埋地管道自然锚固规律研究

目前,天然气长输管道建设发展迅速,其安全性能被列为工程第一要素。埋地管道的安全评价与力学分析为管道设计与运营提供了重要的参考。管道与土壤相互作用,部分管段存在自然锚固现象,其分布规律值得研究。基于土壤位移—应力变化特性,分析了土壤对埋地管道的约束方式;结合土壤摩擦特性,推导了埋地管道自然锚固段分布规律;借助CAESARⅡ软件,模拟了特定工况的自然锚固分布,并与公式计算结果进行了对比分析。其研究成果为设计人员分析埋地管段锚固规律、掌握分布计算方法提供了借鉴。     

埋地长输管道弯头温度应力分析及保护措施

埋地长输管道弯头的强度校核是油气长输管道工程设计中的重要环节。对长输管道水平弯头及纵向弯头的温度应力进行了计算,通过对计算结果的分析,提出了相应的代替设置锚固墩的热煨弯头保护措施,用于指导工程设计。     

天然气长输管道压气站最大操作压力研究

中国天然气长输管道系统站场的压力设计通常与线路管道一致,遵循GB 50251《输气管道工程设计规范》,规范规定了最大允许操作压力(MAOP)等于或小于设计压力(DP),但管道的最大操作压力(MOP)与MAOP之间的裕量,并未强制要求。多年来,国内长输管道系统一般在压气站压缩机出口MOP与DP之间留出0.15 MPa裕量,但裕量是否合理并未得到论证。通过研究国内外长输管道系统设计规范,找出限制MOP的依据主要是事故工况下瞬变压力的超压值应不大于MAOP的10%,利用SPS模拟分析事故工况,对DP为10 MPa的长输管道常规做法进行了验证。结合现场实际运行压力的波动情况,给出了合理确定MOP的建议,对保证长输管道系统的安全、经济运行具有重要意义。     

山区长输管道陡坡地段施工技术

山区长输管道陡坡地段的施工,主要在布管、窜管、稳管方面存在较大难度,需采取特殊措施才能保证安全高效施工。在西南成品油管道工程陡坡地段的施工中,采用了卷扬机牵引小炮车布管法和溜管布管法,有效地解决了陡坡地段施工的难题。与以往设置滚轮进行管道施工相比,既简单又经济可行,降低了施工难度,缩短了工期。文章介绍了这两种方法的具体实施过程及注意事项。     

中加长输管道工艺设计标准对标分析

近年来中国长输管道实现跨越式发展，与此同时管道标准系统性、先进性以及对安全运行的支撑作用成为研究热点。加拿大是油气管道行业发达国家，在长输管道设计建设、安全运营以及法规标准方面有借鉴价值。分别从地区等级、设计压力/温度、应力载荷、壁厚计算和截断阀室等方面，开展中国与加拿大管道标准对标分析。加拿大管道标准先进性表现在规划发展区按照较高地区等级设计维护、附加载荷应力示例因素、输气管道温度设计原则、较高管道设计系数和阀室间距调整等。加拿大长输管道设计标准的先进理念有助于提高中国长输管道设计建设和运行管理水平。     

高含硫气液混输管道在清管工况下的瞬态流动规律及优化设计

针对目前对高含硫气液混输管道清管工况瞬态流动规律认识不足,导致管道设计压力与终端段塞流捕集器尺寸不好确定的问题,以某高含硫气田为例,采用数值模拟方法,研究了清管过程中管道起点压力、管道终端排液量等参数的变化规律,分析了管内气相流速与原料气气液比对清管工况的影响,进而提出了高含硫气液混输管道设计压力与终端段塞流捕集器尺寸的优化确定方法:①当管内气相流速介于2~6m/s时,清管中管道起点压力超压现象不明显,清管时宜将管内气相流速控制在此范围内;②当管内气相流速或气液比减小时,清管中管道起点压力峰值和终端排液量均将增大,但不同管道的增大幅度并不一致,管道越长、高程差越大,其增加幅度越大;③在设计阶段,应根据管道运行后期可能会遇到的低管内气相流速与低气液比工况参数来确定管道合理的设计压力与段塞流捕集器尺寸。该成果可为高含硫气液混输管道的优化设计与清管操作提供依据。     

长输天然气管道压气站运行分析

为了研究长输天然气管道压气站的调控运行技术,以长输天然气管道压气站运行经验为基础,分别对长输天然气管道压气站运行的平稳工况、启机工况、停机工况和特殊工况进行详细的分析,找出各自的运行规律及特点,提出了采取控制机组转速、启机、停机等相应的压气站及压缩机组的运行调整措施,保障天然气管道的运行安全。对压气站或压缩机组的切换过程进行研究,在切换过程中应首先遵循先启后停原则,根据切换压气站或压缩机组上、下游的压力情况调整机组的转速,从而保证运行平稳。以上研究对长输天然气管道压气站的调控运行具有一定的指导意义。     

原油管道工况仿真

工况仿真对于合理确定原油管道的设计方案和安全运营管理有着重要意义。原油管道的工况仿真包括静态仿真和动态仿真两个部分，两者相互补充，缺一不可，对管道的各种运行状况进行准确的描述。为设计和运行调节提供可靠的依据。文章详细讨论了原油管道瞬变流动的数学描述及有限差分求解方法，并分别分析了对简单管道和长输管道不稳定工况的仿真。     

陡坡山区段管道施工的安全技术措施

陡坡山区段管道施工安全隐患大、危险性高,常常发生山体滑坡、滚石伤人、人员、设备坠落等危害。传统山区陡坡段管道施工以人工布管,采取人海战术进行,经常发生人员伤亡、设备损坏、工期滞后等情况。在以陡坡山区为代表的西气东输16标段、晴隆管道工程、忠县—武汉输气管道工程中,采取了机械布管、索道布管、轻轨布管、炮车布管、沉降布管等施工安全技术措施取得了成功。本文以忠县—武汉输气管道工程一标段为例,进行论述陡坡山区段管道施工的安全技术措施。     

高陡边坡输气管道的受力特性分析

为了探究高陡边坡对输气管道安全性的影响,应用ANSYS有限元软件,考虑管道和土体之间相互作用的非线性,建立了高陡边坡处管土相互作用的三维有限元模型,分析了设计工况下管道的应力状态。通过计算发现,高陡边坡处管道的应力集中和最大纵向位移主要出现在下坡段弯管处,管道承受的最大Von Mises应力为189 MPa,最大纵向位移为3. 79 mm,椭圆度为1. 23%,均满足规范要求,高陡边坡处管道的通行方案可行。为了确定合理的管道通行方案,分析了坡高、管径、内压和壁厚对管道应力和变形的影响,分析结果表明:当坡高大于15 m时,应采取增加支墩、采用阶梯式下坡等方式,以减小重力载荷对下坡段弯管的直接作用;大口径管道更容易发生强度和稳定性失效破坏;当内压达到7. 5 MPa时,管道将发生强度失效,但未发生稳定性失效;随着壁厚增加,管道的应力和椭圆度均有所下降,但下降幅度并不大。研究结果可以为山区管道的设计和安全防护提供一定的技术支撑。     

绥中36—1油田70km海底长输管道设计中遇到的几个问题

绥中36—1油田的原油属重质高黏稠油,原油的物性,尤其是含水原油的黏度值对长输管道的输送作业影响很大,准确地选择含水原油的黏度值,即油水乳状液的黏度值,是确保海底管道正常有效工作的关键;同时长输管道的非正常工况,尤其是最小输量的确认及停输后再启动工况的研究,也是非常重要的。本文叙述设计中对上述问题的考虑及处理方法。     

绥中36—1油田70km海底长输管道设计中遇到的几个问题

绥中36-1油田的原油属重质高黏稠油,原油的物性,尤其是含水原油的黏度值对长输管道的输送作业影响很大,准确地选择含水原油的黏度值,即油水乳状液的黏度值,是确保海底管道正常有效工作的关键;同时长输管道的非正常工况,尤其是最小输量的确认及停输后再启动工况的研究,也是非常重要的.本文叙述设计中对上述问题的考虑及处理方法.     

高压长输天然气管道站场管线全地上敷设的应力分析

目前国内在役的高压长输天然气管道站场工艺管线的主要敷设方式为混合式敷设。为了消除埋地工艺管线在运行过程中出现的沉降问题,提出管线全地上敷设方案。通过梳理应力分析要点和理论分析,搭建了节点应力分析模型,并对安装方案、支吊架设置、计算参数、计算工况进行合理选取。经过对可能存在较大应力的主管线与强烈振动的放空管线的应力和位移进行模拟计算,结果表明,站内管道最大应力和位移量均在允许范围内并满足规范要求。因此,高压长输天然气管道站场工艺管线全地上敷设方案是可行的。对比传统安装方案,全地上敷设方案在施工难度、防腐与阴极保护效果、巡检与维抢修方便性、工程造价方面均具有一定优势,对类似项目的设计具有一定的参考意义。     

输油管道梁式直跨段弯管处应力的数值计算

在长输埋地管道施工过程中,由于地形复杂多变,弯管被广泛应用于管路系统,但是在特殊的环境条件下,弯管往往是管路系统中应力集中的部位,在一定的条件下会引起塑性变形,给管道的安全运行带来隐患。应用有限元分析软件,对埋地输油管道的特殊点处(弯管)的应力进行了数值计算与分析。结果表明:跨越段弯管的安装角度应为30°~60°,在此角度范围时,既可以满足管线所需的应力要求,也能够缩小架空段的应力变化;随着河道土体长度增加,土体沉降作用的影响范围变大;当弯管角度一定,曲率半径增加时,管段所承受的应力范围会变大,但弯管处所承受的应力会相应减小.     

大坡度段管道试压后扫水爆管事故原因分析及预防措施

某长输管道山区段在试压排水后用清管器扫除残水的过程中,出现了大坡度段管道末端爆裂的事故。文章详细分析了该段管道的存水情况,对清管器在大坡度段高速运动对末端管道产生的冲击力进行了计算,结果表明清管器撞击管底液柱时产生的瞬时局部压力超过管道的抗拉强度,造成管道爆裂,并提出了解决方案。     

埋地湿天然气管道安全停输时间计算方法研究

为了防止湿天然气管道在停输过程中水合物的形成,有必要对管道的安全停输时间进行计算。湿天然气管道在停输过程中,管内介质与周围环境进行热交换,停输时间过长可能会导致水合物形成,造成再启动困难。采用多相流模拟软件对安全停输时间计算方法进行了研究,利用有限元方法分析停输时埋地管道及周围土壤温度变化情况,将天然气温度与水合物形成温度进行对比,计算湿天然气管道安全停输时间,并研究了不同输送工况下安全停输时间变化规律。一般说来,安全停输时间随着输量、起点温度、环境温度增加而延长。所以,准确计算湿天然气管道安全停输时间对于指导气田安全生产具有重要意义,可以为计划停输方案制定提供依据,防止事故停输工况下水合物的形成,提高输气管道操作安全性。     

果子沟段的线路设计

西气东输二线管道工程在新疆伊犁果子沟翻越天山山脉,整个果子沟段不仅有7条山岭隧道,还有施工难度极大的38道弯,且沟内管道沿线地质灾害分布较多,沟谷狭长且常年流水不断,管道设计、施工难度大。从果子沟段线路的优化设计、管道壁厚设计、38道弯高陡段线路纵向设计以及水工保护设计等几个方面介绍了该段管道线路的设计方法。     

基于CAESARⅡ软件的井口管道优化设计与疲劳分析

井口区是海洋石油井口平台安全等级最高的区域,井口管道布置和支架设计是否合理,直接影响整个平台的安全。井口平台投产后发生采油树上升现象,如果不采取适当措施,将会造成管道应力超标、管道支架脱空和井口管道疲劳失效。为了有效解决采油树上升产生的问题,以某海上气田项目井口管道布置方案为例,应用CAESARⅡ管道应力分析软件优化井口管道布置,编制了应力分析和疲劳分析工况,详细介绍了井口管道应力分析和疲劳分析的计算方法和分析思路,校核了持续应力、位移应力、偶然应力和疲劳应力,评估了采油树油嘴和G-Clamp卡箍的受力情况,为井口管道布置和计算提供工程参考。     

基于管道应变监测的滑坡灾害预警与防治

因其复杂性、多发性和较强的危害性,滑坡地质灾害是长输油气管道难以回避的重大安全风险之一。作为管道完整性管理的核心技术,管道应变监测和应变分析能够直观、定量地获得地埋工况条件下管体本身的即时应力应变数据,在及时发布承灾体（管道）变形预警的同时,还可以对致灾体（滑坡灾害）的治理过程进行指导和评价灾害治理的实际效果,从而给运营商带来明显的减灾效益。为此,以某天然气管道的受灾管段为例,进一步阐明了管道应变监测的应用方法和在治理中的实际效果,论证了管道应变监测及其分析技术的适用性和可靠性,为长输油气管道地质灾害防御提供了一个新的、有效的技术思路。     

试压工况下盾构隧道内输气管道应力分析

目前输气管道的应力分析主要针对普通埋设管道,对隧道内的输气管道（尤其是在试压工况下）的应力分析还比较少,一般情况下管道试压压力大于运行压力。因此,有必要分析试压工况下穿越输气管道的应力分布情况。为此,采用CAESARⅡ建立了试压工况下XX竖井盾构隧道穿越管道的应力分析模型,得到了穿越管道的应力分布情况,确定了应力关键点,校核了管道强度,通过实例分析发现管道应力的最大值在管道的弯管处。一次应力、二次应力和管道自重引起的应力对比分析结果表明,在试压压力较高的情况下,内压是产生管道应力的主要因素,而温度、管道自重对管道应力的影响很小。最后建议：在穿越管道的设计中应进行试压工况下的应力分析,以便找出应力集中点,采取相应的工程措施,保证穿越管道的安全运行。