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油气储运
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艾慕阳

月刊

1000-8241

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0316-2312391 2312392

065000

河北省廊坊市金光道51号

油气储运/Journal Oil & Gas Storage and Transportation北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是经国家科委和新闻出版署批准出版，由中国石油天然气股份有限公司管道分公司主办，向国内外公开发行的科技期刊，主要刊载石油、天然气、成品油以及其他介质输送和储存工程等方面的科技文章。面向全国的石油、石化系统，国防、民航、铁路、交通的油气储运部门；市政供排水、煤气、热力管网等单位以及有关设计，科研院所，大专院校。
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    碳中和目标下绿氨终端站储运技术发展现状及趋势

    滕霖林崴尹鹏博李卫东...
    1-11页
    查看更多>>摘要：[目的]绿氨作为氢能的优质载体,生产工艺无碳化的优势使其成为实现碳中和目标的备选能源之一,因此绿氨终端站的布局与建设对促进氢能产业链的快速发展具有重要作用,有利于推动社会能源结构的绿色转型.[方法]概述了氨的性质:氨作为高效的储能与储氢介质,具有高能量密度、易储运、终端站无碳排放、安全性高等特点,能够显著降低储氢、运氢、用氢的成本,并可提高能源安全性.分析了氨用于储氢与储能介质具有的能量密度高、安全、长时储能等优势,调研了全球多国的氨氢项目发展与贸易情况,论述了全球快速增长的绿氨产能及需求,总结了目前氨能的贸易现状与终端站建设情况;对比目前成熟的LNG接收站相关工艺技术,详细介绍了绿氨终端站的关键工艺及技术,包括终端站绿氨存储工艺系统、液氨蒸发气处理工艺系统、终端站加注及卸载工艺系统.[结果]提出绿氨终端站的安全性问题,深入剖析了终端站液氨泄漏导致的毒性、燃烧爆炸性等危害,并给出了预防及防护措施.[结论]从化肥行业到能源领域,绿氨终端站技术的研究与发展对促进绿色能源氢能的利用具有重要意义,未来绿氨终端站的数量与规模将持续增加以适应新时代的需求,同时可以考虑改造LNG接收站等大宗能源及化工品储运设施以降低成本.(图5,表3,参59)

    碳中和绿氢绿氨绿色能源接收终端接收工艺液氨泄漏储氢载体

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    电力灵活性需求视角下中国气电产业的发展空间

    郭胜伟徐立昊张胜军门秀杰...
    12-20页
    查看更多>>摘要：[目的]随着中国加快建设新型能源体系,天然气发电对未来天然气产业及电力系统的支撑作用凸显,但天然气发电的未来发展空间仍缺乏行业共识.合理评估天然气发电的发展空间,将有利于中国新型电力系统建设,以及天然气发电政策的制定.[方法]在分析天然气发电、煤电灵活性改造、抽水蓄能、新型储能、智能电网等不同灵活性调峰措施优劣势的基础上,明确了天然气发电产业未来主要作为电源侧灵活性资源、承担调峰作用这一发展定位.综合利用特尔菲法、学习曲线法等定性、定量方法,分情景预测中国可再生能源发电装机规模,得出对电力灵活性资源的总体需求,进一步研判煤电灵活性改造、抽水蓄能、新型储能等技术未来能够提供的灵活调峰能力,最终计算中国天然气发电装机未来需求空间.[结果]预测结果显示,2030年、2040年、2060年中国电力系统需要电力灵活性资源分别为14×108kW、27×108～28×108 kW、37×108～40×108 kW,天然气发电作为电力灵活性资源之一,其需求空间将逐步扩大,2025年、2030年预计约1.6 ×108 kW、2.2 ×108 kW,2050年需求达峰为3 ×108～4 ×108 kW.[结论]建议未来天然气发电找准定位,注意与天然气消费、可再生能源协同发展,并积极推动完善市场机制,体现产业自身价值,有效破解产业碳排放强度较高及核心装备自主能力较低的困境.(图9,表2,参23)

    天然气发电电力灵活性储能灵活煤电发展空间

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    纯氢/掺氢天然气管道的减压与调压

    李玉星周慧朱建鲁刘翠伟...
    21-31页
    查看更多>>摘要：[目的]调压系统作为连接长输管道与城镇燃气管网的关键环节之一,在实现"氢进万家"中发挥着重要作用,然而氢气与天然气的物性差异会影响调压的工艺控制效果.[方法]采用纯氢/掺氢天然气减压调压实验与调压动态模拟相结合的方式,以稳压精度、响应时间、适用度函数作为判定减压调压系统稳压效果的依据,对掺氢比、流量波动周期、下游流量变化幅度、管输压力及PID参数进行了敏感性分析.[结果]①系统波动越频繁、气体流速越大,导致系统受到扰动后波动幅度越大,减压调压系统越不易实现稳压,需对管输纯氢或者掺氢天然气的高流速运动进行限制.②调压系统流量有正弦变化的波动,以稳压精度±1.5％为要求,开展减压调压实验时,PID比例参数、积分参数设定在1～2范围时,可基本实现纯氢/掺氢天然气在城镇燃气管道压力范围内的调压.③当管输气体流速相同时,纯氢的瞬时波动较天然气更为明显,控制系统的响应时间、适应度函数均随掺氢比的增大而逐渐增加;纯氢的压力瞬时波动可达到纯甲烷的1.15倍,控制系统的响应时间、适应度函数也分别增大为纯甲烷的1.13倍、2.68倍,当氢气与甲烷为相同比例参数、积分参数时,含氢气体更难实现稳压,可根据掺氢比适当降低积分参数或增大比例参数,实现与天然气相同甚至更好的稳压效果.[结论]研究成果可为纯氢/掺氢天然气管道的实际调压过程提供一定的理论参考.(图13,表3,参27)

    氢气掺氢天然气调压减压PID最优值

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    国内外CO2管道设计规范要点

    程浩力
    32-39页
    查看更多>>摘要：[目的]CO2捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)因其可直接降低碳排放而备受关注,CO2管道作为CCUS的重要环节,其建设呈现出快速发展趋势.为了保证CO2管道系统建设与运行的整体安全,深入剖析管道设计规范的相关规定尤为重要.[方法]深入调研了国内外CO2管道主要标准的发展历史及现状,重点分析了 CO2管道设计中管道材料选择、CO2脱水、阀室设置、管道放空、管道干燥封存等方面的要点及其需要注意的问题.[结果]基于CO2自身的特殊性质,管道材料的选择应与CO2的输送相态相适应,且能够承受管道减压过程中可能发生的低温影响;CO2管道阀室间距、位置的设置应与管道路由、泄压放空设施的位置等相结合,对各环节进行统筹考虑;密相/超临界CO2泄压及放空会带来低温、地势低洼处聚集等问题,为防止对人员健康及环境造成威胁,CO2管道路由选择应避免通过人口密集区的高地势侧;内腐蚀是CO2管道主要失效形式之一,其主要控制手段为对CO2气源进行充分脱水;由于CO2溶于水的弱酸性质及易形成水合物的特点,对干燥过程中控制管内水气的要求较严格;如果管道不能立即投产,建议对管道注入干燥氮气,并采取0.05～0.07 MPa(表压)的微正压封存.[结论]中国CO2管道标准的制定正处于起步阶段,应借鉴国外众多成熟标准的规定,尤其亟需开展CO2管道泄漏试验研究,以获得更多数据支撑,为中国CO2管道的设计、建设及规范制订提供借鉴.(图3,表4,参22)

    CO2管道"双碳"目标输送标准设计规范密相超临界

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    Natech事件油气管道脆弱性评估系统设计及实现

    陈国华陶侠周利兴
    40-48,66页
    查看更多>>摘要：[目的]油气管道输送介质为易燃易爆的石油及天然气,一旦遭受自然灾害作用,易诱发火灾、爆炸等一系列技术灾害,即 Natech(Natural Hazards Triggering Technological Accidents)事件,因此快速、准确地辨识 Natech 事件下油气管道薄弱管段对于管道防灾减灾及应急决策尤为关键.[方法]脆弱性常用于衡量复杂系统的安全风险水平,利用脆弱性表征Natech事件油气管道安全水平差异性.基于油气管道分段与初始自然灾害特征参数,结合脆弱性评估研究中常用的函数模型法,构建了 Natech事件油气管道脆弱性评估系统:从系统架构设计、数据库设计、功能模块设计等方面提出了 Natech事件油气管道脆弱性评估系统的设计思路,并结合B/S架构、ArcGIS技术、可编辑Table技术、Local-storage技术、Lay-UI组件技术等实现了评估系统功能.[结果]将新建评估系统应用于华南地区某输油管道工程,实践结果表明:Natech事件油气管道脆弱性评估系统不仅可快速求解脆弱性评估结果,简化脆弱性评估方法的应用流程,还可根据数据采集模块辅助用户确定脆弱性程度差异的根本原因,为降低管段脆弱性水平提供了明确的解决方案,并能够以可视化的形式直观展示脆弱性评估结果,有效提高了脆弱性分区图的制作效率.[结论]研究成果可为油气管道Natech事故防控、关键脆弱目标辨识及信息化系统开发提供参考价值.(图5,表7,参22)

    油气管道Natech事件脆弱性B/S架构系统开发

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    基于MCMC算法的天然气管道泄漏检测方法

    赵锦鹏周文静白云龙张永海...
    49-56页
    查看更多>>摘要：[目的]在"双碳"战略目标下,中国天然气消费需求正快速增长,但天然气具有易燃易爆性,一旦天然气管道发生泄漏事故,易造成人员伤亡、环境污染以及经济损失等,天然气管道泄漏检测的研究显得尤为重要.[方法]以高斯烟羽模型与加装甲烷浓度传感器的无人机为基础,采用基于贝叶斯推理的马尔科夫链蒙特卡洛(MarkovChain Monte Carlo,MCMC)法获取天然气管道泄漏源的泄漏位置、泄漏速率;采用基于概率统计的气体源强反算方法,计算概率最高的泄漏参数区间.利用设置的天然气架空管道连续泄漏事故场景进行气体泄漏模拟,验证MCMC算法确定天然气管道泄漏源的有效性.[结果]MCMC算法通过计算得到天然气管道泄漏位置和泄漏速率,总误差的增大使得MCMC算法的成功率降低,但数据清洗会增强算法误差适应性,未经过数据处理的算法成功率则逐渐降低,而经过数据清洗的算法成功率超过90％;将危险气体源强反算的思想应用于天然气管道泄漏检测中,有助于更加准确地获得管道泄漏位置与泄漏速率;初始点远离真实泄漏源会降低MCMC算法的性能,因此合理地选择初始点有利于算法的运行.[结论]基于MCMC算法与加装甲烷浓度传感器的无人机相结合的检测方法,可同时确定天然气管道的泄漏位置与泄漏速率,对泄漏事故发生后的应急处理具有重要意义.(图7,表5,参24)

    天然气管道泄漏检测高斯烟羽模型贝叶斯推理MCMC算法初始点

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    焊接管道超声导波损伤识别与定位方法

    周凯尹江水朱亚倩马骐...
    57-66页
    查看更多>>摘要：[目的]基于超声导波的损伤检测技术在长距离管道损伤快速检测中具有广阔的应用前景,通过分析损伤引起的超声导波散射信号,可实现损伤的识别与定位.但对于焊接管道,焊缝同样会导致超声导波发生散射,干扰损伤散射波提取,增加管道损伤检测的难度.[方法]针对损伤检测受焊缝影响的问题,根据焊缝与损伤散射波信号的不同特性,提出一种基于模态转换的超声导波损伤轴向定位方法.采用压电传感器激励单一 L(0,2)模态超声导波作为入射波,根据轴对称模态与弯曲模态的周向特性,提取传感器接收信号中模态转换产生的F(1,3)模态信号,识别损伤反射回波,再结合L(0,2)与F(1,3)模态超声导波传播速度,实现管道损伤轴向定位.通过焊接管道损伤检测数值模拟与实验研究验证,在管道不同位置设置损伤,对损伤定位方法进行验证.[结果]数值模拟与实验结果表明,基于提取模态转换信号的方法可实现管道全域损伤检测,包括焊缝区与非焊缝区损伤,损伤轴向定位误差在3％以内.随着损伤深度增大,F(1,3)模态幅值增大,可为损伤深度的识别提供依据.采用传统基于L(0,2)模态反射回波的方法难以有效辨识焊缝区域损伤.[结论]与传统基于反射回波的管道损伤检测方法相比,该方法利用焊缝与损伤反射波的不同特性,在损伤检测中可有效减小焊缝反射回波的干扰,对于焊接管道尤其是焊缝区域的损伤检测方面具有潜在优势.(图10,表3,参30)

    长输管道超声导波模态转换焊缝损伤定位

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    基于管道应变的应力弱磁检测模型

    田野
    67-74页
    查看更多>>摘要：[目的]金属磁记忆(Metal Magnetic Memory,MMM)应力检测技术支持非接触、在线检测,在以钢制油气管道为代表对象的铁磁性材料应力损伤检测领域具有很好的应用潜力,现有研究缺乏对磁力学关系的全面分析,需要建立一套完整的磁力学关系体系,明确MMM检测信号与弹塑性阶段应力集中的对应关系.[方法]基于J-A理论,建立管道磁化强度与应变关系数值模型,计算分析管道变形过程中MMM检测信号特征,研究了应力影响下的无磁滞磁化曲线形状参数、钉扎系数对MMM信号的影响规律,并对应变与磁信号的关系开展全尺寸水压试验验证.[结果]管道在受力过程中,应变逐渐增大,磁化强度曲线在弹性变形阶段发生第1次翻转,翻转位置位于近屈服处,且随无磁滞磁化曲线形状参数的增大而提前;当管体发生塑性变形时,位错引起材料磁学特性改变,磁化强度曲线出现第2次翻转,翻转位置位于屈服点附近,且受钉扎系数影响较大,随着钉扎系数增大,翻转位置延后,翻转处应变呈2次函数减小趋势,第1次翻转与第2次翻转方向相反.[结论]利用该特征,根据磁记忆信号翻转规律与被检管道相同材料标定试验结果的相位对比分析,可判断钢制油气管道应力集中处是否发生塑性应变,实现对管道应力集中区域的快速定性检测.(图8,参30)

    管道应变应力检测磁记忆磁-力学关系

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    泡排技术清除起伏管道积液试验

    张磐曹学文李相夏闻竹...
    75-86页
    查看更多>>摘要：[目的]受起伏地形的影响,湿天然气集输及油气混输管道易在沿程起伏及低洼处形成积液.由于起伏集输管道与垂直气井在倾角方面存在巨大差异,作为气井清除积液的成熟方式,泡沫排液技术无法直接应用于混输管道排液,其可行性需进一步论证.[方法]利用气液多相管流试验环路,通过管流试验探究不同倾角条件下泡沫对气液多相流流动特性的影响,并明确含泡沫多相流的起塞作用机制;基于无机盐改变泡沫体系性能,探究泡沫性能变化对含泡沫多相流动特征产生影响的原因,并分析含不同流动状态下流动特征参数与压力差压的特征.[结果]在与气井倾角差异较大的低起伏管道中,可通过添加表面活性剂的方式清除积液,并对段塞流工况的发生起到较好的抑制作用;通过在SDS(Sodium Dodecyl Sulfate)表面活性剂溶液中添加NaCl、MgCl2作为环境影响因素,利用金属网格传感器、高速摄像系统以及压力传感器,进一步探究无机盐条件下SDS水基泡沫排液效果,发现无机盐引起的泡沫性能差异会对泡沫排液效果产生较大影响;当管道内出现过量稳定泡沫时,会引起管道沿程压降显著增大.[结论]将泡沫排液技术应用于有积液的集输管道排液时,稳定性是选择合适泡沫体系的关键指标之一,且泡沫层对管内介质流动特性的影响与泡沫体系性能之间的联系是今后研究的重点方向.(图14,参31)

    起伏管道泡沫排液技术积液倾角流动特性

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    季铵盐型阳离子表面活性剂的水合物阻聚性能实验

    孟子龙岳铖杨新王宇哲...
    87-95,110页
    查看更多>>摘要：[目的]水合物堵塞已成为深水油气管道输送安全的最大挑战之一,通过形成易流动的水合物浆液来避免水合物聚集与堵塞,可实现管道内油气的安全输送,其关键在于高性能阻聚剂的研发.[方法]自行设计并搭建了高压摇摆釜实验装置,采用盲式高压摇摆釜中水合物阻聚剂性能评价实验方法,探究含水率为20％的油水体系中甲烷水合物的生成过程,并对DHAC(双十二烷基羟丙基氯化铵)、DDAC(双十八烷基二甲基氯化铵)等13种季铵盐型阳离子表面活性剂的水合物阻聚性能进行实验.利用位移传感器记录摇摆釜中滑块的位移轨迹,将滑块的移动范围、移动速率作为阻聚性能的分级评价指标,表面活性剂的阻聚性能从好到差依次可分为A、B、C三类.[结果]通过筛选实验发现,实验用的13种季铵盐型阳离子表面活性剂中有5种属于B类、8种属于C类,尚无A类阻聚剂.阻聚性能为C类的化学剂虽然不能避免水合物塞的形成,却提高了形成水合物塞所需的水合物量,可在一定范围内阻止水合物堵塞.以滑块的最终正、反向位移速率对5种B类样品的阻聚性能进行进一步对比,结果表明5种样品阻聚性能由强到弱分别为DHAC、GQA31745、HEIMQA、CGHDAC、UITS,其中尾链长度为十二的DHAC拥有最好的阻聚性能.[结论]阳离子型表面活性剂对油气管道水合物晶体具有一定的分散和阻聚作用,DHAC等阳离子型钻井液添加剂具备作为水合物阻聚剂的潜力,为油气管道中水合物防治提供了新思路.(图10,表3,参22)

    油气管道季铵盐表面活性剂水合物阻聚

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