冷热油交替输送管道安全停输时间计算

对于输送单一油品的管道来说,安全停输时间是管道停输后终点处油温不低于油品凝固点的保证。以庆铁老线林源站-垂杨站段顺序输送大庆油与俄油为例,分别模拟计算大庆油推俄油等四种工艺情况下的管道安全停输时间。计算结果表明,安全停输时间与冷热油输送次序和停输时冷热油交界面所处位置有关。     

埋地热油管道弯管应力监测分析

在油气管道设计的应力校核环节,往往关注设计压力、设计温度下的管道应力是否通过校核,而忽略管道交变应力的作用。油气输送管道的疲劳断裂往往是由管道中的各种交变应力引起的,通过综合分析埋地热油管道出、入站典型转角处应力分布规律得出结论:出站90°弯头位置多个截面均承受轴向外拉内压应力;入站90°弯头两侧焊缝位置及弯头不同位置截面多承受外拉内压应力。建议在埋地管道施工时,优化焊接流程,尽量避免在转角处存在短接,减少焊口;有条件的可在管道典型部位布设应变监测传感器,在地面设测试桩,便于评估管道投产后的受力状态。     

原油顺序输送管道安全停输时间研究

针对原油差温顺序输送工艺,建立了原油顺序输送管道安全停输时间计算模型,利用有限差分法对停输模型和再启动模型进行离散化,采用迭代法计算最小安全停输时间。以原油管道顺序输送大庆油和俄罗斯油为例,分别探讨混油界面位置、油品输量、油品输送温度和油品输送顺序对安全停输时间的影响。研究结果表明,大庆油顶俄油的停输时间长于俄油顶大庆油的停输时间;混油界面离出站点越远,停输时间越短;油品输送温度越高,停输时间越长;油品输量越大,停输时间越长。     

稳定的热油温度场对后续冷油温度的影响

针对冷热油顺序输送过程中的温度分布情况,提出了稳定的热油温度场对后续冷油温度的影响这一问题,通过分析顺序输送管道的几何特征,建立了有限区域内管道的数学模型,用计算流体力学软件PHOENICS对模型进行了求解。结果表明,冷油在被热油加热到一定温度后又逐渐降温,当温度降到一定值时,为了防止凝管等事故,就要转为输送热油,为今后研究冷热油顺序输送的循环周期等问题奠定基础。     

高真空多层绝热低温管道内管路波纹管应力非线性有限元分析

广泛用于LNG等输送的高真空多层绝热(HV-MLI)低温管道常使用波纹管膨胀节来补偿其内管的冷缩变形,波纹管由于工作在深冷环境中且要承受液体内压,在实际使用过程中常出现断裂进而导致整个管道失效。为此,介绍了HV-MLI低温管道的基本结构,建立了波纹管有限元模型,在HV-MLI低温管道输送LNG、LO_2及LN_2的不同工况下对波纹管进行了应力非线性有限元计算,分析了轴向位移载荷及内压载荷分别作用下的波纹管响应状况,并结合国家标准GB/T 12777—2008对所用波纹管进行了强度及疲劳寿命校核。结果表明:(1)波纹管满足HV-MLI低温管道使用要求;(2)输送LN_2工况时波纹管等效应力最大,波纹管波峰内表面为危险点,此时可以考虑适当降低介质输送压力;(3)轴向位移载荷引起的波纹管子午向应力远超过材料的屈服极限,是引起波纹管疲劳损坏的主要因素,在管道设计及使用时应严格控制其数值。     

西部原油管道冷热交替输送技术研究

在对管道冷热油交替输送技术一般性规律研究的基础上,提出了鄯兰管道冷热油交替顺序输送方案并付诸实施,2008年底在长达749 km的鄯善—玉门管段上成功进行了4种原油共40批次的冷热交替顺序输送现场工业性试验,同时在2009年底在鄯善—兰州管段近1 700 km的长距离管道上实现3种物性波动较大原油的冷热交替顺序输送。文章介绍了冷热交替顺序输送的物理数学模型,应用编制的计算软件进行计算,并将各站的最低油温计算值与实验值进行对比,验证了水力热力计算软件的准确、可靠性。冷热交替输送运行的实践和经验可为其他原油长输管道提供借鉴。     

原油长输管道顺序输送动态传热特性研究

长输管道冷热原油顺序输送是为了使冷油通过后热油也能安全地通过管道输送进站,因此对于周围环境的土壤温度场具有严格的要求。以传热学和流体动力学理论为指导,建立长输管道中的流体流动与传热的基本模型,再利用数值模拟,对长输管道冷热原油顺序输送时不同轴向位置的土壤温度场和轴向油温间的对应关系进行相关拟合研究。结果表明:当管道输送的原油量较小时,输送距离超过相关值后,管道沿线不同位置的温度近似保持一定值;而当管道冷热原油顺序输送时,由于油温不断交替变化,使得管道内油温及周围环境的土壤温度场随之不断周期性变化,但会发生空间滞后性,并且在输送热油时,由于管道受之前运送冷油的温度影响,热油头进站温度达到最低值,这是在编制安全运行方案时应重点考虑的因素之一。     

温度对冷热原油交替输送影响的数值模拟

为了解不同原油温度对冷热原油交替输送过程中混油量的影响,建立冷热原油交替输送计算模型,运用计算流体动力学FLUENT软件采用有限体积法对原油温度进行数值模拟,得到不同温度条件下冷热原油交替输送过程中的混油分布规律并对模拟结果进行分析。结果表明,热油前行会比冷油前行产生更多的混油;在热油前行的情况下,适当提高冷油出站温度会减少混油量;在冬季埋地管线地温较低时,应多进行冷油前行、热油后行的输送方式来减少混油量。     

盲支管对顺序输送管道混油影响的数值研究

为分析研究顺序输送管道的混油问题,建立了有盲支管的顺序输送管道的物理-数学模型。利用PHOENICS软件对混油段通过盲支管管段时的体积分数分布进行了数值模拟,并以实际算例给出混油段体积分数变化的图像和曲线。通过对有、无盲支管混油段体积分数的对比分析,得出盲支管对顺序输送管道混油的影响。研究结果为研究中间泵站、转油(分输)站对顺序输送管道混油的影响打下了基础。     

花土沟油田集输管道冷热油交替输送工艺研究

冷热油交替输送工艺是在低温情况下保证管道正常输送的重要手段,该工艺主要应用热力学方法,合理安排管道冷热油变换输送的频率。通过大量的基础数据计算,并依据冷热油交替输送的数学模型,对花土沟油田管道热油和冷油的交替输送过程进行计算。结果表明,冷热油交替输送两至三次后,管道内的原油温度变化会呈现出周期性;预热管道前端的冷油或者适当增加热油的输送量,可以更好地保证冷热油交替输送的安全。经过经济性对比分析,得到花土沟油田管道在低温下成本较低的输送方案为:在第一站进行加热,保证花土沟油田的管道原油出站温度为40℃,进口原油的出站温度为30℃,原油输量为1 100 m3/h,并提前48 h将前行冷油加热到45℃,全年输送11个批次。     

成品油管道与热原油管道同沟敷设技术研究

同沟敷设管道中成品油管道和原油管道间的传热对原油管道的运行有一定的影响。采用非结构化有限容积法,对成品油和原油管道内复杂的流动和传热问题进行了数值模拟。为了确定同沟敷设成品油管道对原油管道的影响,对相同条件下单独敷设的原油管道进行了水力和热力计算,并与同沟敷设管道的计算结果进行了对比。结果表明,两条管道的间距取1.2m时,原油管道沿线温度受成品油管道的影响较小。     

热油管道安全经济输油温度研究

从热油管道安全经济输油的角度,讨论了确定热油管道安全经济输油温度的原则及其影响因素.分析指出,热油管道的允许停输时间,取决于管道环境、管道工作状态和输油企业的抢修能力;热油管道安全经济输油温度是满足管道允许停输时间要求的最低进站油温;热油管道安全经济输油温度取决于管道允许停输时间、管径、季节、所输原油的低温流变性、站间环境条件、管道保温条件等因素.同一地区输送同一种原油,管径大的管道与管径小的管道比,允许最低进站油温应偏低;同一条管道,夏季的允许最低进站油温应比冬季的油温低.确定热油管道允许最低进站油温不宜仅用凝点作为选择依据.     

小管径天然气管道封堵动火作业新技术

氮气置换动火技术因操作规程标准和指标控制严格、安全等级极高,常用于气田管道动火作业,但投运后的天然气管道中除含大量甲烷外还含少量凝析油和游离水,导致氮气置换动火作业存在困难,管道内无法置换干净的凝析油因挥发导致置换作业周期延长、成本增加。通过将研制成功的天然气管道新型封堵剂（固水乳化剂）及小管径冷冻封堵工艺和设备,与气田现用置换动火技术结合,有效地缩短小管径天然气管道置换动火作业周期,降低作业成本,确保氮气置换动火作业更经济、更安全、更实用。     

热油管道稳态运行的两级递阶优化模型

长输热油管道实现最优化运行的目的是降低输油能耗。本文在对长输热油管道的运行过程进行系统分析的基础上,利用大系统的分解原则建立了一个稳态优化运行的两级递阶模型。该模型由两级子模型构成:(1)泵组合与管路最优匹配子模型;(2)输油温度优化子模型。模型求解的算法已被编成计算机程序,它适用于一般长输热油管道。文中给出了数值计算实例。最后对模型、算法及最优解进行了讨论。     

油气管道并行敷设热力影响

对两条输油管道并行敷设的热力影响规律已有研究,但对输气管道和输油管道并行敷设热力影响情况尚未清楚。采用有限容积和有限差分相结合的数值模拟方法,对工程实际中可能存在的3种典型油气管道并行敷设方式（热油管道与输气管道低温段,冷输油管道或热油管道低温段与输气管道高温段以及热油管道与输气管道高温段并行敷设）的热力影响规律进行了研究。在这3种并行敷设方式下,分析得到了并行敷设的油气管道采用不同管间距时,沿线油温和气温相对于单管敷设的最大温差变化范围和热力分布特征。     

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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。     

浅析油库输油管路系统常见事故的成因及预防

分析了温差、热应力、水击、腐蚀等因素对油库输油管路系统安全运行的影响，并有针对性地提出了预防措施。     

辽河油区“三高”热油管道的优化运行

通过对辽河油区的高含蜡、高凝固点、高粘度即简称“三高”原油管道加热输退现状的分析。从技术上提出了热油管道在安全性前提下进行优化运行的原则和方法,以降低输油能托,提高输油企业经济效益的日的。并对辽河油区“三高”原油的加热管道输送原油具有实际意义。     

HFW钢管焊缝疲劳特性与疲劳寿命预测方法研究

受停输启用和供需变动的影响,油气管道的输送压力会发生周期性的变化,疲劳失效问题异常突出.特别是对于含有裂纹缺陷的管道,在疲劳载荷的作用下,若管道的应力强度因子幅超过疲劳裂纹扩展门槛值,裂纹就会发生疲劳扩展.当裂纹扩展到一定程度,超过管道运行压力下所能承受的临界缺陷极限尺寸,管道就会发生疲劳失效,从而影响到管道的使用寿命...     

X70针状铁素体管线钢的优点暨恶劣环境下油气输送管道工业的发展

在过去几十年X70级管线钢的典型组织一直是铁素体-珠光体。近年来发展了低碳针状铁素体组织的管线钢以适应目前工业输送石油和天然气的要求，现已经成功地应用于中国西气东输管线工程。由于低屈强比和组织均匀，管线钢采用针状铁素体组织可以具有较好的(管)成型性及耐腐蚀性。用针状铁素体管线钢平板或卷板制造的焊管的力学性能彼此相差不大。为了优化管线钢的力学性能，对多种热轧工艺条件诸如原奥氏体晶粒尺寸、在再结晶终止温度以下的应变累积量(变形量)以及冷却开始和终止温度进行了研究。介绍根据实验结果(得到的优化工艺条件)，已经用于实际生产的情况和各种产品性能。利用组织-性能-预测模型分析了在热轧过程中的显微结构变化。同时也通过热轧工艺数据分析模型研究在轧制过程中的金相的变化。笔者还对为了满足当代石油天然气工业快速发展形势需求的一些新成果做了介绍。