油田环状集输流程埋地管道温降计算方法研究

以工程热力学、传热学、油气集输、多相流等学科知识为依据,根据能量守恒定律建立油田环状集输流程埋地管道的温降计算模型,找出油田环状集输流程埋地管道的温降计算方法.同时,对油田生产现场的温降进行测试,通过试验数据验证建立的温降计算方法满足工程应用.     

高压大口径油气管道跨长计算

基于几何非线性,考虑当量轴向力(S₀)对管道挠曲的影响,提出了有或无固定墩单跨无补偿器管道强度计算方程。有固定墩跨越管道的设计计算是显式的。对于无固定墩两端埋地跨越管道,认为埋地管道的横向反力和轴向摩擦力分别与其横、轴向位移成正比,内力和变形计算最终可归结为两个非线性方程的求解,管道的自振固有频率可由特征方程数值解求得。提出了S₀为压力或拉力的显式判别式。并区分S₀为压力、零、拉力,列出内力、挠度、频率计算方程。介绍了静强度验算和动力设计的方法,给出了算例。     

油田油气集输管道信息化管理的必要性分析

本文阐述了油田油气集输管道现有管理方式存在的弊端,提出了油田油气集输管道信息化管理的必要性,分析了油田油气集输管道信息化管理平台组建的可行性,为促进油田油气集输管道信息化管理机制的建设提供了科学合理的建议与思路。     

油气储运中的埋地管道腐蚀问题研究

管道运输以其成本低、收益高在油气输送中得到了广泛的应用。由于受到环境中腐蚀介质的作用,石油、天然气管道的腐蚀难以避免,本文简要介绍了埋地管道腐蚀原因,分析了目前管道腐蚀检测与评价技术,并针对腐蚀原因提出缓解管道腐蚀的措施对策。     

埋地管道的平稳随机振动

考虑地震时大地震动的相关性,导出了埋地管道轴向和横向随机振动响应的功率谱密度函数的解析式。实例计算表明,边界条件的影响仅限于管端附近。无论是轴向振动还是横向振动,埋地管线的各阶固有频率均十分接近,出现了模态密度集现象。由于有模态密集和较大的阻尼,模态之间的相互作用不可忽略。只要管段取得足够长,管中部应力就不随管段长度而变化。大地震动的空间相关性对管线随机振动影响很大,因此要慎重选取。Ｃｌｏｕｇｈ－     

永冻区埋地管道周围土壤水热力耦合数值计算

基于中俄原油管道永冻区工程建设特点,建立冻土多孔介质水热耦合数学模型。地表环境温度采用周期性边界条件,利用SIMPLER算法进行数值求解,得到埋地热油管道自第一年4月末投产,不同月份土壤温度场、水分场、冰水相变界面移动规律随环境温度周期波动的变化关系,并利用ANSYS软件对土壤水热耦合温度场进行冻胀应力分析。结果表明:在地表温度的周期波动下,较长时间内管道周围土壤温度变化剧烈,且受温差和重力的影响,土壤中水分产生了沿管道中心线自上而下的自然对流,随地表以下不同土层温度的不断变化,自然对流涡旋中心形态及强度变化明显,温度梯度对水分迁移影响较大;随着地表温度的升高,管道上方土体的融沉速率略大于管道融沉速率;伴随着融化圈的不断扩大,管道附近土体受较小应力作用范围大,容易发生不均匀冻胀。     

埋深对平坦地区天然气管道泄漏的影响研究

针对三维埋地输气管道泄漏扩散问题,对不同埋深的平坦地区天然气管道泄漏情况进行数值模拟。根据单一
变量原则在相同气候条件下,对于不同工况只针对埋深作为单一变量,对忽略埋深的准确性进行论证,并分别研究了
埋深为1.4 m 和2.0 m 工况埋深对地下、地表、和空气中泄漏的影响。研究结果表明：埋深对泄漏的影响非常大,忽略
埋深的工况与埋深为1.4 m 和2.0 m 的工况相比所得出的各项结果都有很大的误差,忽略埋深是不准确的。埋深与扩
散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围成反比,埋深越小扩散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围越大。     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

采坑区冲沟演变影响下管道埋深预测

管道埋深是水毁灾害风险评价、防治决策的关键指标之一。基于洪积扇采坑区冲沟发育特征、几何形态及其对油气管道的影响方式,将冲沟演变过程简化为溯源侵蚀和沟床回淤两个阶段,在此基础上构建管道埋深预测模型。利用15处水毁点管道埋深实测值对模型预测值进行验证,偏差小于15%的比例达73%,预测结果基本可信。模型中管道埋深与冲刷比降、回淤比降、设计埋深、水平距离、沉积厚度呈线性正相关,与采坑深度、原始坡面坡降、采坑边坡坡降呈负相关。该模型能快速预测出不同沟床比降下的管道埋深,可为采坑区穿越段管道风险评价、灾害防治、选线等提供技术支撑。     

埋地管道泄漏数值模拟分析

针对不同因素对管道泄漏工况的影响进行了模拟研究。管道的铺设方式一般为埋地铺设,长时间埋地管道会因为外力破坏或管道自身老化、腐蚀穿孔等因素造成管道泄漏。管道泄漏时会造成重大压力损失和管道流体的损失,管道大孔泄漏后容易在地面上被检测出来,小孔泄漏不容易被检测出来。因此采用数值模拟方法,通过模型简化,同时考虑计算精度和计算成本,建立了埋地管道小孔泄漏扩散模型。分别研究泄漏压力、泄漏孔径、管道埋深、土壤性质、环境温度、泄漏孔形状和障碍物等因素对埋地管道泄漏扩散的影响。     

Dynamical Mechanisms of Effects of Landslides on Long Distance Oil and Gas Pipelines

According to the investigations on the oil and gas pipelines such as the Lan-Cheng-Chong pipeline and the Southwest pipeline, there are two ways of laying pipeline： pipelines paralleling （approximately） to the main slide direction and pipelines perpendicular （approximately） to the main slide direction. If earth-retaining walls have been built for pipelines paralleling to the main slide direction, they will prevent the lands from sliding; On the contrary, without earth-retaining walls, the sharp broken rocks in the backfilling soil will scratch the safeguard of the pipeline when the landslides take place. Pipelines perpendicular to the main slide direction can be classified into four types according to the relative positions between pipelines and landslides： Pipelines over the slide planes, pipelines inside the fracture strips of slide planes, pipelines below the slide planes and pipelines behind the backsides of landslides. The different dynamical mechanisms of the process in which landslide acts against pipelines are analyzed based on whether the pipelines are equipped with fixed frusta, because the sliding resistance depends on whether and how many fixed frusta are equipped and the distance between frusta.     

海底埋地管道启输计算模型的建立

目前的海底埋地输油管道启输计算模型没有具体分析海水本身自然对流换热对管道启输的影响,启输计算模型能否应用于海底埋地输油管道启输计算需要实际投产来验证.因此急需研究海底输油管道预热计算模型满足海上油田开发的需求.对海底埋地输油管道进行了传热分析,建立了海底埋地输油管道三维物理模型,分析了海水本身自然对流换热对管道启输的影响情况.通过处理物理模型将管道启输传热模型简化为一维圆环传热模型,并进行了模拟计算和试验验证.模拟计算和实验研究对比表明:①当海水底流流速小于1.5m/s时,在此区域内海水自然对流换热对海底输油管道传热影响可以忽略不计.②海底输油管道正常矩形散热区域转换为圆环区域后其散热量基本不变,可见海底输油管道转化为一维模型是可行的.③在验证稳定状态沿程温降的过程中,发现各个测温点的绝对误差不超过0.1℃,说明该启输计算方法具有很高的置信度.     

饱和含水冻土区埋地管道水热耦合数值模拟

通过对冻土区管道运行研究,提出针对管道安全运行的措施.采用有限容积法,得到多年冻土多孔介质水热耦合数学模型,地表面温度采用随年周期性变化条件,应用SIMPLER算法对模型进行数值求解.通过对无保温层和有相同厚度两种保温材质的管道在春季、夏季和冬季的土壤温度场进行数值模拟,显示在地表温度波动的条件下,热流密度随土壤温度波动呈现周期性变化.在长期运行管道中,无保温措施的管道周围冻土融化剧烈,管壁热流密度大且振幅波动大.使用厚度为40mm的两种保温材料中,40 mm聚氨酯保温效果较好.冻土区运行管道应加敷导热系数较小的保温材料,可极大降低融化深度,保护管道安全运行.     

爆炸载荷作用下埋地聚乙烯管的动力响应分析

爆炸载荷作用下埋地管线的动力响应研究对管道附近的爆破施工和管道安全防护设计具有重要意义。数值模拟研究了四种相同标准尺寸比(管外径与壁厚的比值)的埋地聚乙烯(PE)管在爆炸载荷作用下的动态响应,初步揭示了PE管的振速、应变、应力和压力等指标参数的动响应规律。研究表明：PE管正对爆心截面处受横向振动影响最大,而管道正对爆心截面两侧受轴向振动影响最大;管道受压应变影响程度比拉应变大,易受压损伤;在误差允许范围内,四种相同标准尺寸PE管的动态响应参数(峰值振速、峰值环向压应变和峰值压力)可采用考虑场地系数和衰减系数的拟合公式进行预测分析。     

考虑埋深的物性下限确定方法

摘要：确定储层物性下限的方法很多,但是确定的物性下限均为某一固定值,对于埋深变化较大的岩性油藏,存在较大的误差。以G油田P油层为例论述了应用常规方法确定物性下限存在的问题,并应用考虑埋深的试油法和经验统计法确定了G油田P油层的物性下限,其确定的动态物性下限更符合油田的实际情况,对于向斜油藏的成藏机理,以及后续的储层评价方式都具有值得思考的意义。     

济阳坳陷前中生界潜山形成的构造过程与油气聚集规律

近年来随着富台油田勘探成功,济阳坳陷新一轮潜山油气藏勘探顺利展开.作者根据渤海湾盆地区经历的大地构造演化,分析了济阳坳陷前中生界潜山所经历的构造背景和发育过程.指出古生代两次大隆大坳和轻度褶皱,为潜山构造带的形成奠定了基础;印支期的构造运动对潜山储层性能的提高起到重要作用;燕山晚期以来的张性块断作用,使得局部剥蚀潜山定型和断块潜山形成.济阳坳陷潜山型油气藏类型具有多样性、成带性,前中生代业已形成的大型潜山带是油气有利运聚方向,但不是整体富集带,而紧邻生油坳陷的各类潜山是勘探的重点部位.     

埋地热油管道稳定运行条件下热力影响区的确定

建立了埋地热油管道热力影响区的数学模型 ,并用有限元法进行了求解。在此基础上 ,对地温、管内油温、管道直径、管道埋深和土壤导热系数等参数与管道水平方向热力影响范围的关系进行了定量分析 ,分别计算了直径为 4 2 6 ,72 0mm的管道在地温为 2 2 ,15 ,8℃条件下水平方向的热力影响范围。结果表明 ,在其他条件相同时 ,地温越低、管道直径越大或者油温越高 ,管道水平方向热力影响范围越大。在热油管道通常的埋深范围 (1.2～ 1.8m)内 ,埋深变化时 ,水平方向热力影响范围差别不大。计算结果与现场实测结果吻合 ,从而验证了所建模型的合理性     

转动式油水分离水力旋流器内部流场的数值计算

采用各向异性ｋ－ε湍流模型及ＳＩＭＰＬＥ算法对转动式油水分离水力刻流器内部单相流场进行了数值计算。计算结果表明：转动式水力旋流器外壳的旋转不仅可以提高流体的切向速度,还可降低流体的湍流粘度,理论预测的压力降与实测值吻合较好。