A Dual-Parameter Fusion Distributed Optical Fiber Sensor System for Oil and Gas Pipeline Monitoring

For oil and gas pipeline monitoring applications, this paper proposed a dual-parameter fusion distributed fiber optic sensor system that enables distributed temperature and distributed vibration measurements in a single fiber. Through the fiber-scattering spectrum time domain detection combined with coded pulse sequence and Raman scattering spectrum is obtained, which realizes high-resolution temperature measurement and wide-band vibrational wave measurement. The experimental results show that, on 10 km optical fiber measurement, temperature resolution up to 0.1?C and vibration response frequency range 20 Hz - 5 kHz. This sensing system achieves temperature and vibration dual-parameter measurements with fiber optics, greatly simplifying the system and facilitating installation and it can be widely used in oil and gas pipeline monitoring.

长输油气管道内检测技术

管道内检测技术是长输油气管道内检测最有效的方法之一,是长输油气管道缺陷检测、评估与完整性评价的重要手段。随着我国能源行业的高速发展,管道成为能源输送的最有效载体,这对管道内检测技术提出了新的挑战,应运而生多种新的检测方法与解决方案。梳理了长输油气管道内检测技术的发展过程,阐述了长输油气管道内检测技术的国内外研究现状,针对长输油气管道内检测现存在的问题,对新技术、新方法的原理、应用情况进行归纳总结,并提出管道内检测行业的未来展望。

WAVELET TRANSFORM THRESHOLD NOISE REDUCTION METHODS IN THE OIL PIPELINE LEAKAGE MONITORING AND POSITIONING SYSTEM

This letter investigates the wavelet transform, as well as the principle and the method of the noise reduction based on wavelet transform, it chooses the threshold noise reduction, and discusses in detail the principles, features and design steps of the threshold method. Rigrsure, heursure, sqtwolog and minimization four kinds of threshold selection method are compared qualitatively, and quantitatively. The wavelet analysis toolbox of MATLAB helps to realize the computer simulation of the signal noise reduction. The graphics and calculated standard deviation of the various threshold noise reductions show that, when dealing with the actual pressure signal of the oil pipeline leakage, sqtwolog threshold selection method can effectively remove the noise. Aiming to the pressure signal of the oil pipeline leakage, the best choice is the wavelet threshold noise reduction with sqtwolog threshold. The leakage point is close to the actual position, with the relative error of less than 1%.

采食高淀粉高油日粮奶牛的泌乳性能、乳成分变化及乳腺差异表达基因筛选

【目的】研究高淀粉高油日粮对奶牛泌乳性能和乳腺组织转录组的影响,探索乳脂下降综合征(Milk fat depression,MFD)的分子机制。【方法】选用8头荷斯坦泌乳奶牛,随机分为对照组和处理组(4头/组),采用2×2反转试验设计,分为2期,每期23 d,期间2组对调。每期的前16 d,对照组奶牛饲喂低淀粉低油的基础饲粮,对照组日粮的泌乳净能为6.78 MJ/kg;处理组奶牛在基础饲粮基础上添加266 g/kg(DM基础)细粉碎玉米和46 g/kg(DM基础)大豆油;后7 d 2组奶牛均喂基础饲粮,处理组日粮的泌乳净能为7.66 MJ/kg。分别于每期的第1、4、7、10、13、16、19和22天测定产奶量和乳成分,第16天采集乳腺组织用于检测转录本的变化。【结果】与对照组相比,处理组第13、16天奶牛的干物质采食量和产奶量显著降低(P<0.05);饲喂高淀粉高油饲粮7 d后乳脂率开始降低,其中,第10、13、16和19天的乳脂率和乳脂产量显著降低(P<0.05);第13、16和19天的乳蛋白、乳糖和非脂固形物含量显著提高(P<0.05)。在奶牛乳腺对照组和处理组中共检测到235个显著差异表达的基因,其中,64个上调、171个下调。GO分析表明,差异表达基因主要与炎症反应、α−氨基酸代谢、有机氮化合物代谢、细胞发育、脂质生物合成和脂肪细胞分化等相关;KEGG分析表明,差异表达基因主要与轴突导向、NF-κB信号通路、钙信号通路等相关。结合差异表达基因与泌乳性能的相关性分析,本研究筛选出了部分与脂质调控相关的基因作为研究奶牛MFD状态下脂质代谢的候选基因,包括在乳腺中下调表达的FGFR4、VDR、HTR2B、CCL21和TYRP1。【结论】高淀粉高油饲粮饲喂奶牛降低了干物质采食量、产奶量和乳脂率,提高了乳蛋白、乳糖和非脂固形物含量,下调了奶牛乳腺中脂肪酸合成相关基因的表达。本研究为科学配制日粮和研究MFD的分子机制研究提供了数据参考。

地质工程原生数据预测深层小尺度裂缝性地层漏失特征

中江-蓬莱气区筇竹寺组地层是典型的深层裂缝性地层,钻前漏点垂深、具体漏速等不清楚,现有堵漏手段匹配性差,漏失处理消耗工时偏高。为此,利用从现场录井、测井、钻井等历史数据中提取地质工程可以测量的信息138项,计算全部因素对漏速的影响特征系数,采用削元法筛选漏失主控因素16项。室内模拟地层裂缝尺度0.008~0.130 mm时,测试6项钻井液性能主控因素对漏速的影响特征系数范围与矿场计算特征系数范围一致,该裂缝尺度超过岩心观察范围,分析存在裂缝摩滑效应。优选粒径0.001~0.010 mm纳米活性颗粒,室内测试密度2.24 g/cm3水基钻井液加质量分数0.1%~0.8%的颗粒时,宽0.008 mm裂缝内钻井液漏失摩阻提高了0.01~0.16 MPa;桥堵体系中加入质量分数0.1%~0.5%纳米活性颗粒后,宽0.008~0.140 mm裂缝承压提高至7.2~10.9 MPa,改善堵漏效果可行。现场开展2井次漏点预测,实际漏点预测率80%,预测垂深偏差不大于31 m,相对传统方法提升明显。2井次中累积完成5次堵漏,一次堵漏成功率80%,单次漏失处理消耗工时28.25~39.15 h,均值32.39 h,相对已作业井下降68.60%。结果表明,地质工程原生数据预测深部小尺度裂缝性地层漏失特征可行。

基于改进YoloV4的电网变压器油液渗漏检测方法

及时发现电网变压器油液渗漏问题对于电网的安全与稳定运行尤为重要;传统电网变压器油液渗漏检测主要依赖于人工定期巡检,但人工巡检无法实现全天候监测,具有滞后性;当前主流目标检测模型应用于电网变压器油液渗漏检测时,存在检测速度较慢、准确率低和鲁棒性较差等问题,无法满足实际应用;为此提出一种改进YoloV4的变压器油液渗漏检测方法;首先,通过引入Mobile-ViT作为模型的骨干结构,利用卷积和Transformer结构有效提取目标的局部和全局信息特征,降低计算量;其次,提出多尺度特征融合层,旨在实现局部和全局信息的多尺度特征融合,增强上下文语义表达,用以更好地实现电网变压器油液渗漏检测;实验结果表明,该方法在电网变压器油液渗漏数据集上检测精度达到了95.3%,检测速度达到了50.6 fps;相较于原生YoloV4方法检测精度提高了2.6%,检测速度提升了2.6 fps;经实际应用,该方法部署在边缘设备上推理速度也达到了43 fps,满足了实际工程的需求。

考虑泄漏和温度效应的黏滞阻尼器性能演变研究

黏滞阻尼器作为一种广泛使用的被动减振/震装置,其力学性能在全寿命周期内会发生演变。为探究其力学参数改变模式,揭示其性能演变机理,以油液泄漏和温度效应为主要影响因素开展了试验及仿真研究。首先,对不同漏油程度和环境温度下的黏滞阻尼器分别开展了滞回试验研究和黏温关系分析;其次,对黏滞阻尼器进行了流体动力学仿真,获得其性能演变规律;最后,建立了漏油与温度联合作用下黏滞阻尼器性能演变的力学模型,并对其进行了验证。研究结果表明,油液泄漏将导致滞回圈出现零力平台段,且平台长度与漏油比例成正比;温度升高会导致阻尼系数的减小,从而影响阻尼力峰值;所建立的性能演变模型能够较为精确地反映黏滞阻尼器力学性能的改变。

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。

Development of a Low-Cost Prototype System for Pipeline Operational and Vandalism Spillage Detection and Validation Framework

Crude oil spillage is a major challenge in Nigeria. It affects the environment, health, life, and livelihood of residents of the Niger Delta region, where oil is explored, processed, and transported via a network of pipelines. Oil spillage is primarily caused by vandalization/sabotage and operational issues such as corrosion, equipment failure, operation, and maintenance errors. Thus, prompt response is required to mitigate the impact of oil spills. In this study, we deployed low-cost Arduino systems, including sensors (vibration and flow), modules (GPS and Wifi) and an IoT platform (ThingSpeak) to detect spillage caused by vandalism and operational inefficiencies proactively. The results demonstrate that low-cost sensors can detect changes in the flow volume between the inflow and outflow attributable to spillage, and vibration shocks caused by vandalism can be detected and linked to the cause of the spillage and communicated in real time to inform response action. Moreover, we proposed a framework for field validation utilizing KoboToolBox (a crowdsourcing/citizen science platform). The prototype system designed and programmed showed promising results, as it could detect spillage for vandalism and operational scenarios in real-time, quantify the volume of spillage, and identify the location and time of spillage occurrence;indicators relevant for response planning to minimize the impact of oil spillage. A video demonstration of the prototype system developed is accessible via: https://youtu.be/wKa9MZvYf1w. .

渤海C油田馆陶组储层堵塞实验评价研究

为了分析明确渤海C油田导管架期间预钻井的12口生产井,在组块安装后投产产量达不到配产目标的原因,针对有机质沉积、原油乳化堵塞、流体配伍性、钻完井液漏失与返排等潜在储层伤害因素,开展了储层堵塞实验评价研究。实验结果表明:1)免破胶无固相钻开液(EZFLOW)漏失量越高渗透率伤害程度越大,同时考虑钻完井液漏失时,天然岩心的渗透率伤害程度为37%,伤害程度中等;2)有机质沉积对储层伤害较为明显,注入0.4 PV原油后渗透率伤害程度达到98%,且随有机质沉积量的增加,储层伤害越大;3)油包水型乳状液(W/O型)驱替对岩心渗透率伤害程度高达75.01%,水包油型乳状液(O/W型)驱替对岩心渗透率伤害程度为25.21%,低含水层受原油乳化堵塞影响较明显。综合分析认为,渤海C油田12口预钻井低产原因为导管架预钻井后待组块安装期间关井静置过程中有机质沉积和原油乳化伤害。同时,渤海C油田12口预钻井目的层馆陶组储层物性因子较小,产液指数较低是导致低产的原因之一。研究结论为后续增产措施以及方案提供了依据。

基于两相流的水封油库油气泄漏运移规律及控制措施

地下水封油库运行的关键是保持一定的水封厚度,为确定合适的水封厚度,基于气液两相流理论,采用有限元数值模拟方法,以我国某石油储备地下水封洞库为依托,模拟了地下水封石油洞库储油运行期油气的泄漏运移演变过程。结果表明:施工期不设置水幕系统情况下,洞室顶部出现了大面积的疏干区,造成后期无法储油;设置水幕系统情况下,洞库上方能够维持一定水封厚度,洞库周围岩层油气泄漏范围和泄漏量均与储油运行时间呈正幂函数关系;水封厚度越大油气泄漏范围和泄漏量越小,但过大的水封厚度会大大增加工程成本,所对应的案例在水封厚度为30 m时对油气泄漏控制最为经济合理,《地下水封石洞油库设计标准》推荐的水封厚度合理且有一定安全裕度。研究成果可为水封油库工程的设计及油气泄漏控制提供一定理论参考。

温度和光照对动车组用矿物型变压器油荧光特性的影响

牵引变压器渗漏油检测是动车组运行故障检测的重要部分。动车组运行故障图像检测系统采集的近红外底板图像中渗漏变压器油痕迹与水迹的特征相似,致使列检员与图像识别算法均无法有效识别渗漏油痕迹,进而导致渗漏油故障的误报率高,影响列车的正常运行和检修效率。由于水不具有荧光特性,而矿物型变压器油具有紫外荧光特性,故可通过荧光成像将两者区分。另外,由于动车组运行季节、地域、时间段不同,致使渗漏的变压器油处于不同的环境条件中,进而影响渗漏油的荧光特性。而渗漏油的荧光特性决定荧光成像系统激发光源波长和成像波段的选取。因此,为了明确动车组用矿物型变压器油的荧光特性,以及两个主要环境因素温度、光照对荧光特性的影响,首先制备了不同温度、不同光照条件下的变压器油样本;而后,利用荧光光谱仪采集样本的三维荧光光谱,进而分析样本的荧光特性、温度和光照对荧光特征峰位置和强度的影响。结果表明,动车组用矿物型变压器油具有两个较强的荧光激发/发射峰,分别位于350/382 nm和350/402 nm;温度的升高引起荧光强度下降,但未改变荧光波峰位置;光照强度的增加与光照时间的延长都引起荧光强度下降,但未显著改变荧光波峰的位置;在动车组运行监测时间间隔内,温度和光照未显著改变油品的荧光特性。实验结果为荧光成像检测动车组用矿物型变压器油的渗漏故障提供了实验依据和数据支持。

换流变压器结构件涡流损耗的计算与分析

针对换流变压器漏磁场引起的结构件(夹件、油箱)损耗及局部过热问题,提出一种快速计算换流变压器夹件和油箱漏磁场及损耗的方法,给出了夹件及油箱漏磁场及损耗的计算原理及数学模型;开展了换流变压器夹件及油箱漏磁场及损耗的有限元计算,并在三维涡流场下对换流变压器夹件和油箱的漏磁场及的损耗展开了分析,将解析法与有限元法进行了对比;最后,对换流变压器的空载电流、磁感应强度以及负载损耗进行了实验,验证了有限元方法的正确性,并间接验证了所提方案的可行性。

海上油气田机泵机械密封泄漏信号检测方法设计

为避免出现大型海上油气田开采事故,保证机泵机械密封装置正常运行,提出针对海上油气田机泵机械密封的泄漏信号检测方法。利用小波包分解细化海上油气田机泵机械密封振动信号高频部分,运用希尔伯特变换重构信号,归一化处理信号矢量提取机械装置异常信号,使用匹配追踪法去除信号噪声。计算油体流动规律,通过音波评估信号波动范围,以温度与压力为前提,将高斯函数作为分类核函数,采用支持向量机构建泄漏信号检测判断函数,完成机械密封泄漏信号检测。实验结果表明:所提方法信号降噪能力较强,在保证机械密封泄漏检测准确性的同时,检测耗时最短,有效提高了海上油气田开采效率,可带来可观的经济收益。

一种齿轮箱组合密封结构

介绍了一种齿轮箱组合密封结构,此结构采用非接触式的甩油环离心密封、接触式的油封密封以及轴向迷宫密封的多种方式相结合的组合密封方式。该密封方式在紧凑的结构上实现了轴向密封,大大降低减速机输入输出端的漏油隐患。该种密封方式特别适用于户外设备、粉尘较大的环境恶劣等不便于经常维护的工作场所。

地下储氢技术现状及在中国加快发展的可行性

随着能源转型升级需求的日益迫切,氢能以其零污染、零碳排、无次生污染的优势,将成为中国能源体系的重要组成部分,也是中国石化新能源业务的主要主攻方向。目前,中国主要采用高压气态储氢、低温液态储氢和固态合金储氢等地面储氢方式,其储氢成本高,储氢效率低。与地面储氢相比,地下储氢以其规模大、成本低、更高的安全性,展现出更为广阔的发展潜力和应用前景。在国际上,混合储氢技术已在法国、德国等国家实现了一定规模的应用;纯氢气地下存储技术在美国取得较好的应用效果,但在中国这一领域的应用和研究近乎空白,尚处于起步阶段。针对氢气强流动性、高泄漏风险及强腐蚀性的特点,通过研究明确地下储氢面临的技术挑战,包括对圈闭密封性、地层条件、完井材料、地面工艺等方面。从枯竭油气藏资源、盐岩资源、储气库建设与运行管理技术等方面出发,分析中国开展地下储氢技术的可行性。中国西部和中东部拥有多个大型油气藏,枯竭油气藏资源丰富,具备开展地下混合氢储试验和氢储能的条件;盐岩分布广泛,用盐穴储存纯氢或氢储能切实可行;中国在气藏型储气库和盐穴型储气库建设与运行管理技术方面已积累了丰富经验和技术储备。综合分析认为中国具备了开展地下储氢的条件和技术。

环氧渣油套漏治理剂的研制与应用

以环氧植物渣油和甲基六氢苯酐为原料,制备了套漏治理剂(CLTA)。通过FTIR、SEM和金相显微镜对CLTA进行了表征,测试了CLTA的稳定性、流变性和力学性能,探讨了CLTA渗透性、封堵性及其固化机理和降解机理。结果表明,CLTA注入性能较好,固化时间可控,其适用温度上限为258℃,可用于<258℃油藏环境的封堵。在温度为100℃、矿化度为8×10~4 mg/L的模拟地层环境中,老化90 d后,CLTA的抗压强度为41.93 MPa,质量保留率为93.1%,表明制备的CLTA具有优异的长期稳定性,可满足储层的长效堵水需求。CLTA固化物的抗压强度和弹性模量分别为44.77 MPa和1.62 GPa,约为G级水泥的1.77倍和12.5%,其破坏形变达到7.63%,而G级水泥仅为0.53%,表明CLTA在强度和弹塑性方面优于G级水泥。此外,CLTA的胶结强度为5.09 MPa。并且CLTA在80~140℃环境中,能在270 h内被降解剂完全降解。

基于超音速火焰喷涂的飞机燃油泵电机转轴修复技术研究

某飞机离心式燃油泵电机转轴长时间与动密封配磨产生机械损伤,从而导致机上燃油泵油嘴漏油,影响飞行安全。为解决转轴的磨损问题,采用超音速火焰喷涂WC硬质合金涂层的方法对转轴进行增材修复。通过调整超音速火焰喷涂煤油流量在2Cr13基体表面喷涂了3种不同组织结构和力学性能的WC-12Co硬质合金涂层,研究了煤油流量对涂层孔隙率、显微硬度、断裂韧性、结合强度以及涂层磨损性能的影响规律。结果表明:在氧气流量不变的情况下增加煤油流量能够提升粒子的温度和速率,降低涂层的孔隙率,提升涂层的断裂韧性以及结合强度;涂层越致密,涂层的硬度越大,同时致密的结构可以减少WC粒子在摩擦过程中的剥落,涂层耐磨性好。通过试验获得了最佳的转轴修复工艺参数,修复后的转轴经过1000 h磨合试验后涂层无明显磨损和损伤,尺寸变化量不大于0.01 mm,产品性能符合技术要求。

发电机轴承油槽密封结构对油雾泄漏的影响

大型水电站轴承油槽总是不可避免地发生油雾泄漏问题,改善密封结构通常是解决水电站轴承油槽甩油雾问题最简单有效的措施.为了降低油雾泄漏对发电机内部造成的污染,文中围绕某抽水蓄能电站发电机轴承油槽甩油雾问题,对油槽密封盖进行改型,并开展密封腔油雾多相流数值模拟研究.通过Mixture模型和SST k-ω模型解析了原密封结构和2种改进密封结构的流场分布特性,并评估了不同密封结构下的油雾泄漏情况.研究结果表明:相比于原设计模型,改进模型Ⅰ,Ⅱ的油雾泄漏量平均减少了18.9%,88.6%,改进模型Ⅱ抑制油雾效果最为显著;高压气体的注入会破坏密封腔原有的环形涡流,从而抑制油雾逸出;对于下部密封腔而言,提高进口压力,减小进口流速都有助于改善密封性能.文中的研究可为油槽密封改良以及轴承油雾泄漏控制措施提供一定的参考,提升电站的经济效益以及运行的安全稳定性.

一种新型亲油纤维堵漏剂的研发

油基钻井液堵漏大多采用水基堵漏材料,亲水性堵漏材料在油基钻井液中不容易分散、易团聚,导致堵漏难度大,钻井液漏失后堵漏时效长,严重制约了钻井提速提效,并会造成相当大的经济损失。为此,针对油基钻井液堵漏剂封堵承压能力不足的问题,对天然植物纤维进行了表面亲油改性,并通过氢氧化钠对非纤维素成分的碱化和硅烷偶联剂与纤维素的羟基反应改性制得亲油植物纤维,使植物纤维具有亲油分散性能,进而研发得到了一种新型亲油纤维堵漏剂。研究结果表明:①为增强多尺度裂缝封堵效果,优选亲油聚氨酯海绵、微米刚性颗粒和亲油胶体颗粒进行复配得到亲油纤维堵漏剂,室内评价了其对0.2 mm、0.5 mm、0.8 mm和1.0 mm微裂缝的封堵性能,并测试了亲油纤维堵漏剂与其他堵漏材料对2~5 mm裂缝的协同封堵性能;②亲油纤维堵漏剂对0.2 mm和0.5 mm裂缝封堵承压强度达到8 MPa以上,0.8 mm裂缝封堵承压强度达到3 MPa,1.0 mm裂缝封堵承压强度达到2.5 MPa;③对于2 mm、3 mm和5 mm等不同宽度裂缝,亲油纤维堵漏剂的加入可显著降低漏失量。结论认为:①亲油纤维堵漏剂在页岩油气井进行了14井次现场堵漏试验,一次堵漏成功率85.7%,展示了良好的应用前景;②亲油纤维堵漏剂更适合油基钻井液的堵漏,该新型堵漏剂为页岩油气的高效开发提供了技术保障。