波流联合作用下掺氢输气海管泄漏扩散研究

由于氢气密度低,泄漏后的掺氢天然气在海洋波流作用下的浮升扩散行为有别于纯天然气,其泄漏扩散规律有待明晰。利用计算流体力学方法数值模拟了波流联合作用下掺氢输气海管泄漏扩散的过程,结果表明气体泄漏的过程可分为泄漏初期、向上浮升以及横向迁移3个阶段。当掺氢比φ_(H2)<50%时,氢气泡的运动轨迹受天然气泡的影响显著。气体浮升高度和扩散直径的变化与时间成正相关,且随着掺氢比的增大,泄漏气体到达液面所需的时间延长。天然气泡和氢气泡直径在上升的过程中都逐渐增大,两者的浮升速度随浮升高度的增加先增大后减小,天然气泡的浮升速度衰减更快。氢气泡直径随掺氢量的增加而增大,天然气泡直径随掺氢量的增大而减小,两者的上升速度随着掺氢量的增大都表现出先增大后减小的趋势,且氢气泡的上升速度大于天然气泡的上升速度。波长和海流流速越大,泄漏气体的扩散直径越大。

油气混输管道在线腐蚀检测及安全评估

针对塔河油田单井管线油气混输介质长期停用存在腐蚀问题,通过腐蚀因素和腐蚀原因初步分析,认为该管道存在内腐蚀风险。通过采用在线腐蚀检测技术,对单井管线开展腐蚀检测及评价,通过现场对管道5个开挖探坑的检测,开挖检测部分的管道安全强度达到继续使用的等级。但是由于仅是局部探坑检测,不排除管道其他部位存在极严重腐蚀,建议对该管线进一步开展试压,通过试压确定管线的承压能力和排查薄弱点,为下一步开展腐蚀治理提供依据。

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。

天然气管道注氢掺混过程数值模拟研究

将氢气掺入已有天然气管道混合输送,被视为低成本转运绿色氢能的重要手段。利用计算流体力学方法数值研究了不同浓度氢气注入天然气管道后的混合过程,对比分析了不同注氢位置、不同注氢管径以及不同注氢量对均匀掺混距离的影响。结果表明:相较于从管道上部或下部注入,从管轴注入达到均匀混合的距离最短,这与注氢口下游气流的湍动强度有关;当从中部注入时,随着注氢管径的增加或注氢量的减小,管内气流湍动强度增强,均匀混合所需的距离缩短。因此,在工况允许的条件下,将注氢口伸至天然气管道管轴处,并适当增大注氢管径,可以实现较快的均匀掺混。

三相混输下原油流动凝点变化规律研究

经油田现场实践发现三相混输流体的凝固温度通常稍低于原油凝点,为明确三相混输条件下管网的真实流动情况,以节省集输系统能耗并保障集输过程安全。选取三相混输条件下影响流动凝点的4个因素,包括原油凝点、气油比、含水率和原油流速,在已有流动凝点模型的基础上,提出新的原油流动凝点关系式。基于玛湖油田现场生产数据,确定了单井的原油流动凝点计算公式。探究了各影响因素与流动凝点之间的量化关系和关联度,发现4个影响因素对流动凝点的排序为:原油凝点>含水率>原油流速>气油比,为进一步在三相混输集输管网开展不加热集输工艺提供理论支撑。

高含硫气液混输管道在清管工况下的瞬态流动规律及优化设计

针对目前对高含硫气液混输管道清管工况瞬态流动规律认识不足,导致管道设计压力与终端段塞流捕集器尺寸不好确定的问题,以某高含硫气田为例,采用数值模拟方法,研究了清管过程中管道起点压力、管道终端排液量等参数的变化规律,分析了管内气相流速与原料气气液比对清管工况的影响,进而提出了高含硫气液混输管道设计压力与终端段塞流捕集器尺寸的优化确定方法：①当管内气相流速介于2～6 m/s时,清管中管道起点压力超压现象不明显,清管时宜将管内气相流速控制在此范围内;②当管内气相流速或气液比减小时,清管中管道起点压力峰值和终端排液量均将增大,但不同管道的增大幅度并不一致,管道越长、高程差越大,其增加幅度越大;③在设计阶段,应根据管道运行后期可能会遇到的低管内气相流速与低气液比工况参数来确定管道合理的设计压力与段塞流捕集器尺寸.该成果可为高含硫气液混输管道的优化设计与清管操作提供依据.

基于PCA-SVM的高含硫油气混输管道腐蚀预测

为预测高含硫油气混输管道腐蚀情况,分析了导致腐蚀的原因,归纳影响腐蚀的因素。采用主成分分析法(PCA)对各种因素进行优选,摒弃相关联但贡献率较低的因素。将贡献率较大的因素作为支持向量机(SVM)的输入变量,以腐蚀率作为目标输出函数,建立管道腐蚀预测模型,并进行管道腐蚀率预测。以某公司川中地区8条运营管线为例,验证SVM方法预测管道腐蚀率的效果。结果表明,PCA-SVM方法的预测数据平均相对误差较小、吻合度高,预测结果符合实际情况。

胜利油田典型区块埋地混输管道腐蚀结垢原因分析与防护措施

胜利油田临盘采油厂盘7-1站埋地混输管道结垢严重,腐蚀穿孔频繁。通过利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDX)等方法对该管道内、外壁腐蚀产物和垢物进行综合分析,确定了导致被检管道腐蚀穿孔的主要原因是CaCO3结垢引起的垢下氧浓差腐蚀和SiO2引起的冲刷腐蚀,这为管道的更换、维修及腐蚀防护提供了科学依据,对保障管道安全运行具有重要意义。

输气管道氮气置换过程气体混合规律数值模拟

目前,国内输气管道投产置换时,注入氮气用量主要依据人工经验确定,存在一定的盲目性.文章以长呼天然气输送管道投产为背景,对该管道投产置换过程进行了计算机数值模拟,获得了气体置换速度对混合段长度的影响规律,即气体的置换速度在2.81～6.50 m/s范围内,混合长度随着流速的增加而增大,但混合长度的增长率随流速的增加而降低.

输气管道二元气体混合长度变化规律分析

运用模拟试验、平推流建模、数值计算与现场数据对比等手段,对输气管道二元气体的混合系数和混合长度进行了研究。在平推流模型求解过程中,为提高计算精度,将Taylor公式中的摩擦系数进行了修正。通过国内外10条天然气管道气体置换实例的对比分析,可知粗糙度对混合系数影响很小。同时,采用不同方法计算得出了二元气体的混合系数,Taylor-CW得出的混合系数平均比Taylor公式大1.1倍。在大管径、长距离、高流速的置换工况下,GR I(美国天然气研究所)公式混合长度计算结果与实测值误差较小。而对于小管径、短距离或者低流速的工况,用Taylor-CW公式能获得更真实准确的结果。

川西气田低压输气管道气液混输试验

本文根据气井生产及管理实际情况,选择高庙33-3井站-川合139站集输管线作为试验管段,编制了混输方案并进行了气液混输的可行性论证,完成了气液混输现场试验,表明对于周围地形为平原或地形起伏较小、运行压力较低的管线可以实施气液混输,为下一步气液混输实施及无人值守井站推行提供了技术依据。

玛湖油田常温集输管网仿真与保障措施分析

寒冷地区油气集输管网采取保温、加热或伴热等措施以保障管网的正常运行,但上述方法需要消耗大量能源为采出液加热,因此降低集输系统能耗成为亟需攻克的难题。基于新疆油田玛131井区管网设计和历史运行数据,建立相应的OLGA管网仿真系统。将夏季管网流动参数计算结果与玛131井区的检测数据对比,发现温度和压力的误差分别小于0.4%和18.6%,验证了OLGA仿真结果的正确性。计算集输管网在冬季最冷工况下的流动参数,其温度和压力保持在合理范围内。提出现场通过监测每条管道的温度和压降,设置合理的温度和压降范围,对温度和压降异常的管道开展周期性扫线,对部分温度较低的井口实施加热。计算结果证明了玛湖油田常温集输的可行性,在常温集输时适当采取流动保障措施可提高集输管网冬季输送的安全性。

稠油-水混输对海管腐蚀行为影响因素研究

针对海上稠油-水混输可能出现的海管腐蚀问题,采用电化学测试法,研究温度、矿化度和pH值三种因素对海管常用X52钢的腐蚀行为影响。结果表明:X52钢腐蚀速率随温度升高逐渐增大,使腐蚀电流密度达到最大,溶液电阻和电荷转移电阻达到最小,因此适当调整外输温度可控制温度对海管腐蚀的影响;60℃下,HCO3-浓度升高时腐蚀速率先增大后减小,400mg/L时出现极大值;相同温度下,Cl-浓度升高时腐蚀电流密度和容抗弧直径先增大后减小,因此添加配伍性好的缓蚀剂可有效缓解高矿化度对海管腐蚀的影响;25℃下,pH值升高时腐蚀电流密度的对数呈线性下降趋势,电荷转移电阻逐渐增大,因此设法调节采出液pH值在中性以上也可缓解腐蚀。

基于FLACS CFD的不同气油比油气混输管道泄漏火灾后果对比

不同气油比的油气混输管道泄漏后果危害形式和风险差异的准确判断对于管道泄漏应急处置至关重要。以中国西部某油田集输管道为研究对象,针对不同气油比管道泄漏的火灾危害进行了对比分析,构建了FLACS CFD模型,并研究了油气混输管道原油泄漏形成池火的火灾特征和影响范围,以及天然气泄漏形成喷射火的高温分布和影响规律。研究结果表明:应急处置应考虑不同气油比下池火与喷射火危害的差异。在油气混输管线泄漏10 min形成稳定火焰的场景中,气油比低于100 m^3 /t时,原油池火为火灾危险的主要影响因素;气油比高于200 m^3 /t时,天然气喷射火为主要影响因素;气油比超过250 m^3/t,高温覆盖距离不再明显增加;40 m为此场景下混输油气泄漏喷射火致死距离上限,120 m为温度影响上限。

静态混合器在原油长输管道上的应用

近年来我国稠油的加工炼化量逐年增加,稠油在长输管道主要采用油罐掺混的方式进行输送,静态混合器在线掺混输送的应用较少。而在线掺混相对油罐掺混具有流程简单、操作方便等特点,具有油罐掺混不可替代的优势。文章结合日东线掺混输送稠油实例对在线掺混进行设计和说明,为今后其他工程管道在线掺混设计提供了理论指导和工程实际参考。

原油管道受混合交流杂散电流干扰的监测及防护设计

某原油管道同时与高压交流输电线路和电气化铁路相邻且并行,采用数据记录仪对管道沿线的交流电压和交流电流密度进行24 h监测,研究了管道受干扰程度和干扰规律,并利用数值模拟技术计算干扰严重管段的干扰防护措施。结果表明:管道受到电气化铁路和高压交流输电线路的混合交流干扰,交流电压达到44.48 V,交流电流密度达到1248.66 A/m2,超过标准规定的限值;当管道主要受输电线路或电气化铁路的干扰时,交流电压峰值主要出现在干扰源路径与管道路径关系发生变化的位置;在混合干扰情况下,电气化铁路与输电线路造成的干扰叠加,对管道交流电压的干扰及干扰幅度无规律;在管道沿线设置9处交流排流点共1220 m锌带,可将管道的交流干扰程度降低至标准规定的限值以下。

天然气加氢对燃具及管道的影响分析

在天然气中掺入氢气,通过改变天然气的组分来改变其燃烧特性是今后能源科技发展的一个重要方向。天然气加氢的工艺流程通常设在长输管道工程站场或城镇燃气门站内进行。分析了天然气与氢气混合气对输气管道工程中管道材质的影响及管道设计规范适用性的选择。为天然气管道输送氢气介质工艺提供了参考和借鉴。

油水混输管道的综合清洗技术

油田油水混输管道的结垢成分复杂,应用化学和物理方法进行综合清洗,能够取得很好的清洗效果,经济效益可观, 应用前景十分看好。

大落差管道改性输送工艺研究

三塘湖原油因凝点升高、黏度增大且输送管道落差大及沿线地温低等特点,需采取改性输送以保障管道正常运行。通过添加降凝剂和掺混稀油的改性试验表明:三塘湖原油对降凝剂感受性不强;红台原油对三塘湖原油降密效果较好;塔里木原油对三塘湖原油降凝和降黏效果均较好;当输送(三塘湖∶红台=10∶1)∶塔里木=8∶2的混合原油时,管道最小输量可降至290 kt/a,安全停输时间可延长至43.7 h。

天然气加氢工艺技术研究

研究并提出了在长输管道工程站场和城镇燃气门站进行天然气加氢的工艺流程,并对流程中的关键设备-流量随动式混气撬进行了研究。分析了天然气与氢气混合气对输气管道工程中管道材质的影响及管道设计规范适用性的选择。为天然气管道输送氢气介质工艺提供了参考和借鉴。