高压长输天然气管道站场管线全地上敷设的应力分析

目前国内在役的高压长输天然气管道站场工艺管线的主要敷设方式为混合式敷设。为了消除埋地工艺管线在运行过程中出现的沉降问题,提出管线全地上敷设方案。通过梳理应力分析要点和理论分析,搭建了节点应力分析模型,并对安装方案、支吊架设置、计算参数、计算工况进行合理选取。经过对可能存在较大应力的主管线与强烈振动的放空管线的应力和位移进行模拟计算,结果表明,站内管道最大应力和位移量均在允许范围内并满足规范要求。因此,高压长输天然气管道站场工艺管线全地上敷设方案是可行的。对比传统安装方案,全地上敷设方案在施工难度、防腐与阴极保护效果、巡检与维抢修方便性、工程造价方面均具有一定优势,对类似项目的设计具有一定的参考意义。     

高压聚乙烯管线振动的有限元分析

应用有限元分析软件ANSYS对高压聚乙烯生产管线的剧烈振动进行分析,通过对3条管线建模并进行模态计算,得到了该管线的各阶固有频率和相应的主振型,找出了管线振动的原因,据此对振动管线进行了减振处理,效果良好.     

海洋深水工程师法压井计算模型

随着国家对油气资源需求的不断增长, 勘探开发面临的形势更趋复杂, 迫切需要向深海（ 水深超过１０ ０ ０ｍ ） 油气资源勘探开发方向发展。由于安全钻井液密度窗口狭窄、 泥线处的高压低温环境、 节流管线中循环压力损失很大等特点, 深水工程师法压井计算与陆地差异较大。为此, 结合深水井控过程中特殊的地层条件和长阻流管线的特点, 在考虑了节流管线摩阻、 气体的压缩系数及温度等参数变化对套压、 立管压力的影响的基础上,建立了深水工程师法的压井参数（ 包括立管压力、 套压、 最大套压等） 计算模型, 开展了实例计算, 对现场压井施工具有指导意义。     

压缩机管线的减振措施

石油化工高压装置中压缩机管路系统的机械振动很大。管线振动是由压缩机工作产生振动、管线中的流体产生脉冲流动引起的。此外,高压管系的结构和支撑设计也决定了管系的振动效果。高压装置中压缩机管路系统中压缩机和流体产生的振动是客观存在的,但对于高压管系,结构设计不合理会加剧振动。因为压缩机产生的干扰力频率接近或等于系统的某一固有频率时,系统将会发生共振现象［1］。共振使钻柱系统响应振幅和响应内力变得很大,超过系统其它固有频率的振幅,结果使高压管系很快发生疲劳破坏,因此高压管系的减振设计非常重要。     

高压乙烯压缩机出入口管线振动分析及改造

为减轻高压乙烯压缩机出入口管线的振动,采用有限元建模方法,对管线结构固有频率及各阶振型进行分析计算,详细讨论了在管线同一位置加不同约束和在不同位置加同一约束的情况对管线振动的影响.最后,结合测试数据和现场实际情况提出了改造方案.实际使用结果证明改造措施有效,达到了预期的防振效果.     

考虑流固耦合的双弯头压裂管汇的振动特性

高压压裂过程中,压裂车与交流管汇相连接的弯头极易因管汇的剧烈振动发生疲劳损坏,降低了弯头的使用寿命。为此,基于流固耦合理论,推导了高压弯管的运动方程,对弯头在波动流作用下的流体力学模型和固体运动模型引入摩擦耦合因素,并运用ANSYS Workbench软件进行仿真计算,分析了双弯头的连接角度、弯管的壁厚、曲率半径等参数对弯管固有频率的影响,通过现场实测数据对仿真计算结果进行了验证。结果表明:(1)双弯头连接角度对固有频率影响较大;(2)双弯头固有频率随着弯头内径的增大近似线性增大,随着弯头曲率半径的增大而减小。结论认为,(1)双弯管连接角度介于75°~105°更有利于减小管汇的振动强度,弯管的振动强度最大可减小约30%;(2)在流固耦合的作用下,双弯头弯管的固有频率随弯管内径的增长呈近似线性增长的关系,压裂现场压力为60 MPa左右时应选取内径为?101.4 mm(4 in)的压裂管线;(3)在压裂现场激振频率不高的情况下,弯管内径为70 mm时,弯管的曲率半径应该尽量控制在160 mm左右。     

压缩机管线的减振措施

<正>石油化工高压装置中压缩机管路系统的机械振动很大。管线振动是由压缩机工作产生振动、管线中的流体产生脉冲流动引起的。此外,高压管系的结构和支撑设计也决定了管系的振动效果。高压装置中压缩机管路系统中压缩机和流体产生的振动是客观存在的,但对于高压管系,结构设计不合理会加剧振动。因为压缩机产生的干扰力频率接近或等于系统的某一固有频率时,系统将会发生共振现象[1]。共振使钻柱系统响应振幅和响应内力变得很大,超     

输气管道内凝析液对流动参数的影响分析

在天然气的输送过程中，当天然气的水露点或烃露点高于管线埋设处的最低地温时就会有凝液析出。凝析液的存在不仅会增加通球扫线的次数，而且还会影响到管输效率。在有凝析液存在的气液混输管路中，凝液量、管径、流量、管线倾角等都会对压降产生影响。为此，利用HYSYS的流程模拟功能建立模型，分析了凝液量、含水率、管径、管线倾角、流量等因素对压降的影响；并以中原油田文柳线630管线为例进行了计算与分析，对比了凝析液存在与否对压降的影响，并计算得到了管线内的积液量。利用该方法可对管线的清管作业提供指导，并根据管线的运行情况给出合理的清管周期。     

热荷载作用下输流管道临界流速解析计算方法

输流管道常用于石油天然气行业中,管道内过高流速会引发结构失稳,因此掌握输流管道临界流速的计算方法至关重要.受热荷载作用下的输流管道也经常被应用于实际工程领域中,比如加热输送的原油管道和供暖管道等.热荷载作用下的输流管道相比于基本输流管道受到热荷载作用引起的轴力,其自然振动频率及临界流速与普通输流管道存在一定的差异.基于...     

加砂压裂改造技术在野云2井的应用

塔里木盆地储层埋藏深,地层压力系数高,地层破裂压力梯度高。由于施工井口压力高,常规加砂压裂工艺无法实施作业。塔里木油田野云2井通过采用加重压裂液体系和2000型压裂车组更换泵头及高压管线的方法,成功实施了加砂压裂作业,为国内类似井储层改造提供了经验。     

CNG公交车高压供气管路共振隐患防控技术

为了消减压缩天然气(CNG)公交车高压管路的共振隐患,提高管路的安全性和可靠性,根据CNG公交车高压供气管路实际布局及约束特点构建仿真分析模型,进行了管路约束位置模态分析,然后基于平均驱动自由度理论,运用层次分析法对管路模态结果做出了评价,得出了针对管路约束位置的优化方案,并对比研究了优化前后的管路振动属性及动力特性。研究结果表明:①优化后的高压供气管路第1、2、3阶次的固有频率与发动机各工况转速激励频率不接近,管路发生共振的可能性极小;②管路其余阶次的固有频率都不在发动机各工况转速激励频率范围内,完全避免了管路共振;③优化后各约束位置的振动传递力有了明显减小。结论认为,该管路约束位置布局优化方案对控制CNG公交车高压供气管路振动特性、提高管路安全性和可靠性等都具有指导意义和实践价值。     

川渝高压致密气储层多段压裂管柱关键技术

川渝地区致密气储层老井需要通过油管多段压裂工艺提高开发潜力,现有工艺管柱不能满足高压、大砂量冲蚀、钻井液条件下坐封及压裂后可取等复杂要求,为此开展了高压致密气储层多段压裂技术攻关。自主研制了Y344型导压喷砂封隔器,集喷砂和封隔功能于一体,缩短了工具尺寸,提升多层压裂管柱通过性;利用有限元分析软件优化封隔器喷砂体和胶筒结构,优选42CrMo高强度材料,提高承压性能;开展了材料耐冲蚀和磨蚀研究,数值模拟方法分析流态,优化硬质合金零件布局,解决喷砂口等区域磨损大的问题;水力锚等工具均设计“进液防砂”结构,满足钻井液环境使用要求。室内实验表明,整体工艺管柱满足90MPa高压要求,现场单层加砂量达到160 m3,为解决类似储层高压多段油管压裂问题提供了有效的技术手段。     

高温高压气井测试管柱的横向振动与稳定性

从测试管柱内的气流流动诱发管柱横向振动与管柱稳定性的角度进行了分析。根据汉密尔顿(Ham ilton)原理推导了输送天然气的测试管柱横向振动方程,给出了测试管柱横向振动频率与失稳的临界速度计算方程,并讨论了管内流体流速对管柱的振动频率和稳定性的影响。结果表明,天然气在管柱内流动对管道的振动频率和稳定性有较大影响,管柱横向振动的固有频率取决于管道的抗弯刚度EI、管道的几何参数(跨距L、过流面积A)、管内流体密度ρ和流速v,且随着管内流速v、跨距L的增加,管柱横向振动频率呈下降趋势;高温高压气井高流速作用下的实际测试管柱在井筒中可能存在多处失稳,进而导致封隔器失封、测试管柱连接螺纹松扣甚至疲劳断裂等事故。     

压裂井口管汇连接技术分析及对比

压裂井口管汇连接是指管汇撬到井口的管汇的连接,其将压裂车增压后的高压流体输送到井口,是压裂施工中最易失效的部位。常规井口管汇连接是由直管、弯管、接头、阀门等连接而成,在大规模压裂时,常规井口管汇连接工作量大、时效低、安全风险高、成本高。针对这些问题,推出了大通径单通道井口连接装置、压裂井口快速连接装置和大通径软管应用这3种新技术。分析了这3种技术的关键技术和特点,并指出了这3种技术在现场应用的优缺点,对国内研究压裂井口管汇连接装置具有借鉴意义。     

高压天然气管道内粉尘在线检测系统性能分析

在管道内含粉尘较低情况下,高压天然气管道内粉尘离线检测装置取样时间长,给管输站场造成安全隐患;离线装置检测的样品需后期分析才可得出数据,不能及时反映管道中含粉尘情况的变化。为此,研制了高压天然气管道内粉尘在线检测系统。该系统可在很短的时间内完成数据检测,缩短了在易燃易爆工作环境中的操作时间,提高了粉尘检测的安全性。系统能更及时更准确地反映管道内粉尘浓度和粒度分布的变化,同时对过滤分离设备高压工况下的性能做出客观评价。     

多级压裂诱导应力作用下天然裂缝开启规律研究

非常规储层多级压裂过程中,诱导应力是影响天然裂缝是否开启和压裂效果的重要因素。根据岩石力学理论和天然裂缝的受力状态,推导出压裂过程中地层应力分布计算模型,得到天然裂缝发生张性破坏和剪切破坏开启的力学条件。黑185井的模型计算结果表明:水平井压裂时存在诱导应力,由于诱导应力的影响,沿井筒方向的地应力增大1.70 MPa,地应力状态发生改变;考虑诱导应力的天然裂缝开启所需的压裂最小泵压为29.27 MPa;不考虑诱导应力的压裂最小泵压为26.31 MPa。研究结果表明,多级压裂产生的诱导应力使天然裂缝开启变得困难,诱导应力增大,天然裂缝开启所需的泵压增大,二者呈线性关系,实际压裂设计时应考虑诱导应力的影响。      

荔湾3-1深水管汇生产管线设计方法研究

设计了一种适合荔湾3-1西区深水管汇的生产管线,并对其进行了固有特性分析和应力计算。研究结果表明,通过对生产管线进行固有特性分析,可合理控制固有频率;在不同工况下生产管线受到不同动力载荷的耦合作用,例如流载荷、波浪载荷、风载荷、管线内部高压高温气体的作用载荷等,不同载荷对管线应力的影响程度不同;对环向应力影响最大的是管线内外压差,并且成正比;纵向应力主要受管线节点的约束形式(即位移边界条件)和管线内外温差的影响,浪流载荷和风载荷对其影响比较小;组合应力由环向应力与纵向应力组合而成。     

基于流固耦合技术的压裂液管流特性研究

运用固体力学与流体力学理论,在考虑流固耦合效应下,采用有限元法研究了压裂液在压裂管路内流动时结构和流体的瞬态响应,实现管路与流体间的双向耦合,得到了压裂液流经管路后流体特性的变化规律,并将直管路内流体的压降规律与现场实测的压降进行对比,误差率为2.93%,证明了该方法的正确性和可行性。据此可指导水力压裂施工工艺的制定,以提高压裂效果,对油田长期有效开采具有重要的意义。     

油气输送管道用大直径双层埋弧焊管

随着油气管道输送量和压力的不断升高，钢管管径和壁厚不断增大，管线钢材料的钢级和韧性不断提高，传统单层埋弧焊管的制造难度和成本不断加大。受双金属复合管结构和多层超高压容器的启示，设计了一种大直径双层埋弧焊管，拟从结构上提高钢管的承压能力，从而提高管道的输送能力。分析表明，双层埋弧焊管作为一种新型的管道钢管有许多结构特点，但是要在油气管道中应用还有诸多技术问题需要解决。