原油长输管道安全输送防护技术实践研究

在原油运输方式中,长输管道是一种运输量大、运输成本低、安全性高的运输方式。目前,我国原油的输送量越来越大,在这种形势背景下,原油长输管道输送中的安全问题也日益突出。在原油长输管道输送过程中,影响输送安全的因素是多方面的,因此,加强对原油长输管道安全输送防护技术的研究非常重要。本文对原油长输管道安全输送的防护技术进行了介绍,并在此基础上对原油长输管道的管理提出了一些意见,希望能够为今后我国原油长输管道安全输送提供一些帮助。     

天然气管道投产置换过程模拟实验研究

投产置换是天然气管道建成后投入运行的一个关键环节,为确保置换过程的安全性,对置换过程中气体的混合规律进行了研究.根据二元体系气体紊流扩散原理,在实验室内构建了天然气管道投产置换过程的模拟实验系统.利用该实验系统,分别对不同流速、不同背压下管道内气体的扩散过程进行模拟试验,获得了置换过程中受流速和背压影响的天然气与氮气、氮气与空气的扩散规律,为管道投产置换合理确定氮气用量提供了理论依据.     

二氧化碳长输管道投产置换过程模拟分析

CO_2管道是碳捕集、利用及封存(carbon capture, utilization and storage, CCUS)技术中连接CO_2排放地和封存地或注入地的关键环节,CO_2管道投产置换主要是利用N_2惰性且高吸水性的特点完成管道清洗干燥并为随后管道调试做好准备。目前关于CO_2管道投产置换的研究较为缺乏,通过SPS软件研究了延长石油某CO_2管道在不同输送介质组成、封存压力条件下的投产置换过程,并与天然气管道的投产置换过程进行对比,比较分析了CO_2与天然气投产置换过程所需N_2量、时间和升压所需气量的不同。结果表明:在压力升至CO_2临界点附近时,CO_2密度会发生突变大幅上升,且升高单位压力所需气量减少,并在升压结束时CO_2消耗量小于天然气消耗量。管内介质组成变化对N_2置换的影响不大,CO_2在管道内更易发生相变,不宜在置换完成之后直接升压投产。     

含蜡原油再启动过程流型分析

为研究含蜡原油管道再启动过程,分析了压力沿管道的传播、原油的屈服、黏度由初始状态裂降至平衡状态和管道的清管四过程。根据流体连续性方程、运动方程及流变性方程,建立压力、流变性及剪切力相互耦合的再启动数学模型。该模型考虑含蜡原油的压缩性、屈服应力及沿管道位置和时间变化的流变性影响。停输后原油的流变性方程采用宾汉模型,并考虑屈服应力的逐时变化。模型分析中考虑了层流和紊流的变化,通过数值模拟给出计算结果,此模型更接近于含蜡原油再启动的真实情况。     

管道远程自动控制采集系统

针对目前国内供热系统出现的众多问题，介绍了可用于供热系统的管道远程自动控制采集系统及相应配套的局域网数据采集系统、管道远程自动控制器。管道远程控制采集系统利用信号传输技术和通讯技术，对受控地区的每个阀门进行控制和数据采集。整个控制系统可采用中心控制式、车载移动控制式，网络控制方式，实现了对管道的远程监测、控制及数据采集。     

大庆胶凝原油启动屈服应力研究

准确预测胶凝原油管道的启动压力,是实现热含蜡原油管道安全经济输送、避免“凝管”事故发生的关键问题。根据原油流变性研究中剪切率和屈服值的定义,提出了胶凝原油启动剪切率和启动屈服应力两个新概念。研究认为,对应热油管道最低临界启输流量,管道存在启动剪切率,对应启动剪切率的屈服应力定义为启动屈服应力。使用室内模型环道,对大庆胶凝原油的启动特性进行了实验研究。结果表明,原油析出的蜡晶对静态降温过程胶凝原油结构强度的作用远大于对动态降温过程生成结构强度的作用。原油静态降温幅度越大,新生长的结构越强。胶凝原油启动屈服应力的主要影响因素有启动温度、启动剪切率和静态降温幅度,它们之间的关系可用三元线性方程描述。     

原油管道调合高精度配比控制系统设计与实现

分析了原油管道调合工艺,提出一种高精度配比控制策略及其实现框架.基于多路串级比值控制,通过原油流量偏差滚动修正、原油管道防过压报警以及原油流量同步控制,采用设备层、控制层和监控层的三层框架,实现组分原油按高配比精度自动调合.实际投运效果表明,系统能够实现组分原油按要求比例安全、精确、自动调合,避免性质波动,获得满足要求的原油,有效提高了加工设备的生产效率.     

海底长输油管道缩径模拟实验及计算分析

为了研究海底长输油管道运行过程中管道内径、流体流通面积和输油能力变化规律。以渤海X油田原油外输海管为例,通过砂(泥)沉积特性模拟实验及沉积临界流速理论计算,并根据实际温降、压降分析,确认了管内砂沉积及管道缩径的可能性。研究表明,海底长输油气管道在长期运行过程中,管线内泥沙沉积造成了管线缩径,原油流通面积减小,压降增大,输油能力不断下降。     

采用焓法方程计算埋地管道含蜡原油停输温降

埋地热含蜡原油管道停输后,当管内原油温度降到析蜡点以下时,原油中的蜡晶将逐渐析出。根据含蜡原油降温过程中蜡结晶放热的特点,使用焓法方程对析蜡点以下伴随有析蜡胶凝现象的原油降温过程进行了数学描述,并详细给出了使用有限元法对焓法方程进行求解的方法。将焓法方程的计算结果与Φ426mm×6mm管道实测数据进行了对比。结果表明,土壤的计算温度和实测温度最大偏差在1.4℃以内,管内平均温度的计算值与实测值的偏差为0.3℃。由此证明了使用焓法方程计算埋地热油管道停输温降具有较高的准确性。     

管道输送原油损耗及防治方法探讨

针对原油在管道输送中存在着一定损耗的现状,本论文在简单分析了原油蒸发性损耗的基础上,重点提出了管道输送原油损耗的防治方法,从降低蒸发性损耗和管道保温防腐设计两个角度进行了探讨,给出了具体的防治措施,对于进一步降低管道输送原油损耗方面的研究具有一定借鉴意义。     

原油热输管道的最优运行模型

以降低原油热输管道的运行费用为目的，分析了原油加热管道在在稳态运行过程中运行费用的主要构成．以原油热输过程中的单位热力费用与单位电力费用之和即单位能耗费用作为目标幽数，给出了原油热输管道最优运行的一个新经济模型．该模型全面考虑了原油温度沿管线的真实分布对原油热力特性和流体动力特性的影响以及输率对泵效的影响因素．实例计算表明，该模型对影响因素反映比较全面，准确，收敛速度比较快，数值稳定性比较好并使计算的泵效值始终等于实际运行的泵效值．     

大庆胶凝原油启动屈服应力研究

准确预测胶凝原油管道的启动压力，是实现热含蜡原油管道安全经济输送、避免“凝管”事故发生的关键问题。根据原油流变性研究中剪切率和屈服值的定义，提出了胶凝原油启动剪切率和启动屈服应力两个新概念。研究认为，对应热油管道最低临界启输流量，管道存在启动剪切率，对应启动剪切率的屈服应力定义为启动屈服应力。使用室内模型环道，对大庆胶凝原油的启动特性进行了实验研究。结果表明，原油析出的蜡晶对静态降温过程胶凝原油结构强度的作用远大于对动态降温过程生成结构强度的作用。原油静态降温幅度越大，新生长的结构越强。胶凝原油启动屈服应力的主要影响因素有启动温度、启动剪切率和静态降温幅度，它们之间的关系可用三元线性方程描述。     

埋地热含蜡原油管道的非稳态传热问题

我国生产的原油大多为含蜡原油，加热输送是含蜡原油的主要输送方式。埋地热含蜡原油管道的运行中涉及若干复杂的非稳态传热问题。从管内原油传热（内部传热）和管道与外部环境的传热（外部传热）两方面，分析和总结了含蜡原油管道非稳态传热问题的研究现状，介绍了管道在土壤中传热的影响因素，比较了其各种解析和数值解法，阐述了管道停输状态下管内含蜡原油相变传热的规律及研究方法，讨论了非稳定流动状态下管内油流的水力—热力耦合问题及求解方法，指出了埋地热含蜡原油管道的非稳态传热方面需进一步研究的问题。     

浅议日仪原油管道工程焊接过程质量控制

针对日照至仪征进口原油管道及配套工程的焊接质量保障问题,依据压力管道监察规程、压力管道规范及设计要求,从设计控制、工艺评定与工艺控制、现场焊工资格及考核控制、强化焊材管理与控制、管道单线图控制、质量保证体系组织保障控制等几个方面,阐述了其焊接质量保证的手段与方式。     

减阻剂在油气管道上的应用

油气在输送过程中与管壁之间的摩擦阻力是油气管道压降的主要原因,减阻剂能够降低摩擦阻力,减小压降。本文总结了天然气、原油与成品油管道减阻剂的作用机理以及使用特点,减阻剂对在新管道设计以及运行管道管理的影响。天然气管道与油品管道减阻剂在作用机理以及使用要求上有各自的特点。     

声速混合定则测量原油含水率实验研究

在原油生产和管道输送过程中,原油含水率具有重要的经济意义．笔者应用生物组织定征中的声速混合定则,对油水混合流体中含水率进行测量．研究表明,声速混合定则测量的结果与实际值符合较好,这为原油含水率的测量提供了一种有效方法     

壁面润湿性对原油携水流动特性的影响分析

采用原油携水流动的方式将管道内部积水携出可以有效解决管道内部的积水引发管道腐蚀穿孔的问题。基于原油携水流动的动力学过程和界面形态,建立了原油携水流动模型,采用基于VOF模型的InterFoam求解器求解油水界面的动力学方程,对比验证了相同条件下的实验数据和数值模拟结果,分析了原油流速和壁面润湿性对原油携水能力的影响趋势。研究结果表明,使用OpenFOAM对原油携水流动进行模拟分析的方法切实可行,模拟结果与实验结果相比具有较好的吻合性。随着原油流速的增加,原油的携水能力增加,管道内的积水更易被原油携带出管道底部,而原油临界流速的大小取决于管道壁面的润湿性;随着管道壁面的润湿程度的降低,积水有聚集为水团的趋势,并且原油的携水能力增加;当原油流速大于临界流速时,原油的携水能力取决于壁面的润湿程度(即接触角θ的大小),当接触角θ=30°时,水以连续波状薄膜的形式存在;当接触角θ=60°时,薄膜破裂形成分散的水团,这些水团零散地分布于倾斜管壁上,并在剪切力的作用下不断向上移动;当接触角θ≥90°时,积水逐渐在倾斜管段上聚集为一团。     

采用焓法方程计算埋地管道含蜡原油停输温降

埋地热含蜡原油管道停输后,当管内原油温度降到析蜡点以下时,原油中的蜡晶将逐渐析出.根据含蜡原油降温过程中蜡结晶放热的特点,使用焓法方程对析蜡点以下伴随有析蜡胶凝现象的原油降温过程进行了数学描述,并详细给出了使用有限元法对焓法方程进行求解的方法.将焓法方程的计算结果与Φ426 mm×6 mm管道实测数据进行了对比.结果表明,土壤的计算温度和实测温度最大偏差在1.4 ℃以内,管内平均温度的计算值与实测值的偏差为0.3 ℃.由此证明了使用焓法方程计算埋地热油管道停输温降具有较高的准确性.     

一种可视化管道检测机器人系统的设计

管道作为城市的"生命线",维护检修是管道维护人员的日常工作。为提高管道维护便利性,降低维护成本,本文设计一个基于视频采集技术的管道检测机器人系统,做到管道检测的可视化。系统物理上分为管道检测机器人、远程操作器两大部分。管道检测机器人内置控制器用于驱动电机,实现对机器人的运动控制;通过摄像头视频采集后以无线网络方式回传到远程操作器,在液晶屏上实时显示视频;在远程操作器上可对视频进行录像、抓图、文件导出、也可控制机器人的运动方向、摄像头的转动方向等。     

采油平台原油外输掺水管道流量控制系统的研究开发

在我国海上部分采油平台,原油必须经掺水处理后将海底管线的出口温度保持在油品凝固点以上方可满足正常输送要求。为提高掺水量的控制精度,采用将掺水管道流量实时测量信息与人工智能控制相结合的掺水管道流量监控系统,可在保证油品温度的情况下明显提高掺水量控制精度,对我国原油外输掺水管道流量控制具有重要的指导意义与实用价值。