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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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    人工智能赋能油气管道运行管理的应用及展望

    廖绮刘春颖杜渐蓝浩...
    601-613页
    查看更多>>摘要：[目的]人工智能作为引领未来的战略性技术,推动着新时代油气管道高质量发展.厘清近20年来人工智能在油气管道运行方面的研究热点及阶段性前沿方向的演变脉络对于定位现阶段在油气管道运行领域人工智能应用上的关键问题以及未来的研究方向至关重要.[方法]基于VOSviewer文献计量软件,对2000-2023年中国知网中人工智能在管道运行领域研究与应用的相关文献进行了关键词"共现"分析.并结合高频关键词的标签视图,从专家系统、模糊逻辑、神经网络、机器学习4个分支对人工智能方法的应用领域、热点方向以及发展趋势进行了梳理.[结果]油气管道运行领域的发文量呈现逐年增长趋势且在2016年后尤其明显.泄漏、腐蚀、风险评价、识别、预测、优化等是人工智能方法应用最为广泛的研究领域.人工智能研究方法正在从神经网络、专家系统、模糊逻辑、小波分析等传统方法向深度学习、迁移学习、强化学习等新一代算法演变.[结论]在新一轮人工智能发展热潮下,油气管道智慧运行应在加强海量多源异构数据融合方法的应用,加深小样本与零样本学习方法的研究,推动增强智能与人工智能的融合,增强因果推断与机器学习的结合,注重基于数字孪生技术的全生命周期管理等方面进一步探索.研究成果可进一步推动人工智能在油气管道运行中的应用,为油气管网智能运行的发展提供参考.(图7,表1,参57)

    人工智能油气管道智能运行VOSviewer文献计量法

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    基于保供责任协同的天然气基础设施开放体系设计与建议

    温文黄国君吴超尹贻功...
    614-623页
    查看更多>>摘要：[目的]国家石油天然气管网集团有限公司的成立,标志着中国天然气市场化改革进入崭新阶段.中国的天然气需求逐渐增加,但基础设施公平开放仍处于起步阶段,天然气保供问题较为突出.[方法]将天然气基础设施公平开放与保供问题放在一个框架体系中,通过分析中国天然气市场基础设施公平开放的现状和存在问题、公平开放对保供的双重影响、典型国家天然气市场化改革的经验,设计基于保供责任协同的天然气基础设施开放体系,并提出基础设施公平开放与保供协同发展的路径构想及政策建议.[结果]公平开放与保供责任协同的天然气基础设施开放体系包含保供、公平开放、公平开放与保供的关系、管输企业的作用共4个方面关键内容;保供需求划分为发展需求与应急需求,对于不同类型保供需求,应采用不同的保供方式;基础设施公平开放应具备的基础条件包括基础设施建设、运销分离、信息公开、透明程序、科学定价、严格监管;基础设施公平开放对天然气保供具有促进作用;管输企业是公平开放的责任主体,也是天然气保供的重要参与者.建议未来要更加明确保供范围和保供方式、市场主体保供义务和责任,进一步完善公平开放相关机制,持续推动"全国一张网"的建设.[结论]高质量基础设施公平开放有助于提升中国油气供应安全保障能力.(图1,表1,参21)

    天然气市场公平开放保供体系设计建设路径

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    氢气输送管道技术发展现状

    程德宝蔺建刚魏乃腾于雯霞...
    624-631页
    查看更多>>摘要：[目的]氢气具有清洁、高效、来源广泛、可再生等优点,是一种应用广泛且绿色安全的燃料,已逐渐成为世界主要经济体的能源发展重点.目前氢气输送技术面临诸多挑战,如缺乏技术规范、安全风险高、投资成本高等,其均会阻碍氢气管道输送的发展.[方法]对国内外氢气输送管道建设现状、设计施工标准、使用材料以及管道输送技术进展等方面进行介绍,总结了管道运输工艺、管道评价、安全运行保障等方面的相关技术,并对氢脆、天然气掺氢、管道力学性能、氢渗透行为等热点技术问题的国内外研究进展进行了阐述与讨论.在此基础上,对未来氢气管道输送技术的研究方向进行了展望,以期为长距离输氢管道的进一步发展提供参考.[结果]选取钢管为氢气长输管道材料时,需考虑氢脆现象.与钢管相比,以塑料为基材的柔性塑料复合管具有独特的优势,已成为目前输氢管道领域的研究热点.然而,中国在氢气长输管道领域的相关规程及标准制定较为滞后.[结论]目前中国的氢能产业化发展已经取得一定的成果,但是与其他国家相比,氢气长输管道技术方面的发展仍有较大差距,需进一步对技术上的难点进行突破,并对氢脆、渗透等机理进行系统性剖析.同时,亟需建设完善的设计、施工、运行技术标准体系,主导或参与国际输氢管道相关规程与标准的制定.(参33)

    氢气管道输送长输管道柔性复合管

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    调峰型LNG工厂碳排放核算及减排对策建议

    胡恒进张东明高星星王大为...
    632-640,674页
    查看更多>>摘要：[目的]"双碳"目标对LNG产业提出更高的降碳与环保要求,在此形势下,精准掌握LNG产业链碳排放水平,充分了解影响因素以制定切实可行的减排方案尤为重要.[方法]从典型的天然气液化工艺出发,采用生产系统-工业过程-排放设施3层分级的方法对调峰型LNG工厂的碳排放源进行识别与归类,分析了基本生产系统投入产出关系.在此基础上构建以碳平衡法为主、排放因子法为辅的碳排放动态核算体系,以弥补目前碳排放体系核算结果不精准、无法核算逃逸碳排放的问题.以中国某大型调峰型LNG工厂2022年实际生产运行情况为例,测算其全年碳排放量,分析碳排放结构与各排放源的影响因素.[结果]该工厂2022年碳排放总量为15.43× 104 t,液化过程碳排放强度为0.51 t CO2/t LNG,气化过程为1.37 t CO2/(104 m3),其中电力间接排放占比最高,达到66.95％,其次是燃料燃烧排放、工艺放空排放、火炬燃烧排放,分别占比18.42％、12.58％及1.79％,逃逸排放占比0.27％.[结论]针对该工厂的碳排放结构与强度特征,从应用冷能发电技术辅以外购绿色电力、实施节能减排措施进行节能改造、优化火炬系统密封气源并增设BOG作为燃料气系统补充气源、增加碳捕集回收利用装置等4个方面提出碳减排对策建议,为LNG产业的低碳化发展提供合理建议与参考方向.(图6,表6,参23)

    调峰型LNG工厂排放源排放因子碳平衡法动态核算体系减排对策

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    基于TOPSIS的原油储罐风险分级预警

    武刚张庶鑫罗金恒李丽锋...
    641-648页
    查看更多>>摘要：[目的]原油储罐目前普遍趋向于大型化、集中化.由于原油理化性质与储罐材料构件的复杂性,造成储罐的高风险性,需提高储罐罐区风险管理能力.应用现有主流的基于风险的检验技术(Risk Based Inspection,RBI)对储罐风险进行评价较为复杂,其对于现场数据要求较多,且设备因素评价中缺少针对储罐相关附件的影响分析.[方法]提出一种原油储罐分级预警体系,通过建立基于逼近理想解排序方法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)的储罐风险分级预警体系模型,实现对储罐风险的综合评估与分级预警:①建立储罐风险评估指标体系,包括人、设备、环境及管理因素4个一级指标以及若干二级、三级指标;②应用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)对不同层次指标进行赋权,并利用TOPSIS方法对储罐进行相对贴近度计算;③根据相对贴近度结果对储罐进行风险排序与分级预警.[结果]以中国西部某原油储备库区4个原油储罐为研究对象进行风险分级预警,TOPSIS评估结果与API 581-2016《基于风险的检验》、EEMUA 159-2017《地上平底储罐:检查维护和修理指南》两种标准的风险评估结果基本一致,可有效预警,且实施便捷、评价指标更为全面.[结论]研究成果能够为罐区巡检、安排储罐大修周期提供合理参考.(图2,表8,参20)

    原油储罐逼近理想解排序方法TOPSIS风险评估层次分析法分级预警

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    脉冲阴极保护下剥离防腐层管道的极化行为

    吴长访钟婷冯永强石胜明...
    649-655页
    查看更多>>摘要：[目的]埋地油气管道一般采用防腐层与阴极保护联合防护,在长期运行过程中,防腐层存在老化与剥离现象.防腐层剥离区缝隙内存在较高IR降,保护电流分布不均匀,阴极保护电流难以达到缝隙深处,易造成剥离区缝隙内管道欠保护.脉冲电流阴极保护相比传统阴极保护具有较大优势,对于高阻介质环境中的管道具有更好的阴保效果.目前对脉冲阴极保护机理缺乏全面的认识,脉冲阴极保护应用于防腐层剥离系统的适用性尚需验证.[方法]采用缝隙模拟实验装置,研究脉冲阴极保护下剥离防腐层(涂层)管道极化行为,探究保护电位、脉冲频率、阴保占空比及缝隙间隙等参数对保护效果的影响.[结果]由于剥离涂层的屏蔽效应,脉冲阴极保护产生的极化电位梯度主要集中于剥离区缝口附近,缝隙深处电位随剥离深度增加而正移,逐步接近自然腐蚀电位.[结论]相比常规阴极保护,脉冲阴极保护有利于改善剥离区局部电位与电流分布,增大剥离区内有效保护距离.随阴极保护电位负移,缝隙内局部电位下降,剥离区下有效保护深度增加;脉冲频率与占空比较高时,脉冲阴极极化持续时间较长,阴极电流中双电层充放电电流减小,有效保护电流增加,利于提高剥离区内阴极极化水平和有效保护距离.脉冲电流阴极保护所需电流较小,电位分布更均匀,有效保护距离更长.(图8,表1,参20)

    油气管道阴极保护缝隙腐蚀脉冲电流剥离涂层

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    天然气管道阀门微小泄漏声发射检测及缺陷识别方法

    张丽珍王文奥
    656-664页
    查看更多>>摘要：[目的]阀门是保障天然气管道系统稳定运行的重要元件,为了实现天然气阀门早期泄漏的实时监测及缺陷识别,亟需建立一种可检测并识别不同微小泄漏缺陷的有效方法.[方法]利用自主搭建的阀门微小泄漏声发射检测实验装置,设置0.2 MPa、0.4 MPa及0.6 MPa共3种压力,采用声发射检测方法采集了 5种阀门状态(健康阀门、阀杆腐蚀外漏缺陷、阀门封闭不严内漏缺陷、阀芯划伤内漏缺陷及法兰垫片破损外漏缺陷)的声发射信号,并得到其时频域特征矩阵.通过主成分分析方法(Principal Component Analysis,PCA)将复杂、冗余的时频域特征矩阵转化为二维、三维特征因子矩阵,计算得到各个特征因子矩阵的最佳簇数,并通过K-means、K-medoids聚类算法对二维、三维特征因子矩阵进行聚类分析.[结果]对于较低压力(0.2 MPa)下天然气阀门微小泄漏缺陷的识别,三维PCA聚类效果达到97.8％,优于二维PCA;随着压力增至0.6 MPa,二维PCA聚类效果不断优化,并逐渐超过三维PCA.在聚类方法评价中,K-medoids聚类算法的稳定程度优于K-means聚类算法,且K-medoids聚类算法的运算效率更有优势.[结论]基于声发射技术+特征提取+PCA+聚类算法的声发射信号分类处理方法,提高了阀门微小泄漏检测的准确率与稳定性,实现了天然气管道阀门缺陷的分类识别,可为天然气管道系统的安全运行提供检测手段及保障措施.(图7,表2,参26)

    天然气管道阀门微小泄漏缺陷声发射技术特征提取主成分分析方法聚类分析

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    高压含硫天然气对井口节流橇冲蚀的数值模拟及现场验证

    罗召钱田兴平王欢欢王博...
    665-674页
    查看更多>>摘要：[目的]高压含硫天然气节流过程对节流橇有明显的冲蚀破坏作用,因此采取合理的检测手段非常重要.[方法]以川西北气矿双鱼石下二叠统气藏L004-X1井口节流橇为研究对象,采用Fluent软件建立数值模型,模拟井口压力103 MPa的高压条件下的流场及冲蚀过程.分析了现场工况下节流橇内的压力场与速度场,研究了天然气中固体杂质颗粒的质量流量、入口速度、直径及节流橇前后压降对节流阀体冲蚀的影响,并采用超声波相控阵技术对现场L004-X1井出口段测温测压套开展了在线、离线壁厚检测,以验证节流橇冲蚀数值模拟及现场不停产在线检测的可行性.[结果]阀芯内壁面的冲蚀形貌以点状分布为主,出口段测温测压套的冲蚀形貌为连续片状分布,并且由于重力原因导致出口段测温测压套中位于下方的C面冲蚀最为严重.阀芯冲蚀最严重部位为阀芯内壁面,其次为阀芯出口处.冲蚀速率随颗粒的质量流量、入口速度的增加而增大,随颗粒直径的增大而逐渐减小并趋于平稳.对比数值模拟结果与超声波相控阵现场离线检测结果发现,出口段测温测压套4个面最小壁厚的平均相对误差为4.1％,验证了数值模拟的可行性.超声波相控阵现场在线、离线两种检测方法得到的最小壁厚基本一致,为便于现场操作,推荐使用在线检测方式.[结论]研究成果可为现场节流方案制定与节流橇的检测提供理论参考,但数值模拟研究中并未考虑H2S腐蚀的影响,后续可结合不同气体压力与速度的H2S腐蚀实验来进行更准确的冲蚀速率预测.(图12,表2,参20)

    含硫天然气节流橇数值模拟现场验证节流压降超声波相控阵

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    天然气管道站场自动分输系统改造设计方案

    唐文义屈宝塘张贤中张明明...
    675-682页
    查看更多>>摘要：[目的]随着智能化管道与智慧管网建设的快速发展及无人值守站场运行技术的广泛应用,天然气管道站场自动分输系统的作用愈发重要.[方法]针对某在役天然气管道站场普通分输系统存在人工操作频繁、无法精准控制等问题,从分输系统控制逻辑、场站控制系统自动化程度、分输支路操作便利性、运行安全性与经济性等多个方面进行了深入分析,提出基于站场原SCADA系统的天然气管道站场自动分输系统改造设计方案,即在原有站控系统ABPLC基础上,进行了自动分输系统控制逻辑开发和SCADA系统组态设计,实现了不均匀系数、剩余平均量、恒压控制、到量停输4种主要自动分输控制方式,同时新增了分输支路无扰切换、PID调节、自动分输启停、低流量保护、低压力保护、超压停输等多项辅助控制功能.[结果]该天然气管道站场经自动分输系统改造后可持续、稳定工作,大幅减少了操作人员现场巡检和操作频次,提高了分输的自动化水平和控制精度.该设计方案对站控PLC处理能力要求不高,可应用于新建管道自动分输系统建设,也可用于已投产管道站场自动分输系统的改造.[结论]该天然气管道站场自动分输系统改造设计方案可以有效降低投资成本与工期,助力站场无人值守及管道公司区域化管理目标的实现.(图4,表1,参19)

    天然气管道站场自动分输无人值守SCADA系统控制逻辑

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    CALM系统漂浮软管动力响应数值模拟及优化

    胡轲安晨张爱霞陈可心...
    683-691页
    查看更多>>摘要：[目的]漂浮软管是海上输送原油的关键设备,其运行的可靠性及安全性对原油外输的效率影响非常大.由于海洋环境、作业船舶及软管自身长度等因素的影响,外输软管会出现不同的水动力响应,增大原油输送中的风险.[方法]采用数值模拟方法,对悬链浮筒式系统(Catenary Anchor Leg Mooring,CALM)系统外输漂浮软管进行动力响应分析及优化设计研究,以单点系泊系统中漂浮软管为研究对象,利用OrcaFlex软件建立穿梭油轮-漂浮软管-浮筒的耦合响应模型,对漂浮软管总长、浮筒与穿梭油轮的间距、艏管连接角度、艉管连接角度等影响软管动力响应的因素进行分析,考虑最小化软管的有效张力及曲率,优化软管设计变量.[结果]随着软管总长的增加及浮筒与穿梭油轮的间距缩小,漂浮软管的最大有效张力先减小后增加,而弯矩及曲率一直增加;随着艏管连接角度增大,最大有效张力先减小后增大,而随着艉管连接角度增大,最大有效张力先减小后增大再减小,弯矩及曲率变化趋势各有不同.选择合适的软管总长、浮筒与穿梭油轮的间距、艏艉管连接角度对外输软管动力响应优化十分重要.随后采用遗传算法对漂浮软管构型进行优化,以最小化软管的有效张力及曲率为目标进行多目标优化设计,得出软管动力响应最优配置方案.[结论]研究结果可为外输软管的整体设计与构型优化提供工程指导.(图10,表5,参20)

    CALM系统漂浮软管动力响应软管优化

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