性。结果表明:输送相同温度的粉焦,二氧化碳比空气具有更强的输送能力,CO_(2)表观气速为8.9 m/s输送500℃粉焦,与空气表观气速为14.2 m/s时的输送能力相当;以CO_(2)作为载气输送高温粉焦时,随粉焦温度升高输送能力增强。粉焦温度27~120℃时表观气速需大于10.6 m/s才可保证输送流型稳定,而粉焦温度高于300℃时表观气速达到8.9 m/s即可形成稳定流型。

超临界CO_(2)管道输送流动保障分析要点探讨

近年来,随着碳捕集与封存的需求不断提高,CO_(2)管道成为关键支撑,大规模发展趋势明显。CO_(2)管道可采用气相、超临界相或密相输送的方式。相比气相输送,长距离CO_(2)管道采用超临界输送模式具有更好的经济性。与常规油品输送相比,超临界CO_(2)在输送过程中存在水击超压、热膨胀超压、降压相变、相变低温等问题,受超临界CO_(2)物性特点、输送工艺等影响,超临界CO_(2)流动保障值得系统性探讨。基于超临界CO_(2)输送工艺与运行特点,识别了超临界CO_(2)管道输送流动保障分析要点,探讨了超临界CO_(2)与常规油品的水击超压、热膨胀超压问题,具体开展了超临界CO_(2)计划性放空管体相态与温度分布研究。研究表明:超临界CO_(2)管道水击超压影响相对较小,但存在水击点下游降压相变风险;超临界CO_(2)管道停输后存在热膨胀超压风险;受地形影响,超临界CO_(2)管道计划性放空时存在不均匀相变与不均匀温度分布等问题;超临界CO_(2)管道计划性放空宜同步开展数值模拟分析,泄放过程温度监测方案还需进一步研究。研究成果可为超临界CO_(2)管道设计与运行提供相关借鉴。

CO_(2)驱分层注气工艺管柱适用性分析及展望

目前,我国现场应用的注气管柱多为笼统注气管柱、同心双管分层注气管柱及偏心投捞分层注气管柱,该类管柱存在着分层数受限、测调效率低、测调精度差及适应性差等问题,难以满足CO_(2)驱油田的精细、高效开发需求。针对这一现象,在现有成熟分层注水管柱的基础上,设计了液控分层注气管柱、测调一体分层注气管柱、有缆智能分层注气管柱,并对这3种分层注气管柱进行了技术适应性分析和实施难点分析,分析发现:所设计的3种分层注气管柱各有优势,配套井下气体流量计的研制既是设计管柱的主要实施难点也是实现精细化注气的关键。最后,对各类流量测量技术进行了技术特性及研究难度分析,并对井下气体流量计的设计选型提出了建议和展望。

基于CFD模拟与数学规划法的熔融聚合物流动管道设计优化

在满足产能和合理的管道压降范围下,如何降低熔融聚合物在熔体管道中黏度降问题是熔体流动管道设计的关键因素。本研究基于计算流体力学(CFD)的方法,对熔体流经管道发生热降解过程进行数值模拟,并在此基础上提出了混合整数非线性规划(MINLP)模型和非连续性非线性规划(DNLP)模型,分别对熔体管道进行设计与布局优化。分析实际算例的数值模拟结果发现,优化后的管道相较于原管道黏度降减小3.48%,同时出口的压降分布范围减小了60.47%,出口的压降分布更加均匀。结果表明,综合利用模拟方法与数学规划模型可实现熔融聚合物流动管道的自动化设计及优化。

PCC自寻优技术在气力输灰系统中的应用研究

虽然气力输送系统是一种清洁环保的运输系统,但压缩气体的能耗较高且输送易受物料料性和工况变化的影响,导致系统能耗较高、稳定性较差。为在保证系统运行稳定的同时节能降耗,采用料性法设计气力输送系统,根据物料的气力输送特性(PCC),利用智能控制技术对系统进行适时调整,使系统能够自动寻找最佳的运行状态点,从而使得系统既能稳定运行,又具有最优的节能效果。

有缆式第四代智能分层注水技术优化及现场应用

青海油田注水开发油藏类型多,非均值性强,开发矛盾突出,在精细注水实施过程中测调工作量和测试力量不足,由于井况条件产生的测试遇阻问题也未能有效解决。为此油田引进第四代分层注水工艺,不需要投捞测试仪器,解决了仪器遇阻、遇卡的问题,优化电缆密封方式、研制电缆直穿式封隔器和远程通信及控制技术,实现了对注水层段在实时在线调控,为油田开发提供了技术支撑,为后续工艺升级提供了基础。有缆式智能分注技术在青海油田实施45口井,最大分注级数为5封5配,最大下深2033.5 m,施工层段密封率达到100%,单井调配时间相比桥式偏心提高了6倍,测试成功率达到100%。

双碳背景下超临界CO2管道输送理论与技术

在双碳目标驱动下,超临界CO2管道输送技术成为研究焦点。本研究深度融合理论探索与实验验证,深入剖析超临界CO2特性与管道输送机理,构建了一系列创新理论框架。依托前沿输送技术与设备,有效验证了理论成果,展现了通过精准管道设计与参数优化,可显著提升超临界CO2输送的安全性与效率。此研究不仅深化了超临界CO2管道输送的理论认知,更提供了实践导向的技术路径,为实现绿色、高效的能源输送提供了坚实支撑,对加速双碳战略实施具有不可估量的价值。

聚烯烃颗粒在气力输送中静电起电特性研究

为了探究不同聚烯烃粉体颗粒在气力输送过程中起电特性,采用一套自制气力输送实验系统,探究了气力输送过程中不同气固浓度参数对PETG、PP、ABS这3种聚烯烃颗粒静电起电特性的影响规律。结果表明:气力输送过程中PETG与PP颗粒带负电荷,ABS颗粒带正电荷,质量流量和输送空气速度对PETG、PP颗粒的荷质比变化呈类似的变化规律,而ABS颗粒的规律则有所不同。随着颗粒质量流量增大,PETG和PP分别表现为总负电荷量减小;而相同质量流量条件下ABS颗粒则表现为总正电荷量增加。随着输送空气速度增加,3种聚烯烃颗粒所带电荷也会增加,但PETG和PP颗粒电荷极性则会出现极大值。

适用于超临界CO_(2)管道的稳态输送水力热力计算模型

超临界CO_(2)管道输送是碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)中的重要环节,由于超临界CO_(2)水力热力特性与气液有明显差异,为满足实际CO_(2)管道工艺方案设计要求,需要建立适用于超临界CO_(2)的水力热力计算模型,为CO_(2)管道工艺设计参数选择及方案优选提供理论支撑。基于此,以考虑高程差的管道稳态连续性方程、运动方程、能量方程三大守恒方程为基础,结合相平衡实验选择适宜状态方程计算纯CO_(2)或含杂质CO_(2)的物性参数,采用四阶龙格—库塔法迭代数值求解,通过C++语言采用自适应步长设置来满足实际高程变化影响,自主编程得到了一维非等温考虑地形起伏的超临界CO_(2)管输稳态水力热力计算模型,并分别通过实验和OLGA软件从多个方面验证了模型具有较高的精度。利用建立的模型研究杂质含量及种类对CO_(2)管道稳态输送过程的压降和温降的影响,得到杂质种类对压降和温降的影响规律:O_(2)、N_(2)、H_(2)O、CO、Ar、H_(2)、CH_(4)等杂质对温降数据有相同的趋势,几乎不存在影响;在压降数据上发现H_(2)O杂质会导致压降减少,其余杂质均会造成不同程度的压降增加,影响程度体现为H_(2)>CO>N_(2)>CH_(4)>O_(2)>Ar。结合CO_(2)的独特性质,针对超临界CO_(2)管道稳态运输的计算不应当忽略高程差的影响,同时也应注意杂质导致的温降和压降的变化。

固液混合物振动筛分机理研究

振动筛分技术是固液混合物分离的一种手段,被广泛应用于钻井液固相控制、河道淤泥处理和煤矿脱水等领域。现有研究对固液混合物的振动筛分机理缺乏认识,限制了振动设备筛分效率的提升空间。针对这一问题,采用计算流体力学与离散单元耦合法(CFD DEM)研究了固液混合物振动筛分机理。首先,利用Hertz-Mindlin JKR Cohesion接触模型引入湿颗粒之间的碰撞行为;其次,应用多孔介质描述了筛网的细孔特征;然后,运用动网格模拟了筛网的直线振动轨迹;最后,分析了固相颗粒物料的动力学特性和液相流动特性,并对比研究了振动系统的振幅和振动频率对固液混合物筛分效率的影响。研究结果表明,增加振幅和振动频率可提高固液混合物筛分效率,但当振幅大于3.0 mm和频率大于22.3 Hz时,振动筛对固液混合物的筛分效率影响的敏感性减弱;振幅小于或等于3.0 mm和频率小于或等于22.3 Hz时,固液混合物振动筛分效率对振幅的变化最敏感,振动频率次之;固液混合物的透筛区域集中在筛网长度比小于20%的区域。

二氧化碳管道输送技术研究进展

二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)作为一项有望实现化石能源大规模低碳利用的新兴技术,是未来实现碳中和目标不可或缺的关键性技术之一。在CCUS全流程系统中,二氧化碳输送在碳捕集与封存中起着至关重要的作用。管道作为一种经济、便捷的载体,在二氧化碳的输送方面具有巨大的优势,是实现陆上大规模、长距离、低成本运输的首选。根据输送相态的不同,二氧化碳管道输送可分为气相、液相、密相和超临界相态输送四种方式。通过从工艺流程、管道设计、风险与安全等三方面对二氧化碳管道输送的发展进行系统综述,结果表明,尽管二氧化碳管道和天然气管道有很多相似之处,但由于气体组成和输送目的地不同,工艺流程和管道设计等方面还是有很大不同。随着计算机科学的快速发展,人工智能及数字孪生等一些跨学科运用将推动二氧化碳管道技术的发展。

燃气管网喷射火事故警戒区域的研究

为准确划分燃气泄漏事故现场的警戒范围,利用PHAST软件模拟天津市某燃气公司某段燃气管道在不同风速下管道破损后喷射火事故产生的热辐射影响范围;然后利用热辐射的影响范围划定重度、轻度等级的危险区域,并提出风险防范对策措施。结果表明:风速显著影响燃气泄漏事故影响范围,随着风速的增大,同一距离点的喷射火辐射强度减小,热辐射出现峰值的距离缩短,风速每增大5m/s,热辐射强度减小约4kW/m~2,出现峰值的范围减小约1.5m;考虑喷射火影响划分警戒区,将热辐射通量为12.5kW/m~2的区域作为重度危险区域,热辐射通量为4kW/m~2的区域作为轻度危险区域。研究结果可为消防力量的布置及应急预案的制订提供理论依据。

粉煤气化耦合绿氢制甲醇过程经济性和减碳研究

重点介绍了煤和绿氢耦合制甲醇替换煤制甲醇过程的经济效益和CO_(2)减排情况对比。使用光伏发电电解水生产绿氧、绿氢,绿氧用于煤气化,绿氢全部替代工艺变换产生的灰氢。在煤炭价格为500元/t、工业用电价格为0.86元/kWh时,煤制甲醇单位甲醇成本约为1 527.1元/t;当绿电成本为0.2元/kWh时,煤和绿氢耦合制甲醇生产成本约为1 669.7元/t。若煤和绿氢耦合制甲醇全部替换煤制甲醇,CO_(2)排放量将减少98.5%。大规模绿氢和绿电与煤化工的深度耦合可实现CO_(2)直接减排,助力“双碳”目标实现。

基于等容热力学的超临界CO_(2)管道减压波传播特性研究

CO_(2)管道泄漏的减压行为预测和断裂控制是CO_(2)管道输送安全的重要研究方向,现有减压波预测模型存在气液两相声速计算误差大,临界点计算不易收敛等问题。基于等容热力学改进了当地声速计算方法,建立了新的减压波预测模型,计算分析了气体组成、初始相态、起始压力和起始温度等对减压波曲线和降压曲线的影响,并对实际工程中CO_(2)管道泄漏的减压行为进行了预测。结果表明,相比燃烧后捕集或燃烧前捕集,富氧燃烧捕集气体下的初始减压波波速降低约26%,减压平台压力提高22%。随着减压过程进行,管内介质温度和压力工况点不再沿气液平衡线移动,而是直接进入气液两相区。超临界态的降压曲线与CO_(2)泡点线的交点所对应的饱和压力比密相态的高约26%,减压平台压力较高。低运行温度和高运行压力能够有效降低减压平台压力。由于管道沿程运行参数的差异,管道断裂风险由管道起点依次降低,前段管段是高风险管段。本研究可为CO_(2)管道设计和工程应用提供理论依据。

基于目标检测技术的油气管道安全智能监控设计与实现

油气管道及周边安全监控是保障油气安全的重要手段,现有方法存在成本高、效率低、覆盖范围小等问题。为解决这些问题,基于目标检测技术,提出一种基于深度学习的油气管道及周边安全监控方法。该方法利用Flask框架搭建了一个Web检测系统,可对输入的图片、视频文件和视频流进行检测,并实现了多模型叠加检测、检测任务配置化等功能,使用YOLOv8作为目标检测模型,并在自行收集并标注的数据集上进行训练和测试。实验结果表明,该方法可以有效地检测出如明火、吸烟、施工车辆、未带安全帽、未穿工服、烟雾、未封口管口等违规场景,并与其他方案进行了对比,证明在费用、速度、精度、泛化能力等方面的优势。

超临界CO_(2)输送管道泄漏监测系统研究

为了减少超临界CO_(2)输送管道泄漏产生的危害,有必要研究监测泄漏的方法。超临界CO_(2)管道输送是碳捕集、利用和封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)全产业链中的关键环节,由于CO_(2)具有较高焦耳—汤姆逊系数,泄漏中温度大幅下降会使管道韧性下降,极可能造成管道脆性断裂扩展,导致管道断裂和介质泄漏扩散。对超临界CO_(2)输送管道泄漏特性进行分析,提出了管道泄漏监测和站内泄漏监测的方法、相关仪表选型、报警点的设置及处理方案。研究成果可为超临界CO_(2)输送管道泄漏监测系统设计提供参考。

基于CCUS的管输含杂质CO_(2)物性变化规律研究

CO_(2)管道输送是CCUS产业链中的关键环节,其承担着将CO_(2)从上游捕集与下游驱油及封存的重要任务。由于碳源和捕集技术的不同,导致CO_(2)含有不同范围、不同类型的杂质,这对管道安全流动造成一定的风险。CO_(2)相态复杂多变,物性易受杂质和环境的影响,本文开展不同条件下多种杂质对CO_(2)物性影响的试验测试和HYSYS模拟研究。结果表明:随着温度升高,泡点压力、露点压力升高,液相密度降低,气相密度升高,试验结果与模拟结果进行校对,验证试验结果的准确性;各杂质与CO_(2)泡露点性质差距从大到小依次为He>N_(2)>H_(2)>O_(2)>CH_(4),其中He杂质与CO_(2)泡露点性质差距最大;采用PR状态方程对含杂质的CO_(2)气体物性进行分析,发现He对密度影响最大,H_(2)对黏度影响最大。研究成果为CCUS项目CO_(2)管道安全输送提供了理论依据,具有重要的参考价值。