天然气管网供气可靠性评价及优化研究进展

管道作为连接气源与市场的关键纽带,是天然气大规模、长距离输运的最经济输送方式。在天然气管网高度互联互通、市场化运营的背景下,传统保供方法将难以适应天然气资源灵活高效调配需要,成为制约天然气管网安全、高效保供的瓶颈。围绕天然气管网供气可靠性评价的3个关键问题:可靠性评价指标、可靠性评价模型和可靠性评价模型求解,分析了国内外在供气可靠性领域的研究现状和挑战。梳理了可靠性优化在系统规划设计、调峰优化、需求侧管理的应用现状,总结了供气可靠性优化技术在面临人工智能技术发展、天然气市场变革、多网互联融合的发展前景与建议,为天然气管网供气可靠性评价及优化提供了理论借鉴。

气田地面集输系统温室气体排放计算方法及模型构建

天然气作为重要的一次能源,产销量逐年递增的同时,也带来日益严重的温室气体排放问题。参考IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)法及中国油气生产企业温室气体核算方法,以气田地面集输系统为研究对象,在分析系统工艺流程特点的基础上,确定温室气体排放计算边界,提出历史排放强度法、工艺流程法两类温室气体排放计算方法,并对重点设备的温室气体排放进行研究。基于Python3.9环境,开发了温室气体排放计算模型,并以某气田地面集输系统为例进行了核算分析,可帮助相关企业快速核算温室气体排放量。最后,基于研究成果对中国气田地面集输系统温室气体排放计算及管理提出了建议。

基于供气可靠性的天然气管道系统预防性维护方案智能优化方法

输气管道设备设施的维护管理是保障管道系统可靠供气的基础。建立管道系统单元状态转移与设备退化过程的描述模型,构建各单元失效场景下管道系统最大供气能力计算方法,建立以系统供气可靠性最高和维护成本最低为目标的管道系统维护策略优化模型,形成基于深度强化学习的管道系统预防性维护优化方法。结果表明:与传统的计划性维护相比,所提出的管段与压缩机单元预防性维护方案可提高天然气管道系统供气可靠度,同时降低管道系统维护成本;优化后系统平均供气可靠性由99.41%提高至99.54%,维护成本降低9.38%。

综合能源系统下天然气管网供气可靠性评价方法综述

在综合能源系统背景下,可再生能源发电的间歇性、随机性传递到天然气管网,导致供气可靠性评价在不确定性来源、系统行为分析、评价时间尺度等方面都产生了新特点。因此,以综合能源系统背景下的天然气管网为研究对象,分析了供气可靠性评价的关键问题:复杂系统中不确定性量化、不确定性在系统中的传播过程、扰动对系统影响的不确定性等。提出了需要强化设备、市场和可再生能源出力的时序性和概率性耦合量化以满足系统实时供气可靠性分析、需要在考虑能源系统协调优化的基础上提升系统复杂度表征准确性和效率、需要创新探究实时后果不确定性分析方法等思路,为天然气供气可靠性评价提供了借鉴。

高压电场作用下含蜡原油中带电胶粒与蜡晶作用机制

电场改性是一种新兴的含蜡原油改性方法,带电胶粒(胶质、沥青质)在电场作用下聚集于蜡晶表面是其主要机制。为明确带电胶粒与蜡晶的作用机制,选取电场降黏效果差异显著的两种含蜡原油,测试并分析电场作用前后油样的表观黏度、阻抗以及蜡晶晶胞参数。结果表明:电场作用后降黏效果显著的1#原油阻抗上升,但作用温度下蜡晶晶胞参数不变,再降温至2℃后,蜡晶晶胞参数变化显著;对于无降黏效果的2#原油,电场作用后其阻抗不变,降温后的蜡晶晶胞参数也没有变化;电场作用下含蜡原油中的带电胶粒吸附于蜡晶表面,是电场发挥降黏效果的必要条件;部分含蜡原油中带电胶粒自缔合从而无法在电场作用下吸附于蜡晶表面,是该类原油不具有电场降黏效果的原因。

含蜡原油特征温度实验研究

用旋转粘度计对原油在温度扫描条件下的粘-温关系进行的实验研究表明,原油在低温时呈胶凝状态。根据原油低温凝胶化理论,用常规方法对实验数据进行了处理,得到了动态降温条件下含蜡原油流动性变化的特征温度,即开始出现最大成胶活化能时所对应的温度。对于同一种原油,特征温度越高其低温流动性能越差。对实验数据的分析表明,特征温度与原油经历剪切过程的粘性流动熵产呈幂函数关系,并据此拟合出相应的经验式。利用该经验式,通过计算管输原油过程中所产生的粘性流动熵产,可确定原油的特征温度。6种空白原油及4种加剂原油的92组特征温度数据的计算值与实测值的最大偏差为0.86℃,平均绝对偏差为0.3℃。该关系式可用于管输含蜡原油流动的安全性评价。

油气储运理论与技术进展

经过60年的发展,中国石油大学油气储运工程学科形成了油气长距离管道输送、多相管流与油气集输、油气储运设施安全与施工等特色鲜明的优势研究方向。近10多年来,伴随着中国油气储运行业的空前大发展以及随之而来的一系列技术挑战,本学科在这些研究领域开展了较系统深入的研究,在易凝高黏原油流变性与管道输送、天然气及成品油管道输送、油气水多相流动、油气水分离、多相混输系统流动保障、流动减阻机制、油气管道与集输系统节能、管道强度设计与安全评价、油气储运设施完整性管理、油气管道与地下储库施工等方面取得了一大批重要成果。较系统地总结了这些成果。总结本学科60年发展的经验,面向本领域重大工程技术问题,持之以恒地开展系统且深入的基础研究,仍是学科今后发展必须坚持的基本战略方针。

管输剪切模拟搅拌槽中流体平均剪切率的计算

计算搅拌槽内流体剪切率的Metzner_Otto方法只适用于计算某些叶轮 搅拌槽系统内层流时叶轮区的平均剪切率 ,不能满足原油管输过程剪切作用模拟的需要。根据流体流动的能量耗散率与剪切率的关系 ,提出了通过搅拌的轴功率计算搅拌槽全槽流体平均剪切率的方法。针对牛顿流体和幂律流体 ,提出了全槽平均剪切率的计算式。以实验室用的一个小型搅拌系统为例 ,使用所提出的方法 ,建立了槽内流体平均剪切率与搅拌转速、流体体积、幂律流体稠度系数及流动特性指数关系的经验数学模型。该模型预测的结果与直接由实测扭矩计算的平均剪切率相当接近。本方法适用于各种类型的叶轮 ,不受流体流态的限制 ,其原理还适用于符合其他流变模型的非牛顿流体。

绝热搅拌槽内流体平均剪切速率的一种计算方法

基于流体流动的剪切速率与能量耗散率、以及能量散率与流体温升速率的关系,提出了根据搅拌过程中流体温升速率计算绝热搅拌槽内流体平均剪切速率的方法,并会对一个实验室用的小型高速搅拌系统,建立了流体平均剪切速率与流体黏度及搅拌转速关系的经验模型。本方法确定的是全槽流体的平均剪切速率,其应用不受叶轮类型的限制,可用于湍流搅拌,弥补了Metzner-Otto方法的若干不足。对于控温搅拌槽,可先在绝热条件下确定平均剪切速率与搅拌转速、流体流变性参数及体积的关系。

剪切作用对加剂原油凝点影响的数学模型

剪切作用是影响加剂原油流动性的主要因素之一。现场测试数据及实验室数据表明 ,剪切作用引起的加剂原油凝点上升幅度与剪切前加剂原油的降凝幅度 (加剂原油的凝点与空白原油凝点的差值 )之间有很好的相关性。基于对加剂原油剪切效应实验规律的分析 ,建立了对不同原油具有一定通用性并能较好地描述剪切后加剂原油凝点与剪切过程粘性流动熵产关系的数学模型。借助该模型 ,只须知道空白原油的凝点以及剪切前加剂原油的凝点 ,即可确定经过一定熵产的剪切后 ,加剂原油的凝点。对于加剂大庆原油、加剂新疆混合原油以及加剂中原原油的 2 94组数据 ,模型计算结果与实验测结果偏差小于 1℃的占 5 0 %,偏差小于 2℃的占 86 8%,平均偏差仅为 1 12℃。

非压迫性髓核导致大鼠背根神经节的病理变化

目的观察大鼠脊神经节自体髓核移植后,大鼠左后肢疼痛行为学和神经节非压迫性损伤的超微结构的变化。方法78只SD大鼠随机分成空白组(6只)、假手术组(36只)和自体髓核移植模型组(36只)。模型组大鼠行腰5左侧半椎板切除,暴露腰5背根神经节,取尾部的自体髓核组织置于背根神经节表面,假手术组背根神经节表面放置等量的自体肌肉,每组用von Frey hair测量手术前后大鼠后肢机械刺激缩爪阈值,于术后7 d、14 d和21 d取材用光镜和电镜行病理学观察。结果空白组和假手术组左后肢机械刺激缩爪阈值手术前后无明显降低,模型组术后有明显机械刺激缩爪阈值降低(P<0.05);模型组脊神经节出现长达21 d的病理损伤改变,表现为不同程度的神经节充血水肿,节细胞线粒体空泡变,溶酶体增多,内质网肿胀扩张,有的甚至出现细胞核皱缩;神经纤维的轴突内细胞器减少,髓鞘肿胀疏松,个别甚至崩解;假手术组仅在7 d时轻度的神经节充血水肿,细胞有轻微的粒体空泡变;空白组和假手术组的14、21 d脊神经节无病理损伤改变。结论非机械压迫的自体髓核可引起大鼠脊神经节超微结构严重损伤和后肢机械痛敏。

利用能量耗散率计算管流的平均剪切率

含蜡原油的流变性与其所经历的剪切历史有关。以往用截面平均剪切率或湍流时的管壁剪切率衡量流体管流的剪切历史 ,有不当之处。根据能量耗散率与剪切率的关系 ,提出了按流体的体积平均能量耗散率计算流体平均剪切率的方法 ,即可根据流体的密度、平均流速、管道直径、流动的摩擦因子或摩阻压降以及流变参数计算牛顿流体和幂律流体管流的平均剪切率。对于湍流 ,按本方法计算的平均剪切率能合理地度量流体的平均剪切历史。在原油管道正常运行的雷诺数范围内 ,按截面平均方法计算的湍流剪切率比按体积平均能量耗散率计算的结果约偏低 2 0 %～ 40 %。

欧必亭、枢丹、氟哌啶预防硬膜外吗啡恶心呕吐效能比较

目的 :观察新药欧必亭对吗啡硬膜外术后镇痛恶心呕吐的预防效果。方法 :选择ASA 1～ 2级的妇科择期手术病人 90例 ,随机分成欧必亭组 (T组 )、枢丹组 (O组 )、氟哌啶组 (D组 ) 3组 ,每组各 30例。手术开始时T组静注欧必亭 5mg ,O组静注枢丹 8mg ,D组静注氟哌啶 2 5mg。关腹时开始行吗啡镇痛 ,术后 4,8,12 ,2 4h观察并记录患者的镇痛、镇静及恶心、呕吐评分情况。结果 :3组病人镇痛评分基本相同 ,无统计学意义 (P >0 0 5 )。恶心、呕吐的评分和呕吐发生率以T组略高 ,D组最低 ,但 3组间比较无统计学意义 (P >0 0 5 )。恶心发生率T组高于D组 ,有统计学意义 (P <0 0 5 ) ,但与O组比较无统计学意义 (P >0 0 5 )。镇静评分D组较其它两组高 ,尤其在 4～ 8h明显 (P <0 0 5 ) ,O组和T组镇静评分相近 ,无统计学意义 (P >0 0 5 )。结论 :欧必亭能有效地预防吗啡术后镇痛的恶心呕吐 ,且无明显镇静等副作用 ,与枢丹效能相近。

剪切作用对添加降凝剂后新疆混合原油流变性的影响

系统地研究了模拟管流的中低速剪切持续时间对添加降凝剂的新疆混合原油流变性的影响.研究表明,在原油析蜡高峰区2～20℃的温度范围内.将以1312s^(-1)高速剪切加剂原油的凝点及剪切温度以下的表观粘度大幅度上升.增加降凝剂的加入量反而会加剧剪切引起的流变性的恶化.如果高速剪切后温度保持恒定,则该温度下的(表观)粘度不受影响.25℃以上的高速剪切对凝点及2℃时的原油的表观粘度均无影响.不论原油加降凝剂与否,经历动冷后原油的屈服值远小于静冷的原油.

初次单侧全膝关节置换术后慢性疼痛围术期危险因素分析

【目的】探讨初次单侧全膝关节置换术(TKA)术后慢性疼痛(CPSP)的发生率、严重程度和性质,拟寻找导致TKA后CPSP发生的非手术因素。【方法】选择近两年本中心符合条件的接受初次单侧TKA患者380名。回顾性电话问卷,疼痛数字评分法(NRS)和ID pain评分量表法计算患者术后3个月的疼痛程度和性质,收集患者围术期相关信息。对相关信息采用二元Logistic回归分析,筛查TKA后CPSP可能的独立影响因素。【结果】最终纳入338例患者,失访率为11.05%。41.7%(141例)TKA患者术后3个月有CPSP。因CPSP日常活动受到影响的患者有25.1%(85例),导致睡眠障碍的有16.9%(57例)。15.4%患者(52例)疼痛性质为可疑神经病理性疼痛(NP)。围术期相关24项非手术因素中,术前术侧膝关节NRS评分高、自控镇痛泵有效按压率低、术后3个月术侧膝关节肿胀和术后3天C-反应蛋白(CRP)水平低是TKA后CPSP的独立危险因素,P<0.05。【结论】初次单侧TKA患者术后3个月的CPSP发生率仍较高,15.4%的有可疑的神经病理性疼痛。术前术侧NRS高、术后CRP水平低、术后术侧膝关节肿胀、自控镇痛泵有效按压率低是TKA后CPSP的独立危险因素。可通过进一步提高围术期疼痛管理来降低TKA后CPSP的发生。

髓核源性坐骨神经痛大鼠背根神经节磷酸化p38MAPK表达的变化

【目的】观察髓核源性坐骨神经痛大鼠模型中背根神经节磷酸化p38丝裂原活化蛋白激酶(p-p38MAPK)表达的变化及其与炎性反应和机械痛敏的关系,以探讨腰椎间盘突出症的病理机制。【方法】选择成年SD雄性大鼠66只随机分为空白组(12只)、假手术组(18只)和模型组(36只)。模型组在左腰5神经背根神经节(L5DRG)自体髓核移植以建立大鼠非压迫性腰椎间盘突出模型,假手术组自体肌肉移植。空白组不进行手术。测量各组大鼠术前至术后21 d的左后肢50%机械性撤足阈值(50%PWT)以测定机械痛敏的变化,空白组、假手术组术后7 d及模型组术后7、14、21 d各12只大鼠取左腰5DRG用免疫组化法测定环氧化酶-2(COX-2)与p-p38MAPK的阳性细胞比率。【结果】假手术组50%PWT术后无明显变化,模型组术后7 d出现明显的50%PWT下降损伤,术后14 d达最低值,术后21 d部分恢复;空白组、假手术组术后7 dDRG的COX-2和p-p38MAPK微弱表达,模型组术后7 d DRG的COX-2和p-p38MAPK高表达,模型组术后14 d DRG的COX-2和p-p38MAPK表达更高,模型组术后21 d DRG的COX-2和p-p38MAPK表达减弱。【结论】背根神经节的p-p38MAPK的表达与非压迫性髓核所致炎性反应和坐骨神经病理性神经痛的变化密切相关。

基于POD的埋地热油管道停输再启动模拟高效算法

基于特征正交分解(POD)技术,开发了一种进行埋地热油管道正常输送、停输及再启动3个过程计算的高效算法。首先采用有限差分法和有限容积法建立基础样本,然后通过奇异值分解(SVD)算法得到管道停输后的沿线油温、土壤温度场和再启动流量基函数库,并插值得到任意计算参数条件下的谱系数,最后进行重构。该算法可在少量计算条件数值模拟的基础上,快速、准确地求解其他条件下停输再启动过程的相关参数。实际算例表明,POD模拟结果与直接数值解法相比,温度偏差在0.05℃以内,流量偏差小于3%。POD算法计算速度显著提高,单算例平均耗时小于0.1s,而数值算法单算例平均耗时约20min。

磷酸化丝裂原活化蛋白激酶在大鼠髓核源性背根神经节炎性损伤中的变化

目的:观察背根神经节磷酸化p38丝裂原活化蛋白激酶(p-p38MAPK)表达的变化与非压迫性髓核所致的炎性反应及病理性神经痛的关系。方法:选择成年SD雄性大鼠54只随机分为假手术组(18只)和模型组(36只)。模型组在左L5神经背根神经节(DRG)应用自体髓核组织移植建立大鼠非压迫性腰椎间盘突出模型,假手术组应用自体肌肉移植。测量各组大鼠术前至术后21d时左后肢50%机械性撤足阈值(50%PWT)以测定机械痛敏的变化,假手术组术后7d及模型组术后7d、14d、21d取左L5DRG分别进行HE染色观察组织学变化和免疫组化法测定环氧化酶-2(COX-2)与p-p38MAPK的阳性细胞比率。结果:假手术组50%PWT术后无明显变化,模型组术后7d时出现明显的50%PWT下降损伤,术后14d达最低值,术后21d部分恢复。假手术组术后7d时DRG无明显组织损伤,COX-2和p-p38MAPK微弱表达。模型组术后7d时DRG组织损伤严重,COX-2、p-p38MAPK高表达;术后14d时组织损伤进一步加重,COX-2、p-p38MAPK表达更高;术后21d时组织损伤减轻,COX-2、p-p38MAPK表达减弱。结论:背根神经节p-p38MAPK的表达与非压迫性髓核所致炎性反应和病理损伤及病理性神经痛的变化密切相关。

基于滞回环的含蜡原油触变模型评价

触变性是含蜡原油的一个重要流变特性,对输油管道停输再启动过程的水力特性及安全性至关重要。通过实验,研究了4种含蜡原油在剪切速率先呈线性增大后呈线性减小这一循环加载条件下的滞回环特性。利用最小二乘原理,分别对剪切速率循环一次得到的单一滞回环和剪切速率变化率不同的多个循环得到的多个滞回环进行了拟合。用平均偏差作为统计指标,对8个触变模型进行了评价。结果表明,基于Cheng的含蜡油品中存在完全可逆和完全不可逆两类结构,在Houska模型的基础上建立的模型最适合于描述含蜡原油的滞回环特性。