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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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悬垂管道可以充分利用管道自身的强度跨越小河、深谷等障碍，而不需要辅以其它构筑物，这种跨越方式是最为简单的一种。针对悬垂管道工程应用实际及现有分析计算模型，提出了悬垂管道工程设计中可以采用的小垂度柔索模型，纵横弯曲模型、全弹性支承模型等三种计算模型，并给出了分析计算方法与结果。     

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现场清管作业时清管器经常被卡堵，严重时会影响正常生产。针对这一问题，文章对清管器的运动特征和堵塞机理进行分析，阐述了清管过程中可能引起清管器堵塞的原因，重点分析了天然气通过清管器节流生成水合物造成清管器堵塞。研究表明，清管器是以脉动方式向前推进的，清管器通过管线突变处、积液处或遇到杂物将减速或停止，天然气在清管器处发生节流效应，生成水合物堵塞。文章还提出了清管器冰堵工况预测方法，可以确定出清管器上游温度与生成水合物节流压差的关系，结果表明清管器上游温度越低,生成水合物的清管器上下游压差越小。该方法能够用于现场清管作业时清管器堵塞工况预测。     

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文章用线性回归预测法、人工神经网络预测法、灰色系统预测法等对天然气消费需求量进行预测后,发现各预测值与实际需求量之间存在较大误差。为综合利用各方法提供的信息,避免单一预测模型丢失有用信息,减少随机性,提高预测的准确性,采用了新的优化组合预测法对天然气需求量进行预测,预测结果比单一预测法好。但优化组合预测模型求解的权系数是固定的,对有众多影响因素的天然气需求量进行预测不是最适合的,为此采用自适应递推适时算法对其进行改进,使用变化的权系数进行预测。结果表明自适应递推优化组合预测模型比优化组合预测模型预测的结果还要好。     

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为了防止天然气管道在运行过程中生成水合物堵塞管道，天然气管道在投产时必须彻底脱水干燥。首先介绍了天然气管道投产时常用的脱水干燥方法，然后针对平湖气田至上海的海底输气管道，具体介绍了其脱水干燥作业，其中包括置换方向选择、置换后管道残余水量分析与估算、水合物形成条件分析等。根据设计参数和其它相关数据，预测了管道脱水干燥的效果，提出了一些管道投产的控制参数，为 该管道投产工作提供了依据和技术支持。     

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天然气管道发生泄漏扩散是输气管道事故危害的根本原因，因此建立输气管道泄漏扩散的合理模型是正确评估输气管道事故损失后果的关键技术之一。通过分析高斯（Gaussian）模型、Sutton模型和重气模型等常见气体扩散数学模型在模拟天然气管道泄漏扩散过程中的局限性，结合天然气管道泄漏扩散过程的特殊性，在同时考虑输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应，以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响效果的基础上，建立起了适合天然气管道泄漏特点的扩散模型。该模型从考虑因素的合理性和气体泄漏边界条件的选取上都更加符合天然气管道泄漏扩散过程的实际情况。此外还对新建模型的科学合理性和使用可靠性进行了算例模拟分析检验。     

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本文在建立系统数学模型系统观的思想上,建立了集气站系统数学模型,以该模型为基础,将集气站系统数学模型转换为等价的仿真模型,编制了集气站系统生产过程仿真软件,针对实际工艺流程,应用适当的仿真方法对集气站系统进行了仿真,并对仿真结果进行了分析,仿真结果表明集气站系统数学模型,仿真模型和仿真方法的正确性以及运用仿真来研究和设计集气站工艺的有效性。     

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为了验证减阻型内涂层对天然气管道的减阻增输效果 ,对专用减阻型涂层管、普通环氧类涂层管及无涂层普通工业管的空气动力性能进行了实验室模拟试验研究 ,确定了其摩擦阻力系数及减阻涂层在长输气管道中使用时的减阻效果。试验证明 ,在雷诺数Re为 0 .7× 10 5～ 2 .2 8× 10 5的范围内 ,使用Colebrook公式是正确的。研究结果认为 ,低雷诺数下的光滑减阻规律与高雷诺数下的光滑减阻规律是相同的 ,而且高雷诺数下的减阻效果比低雷诺数时的更明显。据此认为Colebrook公式也可用于极高雷诺数的情况。对于实际输气管线 ( =10 16×16 .2mm ,Re=4 .32× 10 7) ,采用专用减阻涂层管与无涂层普通工业管相比 ,其摩阻系数值减少 2 6 .0 7% ;与普通环氧涂层管相比 ,其摩阻系数减少 3.9%。因此在长输大口径天然气管道中采用专用内减阻涂层管减阻效果好 ,节能潜力大 ,值得广泛推广使用。     

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文章在研究天然气在地下岩石中扩散机制的基础上，对地层剖面中天然气扩散进行了系统划分，按照气源个数及特征的不同，可将地层剖面划分出不同个数和特征的天然气扩散系统。在此基础上，提出了多扩散豫条件下的天然气扩散损失量的估算方法，并将其应用于松辽盆地三肇凹陷天然气扩散量的估算中，结果表明，该方法不仅可以估算扩散至地表的总天然气量，还能估算出每一气源的贡献大小。     

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采用斜拉索的天然气管道跨越工程,钢索内产生的张力很复杂,因此很难准确计算和测定钢索的张力。用常见的钢索测力仪,手持式应变仪以及仪器昂贵的磁力环法等,均因存缺陷而不够理想。而钢索力在线测量仪则风索结构工程提供了一种有效的测量技术。应用ＧＳＬ－Ⅱ型钢绳张力在线测量仪对涪江天然气跨越管桥斜拉索张力进行了在线测试,并依此对管桥索力进行了调整。实践表明该“测量仪”测量精度高,重量轻,使用维护方便,可广泛用于     

输气管道优化运行技术

输气管道的输送效益取决于购气价格、售气价格以及购气量和售气量。由于生产气量、气压和用户用气量、气压是可以在一定范围内变化的，这就决定了管道运行调度方案具有多样性。因此针对生产条件和用户条件，合理地确定管道系统的输压、分配用户的用气量，从而科学地确定其经营策略是十分必要的。文章以管道运输部门的最大收益为目标，综合考虑上游生产条件、下游用气条件以及管道系统的工况条件，建立了管道系统优化运行数学模型，并采用线性化法和单纯形法讨论了模型的求解。该模型和算法既考虑了管道元件和非管元件，又考虑了管网的任意结构形式，因而可适用输气干线、集输管网和配气管网的优化运行分析。最后通过算例验证了模型和算法的可行性。     

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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。     

天然气管道內减阻涂层防腐研究

根据天然气管道服役特点,制定天然气管道內减阻涂层防腐技术要求方案。结合涂料性能和材料验收要求,对管道内表面处理,以内涂敷作业修补涂层,使其性能及指标符合标准,保证涂层质量满足规模化生产需求。     

蚁群算法在天然气输送管道优化设计中的应用

针对天然气输送管道优化模型中设计变量多，约束条件复杂的特点，以管道建设投资、压气站投资和运行费用最小为原则，运用蚁群算法和MATLAB语言编制了天然气输送管道数学模型的优化仿真程序，并对管道的选型、设计压力、压气站个数、压缩比及站间距离进行了优化设计。优化仿真结果表明，在满足管道强度约束、稳定性约束、能量平衡约束及边界约束的前提下，达到了费用最小，且优化效果好于遗传算法。从而证明了蚁群算法应用于天然气输送管道的优化设计是可行的。     

长距离输气管道优化设计

分析了国内外输气管道优化设计的情况，探讨了输量逐步增长的情况下，长距离输气管道的分期建设方案。建立了数学模型，并编制了优化设计软件。     

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天然气集输管网的参数优化设计模型，属于非线性离散化最优组合问题，且目标函数具有多峰性，往往存在局部极小点，遗传算法对处理此类工程设计问题具有较大的优越性。为此，以管道建设费用为目标函数，以管道的稳态分析、各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件，建立了天然气集输管网的参数优化设计模型。采用遗传方法求解，并给出了计算机软件算法框图。利用该算法可以提高全局收敛性，从而加快系统的求解速度，并由此得到问题的最优解，是一种可取的优化算法。     

天然气长输管道泄漏的抢修与维护

分析了天然气长输过程中，由于各种原因，导致天然气长输管道出现泄漏，找出泄漏抢修的方法，指出应积极做好预防与维护工作。     

输气管道故障诊断中的实时模型法

天然气在管道输送过程中，由于一些自然因素和人为因素，不可避免地会有管道泄漏事件发生。这对社会和环境会造成巨大的威胁。而实时模型法是目前国际上被广泛研究并且运用得最多的管道泄漏检测方法，采用该方法不仅能够检测到管道运行中发生的较小的气体泄漏，而且具有定位精度高的优点。为此，对输气管道的气体进行了微元划分，在对各微元沿程散热损失、质量守恒和受力平衡进行分析的基础上，提出以管网SCADA实测参数为边界条件，以管道沿程热力、动力平衡微分方程和气体连续性方程为检测模型的输气管道泄漏检测定位方法--实时模型法。同时考虑到计算机求解时的计算精度和求解速度，采用了四阶显式格式（龙格-库塔法）来求解所建立的数学模型。应用结果表明，所给出的方法是一种可行度很高的管道泄漏检测方法。     

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“西气东输”管道全长3900 km，设计输气量为120×108 m3/a，设计压力为10 MPa，外径为1016 mm，采用带内涂层的X70钢管敷设，管道沿线分布着10座压气站和11条分气支线。在“西气东输”管道达到120×108 m3/a的设计输气能力时，全线投运的压气站和压缩机组数目较多。利用笔者自行研制的“西气东输”管道优化运行专用软件，计算了在多种条件下的稳态优化运行方案，并从输气工艺角度对计算结果进行了较深入的分析与讨论，在此基础上总结了“西气东输”管道优化运行的基本规律，对该管道投产后的运行调度及后期的增输改造具有参考价值。