有压输水管道内泥沙淤积形态及水力特性研究

为探究有压管道中泥沙淤积特性和泥沙的引入对管道水力参数的影响,以盐环定扬黄输水工程管道为例,采用物理模型观测与数值模拟相结合的方法开展研究。结果表明:模拟所用数学模型在计算结果上与物理模型试验观测数据及理论计算值基本一致,具有良好的适宜性;管道上升段底部泥沙在大流量下呈集中堆积分布,小流量下呈间断式分布,管道下降段底部泥沙在小流量、小坡度时出现间断分布特征,流量和坡度增大后呈带状分布;泥沙通过上升段之前,下降段小坡度泥沙淤积量与流量成反比,下降段大坡度和水平段泥沙淤积量与流量成正比;管道中泥沙的临界不淤流速与泥沙粒径成正比;管道上下游水位差在引入泥沙后增大,幅度在0.43~2.27 cm之间;管道断面流速在引入泥沙后略微减小,最大减小0.045 m/s,且泥沙进入管道会使断面峰值流速上移;各断面压强在清水和水沙条件下基本不变,最大仅相差0.46%。

某海上油田注水管道结垢趋势及阻垢效果研究

为解决某海上油田注水管道结垢问题,在模拟实验的基础上预测不同采出水混合水样的结垢类型、结垢量及结垢趋势,考察了不同温度、压力下的结垢量,通过混料实验中的极端顶点设计实现阻垢剂的最佳复配比,并结合垢样的微观形态分析验证阻垢机理,最后通过现场实验确定阻垢效果。结果表明,混合水样的结垢类型以CaCO_(3)为主,伴随少量的BaSO_(4)和SrCO_(3),在混合比例0.6∶0.4时的结垢量最大;结垢产物以CaCO_(3)的3种固体形式为主,在现场还检测出了铁的氧化物和黏土,说明现场受腐蚀与结垢共同作用影响;在PESA∶DTPMPA∶PAC=0.304∶0.446∶0.250,总药剂浓度100 mg/L时,阻垢效果最好,阻垢率为94.628 8%;添加复配药剂后,垢样从六面体向棉絮状、针状和球状依次转化,方解石含量逐渐减少;现场应用复配阻垢剂后,注水压力和腐蚀速率均有所下降,满足腐蚀结垢标准的限制要求。研究结果可为海上油田高效注水开发提供理论依据。

随机波作用下海底管道振动对土体液化的影响

海底管道-土体-水体相互作用对土体和管道的稳定性具有重要影响,但波浪作用下海底管道对其周围土体性质的影响仍有待深入研究。通过一系列室内波浪水槽试验,研究了波浪荷载和管道振动作用下海床土体内部的超孔隙水压力响应。实验结果表明,管道的铺设会增大海底土体超孔隙水压力累积程度,当管道发生振动时,海床土体超孔隙水压力累积程度进一步增大,从而增加了土体液化势。此外,波高增加也会导致海床土体的超孔隙水压力累积程度增大。本文研究成果对管道-土体相互作用研究和海底管道维护具有指导意义。

K页岩气田输水管道腐蚀预测模型的建立

基于K页岩气田输水管道输水管道的基本运行参数,采用OLGA模拟软件,确定了管道的腐蚀敏感区域及其运行参数;根据管道的运行参数进行了高温高压反应釜试验,结果表明:在模拟管段腐蚀敏感区域条件下,试样的实测腐蚀速率为0.0648~0.1056 mm/a,内腐蚀程度为中度腐蚀。建立的腐蚀预测模型的最大误差为3.9%,准确性较高。

新工科背景下给排水科学与工程专业教学实验装置研制

新工科背景下,在给排水科学与工程专业的实验教学中,研制了“排水管道内颗粒物冲刷运动”教学实验装置。该装置可分层次设计浅显易懂的演示性实验和综合性强的创新性实验,适合于不同群体的学生,实验内容既紧扣专业课程,又具有一定的“高阶性、创新性、挑战度”。与原有教学实验相比,实验形式得到革新,实验内容得以更新,激发学生兴趣,启发学生思考,促进学生思维能力、实践能力和创新能力的提升。

有压输水管道系统含气水锤研究

通过模型试验研究有压输水管道系统阀门关闭时间对汽化时间和弥合水锤压力的影响,管道中的含气量对弥合水锤压力的影响.研究结果表明,在有压输水管道系统中,弥合水锤压力与汽化时间的大小有密切关系,计算机数据采集的频率对水锤压力的波形有明显影响.建立了含气水锤的气泡离散数学模型并进行了数值计算,数值计算结果与试验测试值是吻合的.

输水管道水流对截留气团的冲击

从试验、数值计算、理论分析三方面对输水管道系统水流冲击截留气团(囊)进行了研究。试验结果表明,水流冲击截留气团的最大压力与截团在一个大气压下的初始体积占管道总体积的比例多少有关。试验与数值计算结论相符。同时指出,在无法确定输水管道系统截留气团大小时,可采用忽略摩阻的刚性水锤模型进行计算,所得结果与输水管道系统截留气团大小无关,且偏安全。

深筒式消力井消能效率研究

深筒式消力井属于管道出口消能方式的一种,适用于高水头、小流量的工况,其消能效率直接关系着输水管道工程的安全以及消能工程造价。为了研究深筒式消力井的消能效率,结合新疆克拉玛依"林纸一体化"工程中消力井原型,对方形深筒式消力井的消能效率进行了较系统的水力学模型试验研究,验证了深筒式消力井的消能效果。试验发现,深筒式消力井的消能率随流量的增大而增大,但当流量增大到一定程度时,消能率不再发生变化,而是趋近于某一恒定值。

流动改进剂降低含水原油转相点试验

针对大庆油田地面集输管路中含水原油随含水率的增大导致其流变性发生的情况，开展了在室内水平管试验装置中向含水原油中加入DODE系列流动改进剂后的流动试验，探讨了DODE系列流动改进剂对含水率与表观粘度之间关系的影响规律。试验结果表明，含水原油中添加DODE系列流动改进剂可以使含水原油的转相点提前到35％～45％之间，提前形成具有适度稳定性的水包油型原油乳状液，显著降低了原油的表观粘度，改善了原油的低温流动性能，并且节能降耗。

低压灌溉管道输浑水阻力损失试验与建模

通过低压管道输水阻力损失试验,分别研究了清水和浑水条件下的阻力损失变化规律。清水条件下,得到了清水阻力系数与清水雷诺数的定量关系式,可以用于后续清水阻力损失的计算;浑水条件下,重点分析了浑水阻力损失随流速和含沙量体积比的变化规律,其中浑水阻力损失随流速的增大而增大,在含沙量较小时,随含沙量体积比增大而增大,在含沙量较大时却随含沙量体积比增大而减小,并从泥沙的制紊和减阻角度分析了产生这种变化规律的原因。研究了浑水阻力损失系数变化规律,得到了阻力损失系数与无量纲综合因子之间定量关系式,试验结果与标准Durand和陈广文计算模型验证比较表明:两种模型计算结果与试验结果存在较大差异,不能用于计算管道浑水阻力损失。根据试验结果得到了浑水阻力损失与水流弗劳德数和含沙量体积比乘积以及泥沙沉降弗劳德数之间定量关系式,该关系式相关系数R=0.90,拟合度较高,可以用于实际工程浑水阻力损失计算。

埋地压力输水管道渗漏噪声监测试验

为研究渗漏引起压力输水管线振动的在线监测方法及其应用,利用大型水压试验机进行了模型试验。试验时,用水压试验机模拟管道水压环境,并通过开启管道中部的射流孔以模拟渗漏,然后测量和分析管道振动情况。试验使用了3组检波器,分别固定于管道外壁、内壁和悬浮于水中,共测试了4种压力和4种不同直径管道渗漏程度。试验数据显示,无论是悬浮式还是固定式检波器,都能有效地监测到渗漏引起的管道振动,管道振动强度与管内压力以及射流孔大小呈正比关系。

水击压力造成管线振动的实验研究

对地面裸管铺设、用普通连接器连接的DN100机动管线进行实验研究，探讨机动管线在不同水击压力作用下，管线系统的振动情况。实验表明，水击值的大小与关阀的速度和关闭的程度有关，压力较高且阀门关闭较快时，管线中水击效应明显，管线轴向振动中受迫振动占主导地位，自由振动部分占次要地位。压力上升值不同，悬空段振动情况亦不相同。而位移、速度、加速度的变化趋势相同。液体压力变化导致管线发生轴向运动，连接处的折转角发生变化，管线作轴向自由振动，同时作与液体纵波频率相等的强迫振动。连接耦合的影响与刚性连接管线相比更为突出。

油田注水系统地面管网腐蚀研究

油田注水系统的注入水质将造成地面管网腐蚀,降低注水管道的承压能力、使用寿命和安全运行可靠性。对大庆油田采油一厂注水系统地面管网腐蚀状况进行调查,通过现场和室内实验及测试分析,确定了介质腐蚀速度的影响因素。随溶解氧含量、氯离子浓度和硫酸盐还原菌数量增加,介质腐蚀速度增强;主要以氧腐蚀为主,微生物腐蚀为辅,并发生了以氢去极化为主的二氧化碳腐蚀。

埕岛油田海底输油管道流体摩阻规律

通过大量的现场生产试验数据,对不同温度、不同含水率的原油粘度及摩阻进行了测定,对海底管道中摩阻的变化进行了研究,发现了影响原油外输的摩阻规律,提出了降低原油外输摩阻的建议,对浅海原油外输工作有一定的指导意义。

2Z-3/8型空压机气缸进水故障的分析及处理

对一起空压机气缸进水故障原因进行了详细分析,并介绍了具体的检查步骤和处理方法。可为工程实践提供一定的理论支持和技术保障。

用高斯积分法计算混油浓度

在成品油顺序输送过程中,两种油品的交界面上势必会产生混油。为了减少由混油造成的损失,一方面应优化输送设计方案;另一方面在混油切割时应采取最佳处理方法,其关键是要准确了解混油段内的混油浓度。对成品油现有混油浓度的计算方法进行了分析,提出了用高斯积分法计算成品油混油浓度的新方法,并且用VisualC++编制了混油浓度模拟计算软件,利用软件可以计算出不同油品顺序输送的混油浓度。高斯积分法不但计算准确,而且数值稳定,可用于实际的成品油混油切割。

富春江富阳河段过江管道最低冲刷高程研究

天然气过江管道位于富春江富阳段,属钱塘江河口河流段,在极端洪水作用下,河床冲刷剧烈,管道断面的最大冲刷深度是管道设计的关键技术指标之一。对工程河段河势进行了简要分析,并建立了平面二维数学模型对工程断面进行了水动力计算。在充分考虑地质条件复杂性的基础上,利用王兆印公式对断面冲刷深度初步估算。通过对模型比尺和模型沙等的合理选取,利用水槽模型试验得到了各钻孔位置的最大冲刷深度;采用历年下包络线减去对应点冲刷深度,得到了工程断面在100 a一遇设计水文条件下的设计最低冲刷高程。

苏里格气田采出水处理系统的管线腐蚀研究

苏里格气田采出水处理系统管线频繁发生刺漏、设备腐蚀穿孔的现象,严重影响着生产的正常运行。本文通过挂片实验、电镜扫描和X衍射技术,结合水质分析研究管线的腐蚀穿孔原因,提出有效的管线防腐措施。

美国水源地旁油气运输管道事故分析及启示

水源地是宝贵的资源,而且水源地处环境与内陆相比更为复杂,诱发管道事故的因素更多,如土壤含水饱和度高、带电离子多、微生物环境复杂等。水源地附近发生成品油管道泄漏事故会造成水资源和生态环境破坏。美国作为全球管道总里程最长、管道技术最完备的国家,对于预防管道事故以及事故发生后自然环境的补救具有一整套完善且有效的处理措施。通过介绍美国近20年来油气管道安全事故及其安全法律法规制定的概况,分析了美国近5年内3起由不同因素引发的水源地及海岸成品油管道泄漏事故。通过分析美国政府及管道运营公司对事故的处理方式和补救措施,对比我国管道安全相关法律法规、安全技术研究现状及事故处理流程,为管道安全保护和泄漏事故处理提出值得借鉴的参考意见和经验。

管道淤积物固结后起动特性的试验研究

针对珠江三角洲水资源配置工程“西江鲤鱼洲泵站——南沙高新沙水库”段的管道淤积物,利用矩形有压水槽开展了不同固结历时条件下的泥沙起动试验,分析了固结状态对管道淤积物起动模式和临界起动条件的影响。试验结果表明:不同固结状态的管道淤积物对应颗粒滚动、片状剥离、成块起动等不同起动模式;随着固结时间增加,淤积物的密实程度逐渐增大,起动切应力增大。输水段管道的间歇期需控制在14 d内,以保证淤积物在运行期能被水流冲刷带走。