册镇海底管道变形修复整治项目工程管理与技术创新

册镇海底管道变形修复整治工程关系到长江中下游地区的经济及生态环境安全,对国家能源安全和地区经济发展具有重要意义。在苛刻的项目施工条件下,通过创新优化管理模式与保障机制,科学调配管理资源,运用工作分解结构法(WBS)进行全生命周期成本管理,发挥党建引领作用,实现了工期、质量、安全、环保、成本、效益的全面受控。通过开展H型后挖沟技术、高压水射流自动切割清除技术以及海底管道变形自动精准测量等技术研究,实现关键核心技术自主开发、关键装备升级与国产化。以技术创新引领高质量工程施工,装备、工艺创新全面支撑工程施工自动化、数字化。通过综述项目运行经验,梳理管理与技术成果,为今后海洋油气管道维抢修项目施工提供参考与指导。

中国西部某油田管道失效原因及防护措施

对西部某油田管道失效数据进行统计分析,结合细菌检测、水质与土壤分析等手段对管道失效原因进行了分析。结果表明:内外腐蚀穿孔是造成该油田管道失效的主要原因;管道运行年限长、制造工艺缺陷、内外环境介质腐蚀性强、细菌加速腐蚀、缺乏有效腐蚀防护措施、施工过程不规范是该油田管道内外腐蚀的重要原因。通过失效原因分析、选用耐蚀性管材、采用适用性强的防腐蚀层和腐蚀抑制剂、建立现场腐蚀监测系统,可对油田管道腐蚀进行综合性治理防控。

低表面处理水性丙烯酸涂料技术研究

应用涂层对钢结构进行防腐施工前,必须对其进行表面处理,但是常用的表面处理手段如喷砂处理往往成本较高,还会造成大量的粉尘及噪声污染,而且某些特殊的位置(例如钢结构的死角)很难用喷砂处理工艺进行表面处理。因此,开展低表面处理水性涂料的研究是降低腐蚀损失、推进环境保护与促进可持续发展的关键。本研究阐述了低表面处理水性丙烯酸涂料的制备方法,探究了成膜助剂、防锈颜料、润湿剂及锈蚀转化助剂等对涂膜防腐性能的影响。研制的低表面处理水性丙烯酸涂料附着力好、干燥速度快,在30~45μm膜厚下耐水216 h、耐盐水268 h、耐盐雾360 h,可用于石油石化行业钢结构的防腐工程。

基于管卡修复方案下的海底管道变形精准测量技术施工应用

为解决低能见度浑浊海水中高精度测量海底管道弯曲变形问题,舟山海域某海底管道隐患治理项目施工中应用了三维机械打点式测量方法与超声技术相结合的精准测量系统,接触式与非接触式测量方式相互校验,保证了测量精度。结合项目施工实践,详细阐述项目背景及应用需求、测量系统组成、工装构成及主要部件、测量原理、超声校验系统、数据采集、环境适应性设计考虑,并给出了关键施工步骤和技术、测量数据应用处理样例等,可为今后类似工程提供借鉴参考。

海洋石油隔水管承载力动测分析研究

海洋石油隔水管具有长径比大和壁厚较薄等突出特征。采用动力试验检测隔水管竖向承载力时常常忽视残余应力的影响,导致结果准确性低。依托某实际工程,开展隔水管现场动力试验和波动拟合计算承载力研究,分析连续锤击下管土体系动力响应特性以及残余应力产生和作用机理,提出残余应力分析方法。通过承载力和压、拉应力计算及其对比分析可知,考虑残余应力的计算结果更能反映管土体系实际受力状态,可有效地修正上部土阻力高估和下部土阻力低估导致的误差,以提高计算承载力和应力分布的准确性。试验结果表明,考虑残余应力时隔水管承载力略高于不考虑残余应力结果;压应力在隔水管上部低于而在下部高于不考虑残余应力结果;拉应力结果与压应力相反。研究成果对隔水管在海洋石油钻井工程中安全应用方面具有十分重要的现实意义。

海域天然气水合物试采人工举升技术应用效果分析

介绍了天然气水合物分解引发的地层产水和出砂对水合物开采的影响,调研了国外水合物试采概况,详细介绍了日本2013年在南海海槽开展水合物试采试验情况,研究了试采井的井身结构、完井方式、人工举升方式、气液分离、气液流程、管柱结构等关键技术,分析了人工举升技术应用效果与不足,提出了选择举升方式的关键因素,对开展海域天然气水合物试采人工举升技术研究具有借鉴意义。

基于水下超声测距方法的海底管道屈曲变形测量技术研究

针对浑浊海域海底管道屈曲变形缺陷测量,提出以超声测距为技术基础的海底管道变形精准测量方法,建立海底管道与测量传感器的统一水下坐标系,在此基础上构建管道外表面三维模型,为管道变形要素计算提供依据。在水下超声声速修正的基础上提出了测量精度控制措施,设计了两种超声测量换能器及测量系统,并进行了工程应用,对工程中海底管道变形进行了现场测量。测量结果表明,超声测量系统在施工海域出现高浑浊度、低能见度以及高流速等恶劣海况条件下运行良好,具有较高的测量精度,变形管道的三维模型构建误差小,能够准确计算管道的变形特征,满足工程应用要求,可为海底管道维修提供有效的数据支持。

页岩油储层环保型高性能水基钻井液体系研究及应用

为了满足页岩油储层钻井对钻井液环保性能的要求,以环保型页岩抑制剂HBY-S和环保型复合润滑剂HBR-L为主要处理剂,并结合其他环保型处理剂,研制出了一种适合页岩油储层钻井的环保型高性能水基钻井液体系。室内对钻井液体系的耐温性能、抗污染性能和环保性能进行了评价,结果表明:体系具有良好的耐温性能,经过160℃老化后钻井液体系的高温高压滤失量为9.6mL,岩屑滚动回收率可以达到90.6%,润滑系数为0.089;体系具有较强的抗污染能力,钻井液中加入10%NaCl、1.0%CaCl_(2)或者15%岩屑粉时流变性能和滤失性能均比较稳定;体系的环保性能优良,钻井液的EC_(50)值为85000(无毒),BOD_(5)/COD值为26.5%(易降解),重金属含量均低于行业标准值。环保型高性能水基钻井液在某页岩油区块水平井钻井过程中进行了成功应用,其中DG-1井钻井期间未出现井下复杂事故,现场钻井液性能稳定,环保性能达标,实现了安全高效钻井的目标,在页岩油水平井钻井中具有良好的推广应用前景。

P-GMAW起弧过程特征分析及稳定性判别方法

脉冲熔化极气体保护焊(pulsed gas metal arc welding,P-GMAW)起弧过程易产生不稳定现象,会严重影响电弧传感焊缝跟踪精度.针对这一问题,对摆动电弧窄间隙P-GMAW不稳定起弧过程的成因进行了研究,发现送丝速度对起弧过程稳定性具有重要影响.通过对电弧图像与电信号特征进行对比分析,提取了表征电弧稳定性的电信号特征变量;为减小变量冗余性和过拟合,采用最大似然估计法筛选并提取了8个变量,并通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)对变量进行融合,提取了方差贡献率最高的前两个主成分;根据因子载荷发现,相比熔滴过渡阶段和基值阶段,脉冲峰值阶段是电弧更易发生不稳定现象的阶段.结合提取的主成分变量与二分类Logistic回归模型建立了起弧过程电弧稳定性判别模型.通过受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线得到了模型的最佳阈值.结果表明,该模型对脉冲稳定性判别准确率达到了80%以上,表明模型具有良好的判别性能.该模型对提高窄间隙高低跟踪精度、保证焊接质量具有一定应用价值.

中厚板多层多道焊视觉测量与工艺规划

针对中厚板多层多道焊的焊道测量问题,提出利用焊缝检测和焊道尺寸视觉测量的信息融合自适应微调焊枪位置的方法。首先基于结构光视觉传感器系统采集焊缝图像,在典型图像处理算法的基础上,结合FROSAC提取算法提取焊缝特征信息;将提取到的特征点进行坐标转换,采用视觉测量获得焊道轮廓和尺寸信息,来修正机器人的运动路径;根据焊缝特征信息分析工艺参数对焊道成型的影响,确定焊道层数、各焊道的工艺参数以及焊枪的偏移量,完成多层多道焊接工艺规划;最后基于搭建的机器人焊接视觉系统在12 mm母材上进行V形坡口多层多道焊接试验。结果表明:该方法下坡口填充良好,焊道尺寸平均测量误差小于0.2 mm,满足多层多道焊接工业应用需求。

水合物储层层内加固改造模拟试验装置研制及可行性验证

为开展水合物钻采过程中储层稳定性研究,研制水合物储层层内加固改造模拟试验装置,包括储层模拟系统、拔管系统、压裂注浆模拟系统、固化改造评价系统以及试验气体回收系统。为验证试验系统性能,利用石英砂和甲烷气模拟水合物储层,开展水合物储层层内加固改造模拟试验。结果表明:试验系统能够稳定地模拟水合物储层,层内加固改造试验验证了水合物储层压裂-注浆固化改造的可行性;利用该设备可以开展水合物开发过程中的压裂、层内加固改造、不同温压条件下的水合物试采或钻遇性水合物层固井过程中的水合物稳定性等模拟研究。

基于三相Biot速度应力波动方程的水合物储层波场数值模拟

天然气水合物储层可以看作由骨架、水合物和孔隙水构成的三相孔隙介质。以三相Biot一阶速度应力波动方程作为声波在水合物储层传播的控制方程,用有限差分法(FDTD)进行数值模拟。波场快照可以清楚展现3个纵波和两个横波,与Biot理论相符。根据实测速度优化控制方程参数,使数值速度与实测速度相符。结果表明:孔隙度对水合物剪应力分量影响最显著,对水合物、孔隙水和骨架速度分量的影响次之,所以储层中孔隙度最适合用水合物剪应力分量来分析。骨架速度分量和应力分量受饱和度的影响较小,水合物剪应力分量受饱和度的影响最大,所以分析储层中水合物饱和度的最佳选择是水合物剪应力分量。

海底沙波地貌演变及其对管道工程影响研究进展

海底沙波是一种常见近似规则的起伏地貌形态,通常具有较强的活动性,能引起海底管道的裸露和悬空,进而造成管道的疲劳失效甚至断裂等重大危害。根据近几年海底沙波领域的最新研究成果,介绍了当前海底沙波的主要研究方法,包括现场实测观测、稳定性模型分析和数值计算模拟等的适用性和局限性以及未来发展方向。对海底沙波的成因和迁移机制进行了归纳分析,明确了多种主要的水动力环境因素,以及对于极端天气因素的考虑。从海底管道施工期和服役期分别讨论了海底沙波对于海底管道工程的影响,并建议将沙波活动和局部冲刷两种不同尺度的海床地貌改变耦合分析,以评估海底管道稳定性,最后提出了悬空海底管道的一些有效治理和维护手段。

内压载荷下输氢复合柔性管力学性能研究

中国氢能产业正随着碳中和愿景的不断推进而快速发展,由于氢气在钢管中容易引发“氢脆”现象,使用钢管输送氢气存在较大挑战,纤维增强复合柔性管作为一种非金属管道在氢气输送领域备受关注,其结构设计及强度分析是产业化应用的瓶颈。为探讨内压工况下输氢复合柔性管的结构响应,考虑不同层材料的各向同性及各向异性,基于三维各向异性弹性力学,建立了纤维增强输氢复合管道在内压作用下的力学理论模型,并采用数学方法求解管道位移微分方程,进而获得了N层缠绕增强层输氢复合管道在内压作用下的应力应变解析解,计算结果与内压作用下13层输氢复合柔性管的数值计算结果相符。管道的环向应力最大值出现在防渗透层,输氢软管的增强层承担约70%的载荷作用,径向应力绝对值大小随距离管道截面中心点的距离增大而减小。提出的力学行为分析模型及求解方法为设计输氢复合柔性管提供了重要的理论支撑。

内检测技术在含油气水管道中的研究与应用

文中介绍了对某沙漠地区含油气管线进行漏磁内检测,并对该管线腐蚀情况进行评价。结果表明,测得金属损失点共计10 282处,缺陷多为内部金属损失,最大深度为79%t,金属损失深度大于50%t的点有261处。对3处开挖点进行验证,结果显示局部最大壁厚减薄量达到7.33 mm,属于极严重腐蚀。对其结果进行分析可知,该管道腐蚀穿孔的原因是在含水条件下管道发生了H2S腐蚀。管道介质中CO2、Cl^-等协同作用加快点蚀速率。建议对缺陷大于50%t的部位更换管道。对添加的缓蚀剂进行筛选评价,缓蚀率需达到70%以上。

管道玻璃釉内涂层技术进展与应用

通过调研玻璃釉防腐技术用于管道系统的发展及应用现状,并对玻璃釉涂层的防腐性能和施工适应性能进行评价研究,探讨了玻璃釉防腐技术用于油田集输系统的适用性。对玻璃釉涂层的理化性能、耐蚀性能及施工适应性能的测试结果发现,玻璃釉涂层附着力优良,耐磨性好,耐蚀性能优异,特别是在高温高压酸性环境下性能优异,但是抗弯曲和抗冲击性能不佳,虽可承受正常吊装,但防腐管的运输和装卸,必须严格遵守生产厂家的操作规程,才能保证防腐层不出现破损。结合调研结果,证明玻璃釉防腐技术用于油田集输系统具有较好的适用性,特别适用于高温、高压、高磨蚀环境。

大港油田埕海海洋土动剪切模量与阻尼比试验研究

大港油田埕海区块是我国渤海湾海洋油气的重要产区,位于渤海湾西部沿海,属于地震高发区,因此,在该海域进行海洋工程设计建造时,必须根据工程场地的动剪切模量和阻尼比等动力学参数进行地震安全性评价。采用共振柱试验仪对大港埕海海域0~120 m不同深度的海洋土土样进行土体动参数测试与研究。研究发现埕海海洋土动剪切模量随着动剪应变的增大而降低、阻尼比随着动剪应变的增大而增大,同时发现围压与动剪切模量、阻尼比近似成线性关系等规律。相关研究成果可为海洋工程场地的设计、施工及抗震分析提供技术参考依据。

三层包覆防护技术在冀东油田海洋钢桩防腐修复中的应用

冀东油田滩海地区的人工岛从建成投用至今约有10年时间,2016年和2018年对人工岛登陆点(含引桥和码头)几百根钢桩进行了检测,发现有一定数量的钢桩原有防腐涂层脱落,钢桩本体出现了较严重的腐蚀,因此在2018年对冀东油田4座人工岛的登陆点钢桩采用三层包覆防护技术进行了防腐修复.具体介绍了三层包覆防腐修复的施工工艺、施工过程及施工效果,阐述了质量控制措施和水下桩段施工方法.实践结果表明修复效果良好,该方法特别适用于在役海洋钢桩的防腐及防腐层修复.

新疆油田某稠油注采合一单井埋地管道腐蚀原因

通过宏观观察、扫描电镜、激光共聚焦显微镜和能谱分析,结合电化学测试,分析了新疆油田某稠油注采合一单井埋地管道腐蚀穿孔的原因。结果表明:该管道外腐蚀严重,内腐蚀较轻微,外腐蚀穿孔是主要的失效模式;冷热交替导致管道防腐蚀层老化、破损严重,管道本体裸露在腐蚀介质中,这是管道外腐蚀减薄穿孔的直接原因;CO_(2)和O_(2)腐蚀、细菌腐蚀是造成稠油热采管线外腐蚀的重要原因;温度60℃时,外腐蚀最严重。

产水气井冲缝套动态冲蚀机理研究

在产水气井中,冲缝筛管同时受到腐蚀和冲蚀磨损,服役寿命远远低于预期。为了解冲缝筛管在产水气井中快速失效的原因,模拟含水气井的腐蚀环境,进行了室内腐蚀试验,并建立了冲缝套的2种缺陷分布模型,模拟计算不同缺陷分布模型,以腐蚀速率为动网格速率,探究了不同缺陷深度和含水体积分数下冲缝套的冲蚀机理。研究结果表明:含水体积分数从0增加到100%,腐蚀速率从0.0115 mm/a增加到0.0399 mm/a,腐蚀坑的截面为圆形;缺陷在边缘中间区域时,最大冲蚀磨损量分布在缺陷处;缺陷在其他区域时,最大冲蚀磨损量分布在边缘四角区域的非缺陷区域;最大冲蚀磨损速率与缺陷深度、含水体积分数成正比,这种腐蚀与冲蚀的共同作用是冲缝筛管在产水气井中服役寿命大幅缩减的原因。所得结论可为延长冲缝筛管服役寿命研究提供理论参考。