穿河油气管道防冲工程措施及埋深问题研究

穿越河流的长输油气管道受到水流一定的冲刷后,有可能导致管段的裸露甚至断裂。这不仅影响管道的安全运行,还将造成河流的严重污染,以往在确定油气管道穿越河流埋深的方法以及水工保护方式上存在的一些问题。为此,我们在科研的基础上,提出了一个比较可靠的洪水冲刷深度计算方法与公式及确定河道向变形的数值模型。同时,归纳总结出一些管道防冲常用的工程措施。此项工作的成果对管道工程的设计与管理部门具有一定的参考价值。     

河流穿越管段最大允许悬空段长度计算

为找出水流速度和管道规格对河流穿越管道最大允许悬空长度的影响情况,在河流穿越段管道产生卡门涡流现象的基础上,推导了穿越管道失稳的最大允许悬空长度计算公式,通过实例计算验证了公式的正确性,计算了不同水流速度下穿越管道失稳的最大允许悬空长度,得到了管道最大允许悬空长度随水流速度、管径、壁厚的变化情况,为汛期输气管道的防洪减灾提供了数据支持。     

原油管道穿越河流管段的维护方法及对策

系统地介绍了穿越各种中小型河流管段的方法和经验，并提出对穿越管段进行综合维护的五种方法，对穿越河流管段存在的问题提出了改进。本文对油气输送管道的安全和维护管理有一定参考价值。     

弯径比对固液两相流竖直90°弯管流场及压力影响分析

为研究竖直90°弯管在水力输送固料过程中的两相流动及压力特征，采用计算流体力学(CFD)方法分析不同弯径比的固液两相流竖直90°弯管内流场和固相颗粒分布规律以及对弯管段和直管段的压力影响规律。结果表明：不同弯径比影响弯管内固相颗粒分布状态是不同的，弯径比的增大会加强颗粒移至管道中心的效果，弯管内的二次流现象的明显程度也受弯径比的影响；管道内压力最大的区域分布在弯管段上侧，弯径比越大弯管段上侧压力越小，弯管段内部压力分布越平缓，且不同弯径比对管道上下游直管段的压力也有影响，其中对下游竖直直管段压力影响最大，直管段所受压力变化随弯径比的增大，其梯度变化也在降低。     

二维水沙数学模型计算在管道穿越方案选择的应用

水利工程下游的河道受清水下泄影响,冲刷深度可能加大。为合理确定河流穿跨越方案,以某油气管道龙津溪穿越为例,采用64-1公式计算穿越处的河道冲刷深度;建立穿越处的二维水沙数学模型,对河流的冲淤变化进行计算验证。结果表明:在考虑上游枋洋水利枢纽工程影响后,冲刷深度增加2.8 m,冲至岩石层。在此基础上,对开挖及定向钻穿越方案进行了比选,以此为依据确定龙津溪采用定向钻方案试穿实施,为今后类似工程设计施工提供参考。     

石空-兰州原油管道清管运行分析

石兰线管道所输油品为长庆油田高含蜡原油,管道沿线较长管段温度低,在运行中管壁结蜡现象明显,四墩至兰州、红湾至景泰管段油温最低,且管线运行状况未知,因此进行清管作业。压力分析及总传热系数分析表明,清管效果明显。应制定安全、合理的清管计划,满足管道平稳运行要求。     

含特殊管段的热油管道稳态温度场计算方法

特殊管段会影响热油管道运行的安全,为此详细探讨了含特殊管段的热油管道稳态温度场计算方法,建立了管道稳态运行的热力模型,利用有限元法对其进行求解.在计算管道轴向温度时,提出不同管段取不同环境温度;在求解横向温度场时,对埋地段提出不同埋深利用不同热影响半径,而对架空段和浸水段,则利用虚拟热影响区.模拟实例表明:特殊管段对管道的热力特性影响会给管道停输再启动的预测带来不利,充分证明了文中方法在计算含特殊管段的热油管道稳态温度场时的实用性.     

天然气管网的初始流量分配

在对天然气管网进行离线数值模拟计算时,需要给各管段分配初始流量,作为迭代计算的初始值。根据管道的流动状态多在阻力平方区的特点,建立初始流量分配的数学模型,用C 语言编制出计算程序。对实例进行计算和分析,表明用最小平方和法求解各管段初始流量时,不需手工预分初始流量,也不需预先确定各管段流体流动方向,求解所得初始值接近真实值,使数值计算的收敛速度大大提高。     

疏水装置放水管温度场的数值模拟

水蒸汽管道中的冷凝水由疏水装置排出。为研究极寒地区疏水装置放水管冬季结冰的问题,采用计算流体力学软件Fluent建立了放水管死管段热损失的物理模型,并对管道内部温度场进行模拟分析。模拟结果很好地显示了管道内的温度场,并得到了管道轴线上的温度分布,结果表明:死管段长度对管道内温度场有重要影响。将死管段长度控制在0.2 m以内,可有效避免放水管冷凝水结冰的问题。     

管段关联性对腐蚀管线失效可能性评估的影响

为了对管道进行完整性管理,需要对管道在腐蚀情况下的失效压力进行计算或预测,而影响失效压力的诸多因素中就包括管段的空间关联性。提出了计算关联系数的方法,同时分析了管段关联系数对管道的整体失效可能性评估的影响。最后结合实例,利用蒙特卡罗模拟方法,用所提出的方法在某管线进行了具体应用,并对结果进行了分析和讨论,结果表明:与那些没有考虑到腐蚀管线的管段关联性的评估结果相比,结合管段关联性的本方法在提高对管线失效可能性评估的准确度上可以提高近30%。     

腐蚀管道剩余寿命预测方法

基于可靠性理论,提出了一种预测管道腐蚀剩余寿命的新方法,即管道腐蚀可靠性寿命预测方法。该方法包括建立腐蚀管道的失效状态函数、腐蚀速率等变量的概率分布模型、管道失效概率和可靠度随时间的变化规律;然后根据管道所处地区级别和风险等级给定目标可靠度,确定管道的腐蚀剩余寿命。运用此方法预测了新疆采油一厂红浅注汽管道的腐蚀剩余寿命,为该管道腐蚀检测周期的确定提供了科学依据。     

基于GSM下管道流量泄漏监测与定位系统

针对管道泄漏,设计了基于GSM 下远程泄漏监测与定位系统,由管网监测终端实时采集管网流量、流速、流向和压力,通过GPRS网络实现远程数据传输;系统基于GIS技术构建,针对管网突发性的爆管和地下泄漏特点,综合运用了负压波和流量检测法进行泄漏模式识别与漏点定位,可及时、准确地发现和定位泄漏点.     

新阀门养护技术在川气东送管道中的应用

根据国内天然气长输管道投产运行的经验,很多阀门在投产后出现不同程度的泄漏现象。为了保证安装的阀门在投产运行后稳定运行,防止发生阀门内漏、外漏等现象,川气东送管道在工程建设中引进阀门养护作业技术,在阀门安装、试压、试运行3个阶段进行有效的养护作业,确保了管线投产时所有阀门状态良好,一次试运行成功。阀门养护作业有效地延长了阀门的使用周期,对于保障管线的平稳运行,有效防范管道运行风险,具有十分重要的意义。     

基于漏磁检测技术的管内爬机

介绍了漏磁检测技术的基本原理、总体设计方案和系统构成，提出了漏磁信号智能化处理的流程，探讨了管道缺陷与管道特征的甄别方法。由于缺陷漏磁信号受到管道诸多因素的影响，必须找到这些影响因素的规律并加以补偿，经过补偿后的信号为管道漏磁检测结果的准确性、一致性以及客观性奠定了坚实的基础。该设备以气缸为动力源，靠气缸伸缩产生蠕动前进，通过励磁、漏磁信号采集、消磁等环节来达到管内行走检测的目的。由于采用钢刷支撑结构，因而又具有扫线功能，可将管道内的砂石杂物推出。它具有检测距离远，定位准确可靠，设备结构简单易维护等特点，在无损检测领域具有重要的意义和广阔的应用前景。     

埋地管道安全运行的综合评价

探讨了埋地管道安全运行的综合评价问题,并以研制的快速检测仪和综合检测仪的检测数据为基础,建立了防腐层与管体的综合评价系统,编制了腐蚀与防护数据库和评价系统软件。在研究埋地管道的腐蚀剩余寿命时,提出了非开挖腐蚀预测方法。合理的评价方法可以定量地确定管道缺损严重程度与管道操作状况的关系,为管道的运行管理提供科学依据,延长管道的使用寿命,并有可能在不降低管道安全和完整性的前提下,允许超过制造范围质量标准所要求的较大的缺损存在。     

已建碳钢管海底管道结构强度评估

当已建碳钢管海底管道因为延寿、使用功能变化或者其他原因导致设计基础发生变化时,为确保碳钢管海底管道继续安全可靠的运行,需要对其结构强度进行评估。对于已建碳钢管海底管道结构强度的评估方法,国际上相关设计标准仅给出了指导意见。文中根据评估时间的不同,将已建碳钢管海底管道结构强度评估分为寿命期内评估和超过寿命期评估两大类,并系统总结了这两类结构强度评估的工作内容和评估方法。     

输气管道泄漏率计算与扩散模拟方法述评

分析了研究输气管道泄漏率计算与扩散模拟对管道泄漏事故后果评价和事故处理的重要意义,综述了国内外输气管道泄漏率的稳态、瞬态计算模型,指出其适用范围;总结了输气管道泄漏扩散模拟的各种方法及其优缺点,建议建立较简单的气体扩散模型,应用三维计算模型及湍流统计、模式理论模拟输气管道泄漏情形.     

管道水平定向钻穿越长江的技术分析

介绍了宁波-上海-南京进口原油管道定向穿越长江施工的设备配置以及管道水平钻进的入土角、出土角、曲率半径和穿越深度等设计要素的确定方法,分析了管道强度和回拖力的计算方法,详细阐述了施工过程。     

埋地热油管道沿程温降的数值模拟

运用fluent软件在三维笛卡尔直角坐标系下建立埋地热油管道的物理模型,分别对不同传热系数和不同流速的热油管道以及非稳态环境下的热油管道进行数值模拟,得到热油管道轴向温度的分布图,通过改变管道总传热系数和流速分析其温度的变化规律并对其进行比较分析。计算结果很好地反映出埋地热油管道沿程温降的基本特征,可为实际生产管理提供科学的依据,对于指导油田的输油生产、管道安全运行和节能降耗具有重要意义。     

油气长输管道节能技术研究

为了解国内外节能技术应用的现状,更好地采用节能技术以不断降低管道能耗,对比了近年来国内外油气长输管道在输送工艺、运行设备及新能源3个方面的各种节能技术。结果表明：油品输送减阻剂技术、含蜡原油降凝剂技术、天然气管道减阻剂技术、输油泵变频调速技术、超声波防/除垢技术以及太阳能阀室供电等技术在油气长输管道上的应用有着明显的节能效果。因此,开发并利用新的节能技术,特别是新能源技术,将是油气长输管道节能降耗发展的方向。