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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。
正式出版
收录年代

    中国LNG接收站发展趋势及利用效率提升思考

    武艺李然张丹迪
    721-729页
    查看更多>>摘要：[目的]近年来,中国LNG接收站的建设发展迅速,其作为接卸远洋进口 LNG资源的终端基础设施,为中国进口天然气开辟了海上通道,在能源结构体系中占据重要地位,分析其发展趋势、探索其利用效率提升策略对保障国家能源供应安全及促进天然气市场多元化具有重要意义.[方法]回顾从2006年中国首座LNG接收站——广东大鹏LNG接收站建成投产至今,特别是2019年12月国家石油天然气管网集团有限公司成立以来,中国LNG接收站的发展历程与未来趋势,分析进口长协LNG资源供应情况与LNG接收站剩余能力,讨论LNG接收站利用效率提升策略与实践,包括:国家层面发布推动LNG接收站公平开放指导意见,管网设施运营企业落实LNG接收站公平开放要求,资源供应企业创新式提出开放LNG接收站相关举措.[结果]随着天然气消费量的不断增长,进口 LNG不断涌入中国市场,LNG产业有望在中国获得更多的投资、发展及建站机会;随着中国能源领域技术创新与迭代升级,LNG接收站可大幅提高其能源利用效率,降低生产成本,建成更加可靠稳定的LNG供应链;从远期来讲,中国LNG接收站存在利用效率降低的风险.[结论]提出中国LNG接收站发展建议:压实保供责任,有序开放接收站使用;加速基础设施建设,提速互保互供、互联互通工程,确保长协资源稳定消纳;创新国际贸易方式,充分利用保税优惠政策,稳步提升接收站利用效率.

    液化天然气LNG接收站公平开放互保互供利用效率

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    纯氢/掺氢管道密封圈与密封垫性能研究进展

    朱建鲁张捷李玉星刘翠伟...
    730-739页
    查看更多>>摘要：[目的]密封圈与密封垫是纯氢/掺氢管道安全运行不可或缺的密封元件,探究氢环境下密封圈与密封垫的性能对于管道的安全高效输送具有重要意义.[方法]梳理国内外关于密封圈与密封垫的研究进展,探讨分析了氢环境下常用密封材料、氢气渗透密封圈机理及伴随的吸氢膨胀现象与鼓泡断裂现象、非氢环境下垫片压缩回弹与蠕变松弛现象以及氢环境下垫片的氢脆等关键问题.[结果]目前关于非氢环境下密封圈与密封垫的性能研究较为成熟,而纯氢或掺氢管道的发展正处于初级阶段,对于纯氢或掺氢环境下密封圈与垫片密封性能研究尚不完善,存在许多薄弱环节亟待解决.[结论]氢气以分子形式渗透橡胶O形圈,施加气体压力与外界环境温度都会影响氢气渗透橡胶密封材料的进程,填充材料分别为炭黑与二氧化硅时橡胶材料吸氢量差异性较大,需进一步评价其他填充材料与添加剂种类对吸氢量的影响;橡胶密封材料在氢气环境下会产生体积膨胀现象,吸氢膨胀与鼓泡断裂为不同性质的体积膨胀,外界压力的突降为鼓泡断裂产生不可或缺的条件,当前鼓泡断裂主要以透明的三元乙丙橡胶为研究对象,需进一步研究其他与氢相容的橡胶材料的鼓泡断裂行为,进一步研究改变掺氢比对橡胶O形圈溶胀现象的影响规律;临氢环境下垫片的原位力学试验研究不足,需明确掺氢比与垫片力学性能参数之间的定量关系.

    氢渗透吸氢膨胀鼓泡断裂压缩回弹蠕变松弛

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    不同空气系数与掺氢比对10mm火孔火焰稳定性的影响

    刘方杨宏伟邓付洁
    740-748页
    查看更多>>摘要：[目的]天然气管道掺氢输送易导致终端用气设备在燃烧用火时发生脱火、回火现象,影响设备的火焰稳定性.为明确不同空气系数与掺氢比对典型终端用气设备的燃烧火焰稳定性的影响,通过仿真模拟与实验验证相结合的方法开展研究.[方法]以终端用气设备中的10mm圆形单火孔为研究对象,通过仿真计算了一次空气系数为0.40、0.60、0.65、0.70、0.80条件下,掺氢比为0、3％、5％、10％的脱火工况,以及一次空气系数为0.60、0.65、0.70、0.80条件下,掺氢比为0、3％、5％、10％的回火工况;结合GB/T 16411-2023《家用燃气燃烧器具的通用试验方法》,设计了天然气(纯甲烷)掺氢火焰稳定性测试方案进行实验验证.[结果]脱火工况的临界火孔气流速度模拟值与实测值平均相对误差为5.73％,验证了脱火仿真模型的可靠性;回火工况的临界火孔气流速度模拟值与实测值平均相对误差为11.22％,受实验测试条件影响,误差偏大;掺氢比越大,脱火极限越高,越不容易发生脱火现象,掺氢有利于防止脱火;掺氢比越大,回火极限越高,回火倾向越大.[结论]研究成果可为掺氢天然气的工业应用提供借鉴,在实验条件受限的前提下,对终端天然气用户进行掺氢适应性分析时,可借助仿真手段开展针对性分析.对于掺氢比较高的应用场景,建议开展针对性测试,确保终端用气设备的稳定运行.

    圆形火孔掺氢比仿真模拟脱火回火

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    超临界CO2管道阀室放空方案设计

    张文辉安国钰熊小琴李欣泽...
    749-759页
    查看更多>>摘要：[目的]超临界CO2管输是解决碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)技术中碳源、碳汇不匹配问题最经济的方式.当管道因维检修需进行放空作业时,由于相变与焦汤效应的影响,放空管段温度可能低于-20 ℃,诱发管道脆断.[方法]利用OLGA软件建立超临界CO2管道放空模型,将模拟结果与参考文献中的实验数据对比,发现OLGA软件在预测CO2相变、温降及压降方面具有较高的准确性.在此基础上,提出间歇放空方案,并模拟分析了不同初始压力与温度下放空阀开度对放空过程与关阀回温过程时长的影响.[结果]在整个干线管道放空段中,放空点是最危险点,其温度会率先降至-20 ℃.随着阀门开度减小,放空点到-20 ℃所需时间呈指数增长.放空阀开度越小,一次开阀放空总质量越大,但平均放空速率越小,放空时间成本越高.放空阀开度增大,一次开阀放空总质量减小,且干线管道放空段整体压力水平高,使将管内介质完全放空至大气压力所需时间增加.关闭放空阀后,管内介质回温过程可分为由轴向换热与径向换热主导的两个阶段,且轴向换热主导阶段的温升速率更大.随着阀门开度的增加,关阀回温时长会迅速增加并趋于稳定.[结论]放空阀开度过大或过小均会导致放空时间过长,工程应用中可以将放空点处的温度或压力与放空阀的动作连锁.为保证控制的可靠性且尽可能缩短总放空时长,需合理确定放空阀每次动作的开度.

    超临界CO2管道输送阀室放空间歇放空

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    改进麻雀搜索算法优化BP神经网络管道腐蚀速率预测模型

    肖述辉杜传甲王成军
    760-768,795页
    查看更多>>摘要：[目的]为保障油气储运系统安全运行,需准确预测油气管道腐蚀速率.现有预测模型多基于BP神经网络建立,存在收敛速度慢、易陷入局部最优等缺点.[方法]为解决上述问题,提出一种基于改进麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化BP神经网络的管道腐蚀速率预测模型,通过反向学习策略初始化种群,引入混合正余弦算法更新发现者位置,加入Levy飞行策略更新追随者位置对麻雀搜索算法进行改进.基于改进后的麻雀搜索算法对BP神经网络的权重与阈值进行寻优,从而提高参数选择的科学性.[结果]以100组20钢材料试验获取的均匀腐蚀速率与点蚀速率的样本数据为例,综合多种改进策略(Multiple Improvement Strategies,MIS),分别建立BP、SSA-BP、MIS-SSA-BP神经网络管道腐蚀速率预测模型,对油气管道均匀腐蚀速率与点蚀速率进行训练、预测及模型对比.MIS-SSA-BP神经网络管道腐蚀速率预测模型的平均绝对误差、均方误差、均方根误差、平均绝对百分比误差均处于极低水平,且均匀腐蚀速率、点蚀速率预测值与实测值的相对误差均低于5％,其各项评价指标与预测精度均显著优于BP、SSA-BP神经网络管道腐蚀速率预测模型.[结论]MIS-SSA-BP神经网络管道腐蚀速率预测模型具有良好的预测性能,为后续油气管道腐蚀速率预测研究提供了新方法与思路.

    管道腐蚀速率预测MIS-SSA-BP神经网络算法优化

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    地质沉降作用下埋地玻璃钢管道的力学行为

    张笑影马晓红王聪李振林...
    769-777页
    查看更多>>摘要：[目的]相比于常规金属管道,玻璃钢管道具有强度高、质量轻等优点,目前已逐渐在油气田站场集输领域投入应用.作为埋地管道面临的常见地质灾害,地质沉降对埋地玻璃钢管道的安全运行具有较大威胁,分析地质沉降作用下玻璃钢管道力学性能变化规律及其影响因素,有助于对保障其安全服役提供理论指导.[方法]采用有限元软件ABAQUS,考虑玻璃钢管道管材的多层非线性各向异性,建立埋地玻璃钢管道模型.基于Hashin失效准则研究不同缠绕角度、沉降量、土壤环境下玻璃钢管道基材与纤维压缩、拉伸初始化准则最大值的分布规律.[结果]在地质沉降作用下,基材的压缩、拉伸初始化准则最大值相应大于纤维的压缩、拉伸初始化准则最大值,基材破坏模式对管道整体性能的影响更大;不同铺层缠绕角度工况下,隔层角度为±30°时管道失效系数最低,更有利于管道安全服役;管道各项失效系数的峰值均位于沉降过渡区中部位置附近及过渡区与沉降区交界处;土壤环境的改变对管道中间层失效系数影响最大.[结论]利用ABAQUS复合铺层模块能够较好地模拟玻璃钢复合管材的特性,相关结果可为玻璃钢管道铺层缠绕选型与地质沉降工况管道安全情况分析提供理论依据.

    玻璃钢管道地质沉降复合材料有限元

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    高压交流输电线路与并行埋地管道安全距离计算模型

    朱文卫许成昊王兴华梁爱武...
    778-786页
    查看更多>>摘要：[目的]中国经济的蓬勃发展加快了公共能源走廊的形成,由于架空线路与油气管道在工程选址上的趋同性,两者交叉跨越、近距离并行或相互靠近的现象十分普遍,由电磁感应引起的管道交流腐蚀问题日益严重,可能导致油气泄漏与.火灾爆炸事故,造成严重的经济损失与人员伤亡.[方法]针对这一问题,选取常见的35 kV、110 kV、220 kV、500 kV共4个电压等级的输电线路为研究对象,利用CDEGS数值仿真软件建立电磁干扰模型,采用单一变量法计算不同工况条件下的"管-线"交流干扰,以交流电流密度30 A/m2为判断指标,得到并行区域内高压交流输电线路与埋地管道之间的极限接近距离(安全距离).[结果]随着"管-线"并行长度增加,安全距离逐渐增大,当并行长度超过20 000 m后,安全距离的变化幅度很小;随着土壤电阻率升高,35 kV输电线路与管道间的安全距离逐渐减小,110 kV及以上电压等级下的安全距离整体呈先增大后减小的规律;在同一电压等级下,单回塔型电路的安全距离均小于双回塔型电路.[结论]针对实际工程中输电线与管道之间位置关系复杂的情况,通过模型等效的方式进行"化曲为直",根据管道在路径过程中出现转折点的数目不同提出曲折管道与高压交流输电线等效间距计算方法,并将计算结果与模拟数据进行对比,验证了该模型的有效性.

    曲折管道交流干扰安全限值安全距离等效模型

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    油气管道工程用X80三通优化设计及增材制造技术

    田野
    787-795页
    查看更多>>摘要：[目的]传统热挤压三通制造工艺复杂,组织性能与质量水平不稳定,容易出现三通本体强度或韧性不满足标准要求等问题,严重制约油气管道的安全平稳运行,因此亟需对三通的性能提升与质量控制方法开展研究.[方法]通过对油气管道工程用X80钢级、直径1 219 mm等径三通的结构进行优化设计与安全性评价,改善局部应力集中的问题.采用京雷焊丝与电弧增材技术实现了等径三通的增材制造,对产品开展微观组织、力学性能、缺陷与残余应力测试,并对等径增材三通及其环焊缝进行耐压试验与往复循环压力波动试验.[结果]在控制总质量的前提下,优化改进三通结构后,设计压力下三通所受最大应力降低了 38 MPa,三通主管连接区域应力降低约50％.增材制造的X80三通力学性能稳定,各部位、方向心部与表面的性能及组织均匀,强度、韧性各向异性小,无厚度效应.相控阵超声与常规超声适用于增材制造三通的缺陷检测,整体热处理可显著降低增材制造三通生产过程中的残余应力.[结论]X80增材制造三通及其连接环焊缝性能远高于同钢级热挤压三通,整体可承受的最大压力超过57.5 MPa,焊接短节爆破裂纹扩展至增材三通管件肩部后停止,具有良好的韧性与止裂能力.增材制造技术提高了三通的安全性与稳定性,为低温服役环境等特殊场景适用的三通设计与制造提供了新的思路与方法.

    油气管道高强度三通增材制造X80钢

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    耦合混油发展机理与数据修正的成品油管道混油浓度预测

    杜渐郑坚钦夏玉恒张秀玲...
    796-808页
    查看更多>>摘要：[目的]顺序输送成品油管道不可避免会在相邻油品交界处产生混油段,影响站场调度计划与分输方案制定,准确预测混油段浓度分布是提高站场混油控制水平、降低混油处理能耗、防止油品质量事故的重要依据.然而,多维混油数值模型计算时间过长、难以应用于长输管道,传统数据驱动方法忽略混油发展机理过程,结果可能违背物理原理,准确度及可解释性差.[方法]通过分析混油发展机理,深入挖掘混油发展遵循的基本控制方程与初始边界条件,通过自动微分方式与深度学习模型耦合以构造物理指导的耦合损失函数,将模型预测结果约束至混油发展所对应的物理解空间内;再利用短管道初始数值解,基于管道递推滚动预测与数据修正方法,预测长输管道混油浓度分布.[结果]数值案例表明,所建模型相较传统数据驱动方法准确度更高,MAPE降低了 91％,对数据依赖程度更低,RMSE波动程度随数据量变化降低了 60％;相较Fluent数值仿真方法,计算成本降低至原先的12％;现场工程化应用实例表明,相较Taylor模型与改进Taylor模型,所提出的工程化应用框架的MAE分别降低了 71％、58％,可实现长输管道混油浓度分布高效求解.[结论]耦合混油发展机理与数据修正的成品油管道混油浓度预测方法可准确快速预测长输管道混油浓度分布,指导站场混油接收方案制定,有效提高混油控制智能化水平.

    成品油管道混油浓度预测物理信息神经网络基本控制方程滚动预测

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    复兴高含蜡页岩油冷输集输工艺关键参数确定

    王欣陶敏峰俞徐林王俊磊...
    809-818页
    查看更多>>摘要：[目的]中国石化复兴地区含凝析气轻质页岩油具有凝点高、含蜡量高的特点,易凝易结蜡.随着页岩油气生产时间增加,油井产量、含水率显著下降,加之油区自然条件差、高程落差大等不利因素,给页岩油气冷输(析蜡点以下)集输工艺带来巨大技术挑战.[方法]在分析复兴含蜡页岩油基础物性的基础上,研究低温流动条件下的油品黏度、屈服应力变化规律及含蜡页岩油乳化特征,揭示页岩油低温流动特性.分析集输工艺过程热处理温度、含凝析气及剪切作用等因素对页岩油凝点的影响,并探究不同含水率、不同溶气压力下的油品粘壁规律,得到影响管道安全输送的关键基础数据.[结果]复兴高含蜡页岩油为乳化能力较弱的轻质油,无法形成含水率大于20％的稳定乳状液,其黏度相对较低.热处理温度与剪切作用对该油品凝点几乎无影响,但油中轻组分的挥发性对凝点有很大影响,轻组分挥发会导致凝点大幅上升5 ℃.临界粘壁温度随含水率升高呈下降趋势,变化范围为13～18 ℃.随着溶气压力增加,低温流动条件下页岩油粘壁温度与黏度降低,流动性变好.冷输集输管道终点温度应高于临界粘壁温度,因此确定复兴高含蜡页岩油冷输集输终点最低温度为18 ℃,终点压力应不低于1.0MPa.[结论]研究成果可为复兴地区高含蜡页岩油冷输集输工艺提供数据支撑,对高效开发非常规油气资源具有重要意义.

    含蜡页岩油粘壁规律粘壁温度冷输集输关键参数

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