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国内外氢气长输管道发展现状及分析

蒋庆梅; 王琴; 谢萍; 屈向军 中国石油天然气管道工程有限公司; 中国石油西部管道分公司; 中国石油集团渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司
  • 氢气  
  • 长输管道  
  • 埋地管道  
  • 发展趋势  
  • 标准体系  

氢能作为重要的二次清洁能源,受到世界各能源国的高度重视,随着氢能发展、利用技术的不断成熟和完善,对于大规模集中制氢和长距离输氢来说,管道运输是最经济的方式。国外氢气管道研究起步较早,北美和欧洲等地区先后建成多条氢气长输管线,总里程逾千公里。国内氢能源开发利用较晚,氢气长输管道规模较小,目前仅建成三条几十公里长的氢气长输管道和两条上百公里的煤制气、氢气混合输送管道。在标准体系方面,欧美等地区以ASME B31.12和CGA G-5.6为基础,形成了比较完善的氢气长输管道标准体系,而国内仅有GB 50177和GB 4962用于氢气站的建设和氢气储存等,氢气长输管道领域的标准体系尚属空白。鉴于氢能源的技术、发展优势和国家氢能产业发展规划的需要,建议尽快建立国内氢气长输管道配套标准体系。

  • 智能化技术发展对油气管道行业的启示

    作者:徐葱葱; 刘冰; 张妮; 谭笑; 张巍; 马江涛; 李云杰 期刊:《油气田地面工程》 2019年第12期

    随着大数据、物联网、云计算、人工智能等智能化技术的不断发展与成熟,各行业传统管理模式逐渐发生转变,逐步向数字化、智能化发展,出现了基于大数据分析、数据挖掘、决策支持、预测分析等技术的新型管理方式。智能管道是管道信息技术领域的重要发展方向,它是综合应用现代通信、网络技术及行业相关先进技术而成的油气管道领域的智能化技术集合,未来将与大数据分析、人工智能等紧密结合,为油气管道安全可靠、优化高效、环境友好运营服务。目前国内智能管道建设和研究属于初级阶段,对于智能管道的内涵和技术的认识有限。通过研究行业内外智能化技术及应用现状,分析智能技术在油气管道的应用前景,可为国内智能管道建设提供借鉴和启示。

  • 基于群体平衡模型的竖直管内水合物浆液流动特性模拟研究

    作者:姚淑鹏; 李玉星; 王武昌; 宋光春; 施政灼; 王小玉; 刘帅 期刊:《油气田地面工程》 2019年第12期

    水合物的开发与利用已经成为热点能源问题之一。固态流开采是我国为开发非成岩水合物矿藏提出的一种绿色水合物开采方法。固态流开采是将深水浅层的水合物进行破碎流化,经过预处理后,通过管道举升至海面。引入基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡方程,对开采过程中竖直管道内水合物流动特性进行了正交试验研究。结果表明,对竖直管内水合物浆液流动摩阻影响最大的因素为水合物浆液的平均流速,而对竖直管内最大粒径影响最大的因素为浆液中水合物的体积分数。研究结果可为深水水合物浆液流动安全保障和水合物固态流开采技术的发展提供技术支持。

  • 气体阀门内漏声发射信号特征提取方法研究

    作者:张璐莹; 张宏远; 徐洋; 姜智通; 蒋鹏 期刊:《油气田地面工程》 2019年第12期

    针对石油石化装置气体管道阀门内漏难以检测和量化分析的问题,采用声发射技术对气体管道阀门内漏现象进行在线监测。在小直径阀门室内实验装置和大直径阀门室外模拟装置上,利用声发射特征参量的时域变化情况实现不同压力工况下阀门内漏状态的在线检测,得到不同工况下泄漏量与声发射特征参量的对应关系,并利用傅里叶变换和小波包分解等时频分析方法,在频域角度得到了能够表征内漏状态的特征频率信息,实现了复杂背景噪声下阀门内漏声发射信号的有效提取。实验结果表明,采用的信号特征提取方法能够从时频角度有效得到气体阀门内漏声发射特征信息,进而实现内漏状态的有效检测。

  • X60钢矫顽力与应力关系实验研究

    作者:蒋毅; 李玉坤; 董增瑞; 吴涛; 陈帅; 王鄯尧; 张洁; 崔兆雪 期刊:《油气田地面工程》 2019年第12期

    在外力作用下铁磁性材料的矫顽力会发生规律性变化,因此通过测量材料矫顽力可实现其内部应力的测量。从微观角度阐释了磁力效应机理,搭建了基于直流磁化的矫顽力测量实验平台,对X60钢试件进行了单向拉伸实验,分别在沿着拉伸与垂直于拉伸方向测量了不同载荷作用下的矫顽力数值。结果显示:随着载荷增大,垂直于拉伸方向矫顽力值规律显著,线性度好,平行于拉伸方向矫顽力变化不显著。该结论表明用矫顽力法测量运行状态下的管道应力是有效的测量方法。

  • 油田脱水站能耗分析与预测

    作者:鲍云波; 吕莉莉 期刊:《油气田地面工程》 2019年第12期

    油田脱水站是原油集输系统的关键环节,随着油田开发进入中后期,油井产量下降、含水率升高,脱水站出现负荷率低、能耗高等一系列问题。针对某集输系统脱水站,以节能降耗为目标,基于能量守恒原理建立了能量平衡分析模型,给出了相应的能耗评价指标,并对实际运行情况进行了评价。结果表明:该脱水站机泵负荷率和运行效率偏低,运行方案不合理;加热炉空气系数偏高,热效率较低。针对该站场存在的不足,提出了相应的节能改造措施。改造后,脱水站冬季运行时能量利用率提高1.60%,单位原油生产气耗下降7.58%,单位原油生产电耗降低6.80%;夏季运行时能量利用率提高2.98%,单位原油生产气耗下降14.46%,单位原油生产电耗降低4.69%;每年节气233979.6 m^3,节电303928.2 kWh,节约能耗成本905861.088元。

  • 管道开放能力评价指标体系

    作者:刘颖; 李明; 刘长林; 杨生红 期刊:《油气田地面工程》 2019年第12期

    管网开放的本质是开放管道,根据管道可供开放的能力确定对外开放程度,目前国内并无管道开放能力评价指标体系的研究成果。2014年国家能源局下发了对油气管网设施实施公平开放的监管办法。为适应国家对天然气管网设施的开放管理,在借鉴城市燃气管网输送能力影响因素的基础上,结合复杂天然气管网的特点,综合考虑气源、管网结构、管道输送效率、站场富余能力、运行管理等重要因素,建立了基于运行、调峰和应急能力的管道开放能力评价指标体系。该指标体系在2条管道上的应用情况表明了评价指标体系的正确性,为天然气行业合理确定管道对外开放能力提供了重要技术支撑,在一定程度上促进了油气管网设施公平开放的管理进度。

  • 西南山区管道某典型滑坡变形演化研究

    作者:余东亮; 王庆; 王爱玲; 吴东容; 吴森 期刊:《油气田地面工程》 2019年第12期

    长输管道经常通过地貌条件复杂、地质灾害频发的地区。为降低地质灾害对油气管道安全运行带来的威胁,对管道地质灾害的变形演化进行研究十分重要。西南山区管道某典型滑坡,因滑坡体后缘弃渣加载,在降雨条件下诱发产生滑坡,对管道形成占压,威胁管道安全运行。如滑坡发生二次滑动,管道可能存在受剪切破坏的风险。通过收集整理滑坡区地形地貌、地层岩性及地质构造等相关基础资料,对滑坡进行专业监测,分析滑坡变形演化规律,得到滑坡的主要影响因素和变形机制,并预测其变形演化趋势,研究结果为滑坡防治及管道保护提供了相关的参考和依据。

  • 稠油注CO2降黏管道输送技术研究进展及展望

    作者:陈荣; 易成高; 史洺宇 期刊:《油气田地面工程》 2019年第A01期

    通过调研稠油注超临界CO2管道降黏输送技术研究现状,分析目前研究中存在的问题,明确今后研究方向,可为稠油管道输送技术研究提供参考。目前国内外学者对超临界CO2在稠油中溶解特性、超临界CO2降低稠油黏度规律、室内环道实验、注超临界CO2稠油工艺技术经济模拟计算等进行了研究,结果表明,注超临界CO2工艺技术与加热、掺稀等传统稠油降黏输送工艺相比,在运行能耗和输送成本方面具有较大优势,但目前主要还是室内研究,距工业化应用还有很大差距,还需进一步在CO2与稠油相互作用的微观机理、溶解后与稠油的混相流动规律、溶解在稠油中的CO2在管输过程中的逸出问题、稠油溶解CO2腐蚀问题、输送工艺设计和终端CO2的分离回收工艺等方面加强研究。

  • 超临界CO2管道泄漏扩散危害及研究进展

    作者:滕霖; 李玉星; 曾克然 期刊:《油气田地面工程》 2019年第A01期

    碳捕集及封存技术(CCS)作为应对全球气候变暖的重要手段备受关注,连接捕集地和封存地的经济可行的方法是采用超临界管道输送CO2,然而超临界CO2管道发生泄漏将产生多方面危害。超临界CO2管道泄漏有其特殊性,会存在如气固两相流、低温重气扩散、干冰堆积等,因此CO2管道的安全问题不容忽视。根据超临界CO2泄漏扩散的物理特征将过程分为近场射流膨胀和远场扩散两阶段。对于近场CO2多相流动缺少特性研究,没有完整的超临界CO2多相泄漏模型,且缺少验证数据;对于远场CO2泄漏扩散,现有模型不能完整地模拟CO2从泄漏口到远场扩散全过程。为此,需要进一步研究超临界CO2泄漏过程的物理机理,研发能够快速计算泄漏事故后果的模型及评估方法。

  • 油田常用加热炉类型及发展趋势

    作者:姚淑鹏; 李玉星; 王武昌; 宋光春; 施政灼; 王小玉; 刘帅 期刊:《油气田地面工程》 2019年第A01期

    作为油气集输、处理以及输送等地面工程各个环节必不可少的设施之一,加热炉的类型和发展趋势对油气高效开发和运输有着很大影响。对不同类型加热炉进行合理的选取和使用,能够有效地提高油气田开发的经济性和安全性。目前,各油田所使用的油田加热炉主要有管式加热炉、火筒式加热炉、水套加热炉和相变加热炉等。其中管式加热炉和火筒式加热炉结构简单,一次性投资成本较低,但其安全隐患也较为严重;水套加热炉则安全性较高,但换热效率较低;作为一种新型加热炉,相变加热炉在换热效率和安全性方面表现突出。除此以外,各油田根据自身特点还研发出热声耦合燃烧油田加热炉、自力式井口加热炉、直接换热式加热炉和真空超导加热炉等。目前加热炉以改进燃烧技术和换热技术为主要攻关方向。

  • 一种简化的海管行走近似计算方法

    作者:黄志明; 张梁; 戚晓宁 期刊:《油气田地面工程》 2019年第A01期

    海管行走是海管侧向屈曲设计要考虑的重要方面,为此,提出了一种简化的海管行走计算方法,可以节约海管行走设计分析的时间。首先,基于分段线性摩擦力的近似方法建立轴向和侧向摩擦系数的理论模型,然后给出海管轴向和侧向稳定的极限模型,以及失稳后的位移计算流程及理论公式,再将公式应用于一个假设的高温海管工况,计算海管的行走结果,同一工况再用ABAQUS有限元模型进行计算分析,得到的结果很接近,误差在合理范围之内。结果证明海管行走计算方法是有效的,此方法也可用于海管侧向屈曲分析,以及侧向屈曲控制方案设计。

  • 天然气海洋平台海水系统流量测算与调试

    作者:张永伟; 范春垒 期刊:《油气田地面工程》 2019年第A01期

    天然气海洋平台海水系统的供给对象主要包括工艺冷却、发电机组冷却、甲板冲洗、卫生冲洗等单元,以及次氯酸钠发生装置、海水淡化装置、自动反冲洗装置等,工艺冷却和发电机冷却用水量较大,其余装置用水量较小,海水系统的流量需要根据各单元和装置的用水量进行测算。海水系统调试之前,先进行海水提升泵的单机调试,包括外观检查、功能测试、启动测试、性能测试,测试各项性能均符合设计要求后再进行平台整个海水管网的调试。海水系统调试作业需要多专业人员相互配合,协同完成。

  • 长距离输气管道供气方案设计与优化

    作者:宋晓丹; 曹学文; 杜翰; 杨路路; 宋存永; 边江 期刊:《油气田地面工程》 2019年第A01期

    目前,管道是天然气运输的主要方式,而长距离输气管道工程的钢材消耗量及运行费用非常高,因此在长距离输气管道工程方案设计中进行方案优选十分重要。对华南地区西气东输支干线的输气方案进行了设计,从水力和热力工艺、管道流动安全保障、管道强度和稳定性、投资费用经济性四个方面选出最优输气方案,即全线采用X70钢,涂敷内涂层,设计压力为10MPa,首站—2^#分输站采用Φ1016mm×17.5mm钢管,2#分输站—末站采用Φ711mm×12.5mm钢管,分输站和2#分输站设压缩机。同时对管道储气能力、适应性及事故工况进行了分析,为该管道工程的设计和建设提供了一定的理论依据。

  • 气固两相流中颗粒间碰撞对弯管冲蚀的影响

    作者:孙晓阳; 曹学文; 谢振强; 付晨阳 期刊:《油气田地面工程》 2019年第A01期

    直接将模拟蒙特卡罗(DSMC)方法引入CFD冲蚀预测技术,颗粒运动被分为平移运动和碰撞运动,颗粒平移运动由Eulerian-Lagrangian框架下的离散相模型(DPM)求解,计算颗粒间碰撞运动时采用DSMC方法用少量采样颗粒代替真实颗粒,可有效节省计算资源。提出一种可计算颗粒间碰撞的CFD冲蚀预测方法,研究气固两相流中颗粒间碰撞对弯管冲蚀速率的影响,结果表明:计算颗粒间碰撞时弯管内拱侧的无颗粒区变小,最大冲蚀位置沿外拱轴线后移5°,同时V形冲蚀痕迹的两翼向外侧扩大。对比5种冲蚀预测模型的计算结果,其中Oka et al.模型计算结果与实验值最贴近,计算颗粒间碰撞使误差进一步降低。

  • 气液分离计量装置内部流场的数值模拟研究

    作者:董艾平; 刘董宇; 黄珊 期刊:《油气田地面工程》 2019年第A01期

    为了克服目前油井计量装置只能对气相进行计量,不能对液相进行计量的缺点,对不同气相浓度、流速以及黏度条件下的气液分离计量装置内部流场开展数值模拟研究。追踪不同条件下装置内气液界面位置,结合气液分离装置结构特点与气液界面变化特征,分析现有气液分离装置可以满足的油气流动工况。分析结果表明,提高气相入口流速可以提高分离效果,增加分离出的液体比例,入口气相浓度对分离效果有影响;液相黏度增加,分离效果变差,装置内液位高度增加。研究结果为结构改造,实现气、液同时计量奠定了基础。

油气田地面工程

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