海底管道边界条件类型及其对走管行为的影响

针对深海海底管道两端通常与井口、悬链线立管、器管收集器等相连,管道端部边界条件复杂的情况,为了探究不同的管道边界条件对走管行为的影响,将海底管道端部边界条件简化为3种类型,即类型Ⅰ两端水平力、类型Ⅱ一端水平力一端倾斜力和类型Ⅲ一端弹性边界一端水平力,建立不同边界条件下海底管道走管数值模型,对比分析不同类型边界条件下海底管道走管行为。结果表明:类型Ⅱ边界条件与类型Ⅰ相比,随着管道端部拉力倾角增加,管道轴向拉力减小,走管量也减小,管道拉力倾角从0°增至60°,最大轴向拉力减小6.73%,走管率减小50%,这意味着悬链线立管形态改变,使得作用于海底管道的拉力方向改变,相应的海底管道走管量也随之改变;类型Ⅲ与类型Ⅰ边界条件相比,类型Ⅰ边界条件下海底管道走管率为恒值,随着升降温循环次数的增加,海底管道走管量近似线性增长;类型Ⅲ边界条件下海底管道走管率受器管收集器弹性刚度影响,弹性刚度越大,第1次升降温循环走管率越大;随着升降温循环次数增加,管道走管率快速衰减,直至为0,类型Ⅲ边界条件下多次升降温循环最终走管量通常小于类型Ⅰ。3类边界条件下海底管道走管行为差异很大,可为实际工程中分析海底管道端部边界条件类型、选定合适的边界条件提供参考。

基于VMD的广义三次互相关管道泄漏定位检测

针对天然气管道泄漏检测声波定位技术中,二次互相关时延估计算法存在较大误差的问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)结合广义三次互相关的时延估计算法。该方法首先利用VMD算法对两路信号进行分解并重构信号;其次,在二次互相关的基础上再进行一次相关,并在互相关算法的峰值检测阶段引入希尔伯特变换(HT),对峰值进行尖锐化处理,成为一种新型的广义三次互相关时延估计算法。通过对平台搭建的油气管道泄漏检测系统采集数据进行模拟试验,分析了各算法的精度。试验表明,相较于二次互相关,改进广义三次互相关时延估计算法定位平均精度有明显的提升,有着更高的精度和更好的抗噪性能,在天然气管道泄漏定位方面有着更广泛的应用前景。

利用时域叠加的声学成像法定位埋地PE管道

针对现有埋地管道探测技术难以确定聚乙烯(PE)管道埋深且通常对管线走向的探测误差较大的问题,提出了优化的时域叠加声学成像法。利用该方法对仿真信号进行直达波与表面波消除、反射波提取和成像定位处理,验证了方法的可行性。最后,对埋深0.4 m和1.0 m的PE管进行定位测试实验,最大管线平面定位误差分别为0.179 m和0.240 m,说明该方法基本满足较好埋地条件PE管道探测的需求。

大型铺管船托管架疲劳损伤实时监测应用与研究

托管架长期承受着交变载荷的作用,结构疲劳破坏问题不容忽视。为此,本文分别基于波浪谱和监测数据对托管架的疲劳问题进行研究。通过计算结果的对比分析,发现基于波浪谱的疲劳损伤计算,由于波浪荷载的随机性很强,导致计算结果偏于保守,适用于设计阶段结构的疲劳寿命预报评估;而基于实时监测数据的疲劳损伤计算,数据相对更加准确,适用于实时评估结构当前的疲劳损伤情况,并依此提出适当的维修和保养建议。

基于IEEMD-IGCC算法的管道泄漏点定位技术研究

现用于检测油气管道发生泄漏情况的声波检测法有抗噪声能力弱、定位误差大的缺点,因此提出了一种基于IEEMD-IGCC算法的管道泄漏点定位方法。首先,在EEMD分解算法的基础上,通过计算每一次集合平均得到本征模态分量的自相关函数,判断该模态是否含有噪声分量,作为是否继续添加高斯白噪声的依据;随后,基于不同源目标进行广义二次互相关计算,进而获得时延值;最后,根据时差定位公式确定泄漏点位置。结果表明:经IEEMD算法的泄漏信号提取效果较好,与峭度系数的有效信息选取结果一致;重构信号不仅信噪比大、均方误差小,且计算成本大幅降低;IGCC算法下的时延值计算准确,减小了单次误差较大的可能性;IEEMD-IGCC算法对于不同工况下的适应性较好,最大绝对定位误差不超过30 m,极大提高了泄漏点定位精度。

L360QS+UNS N08825双金属复合管热丝TIG自动焊接工艺

双金属复合管作为一种油气输送管道材料,具有较强的耐蚀性能,特别适用于输送强腐蚀性介质。我国川渝地区的油气资源含有较高的硫化氢(H2S)和其他硫化物,管道内部形成了复杂的腐蚀环境,易导致管道内壁腐蚀、应力腐蚀开裂等多种失效形式。川渝地区油气管道常采用镍基合金、不锈钢等高性能的耐腐蚀材料,其中铁山坡项目中选用了L360QS+UNS N08825双金属复合管作为输送管道材质。针对825镍基复合管传统手工焊接方式效率不高,质量受人为因素影响大的问题,通过焊材匹配、自动焊接设备选型、焊接工艺参数优化等手段,开展焊接试验,研发了L360QS+UNS N08825双金属复合管热丝TIG自动焊接工艺,并在铁山坡项目中进行了实施应用,取得了显著的效果,一次焊接合格率可达99.2%,同时针对焊接缺陷返修和易出现的质量问题进行了分析,提出了相应的工艺措施。该工艺对于同类材质管道焊接具有重要的指导意义和参考价值。

复合管泄漏监测系统研制与应用

为提高YB气田钢带增强型污水输送复合管的完整性,提出了一种针对钢带增强型污水复合管泄漏的监测方法。该方法依据管地电位阶跃判定管道是否泄漏,首先在管线上安装发射机,给管线和输送液体施加一定的电信号,在管线上每隔一定的距离安装接收机,监测管线管地电位值,并通过4G实时传输至物联网平台,在监测大屏进行实时显示;根据接收机处的管地电位值是否发生阶跃判断管线是否泄漏并判断泄漏区间,同时发送报警信息。利用该技术对YB气田钢带增强型污水管线进行泄漏监测模拟试验,试验结果证明:模拟泄漏时,接收机电压发生阶跃,能发送泄漏区间报警信息。由此可知,基于物联网的钢带增强型污水复合管泄漏监测方法可以监测泄漏并预警,有推广价值。

FPSO外输软管安装方法分析

基于企鹅浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)项目,对比不同安装方法的优缺点,采用盘卷安装法完成外输软管安装。采用盘卷安装法进行FPSO外输软管安装在国内鲜有实例,详细描述该方法的施工顺序和要点,可为其他类似项目的外输软管安装提供参考。

基于密集连接和多尺度池化的X射线焊缝缺陷分割方法

为解决X射线底片焊缝缺陷分割精度不高、边界信息模糊的问题,本文提出一种改进的Dilated_Pooling_Unet(DP_Unet)网络分割模型。首先,在上下采样间加入编解码信息提取模块DP_block,旨在下采样后最大限度地保留原始缺陷语义信息及减少连续卷积与池化操作造成的损失;然后,在模型中添加GAM注意力机制重点关注焊缝缺陷部分,有效提升缺陷特征通道的学习能力,降低背景噪声影响;最后,提出一种融合二元交叉熵和DiceLoss的混合损失函数,用于解决网络训练时不均衡的正负类数据问题。实验数据集由公开数据集GDX-ray缺陷数据集组成。实验结果表明,本文所提方法在GDX-ray数据集上有较好表现,Dice值达到了93.45%,与基线算法相比均有显著提高。该方法具有良好的分割性能,优于传统的分割算法,有效提高了底片焊缝缺陷分割精度。

金属磁记忆检测技术在双金属复合管道上的探索应用

采用双金属复合管被认为是解决高腐蚀性油气田地面集输管线腐蚀问题的一种相对安全的办法,但目前国内应用过程中存在管道失效及检测难等问题。金属磁记忆检测技术应用于检测埋地双金属复合管,并通过对磁异常危险等级较高位置进行开挖验证,配合测厚和磁饱和-脉冲涡流等无损检测技术,取得了良好的应用效果。检测结果明确了金属磁记忆检测技术在一定程度上可以满足埋地双金属复合管的应力集中程度检测需求,有一定的推广价值。

油气管道变形检测研究的知识图谱可视化分析

油气管道变形检测是保障管道安全运输的有效手段,同时也是管道完整性评价的重要环节。在此以CNKI 977篇及Web of Science 3 405篇文献为数据源,基于CiteSpace可视化分析软件,构建“油气管道变形检测”研究知识图谱,对比分析国内外在油气管道变形检测领域研究的演进历程、研究特征及热点议题。结果表明:管道变形检测领域研究经历了早期探索期、快速上升期及持续发展期三个阶段;各国对于管道变形检测的研究与全球管道建设发展态势呈正相关,极具能源需求地区或具有能源储量优势的国家(如美国、中国、日本、英国)在本国雄厚资源的助力下,管道建设与学术成果相辅相成;国内高校和科研院所是管道变形检测领域的主要研究阵地,且石油石化类龙头企业占有领军地位;国内已形成核心作者群体且有以学科带头人为核心的稳定合作关系;而国外还未形成核心作者群体,小团队作者之间合作密切但分布格局较为零散;管道变形特征分析和管道变形探测方法是该领域的研究热点;“油气管道测径清管”“模型”“预测”是该领域的前沿主题。

油气管道漏磁数据处理和缺陷识别量化方法的研究进展

漏磁法是最稳定的无损在线检测技术之一,用于评估油气管道的健康状况。从通道基线校正、异常值判别、数据缺口的恢复和滤波四个方面阐述了漏磁数据预处理的方法和步骤;结合漏磁数据缺陷的峰谷值等显性特征,总结了不同特征提取方法下缺陷信号的本质特征;介绍了基于支持向量机、神经网络、图像处理和形态学等方法构建缺陷反演模型。最后,从数据预处理和缺陷识别量化两方面展望了漏磁信号处理未来的研究方向。

基于改进YOLOv7的管道缺陷检测技术研究

针对城镇地下管网规模巨大、传统的人工检测方法已不能满足现在工程需求的问题,提出采用MobileNetv3-YOLOv7网络模型作为地下管道缺陷目标检测的算法来提升检测的精度和速度。首先,管道图像数据集进行预处理,对输入图像灰度化及重采样,均衡样本的数量;其次,将轻量化网络MobileNetv3和YOLOv7网络框架相结合,增加BiFPN特征金字塔结构以提高精确度;然后,在数据处理方面通过Mosaic数据增强方式提高该模型的鲁棒性;最后,设计YOLOv7网络模型的对比实验验证本模型的可行性。在Pytorch实验框架下,对MobileNetv3-YOLOv7网络模型进行了验证。实验结果表明,该模型可减少参数计算量,并且平均准确率有所提高。

焊接方法对X65焊接接头耐H2S腐蚀性能的影响

本文介绍了X65油气输送管线在湿硫化氢环境下的腐蚀形式和影响因素,通过焊接接头硬度试验和HIC试验分析了GTAW、SMAW、SAW三种不同的焊接方法及不同的焊接参数对焊接接头耐硫化氢腐蚀性能的影响,试验证明三种焊接方法的焊接接头均满足相关规范的要求,但不同焊接方法和焊接参数的焊接接头对硫化氢腐蚀的敏感性差异较大。

原油管道内检测作业安全分析与清管技术

在原油管道清管过程中,存在第三方破坏管材卷入、管道斜接、阀门未全开、管道凹陷变形、管道清洁度差、三通无档条等6种作业风险因素。某原油管道清管过程中,泡沫、机械器和磁力钢刷清管器在清管过程中以各自的清管标准和判断原则,经清管作业后管道的输送压力和排量显著提高。研究结果表明:泡沫测径清管器测径板变形量大于25%OD (管道外径)和机械测径清管测径板变形量大于20%OD时,应进行多次泡沫测径清管或机械测径清管,对比测径板变形和皮碗的损伤情况,分析造成测径板变形和皮碗损伤的原因,排除清管过程中的风险。磁力钢刷清管器清管杂质小于10 kg或多次清管杂质量相当时,可进行下一步检测作业。原油管道经多次清管后,管道的输送效能可提高20%左右。原油管道定期实施清管作业可以提高管道输送效能,及时发现超限变形,消除管道隐患,为内检测作业提供理论基础。

油气输送管道失效分析技术现状及研究进展

油气输送管道在长期服役过程中易出现失效问题并带来安全和经济风险。概述了油气输送管道的失效类型及特点,对失效分析技术现状及其研究进展进行了综述。将数字技术和智能化技术融入到传统的无损检验和断口失效分析中,大幅提高了常用失效分析技术的时效性和准确性;总结归纳了油气输送管道失效评估技术与计算机模拟分析技术的研究现状及进展,评述了其中的问题,指出了未来的发展方向。最后对油气输送管道失效预测预警新技术进行了展望。

水下无损外检测技术研究进展

无损检测技术用于发现水下结构物结构性损伤以避免发生重大事故,对保障海上油田安全和可靠运行至关重要。外检测技术广泛应用在水下结构物检测中,如导管架和海底管道。本文总结归纳包括涡流检测、超声检测和射线检测在内的水下无损外检测的技术特点以及相应的水下检测设备的技术参数。通过对比分析各检测技术,掌握各检测技术的优点和适用范围,期望为我国水下无损检测技术的工程化应用提供技术参考。

大型海管坡口机作业能力提升设计与应用

自动化焊接技术的应用对提升海管铺设效率尤为重要,而海管管端坡口加工机是实现海管自动焊接的关键配套设备。近年来,大管径油气管线铺设项目越来越多,进而对坡口机的能力要求越来越高。本文介绍了通过对24"-42"坡口机设备手册进行研究分析,进行专业化的改造,从而提升坡口机设备的作业能力,达到了48"超大管径海管铺设作业能力要求,具有较好的推广应用前景和经济效益。

在役管道应力无损检测方法试验研究

油气管道在长期运行时,会在各种地质灾害和其他异常荷载的影响下产生变形,进而引发管道安全事故。对在役管道进行定期的应力检测是一种行之有效的评估管道安全的手段。为探究更适用于在役管道的应力检测方法,选用主要材料为X70和X80钢板的在役管道进行拉伸试验,利用超声波法、磁各向异性法和矫顽力法检测不同荷载下钢板的应力,并对应力测试结果进行分析。在8组单向拉伸实验中,超声波法有5组试验数据拟合优度在0.99以上;在双向拉伸试验中,超声波法的拟合效果线性度最好,矫顽力法和磁各向异性法的数据拟合效果较为离散。随着提离值的增大,轴向矫顽力与环向矫顽力都呈下降趋势,磁各向异性法的检测信号也随着提离值的增大呈现降低趋势;超声检测的结果随着温度的升高而呈线性增加,矫顽力的测量结果随温度的升高而呈整体的下降趋势,磁各向异性技术的测量结果随温度的升高呈现先升高后降低的趋势。通过对3种方法试验结果对比分析,超声波法对在役管道应力检测精确度最高,为今后在役油气管道选择更高效的无损检测方法指明方向。

高含硫天然气管道泄漏H_(2)S扩散规律研究

在高含硫天然气管道中,泄漏事故的风险较高,一旦事故发生,将对周围建筑和居民安全构成严重威胁。本研究聚焦于含5%硫化氢(H_(2)S)的天然气管道,利用计算流体力学方法对水平泄漏扩散进行了数值模拟。特别研究了风速对泄漏口上游建筑各楼层硫化氢体积分数的影响。主要发现包括:(1)通过在仿真的房屋模型中各楼层设置监测点,观察到随着楼层增高,H_(2)S气团扩散至房间的时间显著缩短。(2)随着风速的变化,位于高层(第11层至第24层)的房间内H_(2)S气团扩散时间随风速的增加而减少。而对于低层(第1层至第10层)的房间,在风速低于9 m/s时,H_(2)S气团扩散时间随风速增加而延长;但当风速超过9 m/s时,扩散时间随风速增加而缩短。这些结果为高含硫天然气管道泄漏事故的应急响应和安全管理提供了重要参考。