成品油管道智能化批次调度研究现状及思考

智能化批次调度是智能油气管道建设的一项重要内容,其主要任务是在管道安全运行基础上,基于历史运行数据,采用实时算法制定出满足现场需求的调度计划。为此,以梳理成品油管道批次调度方法的发展历程为出发点,从信息和决策两个方面分析成品油管道批次调度的技术支持,归纳出智能化批次调度内容,包括趋势预测、主动调度和实时算法;以趋势预测和主动调度为重点,并结合实时算法,对成品油管道智能化批次调度的研究现状进行论述,依次介绍油品托运量预测方法、管道动态调度方法、分解算法及自学习求解算法;最后,对成品油管道智能化批次调度发展进行总结并作出展望,以期能够为其发展提供参考。

CO2驱配套地面工艺技术研究现状

CO2驱油是油田提高采收率的重要手段之一,开展对CO2驱油配套地面工艺全过程(CO2的捕集、管输、增压及回注)的系统梳理与总结,有利于明确其关键技术问题,以推广该技术的应用。对CO2捕集工艺而言,须明确各工艺方法的适用性,深入研究多法联用技术以适应工况的变化;根据所建膜分离和化学吸收法联合捕集工艺的模拟,表明该工艺方案可以实现对含高浓度CO2产出气中CO2的富集提纯以利于CO2的循环注入工艺。对CO2管道输送工艺而言,根据应用PR方程所开展的含杂质CO2物性参数计算结果,明确了杂质种类、杂质含量以及沿线温度压力变化对CO2物性参数的影响不可忽略,选用精度高的物性计算方法,关注杂质对管输CO2相态及物性参数的影响至关重要;根据应用商用PIPESIM软件所建立的CO2管输工艺模型计算结果,指出在水力热力计算结果上所开展的参数优化须充分考虑各种因素对运行参数的影响,以期得到更优的计算结果。对CO2增压工艺而言,在相平衡控制和预处理基础上开展的增压设备选型是保证该工艺经济可行的关键。对CO2回注工艺而言,完善的注入增压技术的应用须重点关注气体组成。最后,给出了CO2驱配套地面各关键环节工艺设计的建议。

基于BO-LSTM的天然气处理厂负荷率预测模型

为优化天然气处理厂生产计划,弥补天然气处理厂负荷率预测模型的空缺,提出一种基于贝叶斯优化(Bayesian Optimization,BO)和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)的天然气处理厂负荷率预测模型。LSTM模型用于捕捉因检修天数和日处理量等因素引起的时间特征,贝叶斯算法用于优化LSTM网络的结构、隐藏层层数、隐藏层神经元个数、初始学习率和正则化系数,弥补参数造成预测波动的缺陷。选取波动型和平稳型天然气处理厂负荷率对不同模型测试,结果表明,LSTM模型较其他传统预测模型的预测精度高。BO-LSTM模型的预测平均绝对误差(MAE)值和均方根误差(RMSE)值均最小,预测精度最高,通用性强,较传统LSTM模型的MAE和RMSE值可提高57.8%和30.1%。天然气处理厂负荷率预测模型可为天然气处理厂的生产运行和决策提供数据支撑,具有稳定的预测精度和适应性。

含蜡晶天然气水合物浆液黏度的影响因素

天然气水合物浆液黏度特性是判别水合物浆液输送流动性的重要指标。在深海油气田开发中,特别是对于高含蜡体系,蜡晶与天然气水合物共存的情况时有发生。为此,利用高压天然气水合物流变测量系统,探究了含蜡量、搅拌转速和压力等因素对含蜡晶存天然气水合物浆液黏度的影响规律。实验结果表明:(1)含蜡晶天然气水合物浆液呈现剪切稀释性;(2)含蜡量越大,天然气水合物浆液黏度越高,原因在于悬浮在连续相的蜡晶与吸附在天然气水合物颗粒表面的蜡晶,均对天然气水合物聚并体的增大起到了促进作用;(3)在相同含蜡量的情况下,随着搅拌速率的增加,因体系所受剪切作用强度增加,导致天然气水合物浆液黏度下降;(4)当体系初始反应压力提高时,天然气水合物生成驱动力增强,生成量增加,会显著增加天然气水合物浆液黏度。结论认为,研究蜡晶在高压搅拌天然气水合物浆液体系内的微观分布规律,将是未来探讨蜡晶对天然气水合物浆液黏度特性影响的重要方向。

多法联用CO_(2)捕集提纯工艺模拟

将CO_(2)驱油气产出气中的CO_(2)捕集提纯后再循环回注,不仅能提高油气采收率,而且还可实现CO_(2)的地质封存,具有良好的社会经济效益。随着CO_(2)驱油气开发模式的投运推进,单一的捕集提纯工艺难以应对产出气中CO_(2)含量逐年增加并呈现大范围变化的状况。为了给油气田CO_(2)-EOR技术的推广提供支持,提出了4种多法联用的CO_(2)捕集提纯工艺方案,包括两级醇胺法、一级膜分离+一级醇胺法、二级膜分离+一级醇胺法、一级膜分离+两级醇胺法,并结合某油田CO_(2)驱工况数据开展了HYSYS软件模拟,重点分析了不同方案捕集提纯CO_(2)的富集程度及其能耗与经济性。研究结果表明:①产出气中CO_(2)浓度低时,可先投产两级醇胺循环工艺实现天然气脱酸工艺,同时须外购纯CO_(2)气按一定比例掺混后才能满足回注气CO_(2)纯度要求;②产出气中所含CO_(2)浓度增加时,宜在两级醇胺循环工艺前投用膜分离技术,可满足富集提纯气直接回注CO_(2)纯度的要求。结论认为,该研究成果可以为CO_(2)驱油产出气中CO_(2)富集提纯气工艺方案的确定提供工程实践指导。

地基不均匀沉降下大型储罐变形规律和预测方法研究

近年来地基不均匀沉降频发,由其引起的储罐罐壁变形会导致浮盘卡盘,给储罐安全运行带来重大挑战,如何确定不均匀沉降对储罐结构变形的影响规律是当前工程界的难点之一。通过建立储罐地基沉降数值仿真模型,对不均匀沉降位移进行谐波分解,对谐波沉降条件下等壁厚储罐进行数值仿真,研究储罐敏感参数对储罐变形的影响规律,提出不均匀沉降下储罐罐顶径向位移预测方法。结果表明:高径比、径厚比、抗风环梁相对刚度等敏感参数对谐波沉降条件下储罐罐顶变形具有显著影响,考虑上述敏感参数的罐顶径向位移预测方法,可为大型储罐的完整性评价提供参考。

原油泡沫稳定特性研究进展

在油气集输与处理,特别是油气分离过程中,易产生大量泡沫。泡沫的演化和衰变整体符合液膜排液、气体扩散进而破灭的过程,通常认为原油中胶质、沥青质及蜡等固体颗粒是影响泡沫稳定性的重要因素,但对其影响规律和机理的认识却不尽相同,甚至观点相反。究其原因是原油组分及其所处工况都比较复杂,而且不同学者所用研究手段也不相同,因此,建议根据实际工况研制针对性实验装置,并借助现代化精密仪器进行精细分析,将宏观原油泡沫现象与微观下胶质、沥青质、蜡等在原油泡沫中结构变化相结合,分析各物质作用机理,有助于增进对泡沫稳定性的定性和定量研究。

穿心电加热管道仿真和集输规律分析

随着外围油田深入开发,零散区块不断开采,穿心电加热技术得到了广泛应用。由于电线插入后管道内流体流动和传热的规律尚不明确,因此现场主要依靠保持电加热系统高功率运行来保证原油的安全输送,能耗浪费严重。针对穿心电加热管道的环空结构,基于质量、动量和能量守恒定律,分析电线插入管道后带来的摩擦和加热效应,建立了穿心电加热管道稳态温度和压力计算模型。结合智能算法校核摩阻和总传热系数,实现了不同功率下穿心电加热管道沿线水热力参数的准确计算;同时分析了含水率、输量、起点温度、功率和加热方式对电加热管道温度、压力、维温功率和维温能耗的影响情况。利用大庆油田电加热管道现场数据对模型进行了验证,结果显示:压力平均误差为7%,温度平均误差为4.16%,能够对生产起到指导作用,基本满足生产需要;此外,增大输量有助于节能降耗,全线维温是最节能的运行方式。

长治气田集输管线积液形成规律研究

在湿天然气的输送过程中,由于沿线地形起伏,管道必须以不同的角度进行铺设,使输气管线具有一定的起伏角度,管道的起伏角度导致管线内持液率发生变化,管内流体流动情况变得复杂的同时,也导致了管内积液甚至产生强烈的段塞流,造成管道输送效率和设备安全运行受到影响。针对长治气田樊四集气站至处理中心管线积液对管输效率影响严重并造成清管周期频繁的问题,通过OLGA软件对该管线持液率随时间和地形的变化进行数值模拟,得出积液形成位置的规律。模拟结果表明,管线中积液并不是在每个低洼处同时形成,而是在第一个上倾管处铺满之后逐渐向下一个低洼处递进。通过对积液临界倾角的计算,分析得出了产生积液的第一个起伏弯头的位置。在管线最先形成积液处安装凝水缸进行局部排液,可以达到延长清管周期、节约人力、物力的目的。

禁忌搜索算法在优化MFC液化流程中的应用

使用HYSYS软件对混合制冷剂级联式(MFC)液化工艺进行模拟分析,利用MATLAB与HYSYS的双向连接实现对MFC的优化。选取各循环混合制冷剂组分、高低压制冷压力等22个优化变量,以比功耗为目标函数,利用禁忌搜索算法对MFC进行全局优化。禁忌搜索算法与传统的优化算法相比,具有较强的"爬山"能力并可以获得更好的全局最优解概率,目前已应用于多个领域,其最主要的优点是可以通过较少的模拟运行次数获得更好的解决方案。此外,通过更改算法步长,可以改进初始搜索模式,从而减少优化时间。选用该算法优化混合制冷剂级联式液化流程,优化后可将流程的比功耗降低为5.04 kWh/kmol。

模拟二元复合驱采出液稳定性影响因素研究

二元复合驱是中高渗透油藏提高采收率的主要技术之一。为了研究聚表二元驱对乳状液稳定性的影响,选取含聚表水与模拟油组成油水界面体系,测试了油水界面张力、界面剪切黏度等参数,并结合乳状液静置脱水效果,分析聚表二元驱对油水采出液稳定性的作用机理。采用含聚合物和表面活性剂的水相与模拟油配制成模拟油采出液,用于测试不同聚合物及表面活性剂浓度对界面张力的影响。界面张力结果表明:聚表二元驱成分能够显著增大油水乳状液的稳定性,但聚合物与表面活性剂在界面活性上存在明显差异;界面剪切黏度的影响因素主要为聚合物;静置脱水实验表明,影响油水乳状液稳定性的主要因素为表面活性剂。这与过去的观点存在矛盾,即认为界面剪切黏度是影响乳状液稳定性的关键。因此本研究认为存在其他因素影响乳状液稳定性。

高钢级管道环焊缝表观断裂韧性影响因素数值模拟

为准确表征高钢级管道环焊缝与小尺寸试样表观断裂韧性的关联性,采用有限元方法,开展了含裂纹型缺陷管道环焊缝及小尺寸单边切口梁(Single Edge Notch Beam,SENB)试样的断裂数值模拟分析。通过对比全尺寸管道环焊缝与SENB试样二者之间表观断裂韧性的差异,引入表观断裂韧性转化系数,定量研究了管径、壁厚、裂纹长度及深度对全尺寸管道环焊缝表观断裂韧性的影响规律,得到不同工况下全尺寸管道与SENB试样之间的转化系数,实现了基于小尺寸试样韧性测试结果的高钢级管道环焊缝表观断裂韧性量化表征。结果表明:管径对管道环焊缝的表观断裂韧性及其转化系数的影响相对较小;表观断裂韧性转化系数随管道壁厚的增加而增大,随裂纹长度及深度的增加而减小;相较其他影响因素,裂纹深度对管道环焊缝表观断裂韧性的影响更明显。基于表观断裂韧性转化系数能够得到相对准确的高钢级管道环焊缝表观断裂韧性,可为高钢级管道环焊缝表观断裂韧性的准确表征提供理论参考。