动态热条件下原油罐储维温过程主要影响因素分析

掌握原油罐储维温过程主要影响因素,对原油库实现节能降耗目的起重要作用。在建立动态热条件下含蜡原油罐储维温过程三维理论模型的基础上,提出了加热盘管空间结构、周向效应对罐内对流传热的影响,划分了内、外因素影响区以及过渡区域;采用多元非线性回归的方法,建立不同季节边界位置主控影响因素模型,定量表征了罐边界油温与内、外因素之间的作用机制。结果表明:罐内大涡结构受无加热盘管区域局部湍涡影响,导致大涡结构向无盘管区域发生偏移。罐底低温区域受盘管周向效应影响较大,罐顶边界油品受内外因素影响大,形成最大厚度1.79 m的外界环境影响区;罐壁受保温层影响,只形成了内部维温热流影响区;冬季罐底形成了0.13 m的外界土壤影响区。

外爆荷载下钢制储罐动力响应数值模拟分析

化工园区储罐爆炸产生的外爆荷载可能导致周边储罐损伤破坏,继而引发多米诺效应.为研究储罐在外爆荷载下的损伤规律,采用有限元方法对外爆荷载冲击储罐的动态过程进行模拟,重点分析了储罐典型响应结果,探究了储液量、储罐容积及比例距离对储罐损伤的影响规律.结果表明:拱顶与罐壁交界处为结构薄弱区,冲击波与储罐多次作用,其中初始冲击波是引起储罐变形的主要原因;地面起爆时,储罐受冲击范围在环向角0°~90°,其中0°~30°为主要区域;储液惯性阻力减小了罐壁加速度,外爆荷载下储液与罐壁反复作用直至平衡;储罐变形量、范围与储液量呈负相关,表现出先急后缓的减小趋势;高液位时储罐容积越大抗爆性能越好,而低液位时小容积储罐则更好;比例距离的改变对冲击波超压强度影响显著,但对其分布影响不大,空罐对比例距离最为敏感,安全性较有储液的储罐更低.

基于实测沉降多因素影响下储罐的屈曲变形分析及加固研究

在役储罐往往因罐底不均匀沉降导致罐壁产生较大变形,影响储罐的安全运行.为了研究沉降作用下罐壁的变形与罐底沉降的关系,采用有限元模拟方法,并基于实测沉降数据,研究了不同沉降加载比例、罐内储液高度对罐壁变形的影响.此外,探究了储罐加固措施位置对加固效果的影响.结果表明:罐底沉降向下位移时,罐壁向外侧位移,而罐底沉降向上位移时,罐壁向内侧位移,且罐底沉降位移曲线与罐壁位移曲线大致相同;随着罐内储液高度上升,罐壁位移减小,表明罐内储液高度的提升可以增强储罐抵抗不均匀沉降,降低对罐壁变形的影响;加强圈对储罐的加固作用取决于其在罐壁上的位置,与未加固措施的储罐相比,设置加强圈后储罐临界沉降比例系数LPFs增大,且LPFs在沉降罐罐壁发生屈曲破坏的位置时达到最大,对储罐的加固效果最佳.

基于AHP-EWM-模糊综合评价的智能油库成熟度评价

随着物联网、大数据等技术的发展,石化行业正朝着智能化的方向迈进。作为储存石油产品的重要场所,油库的智能化发展相对缓慢。为提升油库的智能化水平、促进油库的智能化发展,基于中国国内油库智能化现状,从生产运行管理、环保安全管理、巡检设备管理等三大业务维度,建立了智能油库成熟度评价模型,将层次分析法和熵权法相结合,得出智能油库成熟度模型的各指标权重,并通过模糊综合评价分析评估智能油库的得分情况,进一步得出智能油库的成熟度等级。最后,以某油库为例进行了智能油库成熟度的评价分析,根据最终成熟度等级评估结果分析了该油库关键业务的不足,提出了针对性的改进优化措施,以期提升其整体智能化水平。

管道内检测技术在山区高含硫气田的应用研究

山区高含硫气田集输管道因输送原料气成分及输送环境复杂,导致管道内壁发生电化学腐蚀,存在泄漏风险,因此对酸气管道开展内检测非常重要。漏磁检测技术是在高含硫气田应用比较成熟的内检测技术。近几年又新起了电磁涡流内检测,具有通过性好,对小尺寸缺陷识别度高,更适应于小管径低流速管道。本文结合某高含硫气田漏磁和涡流检测技术的应用成果,对检测技术的现场适应性、优点以及局限性进行分析,并提出改进建议,为今后同类型气田在检测技术选择上提供一定的技术支撑。

基于遗传算法的盐穴储气库注气能力方案优化

盐穴储气库作为中国天然气调峰的重要手段之一,承担着战略储备的重要任务。为提高川气东送输气管网的运行优化能力,对金坛盐穴储气库提出合适的注气配产方案以降低压缩机能耗作为当前阶段的首要目标。通过对金坛盐穴储气库的地理环境、管道参数、储气井参数、压缩机能耗等综合因素进行分析后,以该地区十口井注气流程为例,将其配气方案的能耗分析作为主要目标,在满足于储气库总量、单井注气约束条件的情况下,应用遗传算法对注气任务方案进行优化。通过分析了5组遗传算法进行优化的注气配气过程,结果表明当迭代步数达到25步左右时,总能耗达到收敛且平均每组运行时间为4.57 s,进一步分析得出各单井注气量在优化过程中的趋势图。在符合现场条件、满足于注气需求的情况下,最终模拟优化后的配产方案系相比最初配产方案压缩机能耗下降了33%,实际现场压缩机能耗下降普遍在30%~35%,大幅降低了压缩机能耗浪费,对实际生产应用具有一定的指导作用。

基于COMSOL的LNG储罐温度场数值模拟研究

LNG储罐内的温度场分布对储罐的结构和性能有很大的影响。以国内某大型LNG储罐为研究对象,结合LNG储罐结构与材料成分,运用COMSOL多物理场软件建立了LNG储罐的罐顶、罐壁、罐底三个部位温度场模型并对三个部位的温度场模型开展了仿真模拟;在该基础上研究了环境温度对LNG储罐各个部位温度的影响。研究结果表明:罐底的保冷性能最差,罐壁对环境温度最敏感。该研究结果为相关工程实践提供了指导,为LNG储存和运输提供了技术支撑。

低温乙烷罐改储丙烷的可操作性探析

结合炼化企业规划及生产经营的实际情况,分析了低温乙烷储罐改为乙烷、丙烷通用储罐的可操作性。结果表明:对于同一储罐,低温乙烷与低温丙烷不能混存,乙烷罐改储丙烷前需要清罐置换;在低温乙烷罐内罐罐容、材质及载荷等满足改储丙烷的设计要求下,低温乙烷罐改储丙烷理论上具有可操作性;对于需要进口大量乙烷、丙烷以满足轻烃裂解、丙烷脱氢装置同时运行的企业,利用低温乙烷罐改储丙烷可实现低温液态烃的灵活调剂使用,平衡轻烃资源。

双台肩钻杆接头三维力学分析

建立了双台肩钻杆接头的三维有限元模型,利用显式动力学有限元方法分析了双台肩钻杆接头在上扣扭矩、轴向拉力和弯矩作用下的力学特性。相比二维轴对称模型,三维有限元模型可以考虑螺纹的螺旋升角,有效地模拟螺纹接头的上扣特性。计算结果表明,上扣扭矩的作用使得接头在螺纹牙、主台肩、副台肩处产生一定的预紧力,从而实现公扣、母扣间的过盈配合;轴向拉力使得螺纹牙上的接触压力上升而主台肩、副台肩上的接触压力下降,这一方面加重了螺纹牙的负担,另一方面也影响了接头的密封性能;在弯矩的作用下,钻杆接头的应力分布呈现出明显的非对称特性。此外,在上扣扭矩和轴向拉力作用下,各螺纹牙的承载很不均匀,两端的几牙螺纹承担了大部分的载荷,而中间段螺纹牙仅承担了小部分载荷。

三维井眼全井钻柱系统动力学模型研究

依据Hamilton原理,利用有限元法建立了综合考虑钻柱纵向横向扭转耦合振动、钻柱与井壁的碰撞及摩擦、钻井液对钻柱的黏滞阻尼、钻柱内钻井液对运动钻柱的弯曲效应、环空钻井液对运动钻柱的压差效应、地层压差效应、屈曲对摩阻的增益、钻头与岩石相互作用等因素的三维井眼全井钻柱系统动力学模型。研究了具有不确定性和动态边界的大型非线性系统的求解方法,开发了钻柱系统动力学特性仿真软件。该软件可以计算任意钻井参数、钻具组合、钻井液参数及地层参数下任意钻柱单元的动力学特性参数(包括位移、速度、加速度、载荷等)。

气体钻井钻杆冲蚀规律研究

针对气体钻井岩屑造成钻柱严重冲蚀的问题,基于气-固两相流和冲蚀理论,建立了环空岩屑运移模型。在Eulerian坐标系下求解气体连续相流场,在Lagrangian坐标系下对离散相岩屑粒子进行了碰撞求解,采用Grant和Tabakoff公式求解岩屑粒子冲蚀速率,借助实验数据验证了仿真模型。利用该模型研究了气体钻井中钻杆居中以及不同钻杆偏心率、井径扩大率、注气量和机械钻速下环空岩屑粒子运移规律和钻杆冲蚀特性。研究表明,岩屑对钻杆接头及下坡面本体的冲蚀比钻杆本体及接头上坡面严重;钻杆偏心和井径扩大都使局部冲蚀速率峰值增大,且偏心越严重,井径扩大越大,局部冲蚀速率峰值增速越大;机械钻速增大,导致钻杆局部冲蚀速率峰值近乎线性增加;在工程常用注气量范围内,注气量对冲蚀速率峰值和冲蚀速率平均值的影响很小。根据冲蚀规律提出如下建议:减小钻杆斜坡坡度可减少钻杆接头及下坡面的局部冲蚀;采用低转速的空气锤钻井工艺可减缓因偏心引起的局部冲蚀;井眼扩大较大时,增大注气量,通过改变岩屑粒子轨迹,可减少岩屑对钻杆本体的多次冲蚀。

LNG接收站管道振动分析技术

液化天然气接收站的往复式压缩机、离心泵等动设备较多,且管网系统较为复杂,流体流动过程中扰动较多,以上因素导致管道极易发生振动。为了避免或降低管道振动的风险,对引起管道振动的原因、管道振动的评价、管道振动的预防和缓解措施进行综述,提出了避免或降低管道振动风险应开展的工作。

减少原油储罐罐底沉积物的措施

原油中含有的蜡质、沥青质、胶质及水等主要物质,在储罐内储存期间,受密度及温度影响,比重较大的组分会自然沉降,下沉后堆积在罐底形成沉积物,对储罐日常运行产生了较大影响。文章通过对原油储罐罐底沉积物的检测及分布情况进行客观分析,对沉积物形成的原因及影响因素进行了总结,从优化储罐收发油工艺及沉积物搅拌方面,提出了减少罐底沉积物的有效措施,以达到提高储罐使用效率、降低油库运行风险的目的。

南堡油田玄武岩个性化高效钻头的设计与应用

南堡油田馆陶底埋藏着垂直厚度十几米至几百米不等的玄武岩,其可钻性极差,长期以来只能使用牙轮钻头,钻井速度慢,制约了南堡油田优快钻井。利用实钻岩心和测井资料对玄武岩可钻性和抗压强度等进行了分析,结果表明玄武岩可钻性级别为5-7级,抗压强度为91-221MPa,压入硬度为435-1 322MPa,属于中到中硬地层。设计中优选应用了Z3、AC型切削齿,采用6刀翼和浅内锥、加长外锥冠部形状,中高密度布齿设计,利用计算流体动力学技术对钻头水力结构进行优化,采用螺旋保径结构,设计研制出了FM2653Z、FMH3653ZZ和M1666SS3种高效PDC钻头。现场应用表明：单只钻头钻穿300-500m玄武岩;与牙轮钻头相比,机械钻速和钻井进尺提高了1.7-3.3倍;解决了南堡油田火成岩钻速慢的问题。

螺杆钻具等壁厚衬套性能分析

螺杆钻具以其独特的优势在定向钻井生产中得到青睐,但仍不能广泛应用于深井、高密度泥浆井以及小曲率半径的水平井。目前,常规螺杆钻具衬套的内表面是螺旋曲面,橡胶衬套厚薄不均,衬套抗变形能力低,单级承压小,泄漏沿程长,机械特性软,热膨胀不均、磨损速度快,故导致效率持续降低。因此,长度短、大功率、高压降、低转速螺杆钻具的开发与应用,已成为提高钻井效率、节约钻井成本的重要环节。为此,进行了螺杆钻具橡胶衬套力学性能实验,建立了螺杆钻具等壁厚衬套和常规衬套的力学计算模型。结果表明,在相同压力下,等壁厚衬套比常规衬套有更好的抗形变能力;在相同的过盈量下,等壁厚衬套有更好的密封能力。在同等扭矩下,等壁厚定子螺杆钻具的定子长度可以得到缩短。

双台肩钻杆丝扣粘扣失效的力学机制探究

针对丝扣粘扣中接触压力过大引发的塑性变形的问题,基于双台肩钻杆接头的三维有限元分析,分析了上扣扭矩、轴向拉力、旋转扭矩作用下的钻杆接头接触压力分布规律和Mises应力分布规律。研究结果表明:当轴向拉力达到2500kN时,主台肩上的接触压力降为零,这将使得载荷主要由螺纹牙来承担,增加丝扣粘扣的风险。当旋转扭矩超过24000N m时,一方面提高了副台肩上的接触压力,增加了副台肩失效的风险;另一方面大幅提高了螺纹牙的承载比例,增加了丝扣粘扣的风险。适当增大副台肩间隙和副台肩处的接触面积可以降低大位移井中副台肩失效的风险。适当增大主台肩、副台肩的接触面积可以降低超深直井中丝扣粘扣的风险。本文计算的三种工况条件下,最大Mises应力同样均位于公扣大端第一个螺纹牙处,说明该处是最易发生粘扣的部位,在螺纹结构的优化设计中应予以重点考虑。

基于状态空间法的旋转导向钻井工具控制系统研究

调制式旋转导向钻井系统的工作特点是 :在导向工具与钻柱同步旋转的情况下 ,配置机构中 3个导向块在给定方位的伸缩动作可以产生导向钻井所需要的矢量力。因此 ,在调制式旋转导向工具中 ,就必须设置一个不受钻柱影响的、可以自动保持和调整工具面角度的稳定平台。对稳定平台控制系统进行了研究 ,建立了对象数学模型 ,提出了应用状态反馈法的稳定平台控制方案 ,以确保导向钻井过程中对各状态变量的控制要求。对闭环控制系统进行了相应的计算机仿真和功能试验 。

钻头优选的属性层次模型及应用

在属性测度的基础上 ,通过分析判断准则和属性判断矩阵 ,建立了属性层次模型。该模型将属性识别理论和层次分析方法结合在一起 ,是一种新的无结构决策方法。将该方法应用于钻头优选技术中 ,研究了属性层次模型进行钻头优选的步骤和层次结构。结合大庆油田深井的钻井实际 ,基于该油田深井钻井使用数据库 ,利用所建立的模型对大庆油田的深井钻头进行了优选 ,以尚志地区为例进行了实际分析 ,给出了该地区钻头优选方案。

涡轮钻具新型叶片型线研究及其计算机辅助设计

分析了液体在涡轮钻具叶片表面流动规律,得出高效率涡轮钻具叶片型线设计应该满足的必要条件。由此提出了一种满足条件的叶片型线模型,并根据叶片的几何关系给出了数学模型的求解方法,为提高现有涡轮钻具的工作效率提供了一种参考叶型。并应用Pro/E进行了三维特征建模,基于这种参数化的模型,直接和高级语言编写的应用程序接口,可实现自动修改实体特征。在此基础上,编制了涡轮钻具叶片设计软件,实现了涡轮钻具叶片的自动设计,提高了涡轮钻具的设计质量和设计效率。

基于声发射的输气管道故障检测技术研究

输气管道内夹带水和固体颗粒是产生管道腐蚀和泄漏的主要原因。该文将声发射传感器置于水平输气管道外壁面上,分别采集不同气速下,管道内含有水滴和固体颗粒的声发射信号,然后对采集到的声发射信号进行多尺度小波分析。通过对比发现,声发射信号的能量、特征频率和管道气速、管道内的颗粒种类及质量有很好的相关性。声发射技术可用于输气管道夹带水滴及固体颗粒的故障检测。