基于EM-FR-C5.0DT耦合模型的输气管道地质灾害风险预测模型

延安气田地处陕北山区,输气管道沿线发生地质灾害的风险较高,管道生产运行存在一定安全隐患,通过加强风险预测研究,可快速准确甄别沿线高后果区,对管道防灾减灾具有重要意义。为此,选取延安气田内部临镇-子长输气干线作为研究对象。首先,通过相关性分析筛选出高程等11个影响因子,依次开展灾点空间分布规律研究;其次,采用加权频率比法将灾点属性值转换为可体现灾害风险贡献率的EM-FR(加权频率值),划分出低、极低风险区,在此范围内选取非灾点,以此构建EM-FR-C5.0DT(加权频率比-C5.0决策树)、EM-FR-BP(加权频率比-BP神经网络)等2种耦合模型,并预测研究区域的风险性;最后,在研究区域内随机选取非灾点,构建单一C5.0DT、BP模型,并与上述2种耦合模型开展精度对比分析。结果显示:耦合模型预测性能优于单一模型,其中EM-FR-C5.0DT模型效果最优。研究成果表明,在低、极低风险区内,选取非灾点构建数据集得到的耦合模型,可明显提升模型预测精度,更适合小样本地质灾害风险性建模,可为延安气田输气管道风险性研究提供一定借鉴。

旋进旋涡与V锥组合计量气液两相流实验研究

目的解决低渗透气田在井间串联、井口混输计量模式下,单井产气、产液量无法准确计量的技术难题。方法基于旋进旋涡流量计和V锥流量计的单相计量原理,通过开展空气-水两相流的室内实验,分析了不同运行压力、气液比以及表观气速下单相流量计的混相计量误差变化规律。借助量纲分析法,分别建立了进动频率和压降与相关无量纲准数的关联公式,并采用室内实验数据分别进行了混相条件下的参数修正,利用两种流量计串联组合的方式,提出了一种适用于低含液率的湿气双参数组合计量模型,并采用延安气田现场的实流数据对模型计算精度进行了验证。结果室内实验时,当湿气体积含液率小于1%时,旋进旋涡进动频率随体积含液率的升高而降低,出现“欠读”现象,而V锥流量计的计量压降随体积含液率的升高而增大,产生“过读”现象。当体积含液率大于1%时,由于气相含液量偏大,造成旋涡进动信号下降规律不明显,从而导致组合计量模型的结果可能出现失真,现场实流测试结果显示,组合计量模型的气相体积流量的平均相对误差为2.029%,液相体积流量的平均相对误差为15.066%,体积含液率的平均绝对误差为0.059%。结论旋进旋涡与V锥流量计的组合计量模型在气相含液量较低时,气相和液相的计量精度可满足现场生产需要,且加工设计成本较低,可以为延安气田排水采气井的气液混相计量提供技术支持。

基于多层次灰色关联分析法的致密气田集输工艺评价

致密气田地面集输工程具有建设投资高、工期长、影响因素多等特点,对气田集输工艺进行客观评价关系着气田开发建设全局。以致密气藏延气2-延128井区为例,针对高、中、低压等3套集输工艺进行优缺点分析,建立层次分析法评价指标体系,选取安全生产、工艺技术及经济效益共3项一级评价指标,细化形成井下节流器失效、管线积液、管网压损、集气半径、运行压力、征地面积、计量误差、内部收益率、投资、运行成本共10项二级评价指标,通过层次分析法确定各指标权重,运用灰色关联分析法对高、中、低压等3套集输方案进行评价优选。研究结果表明:①各评价指标权重从高到低依次为:内部收益率、投资、井下节流器失效、管网压损、运行成本、集气半径、管线积液、运行压力、征地面积、计量误差;②将层次分析法计算的指标权重引入灰色关联度分析,计算各方案的灰色关联度,最终确定中压集输工艺的关联度最高,是最优方案。研究结果可为今后国内外致密气田集输工艺的客观比选和决策提供评价手段和参考依据。

延439井区气液混输管道瞬态变化规律及敏感性分析

Y439井区采气管道为气液混输管道,地形起伏大导致积液严重,因此研究气液两相瞬态变化规律非常重要。以某采气管道为例,基于双流体模型建立多相流计算模型,研究管道积液动态规律和清管过程瞬态变化规律,提出采用井口压力峰值与最大清管段塞量相结合的方法确定管道清管时间,分析管道输气量、天然气含水量以及运行压力对井口压力峰值和最大清管段塞量的影响规律。研究结果表明:1)随着运行时间的延长,采气管道内积液逐渐向下游推移,当管道内积液量分布在全管段时,管道积液量和运行压力达到动态平衡;2)当管道入口投加清管器后,由于清管器上游气体被压缩,沿程摩阻损失增大,井口压力出现短暂的峰值变化,且管道出口排液主要集中在开始排液后0.5 h;3)敏感性分析结果显示,管道输气量越大,最大清管段塞量越小,井口压力峰值先降低后增大,在气相流速为1.2~3.1 m/s时增幅不明显;含水量上升,井口压力增幅明显,管道末端排液量显著增大;管道运行压力下降,对应的清管过程管道末端排液量显著增大。该成果可为气田气液混输管道的优化设计及清管操作提供理论依据。

基于灰色支持向量回归的起伏管线临界携液流速预测模型

延安气田起伏的地理形貌特征,致使其内部采气管线在低点及上倾段容易产生积液问题,制约气田正常生产,开展起伏管线临界携液流速的预测对保障采气管线流动安全和指导地面采气管线布线具有重要价值。为此,基于扩展双流体分相模型和PR气体物性方程,采用最小压力梯度法结合均匀设计构建了临界携液流速样本数据集,同时采用灰色关联计算了样本标签权重,并将其引入支持向量回归算法,构建了临界携液流速的回归预测模型,随后利用网格寻优算法,通过采用K-CV(交叉验证)对模型中超参数进行了优化设计,最后采用延安气田现场运行数据进行了模型准确性验证。研究结果表明:管径大小对临界携液流速影响最大,其次为上坡倾角、含水率和运行压力,其他因素的影响差距相对较小,网格分段寻优对比遗传、粒子群算法在模型超参数优化上具有较强稳定性。该预测模型对延安气田内部采气管线的临界携液流速预测具有较强准确性,可对其积液预测和防治提供理论支撑。

湿气管线携液临界流速预测的机器学习模型

受制陕北独特的地形地貌,其地面输气管线起伏现象突出,在管线低点及上倾段容易产生积液且段塞流频发,严重影响气田正常生产,携液临界流速的预测对减少积液带来的危害和指导气田地面湿气管线设计具有重要意义。为此,采用扩展双流体分相模型,基于最小压力梯度法结合均匀设计和BP神经网络建立了气田起伏管线携液临界流速预测模型,并采用延安气田现场运行数据进行了模型可靠性验证,同时基于模型分析了井口温度、管线运行压力、含水体积分数、上下坡倾角、管径对携液临界流速的单因素及交互作用影响,并采用灰色关联对影响程度进行了排序。研究结果表明,携液临界流速与运行压力、下坡倾角呈负相关,与井口温度、含水体积分数、上坡倾角、管径呈正相关,同时各因素交互作用明显,影响程度具有显著区别。研究发现该预测模型对延安气田地面起伏管线携液临界流速预测具有较强的现场操作性,可为其积液预测和防治提供理论支撑。

结构参数对油-水两相双锥型旋流分离器影响的数值模拟

双锥型旋流分离器的结构参数的改变对其分离效果会产生极大的影响,分析主要结构参数对除油率的影响规律对该设备的设计加工有着重要意义。通过三维建模软件和计算流体力学软件建立了公称直径为50 mm的双锥型水力旋流器经典模型,应用模拟对比的方法分析得出了溢流口直径Do、溢流管深入长度Ls、大锥角α这3个参数变化对压降和除油效率的影响,并利用递进优化的方式优选出最优结构参数。结果表明,当溢流口直径增加至25 mm时可将除油效率提高到94.19%,此时压降为53082.57 Pa;溢流管深入长度95 mm时分离效率为94.93%,压降升高至55085.17 Pa;大锥角为15°时油相分离效率达到96%以上,此时压降为58082.15 Pa。通过递进优化,最优结构为溢流口直径Do=25 mm,溢流管深入长度Ls=110 mm,大锥角α=15°,除油效率最终达到96.38%。以上研究成果为从结构参数方面优化旋流分离器除油效率提供理论依据。

天然气集输管网腐蚀类型及特征研究

随着我国油气勘探的不断发展,集输管道建设不断增加,高含H2S、CO_(2)气体的管网腐蚀也越来越严重。本文以川东地区天然气集输管网为研究对象,针对研究区集输管网腐蚀类型不明确的问题,以APIX52钢为研究对象,开展腐蚀实验,明确研究区腐蚀类型、腐蚀特征。研究表明,川东地区天然气管道腐蚀受温度、Cl^(-)、HCO_(3)^(-)、矿化度、pH值等因素的影响,每种因素都有自己的影响规律;根据腐蚀因素,结合腐蚀特征,将川东地区常见的腐蚀类型划分为3类:内腐蚀、埋地金属腐蚀、大气腐蚀,并对每一种腐蚀类型的腐蚀机理进行了阐述,根据每种腐蚀类型的主控因素,有针对性的提出防腐措施。

X80钢材质油气管道土壤环境腐蚀性研究

X80钢材具有较高的强度和韧性,目前广泛应用于石油与天然气管道集输,在油气储运工程上产生了巨大的作用。利用真实土壤模拟溶液对X80钢材腐蚀行为进行了相关实验分析,初步分析了阴极反应,以及pH值和溶解氧对X80钢材质的腐蚀行为的相关影响,并探讨其反应机理,为油气管道的腐蚀行为研究提供参考。

结构参数对气/固两相流偏心异径管冲蚀影响分析

为了探究结构参数对偏心异径管的冲蚀影响规律,采用均匀设计结合数值计算的方法研究了入口管径、管径比、过渡段倾角与偏心异径管最大冲蚀速率的关系,并根据数值计算结果对经验公式进行拟合。依据单因素数值计算对拟合公式进行检验,分析了结构参数对最大冲蚀速率的影响,并利用经验公式绘制二维等高线云图,分析了结构参数间的交互作用规律。结果表明:最大冲蚀速率与入口管径呈负相关,与管径比呈负相关,与过渡段倾角呈正相关,且冲蚀区域主要集中在过渡段管壁处,最大冲蚀速率出现在变径段入口附近区域,结构参数对最大冲蚀速率存在协同作用影响。

基于采出流体性质的集输参数敏感性分析

随着多数低渗透油田开发进入到水驱和二氧化碳驱开采阶段,采出流体的物性参数发生变化,进一步对集输管网的部分集输参数带来影响。根据研究区块的现场生产数据,对多工况下集输管道进行水力和热力计算,探究多种参数对集输管道的影响规律,为不同开发阶段的集输系统运行的稳定性提供理论依据。

延安气田多起伏地面管道临界携液流速计算模型

延安气田所处地形复杂,管道起伏多且高程较大,管道积液是气田集输系统生产过程中常见的问题之一,极易引发段塞流,甚至影响气田正常生产。基于液膜模型,考虑运行压力、井口温度、摩尔含水率、管道公称直径及管道倾角5个因素,建立上倾管段临界携液流速计算模型。进而结合延安气田现场运行数据,研究多起伏地面管道的最大倾角、总起伏高程、起伏次数对临界携液流速的影响规律,对已建立的上倾管段临界携液流速计算模型进行修正,结果表明:修正后的多起伏管道临界携液流速模型计算结果与现场数据吻合度高,修正后的模型计算结果准确率达90%,对于多起伏地面集输管道具有较强的适用性,可为延安气田多起伏管道积液预测提供理论支撑。(图8,表3,参35)