深水油气输送软管内部流体渗透规律研究进展

海洋柔性管道作为我国实现海上油气自主开发急需的关键技术装备,由于其结构及材料特点,无法避免内部流体的渗透,国内相关研究仍处于起步阶段,渗透带来的后果尚不明确,研究方法尚不成熟。从输送软管内部气体的渗透行为出发,阐明渗透可能引起的危害;对目前国内外软管渗透的数学模型、实验方法、现场测试手段三种研究方法进行详细分析,并对比评价输送软管流体渗透量的预测模型,阐述未来模型构建应当囊括的因素;材料实验应侧重不同工况下的材料渗透性质,样管及原型实验应侧重模拟屏蔽效应等影响渗透的因素;系统梳理现有的现场测试手段,认为测试应重点向环空剩余体积连续监测、环空流体组分检测和外包覆层破损检测方向发展。

CO_2超临界态输送技术研究

为了提高CO2管道输送效率,一般采用超临界密相输送。为此,利用组分热力学模型以及水力学模型,分别对CO2液化管道输送、超临界输送和密相输送进行分析研究,对不同相态条件下的管道输送规律进行了模拟计算,得到了压力、温度等在输送过程的变化规律,并就压降—长度关系、压降—二氧化碳摩尔流量关系和压降—内径关系对3种输送方式进行了对比,得到如下结论:在相同的情况下,超临界输送时的压降比液化输送和密相输送的压降值要大,而液化输送的压降比密相输送大;超临界输送和密相输送的压力都很高,输送过程中基本不会发生气化,而液化输送随着输送过程中压力的降低、温度的升高,CO2很容易气化;不同的输送方式无论从经济性还是能耗上都有很大的差别,输送状态的选择要根据整个系统的具体情况进行综合分析和评价。

利用灰色理论预测注水管道腐蚀速率的变化趋势

针对注水管道中腐蚀速率和腐蚀影响因素之间复杂的映射关系 ,提出了利用灰色理论对腐蚀速率进行有效预测 ,同时为提高预测精度 ,对标准的GM (1,1)模型进行了合理改进 ,提出了 4种改进方法 :改进背景值、考虑初始点影响、灰色理论和BP神经网络相结合 (简称灰色神经网络 )以及灰色理论和遗传算法 (简称灰色遗传算法 )相结合等。通过示例表明 ,经过改进后的 4种方法预测精度都有所提高 ,特别是灰色理论和神经网络结合、灰色理论和遗传算法相结合预测得到的腐蚀速率和实测值能较好吻合 ,预测精度最高 ;

天然气水合物生成条件预测模型的比较

天然气水合物理论预测模型是在Van der Waals-Platteeuw模型的基础上发展起来的。目前,预测天然气水合物形成条件的模型有8种,即两种经验或半经验模型(KK和回归公式)和6种热力学相态平衡理论模型,采用这8种模型对给定压力下水合物的形成温度进行了计算,与实测值相比,计算值都偏小。在低压下(压力小于5MPa)时计算值相差不大,误差较小;但当压力大于5 MPa后,计算值相差较大。其中采用两种经验或半经验模型(KK和回归公式)计算给定压力下水合物的形成温度时,计算值偏低。而6种热力学相态平衡理论模型计算误差较小,误差大小顺序为VDW>PP>HJ>NR>Du＆Guo88>Chen＆Guo96。其中Du＆Guo88和Chen＆Guo96两种模型计算最精确。

CO_2地面处理、液化和运输技术

CO2减排已成为全世界共同关注的焦点,CO2地面处理、储存和运输技术是CO2大规律综合利用的枢纽和关键技术。介绍了常温高压、低温低压两种CO2液化技术;分析了管道运输、汽车槽车运输、铁路运输和船舶运输四种CO2运输方式的优缺点,目前都存在运输成本高、储存密度低、损耗高、运输效率低等问题;运输方案的选择必须综合考虑运输量、运输设备的压力和温度条件、运输距离、市场需求和市场价格、沿线交通载体布局等因素。以Weyburn油田CO2储存和监测项目为例,介绍了注CO2提高油田采收率的地面处理和运输技术。指出:降低CO2地面处理、储存和长距离运输成本,提高长距离运输的安全可靠性,将是CO2大规模综合利用研究的热点和关键点之一;我国开展注CO2提高采收率的潜力非常大。

起伏多相流管路持液率计算方法研究

起伏多相流管路持液率计算方法在工艺计算中具有重要的地位 ,但目前只能靠经验或半经验相关式计算。计算水平管持液率 ,Eaton和DuklerII相关式较好 ;在下坡管段使用BB相关式 ,易导致持液率小于 0的情况 ,一般不采用BB相关式计算持液率 ;在上坡管段 ,如果对应水平持液率大于 0 .30 97时 ,宜采用其它方法计算持液率或者在程序中将持液率大于 1时自动赋 1处理 ;计算起伏管路的持液率采用BBE、BBD和MBX相关式误差较小。

深部凝析气井流入动态分析研究

根据天然气和反凝析液在地层中渗流特点 ,结合凝析气体系相态理论及闪蒸计算方法 ,运用状态方程进行模拟 ,考虑流体相态和组分的变化以及凝析气井的表皮系数 ,引入稳态理论的两相拟压力函数 ,建立适合凝析气流入动态预测的方法 ,并根据凝析油的临界压力和临界饱和度与渗流的关系 ,给出了预测凝析气井井底流压的数学模型 :①井底压力高于露点压力时的渗流数学模型 ;②井底流压低于露点压力且凝析油饱和度小于临界饱和度时的渗流数学模型 ;③井底流压低于露点压力且凝析油饱和度大于临界饱和度时的渗流数学模型。根据这一思路编制了完整的计算软件。该方法适用于凝析气井流入动态预测。参 9(喻西崇摘 )

腐蚀管道的剩余强度计算方法研究

对目前国内外常用规范进行归纳和总结,得到5种常用方法: ASME—B31G,DM方法,Wes-2805—97,CVDA-84和J积分方法.本文将BP神经网络和遗传算法相结合,得到一种新的神经网络,并将这种神经网络成功用于计算腐蚀管道的剩余强度和最大允许注水压力.通过示例分析,对7种常用规范和本文提出的改进的遗传神经网络方法进行了比较,得到下面结论:不同计算方法计算得到的剩余强度和最大允许注水压力相差较大, Wes-2805-97规范、 ASME—B31G规范、 CVDA-84规范等都比J积分方法计算得到的剩余强度和最大允许注水压力偏大、偏保守; DM断裂力学方法计算得到的剩余强度和最大允许注水压力比J积分偏小、偏危险; J积分方法和基于J积分方法的改进的遗传神经网络方法计算结果比较接近,比较适中,可以认为是计算剩余强度和最大允许注水压力较好的方法.

PVT状态方程的选择和分析

在油气田开采和油气输送过程中,要经常使用状态方程进行计算,但状态方程大都是半理论、半经验的关系式,都有一定的使用范围。常用的状态方程在计算纯气体和非极性分子热物性参数时,准确性普遍较好,但计算气体混合物,特别是计算含有CO_2、H_2S等酸性气体时,计算误差较大。常用的状态方程有SRK、RK、PR、PT、SHBWR和LHSS。根据现场事例,采用常用的6种状态方程来计算气液相的压缩因子Z_g和Z_l、气液相的逸度f_g和f_l以及汽化率e,通过计算结果得到PR、PT和LHSS状态方程在其适用范围内计算精度较好,采用SRK、RK、SHBWR状态方程则计算值偏小。

开采地层中的天然气水合物的数学模型

目前从天然气水合物中开采天然气的方法 ,主要有热激发法、化学试剂法和减压法。文章通过适当简化 ,从理论上推导出减压法开采天然气的数值模型和水合物分解前缘边界曲面离井筒距离表达式 ,并对推导出的偏微分方程经过线性简化和自相似原理 ,推导出多孔介质水合物地层中压力和温度的分布方程和天然气产量方程。通过实例 ,研究了多孔介质水合物地层中压力和温度的分布规律 ,即离井筒越近 ,压力和温度越小。进行了影响水合物分解前缘边界曲面离井筒距离各影响因素的敏感性分析 ,得到了减小井筒压力和增大地层温度可以使离井筒越远地方的水合物层分解释放出天然气 ,天然气的产量随着开采时间的增大而逐渐减小但最终趋于一稳定值的结论。

利用模糊综合评判评价注水管道腐蚀程度

注水管道腐蚀机理研究 ,需要进行注水管道的腐蚀程度评价。对腐蚀地面注水管道的腐蚀程度定量评价 ,能全面了解注水管道腐蚀情况基础 ,同时也是对注水管道剩余强度评价、剩余寿命预测以及可靠性分析的关键 ,为水质处理流程、缓蚀剂、杀菌剂和防垢剂等筛选提供了科学依据。提出了利用模糊综合评判方法对注水管道进行腐蚀程度评价的具体方法 。

多相流管道温降公式的推导

多相管流温降计算是压降计算的基础,其对加热器的设计和对了解气液相平衡等都具有重要的意义。多相流混输管道的温降计算和单相气体或液体有明显不同,温降计算相当复杂,气液混合物不仅要通过管壁向外界散热,而且气液之间还存在质量交换和能量交换。根据能量守恒原理,既考虑天然气的焦耳—汤姆逊效应,又考虑了液体的摩擦生热,推导出了计算多相管流温降的理论公式。在考虑管道起伏对温降的影响后,将液体持液率代替质量含气率计算混合物的比热,公式的精度更高。

凝析气井井眼压降和温降计算研究

在凝析气井井眼流体相态理论的基础上 ,综合考虑压力、温度之间的相互影响 ,建立凝析气井井眼压力、温度耦合组分模型。该模型包括压力计算模型和温度计算模型 ,在压力模型计算中考虑了动能变化的影响 ,在建立温度分布模型时 ,假设井眼中传热为稳态传热 ,并考虑了摩擦生热对井眼温度分布的影响。计算压力、温度时 ,将井眼分成若干段 ,在每段采用压力、温度之间相互耦合 ,迭代法求解。将文中提出的模型和常用模型进行比较 ,显示文中模型具有较高的精度 ,用于凝析气井井眼压力温度分布的分析与计算 。

地层多孔介质中水合物生成条件的预测

在自然界中 ,蕴藏着丰富的天然气水合物 ,水合物的结构有Ⅰ、Ⅱ和H型。开发的方法有 :热力分解法、减压法和注入化学剂等等。多孔介质中水合物的形成条件和管道、井筒中水合物的形成条件有较大的区别 ,在多孔介质中必须考虑毛细管力的作用 ,水合物的分解条件主要取决于多孔介质中岩石和流体的特性如润湿角和孔隙尺寸等。文章所推导出在多孔介质中考虑毛细管力的影响后 ,天然气水合物形成压力和温度与实验数据吻合较好 ,而没有考虑毛细管力的影响计算出的天然气水合物在给定温度下所得到的水合物的形成压力偏低。

双碳背景下海上新型储能技术的适应性分析

本文聚焦新型储能在3种场景下的适应性分析,包括大规模可再生能源竞配时的强制配储,海上油气与新能源融合发展时为提升海上波动性新能源电力穿透率提供稳定电力的主动配储,以及深远海离网制绿氢、绿氨及绿甲醇时的主动配储。分析了各物理储能、电化学储能在海上应用的优缺点,并梳理了国内外相关工程案例,发现目前国内尚无储能设施在海上布置的工程案例,认为海上配储目前能够兼顾技术成熟、安全、可靠、紧凑、轻量、经济的储能方式仍然是磷酸铁锂。未来,考虑到钛酸锂电池安全方面的优越性,在成本下降、具备经济竞争力后,可选用钛酸锂电池。但钛酸锂电池能量密度较低,设备体积和质量较磷酸铁锂偏大,需进一步考虑海上平台的布置问题。此外,由于目前尚无一种单一储能系统能同时具备高功率、高能量密度、可靠安全以及较长生命周期等特点,无法完全满足海上应用的所有需求,考虑采用“飞轮十电化学”和“超级电容十电化学”的混合储能系统,最大限度弥补单一储能方式的不足,从而获得性能更佳的储能系统。为确保海上新型储能工程应用的安全性和可靠性,建议进一步开展海上浮式设施储能抗晃荡条件下储能的本质安全、安全监测和预警等技术的攻关和工程化应用。

含杂质CO_2体系相态特性及CO_2低温液态储存蒸发特性实验研究

通过实验对含杂质CO2体系相态特性和CO2低温液态储存蒸发特性进行了研究。杂质含量越高,含杂质CO2体系的泡点压力和露点压力越高;杂质含量对泡点压力的影响程度较大,露点压力仅与杂质含量有关,而与杂质种类无关。初始充满率和环境温度对储罐内CO2压力和液相蒸发率都有显著影响;在初始充满率相同的情况下,外界环境温度越高,储罐内CO2压力和液相温度上升越快,储罐内CO2平均蒸发率越大;在外界环境温度相同的情况下,储罐内CO2初始充满率越高,其平均蒸发率越小。HYSYS软件模拟计算结果与实验结果的对比表明,可以利用HYSYS软件进行含杂质CO2体系相态特性及CO2低温液态储存蒸发特性的模拟分析。

深远海风电制氢技术经济性分析

我国深远海海上风电资源储量丰富,是未来海上风电发展的重要方向。但深远海风电面临电力消纳难、送出成本高等多方面影响,需要新的开发模式和技术创新来推动深远海风电的发展。海上风电制氢有助于提升新型电力系统灵活性和安全性,可实现能源大规模、长时段存储。本文以某200万千瓦远海风电场为算例,基于当前市场价格和文献资料,从平准化制氢成本和财务内部收益率等角度,对比分析了陆上离网制氢和海上平台制氢管道输氢两种模式的技术经济性。基于全生命周期成本分析,海上平台制氢管道输氢模式制氢成本更低,且电解水制氢系统初始投资和运维成本对成本影响显著增大。从经济性上看,当电力能够全部上网消纳时,海上风电电力上网将比陆上制氢获得更高的收益。

利用BP神经网络预测注水管道的腐蚀速率

利用人工神经网络的自适应、自组织学习能力 ,通过对训练样本集的学习 ,预测了注水管道的腐蚀速率。通过实例 ,采用 4种不同的预测腐蚀速率的方法 ,即采用传统的预测腐蚀速率的CVDA— 84规范、传统的BP神经网络、改进的Rumelhart和MBP神经网络计算注水管道的腐蚀速率。CVDA— 84规范偏保守 ,采用BP以及改进的BP神经网络预测的腐蚀速率和观测值基本一致。但采用BP人工神经网络预测时 ,迭代次数比CVDA大得多 ,采用改进的Rumel hart和MBP神经网络能有效地提高预测速度 ,改善网络的收敛性 。

人工神经网络预测注水腐蚀管道的剩余寿命

利用人工神经网络的自适应、自组织学习能力,通过对训练样本集的学习,使用传统的CVDA—84规范、传统的BP神经网络、改进的Rumelhart和MBP神经网络,对注水管道的剩余寿命进行了预测。结果表明,CVDA—84规范偏保守,采用BP以及改进的BP神经网络预测的剩余寿命和观测值基本一致。但采用BP人工神经网络预测时,迭代次数比CVDA多得多。采用改进的 Rumelhart和 MBP神经网络能有效地提高预测速度,改善网络的收敛性,并且使预测精度有所提高。

海底混输管道瞬态过程中稳定平衡时间和总持液量变化规律研究

利用相似准则和灰色关联分析相结合的方法对油气混输环道模拟试验数据进行了分析 ,建立起稳定平衡时间、总持液量与相似准则数之间的函数关系 :在液体流量不变、气体流量增加或减小的过程中 ,稳定平衡时间主要与Ngw、Re、ΔNgw和N1w有关 ;在气体流量不变、液体流量增加或减少的过程中 ,稳定平衡时间主要与Ngw、ΔN1w和N1w有关 ;影响总持液量的主要因素是Ngw、N1w、Re和Eu。以锦州 2 0 2凝析气田为例 ,利用OLGA2 0 0 0软件研究了相同条件下稳定平衡时间和总持液量的变化规律 :瞬态过程中 ,管道沿线各点压力趋于稳定的时间小于整条管道总持液量趋于稳定的时间 ,没有发现各点压力出现过增或过减的现象 ,相反出现了总持液量过增或过减的现象。验证分析结果表明 ,用本文建立的函数关系式进行预测 :稳定平衡时间与OLGA2 0 0 0软件模拟结果吻合较好 ;总持液量比现场清出的液体量大 ,比OLGA2 0 0 0软件模拟结果要小。简要分析了 3种情况下总持液量不同的原因。