天然气管道放空系统失效的故障树分析

天然气在管道输送过程中往往存在超压问题,容易造成管道破裂,导致天然气泄漏、爆炸等事件,因此需要在天然气管道上设置放空系统。本文对引起天然气管道放空失效的各个因素进行系统分析,建立以天然气管道放空失效为顶事件的天然气管道放空失效故障树。通过利用故障树方法进行分析,计算基础事件导致管道放空失效的概率,寻找影响放空失效的根本原因,并提出了有效措施提高放空系统的可靠性。     

目前采气井口存在的特殊问题及对策

由于采气井口内气、液的不断冲刷、温度、压力、振动、硫化氢腐蚀、日晒雨淋、闸阀的频繁开关和其本身的加工精度与质量等因素的影响，使采气井口不可避免地发生密封失效问题，严重威胁着天然气井的正常生产。文章分析了采气井口密封失效的原因，介绍了在不影响正常生产的动态条件下，消除密封失效的操作技术，论述了采气井口法兰泄漏、1、2和3号闸阀泄漏及其以内本体砂眼泄漏、特殊四通顶丝泄漏、套管头密封问题及CQ型改制替换CYb型闸阀的具体方法。     

应用微波技术检测天然气管道泄漏

传统的输油管道泄漏诊断方法对于可压缩性强的天然气管道泄漏诊断难以适用。为此，提出了基于微波技术与导波理论的天然气管道泄漏检测方法：把天然气管道当作圆形波导管，在管道两端分别安装微波信号发射和接收装置，利用微扰天线进行发射和接收微波信号；根据电磁波理论，在满足一定条件的前提下，微波可以顺利地在管道中进行传输。当管道出现裂纹、破损时，微波特性将会发生改变，通过分析接收信号的变化情况可以判定管道是否发生泄漏，并进行定位计算。实验证明，该方法是可行的，从而为天然气输送管道泄漏检测提供了新的方法。     

天然气管道掺氢输送研究现状与分析

天然气管道掺氢输送是实现大规模、远距离和低成本氢气运输的手段之一,但氢气掺入天然气管道给管线运行工况、安全维护等带来了不容忽视的影响,具有一定的安全隐患。为此,围绕国内外天然气管道掺氢输送的技术研究与工程应用现状,讨论了影响天然气管道掺氢安全输送的主要因素,即掺氢引起的天然气物性改变、氢致失效和掺混不均,以及掺氢管道泄漏扩散和燃爆的安全问题。结果表明,天然气掺氢后,对现有管材提出了新要求,需开展相关实验以揭示氢致失效机理,掺氢天然气管道停输后是否发生气体分层与管道是否发生氢致失效密切相关。掺氢天然气管道泄漏扩散及自燃的安全范围、发生燃爆所需的最小掺氢比及燃爆机理尚不明晰,实验研究与实际运营存在差距。针对天然气管道掺氢输送的规范、标准及相关监管政策仍处于发展阶段,需要结合系统的研究数据及实践进一步完善。以上结果明晰了掺氢输送存在的风险,可为大规模掺氢混输的工程推广与实际运营提供参考。     

基于压力梯度法的天然气输送管道泄漏点定位方法

针对现有定位方法在天然气输送管道泄漏点定位时存在定位误差大,影响后续应急抢修的问题,提出基于压力梯度法的天然气输送管道泄漏点定位方法。结合天然气输送管道泄漏时压力与流量的变化特点,判断管道是否泄漏。在此基础上,利用压力梯度法计算管道泄漏点的具体位置,并做出定位预警。天然气输送管道泄漏点定位对比实验结果表明,压力梯度法的定位误差较低,定位精度较高,更具有实际应用价值。     

仪表精度对泄漏监测的影响分析

在天然气管道输送过程中,受自然因素和人为因素的影响,不可避免地会造成管道泄漏,现代控制技术和数据处理技术正迅速应用到油气管道的泄漏监测系统中。文章介绍了国际上应用较多的实时模型泄漏监测法的泄漏监测数据模型,分析了输气管道仪表精度对泄漏报警和泄漏定位的影响。结果表明,随着瞬态流周期的变化,仪器系统误差会引起计算泄漏点位置的波动,这种波动可通过平均误差计算法加以消除。     

天然气管道材料磨损特性测试研究

天然气所携带的固体颗粒会导致管道严重的磨蚀，而弯管的磨损则是管道系统失效的主要形式。本文从输送速度、所输送物料硬度及形状尺寸、磨粒撞击角度、弯管的材料和几何尺寸等，在气粒输送系统中对弯管磨损进行研究，用实验结果模拟了现场条件下弯管的磨蚀情况，为涩北气田工程管配件的选择和地面除砂设备的研制提供依据。     

天然气管道设备管理技术研究

为了全面提高天然气管道设备管理技术水平,首先对天然气管道设备管理工作进行简单概述,对管道设备管理过程中常见的静密封问题和泄漏问题进行分析,提出管道设备管理的技术措施,为保障天然气管道设备使用的安全性奠定基础。研究表明：尽管我国在天然气管道设备管理领域已经取得了较大的发展,但是受到管道内介质以及外界环境等多种类型因素的影响,仍然会出现静密封以及泄漏等多种类型的问题,因此,需要从改进设备管理技术、重视设备管理工作、建立设备安全管理体系以及强化设备安全维护等角度出发,采取多种措施,全面提高管道设备的管理水平。     

高温油砂输送双层管屈曲失效动态模拟方法

为了确保高温埋地双层输送管道的总体稳定性,避免管道因轴向压缩力过大而导致屈曲失稳甚至泄漏,准确模拟双层管道屈曲失效过程并制定恰当的屈曲抑制措施十分必要。以某高温预应力油砂输送管道为例,应用OLGA软件及ABAQUS软件相结合,对埋地双层管道泄漏时管内流体瞬态变化过程、管道-土壤的耦合受力分析和隆起屈曲失效过程进行动态模拟,并提出缓解管道高温失稳的多项技术措施。双层管屈曲失效动态模拟方法有助于准确模拟埋地双层管道泄漏后的隆起屈曲,提升管道运行期的安全,并可用于管道泄漏事故原因评估。     

天然气相图计算分析

天然气处理过程中,天然气在不同温度、压力条件下,它的相态也不相同,即有时是气相或液相,有时则是处于平衡的两相甚至更多相。天然气中水的存在,降低了天然气的发热量和管道输送能力,不仅在管道和设备中形成积液,甚至出现段塞流,严重时会堵塞阀门、设备及管道,影响正常运行。     

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中国四川省的天然气管网已运行30年,管线老化、腐蚀严重,近几年爆管事故频繁,严重影响管道安全和正常输气。迫切需要了解和提高管道系统的运行可靠性,减少事故,延长管道系统的使用寿命。文章论述了天然气管道运行可靠性评价技术理论内容和计算方法,给出了天然气管道系统中线路部分、压气站和整个系统可靠性指标的计算公式,分析了天然气管道的失效模式和寿命分布模型, 提出了保证管道系统可靠性的措施。     

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实际运行中天然气管道系统所处的可能状态不止一种，各种状态的概率计算是拟定供气系统发展规划、管道设计方法及其运行管理措施的必要部分。根据四川石油管理局输气公司管理的１３条输气管线运行资料，对管线事故进行了分类统计，给出了管线正常运行期的事故率、维修时间分布及其维修率。针对天然气管线运行实际情况，研究划分了天然气管道系统的可能状态；建立了教学模型；导出了天然气管道状态的概率计算公式，并进行了实例计算。计算表明：天然气管道穿孔泄漏，不采用打卡修理较为合理。     

含硫天然气管道泄漏事故数值模拟与分析

高含硫天然气管道在运行过程中由于腐蚀等原因经常会发生孔口泄漏事故,对周围人身安全和环境造成危害。利用CFD软件Fluent对有风状态下高含硫天然气管道发生孔口泄漏后CH4和H2S的扩散情况进行了数值模拟。结果表明,CH4受浮力影响向高空扩散趋势明显,其爆炸范围集中在泄漏口附近;H2S由于初始动量较大,在泄漏孔口附近会向高空扩散,但随着动量的减少和扩散距离的增加,在重力的作用下会逐渐降落到地面附近;对比3m/s和1m/s风速情况下CH4和H2S的扩散情况,在1m/s风速下CH4的爆炸范围会略有增加,高浓度H2S会达到更高的范围,且靠近泄漏口附近的地面浓度会更低。     

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湿天然气输送技术的应用,可使处于海洋、沙漠、戈壁、滩海等恶劣环境下的凝析气田的操作人员和开采费用下降。在实际运行中,湿天然气在输送管道中存在气液两相,因此管道中的流动总是处于慢瞬变流动状态。文章从流体力学的基本规律出发,建立了描述湿天然气管道输送调峰工况下瞬变流的数学模型方程,并对模型方程作了简化处理,设计了具体的计算思路。根据输送边界条件,给出了动态模型方程的数值计算方法、管道离散格式、参数存储     

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管道内壁受冲刷和腐蚀而减薄,常常发生泄漏事故,不仅造成经济上的巨大损失,而且造成人身伤害,污染环境,根据我国石油天然气管道安全规程的规定,管道应进行定期全面检测,检测周期为5年,文章介绍了天然气管道的内部漏磁检测原理和技术性能,指出管内漏磁检测是替代管道静压试验的一种有效方法,它对于管道安全运行评定具有十分重要的意义,使用天然气管道的内部漏磁检测方法,管道检测前的准备工作至关重要,应确保管内无阻塞,管内有效直径达到内径的95%以上,并应精心设计管道捕获器,以确保管内漏磁检测的顺利进行,最后,还介绍了国外管内漏磁检测的发展趋势。     

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借鉴系统可靠性分类法的理论和方法研究了西气东输工程,进而提出了以下三种解决方案,如能实现,不但可以将西气东输工程中、下游目前的低可靠性系统建成为高可靠性环网管段及高可靠性环网供、用气系统,而且可以节省巨额投资。第一,把主管系统建成为高可靠性环网管段,即西北天然气与四川天然气在上海并联为一个子系统后,该系统就具备了m=2可靠系统的主要条件,这样,一条管线就可以当作两条不同方向传输的管线使用。第二,“三个为零”的节资措施：①用主管沿线的废弃或正在开采的油气田作储调资源,其投资为零;②采取用户零储备;③为提高系统可靠性所必须采用的2项发明专利,目前使用费为零。第三,建成城市用户的高可靠性环网供、用气系统。     

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西部大开发是我国国民经济建设的一个新战略,“西气东输”工程是西产开发第一号工程。西气东输工程将要建设从新疆至上海的大口径长输天然气管线,管线的内外涂层体系是西气东输工程的基本构成之一,涂层质量的好坏,关系到长输管线长期安全稳定运行;涂层结构的优化程度,关系到是否能经济高效地进行管道工程建设。因此,天然气长输管道内外涂层技术经济分析,是目前我国石油工程决策界、技术界十分关注的热点问题。针对该长输管道、本文介绍了通过管道内涂层改善天然气流动效率,从而提高管输能力,并防止内壁腐蚀的经济效益。同时还介绍了管道外腐蚀涂层的种类和如何根据管道所经地区的具体情况选择经济适用的外防腐涂层。     

天然气输送管线温度计算

天然气管道温降的数值计算可以为输气管道的设计、判断水合物的生成、保证生产运行提供参考数据。在苏霍夫公式的基础上,考虑了焦耳-汤姆逊效应的影响,根据天然气在管道中流动的导热基本理论,结合工程热力学、传热学、流体力学知识,建立天然气输气管线温降模型,采用循环迭代方法计算出天然气沿程温度,对影响管道温降的各种因素,例如气体组成、管道运行参数、保温情况等进行分析比较,为减小天然气管输的温降,伴热功率、加热炉加热温度的计算及节能优化提供了理论依据。     

输气场站天然气泄漏检测及分析

通过运用由美国热电子公司生产的680HVM型碳氢化合气体分析仪，确定了该仪器的最佳使用条件及泄漏量计算模式。利用该仪器两次对川西北气矿平丹输气管线上4个输气场站的设备进行泄漏检测，并用美国ENVIRO METRICS软件公司的F.E.M.S（fugitive emissions management system）泄漏管理软件对所测数据进行处理，得出了所需要的天然气泄漏量的有关数据（即天然气泄漏量报告、泄漏点报告、泄漏点汇总报告、泄漏率报告等）。通过分析所得结果，认识到了对输气场站及时进行天然气外泄的检测并及时整改泄漏设备，对于防止和杜绝天然气泄漏、减少事故隐患十分必要。     

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天然气管线常受到人为因素,应力、腐蚀介质与杂质的影响,致使管线发生失效,直接影响着天然气管线的可靠性和使用寿命。文章对引起管线发生失效的各个因素进行系统分析,建立以天然气管线失效为顶事件的天然气管线失效故障树。通过对天然气管线故障树的分析,得到了故障树的各阶最小割集,影响天然气管线发生失效的主要因素为人为破坏、严重腐蚀和管线缺陷,并提出了相应的措施以提高天然气管线可靠性。