基于超声Lamb波的固井质量评价新技术与应用

为了解决传统的CBL/VDL声波测井、扇区水泥胶结测井以及超声脉冲回波测井均不能准确评价轻质水泥固井质量的难题,提高低密度轻质水泥固井质量评价的准确性,基于超声“脉冲-回波”检测原理,研制超声Lamb波固井质量评价测井仪,建立弯曲型Lamb波衰减率、垂直回波共振效率与套管外介质声阻抗之间的关系模型,构建固液气三相介质评价图版,结合轻质水泥刻度井测试,建立了基于超声Lamb波的固井质量评价新方法。该方法可有效评价低密度轻质水泥固井质量和检测确定水泥返高位置,解决了轻质水泥固井质量评价难题。应用表明,该技术为低密度轻质水泥固井质量检测与评价提供了新思路,同时超声Lamb波固井质量评价测井仪还可以实现套管居中度和套损检测评价,可为固井质量评价和井筒完整性检测提供依据,应用前景广阔。     

海底油气管线超声波检测系统设计与应用

超声波检测具有可测量绝对壁厚、适应材料多样性等特点,因此超声波检测是海底油气输送管道检测的重点研究方向。介绍了超声波检测原理及超声波检测系统的总体构成,确定了超声波通道数的选择方法及探头工作频率的计算和选择方法。试验及应用表明,海底油气管线超声波检测系统各项指标基本达到技术要求,能够准确检测出正常回波下的壁厚信息及管道的螺旋焊缝、直焊缝等特征轮廓;该检测系统会受到气泡的影响,因此应在投放装置上研究介质中气体排放措施。     

管道气液螺旋分离器

讨论了在管道上安装螺旋气液分离器的两个新用途 :①提高分离器的能力 (或对于给定流量情况下减小所需容器体积 ) ;②降低混输管线的压降。管道螺旋气液分离器是一种可分离部分气液的设备 ,没有活动部件 ,无电源或液位控制要求。直径一般为几个英寸 ,大致与管径相同 ,可作为一个带法兰的短管安装在管线上。在油田现场验证第一种用途时 ,此分离器安装在普通分离器的进口管线上 ,来液在进分离器前 ,用此分离器分离出部分气 ,分离器的液体处理能力几乎增加了一倍。在验证第二种用途中 ,管道螺旋气液分离器用来分离气液混输管线上的气 ,这部分气可作为井场举升气。安装此分离器后 ,集油管线中的大部分气被分离 ,降低了回压 ,为产出液提供了更大的空间。本文介绍了管道螺旋气液分离器安装前后的运行情况、设备结构、管线设计和运行条件 ,还讨论了设备设计、运行和设计程序的预测对比情况     

起伏管气液两相携液能力的试验研究

为了研究气田中地面起伏管线的输送特性，采用室内模拟试验与数值模拟相结合的方法，研究管线积液情况和气量、液量和倾斜角等因素的影响规律。通过倾斜管线气液多相流室内模拟试验测量了不同气量、液量和倾斜角下的压降和携液量，发现压降和携液量随气量、液量的增加显著增大。当气量在35～70 m³/h时，由于管内形成了段塞流，携液量波动较为明显。起伏管线的沿程持液率模拟显示，积液主要位于凹陷段和上倾段，且随着气量增大，逐渐向上倾段偏移。当倾斜角增加时，上倾段的持液率不断下降然后上升，在6°时具有最小值，压降则随角度线性增大。基于试验数据和马克赫杰-布里尔计算方法，建立了起伏管路上倾段的持液率预测公式，误差低于5%。研究结果可为集输管线的防积液工艺参数优化提供参考。     

气液混输起伏管积液起塞特征数值模拟

地形起伏地区的湿天然气集输过程中,湿天然气中的水分容易聚集在管道底部位置较低的区域,并形成积液,进而引发液塞的形成,使得管道内流量及压力发生剧烈波动。为准确获得气液两相液塞的起塞过程及特征参数,建立内径为150 mm、长16.5 m的起伏管线模型,利用VOF界面捕捉方法建立三维数值模型,对液塞起塞进行数值模拟研究,得到了液塞体的相分布,压力、速度分布,气液界面的起塞和演化过程,以及积液液面起塞的临界表观气速;分析了表观气速及积液量对液塞形成时管道压降的影响。模拟结果表明:积液液面由于KelvinHelmholtz不稳定效应形成液塞;液塞头部速度及上半部分液体速度对液塞的运动起决定作用;液位高度与管径之比小于0.6时,不形成液塞;液塞形成时的压降会随表观气速及积液量的增加而增大。     

涪陵页岩气田集气干线积液规律研究

涪陵页岩气田集气干线位于山地丘陵地带,地形起伏较大,管内流动复杂,能量损失严重,在低洼处易产生积液,从而增加管线输送阻力,降低输送效率,严重影响管线安全运行。从集气干线积液机理出发,利用Fluent软件对管内气液两相流场进行模拟计算,基于液膜模型假设,建立考虑液膜不均匀分布的临界携液流速计算方法,计算结果与模拟结果吻合,均表现为倾斜角50°左右最难携液。针对管线内气体携液量难以估算的问题,引入遗传算法,以管线计算压差与实际压差误差最小为优化目标,对管段内液体流量进行拟合,在此基础上建立管线积液量计算方法。以涪陵页岩气田某管段为例进行了实例计算,结果表明积液量计算结果与清管结果吻合,积液主要发生在输气量较小、倾斜角较大的A-B段和C-D段。     

带垫板焊缝的超声检测回波识别

为了准确识别带垫板焊缝进行超声波检测时出现的真假反射回波信号,对带垫板的单面焊双面成形焊缝(包括管道对接环焊缝、 T形和角接焊缝)超声检测的反射回波信号的产生原因及特点进行了分析,并分别提出了识别真假回波信号的技术方法。分析认为,精确校准距离轴线(时基扫描线),寻找回波源的最佳反射角,精确确定回波源的坐标,是正确判断焊缝真假缺陷的关键,同时指出超声检测人员应熟悉焊接结构和焊接工艺,有助于进行正确的判断。     

多起伏湿气集输管线工艺计算方法优选

多起伏低持液率天然气集输管线的工艺计算是当前亟待解决的问题之一,已有的多种计算方法各有其局限性。为此,需要筛选出适用的计算方法准确预测多起伏湿气集输管线的积液和压降,为管线的高效运行和清管方案制订等提供依据。在考虑了热物性参数变化以及天然气多组分相平衡的基础上,采用C语言编制了5种常见工艺计算相关式或模型的计算程序,分别模拟了普光气田P201站至集气末站集输管线的多种运行工况,并与现场生产数据进行对比分析。结果表明：向上倾斜管段采用Beggs & Brill相关式、水平管段采用Eaton相关式、向下倾斜管段采用Xiao & Brill模型能够比较准确地预测多起伏低持液率管线中的积液量;Eaton相关式、DuklerⅡ相关式以及Mukherjee & Brill相关式预测的压降值偏小,而由Eaton Flanigan相关式、DuklerⅡ Flanigan相关式及Xiao & Brill模型计算得到的压降值偏大;Flanigan相关式过高地估计了低持液率管线中的高程压降损失;由Beggs & Brill相关式计算得到的压降精度较高,对此类管线的初步设计及运行模拟有较好的指导作用。     

热力学性质对于准确预测管线运行至关重要

几乎所有管输天然气中都含有少量重组分。正确描述重组分的参数能更准确地预测气体露点和液体形成 ,这对天然气管线运行至关重要。本文用Maddox和Lilly法计算其参数 ,并详细介绍了一种计算单气相和气液两相天然气管线中压降的算法。将这种算法用于实际的和假想的管线都得出令人满意的结果 ,该算法可预测天然气管线中单相和低含液量气液两相流的压降和流动条件     

地下不明管线的几种排查方法

温度测试法是运用测温仪(通常用远红线测温仪)对管线的表面温度进行测试,通过对测试出的温度数值分析可初步判断管线内介质的一些特性；流量检测法是运用超声波流量计对不明管线检测流量,根据检测流量数值来判断管线内介质的特性；探测仪探测法是运用专门的金属探测仪对不明地下管线进行探测的一种方法,探测仪可探明管线的走向、拐点、埋深及起、终点位置等内容,可快速为不明地下管线查明身份.     

湿天然气输送管道积液发展过程影响因素分析

针对湿天然气输送管道运行过程中存在的积液问题,基于OLGA软件的清管工艺瞬态仿真方法,建立了积液在湿天然气管道中的发展过程预测模型,对积液发展过程及其影响因素进行分析。研究表明:受环境温度、运行压力、介质组成以及管道流速等的影响,湿天然气管道中的液相从凝结析出到发生沉积直至积液量达到稳定的时间往往会持续数天到数月不等;在其他运行条件不变的情况下,湿天然气管道中的积液量随着环境温度的降低、运行压力的增大以及含水量的增加而增加,管道积液发展持续的时间会随着环境温度的降低、含水量的减少以及管道流速的减小而延长。其中,含水量和管道流速是影响湿天然气管道积液量以及积液发展持续时间的关键参数。     

油气管道并行敷设热力影响

对两条输油管道并行敷设的热力影响规律已有研究,但对输气管道和输油管道并行敷设热力影响情况尚未清楚。采用有限容积和有限差分相结合的数值模拟方法,对工程实际中可能存在的3种典型油气管道并行敷设方式（热油管道与输气管道低温段,冷输油管道或热油管道低温段与输气管道高温段以及热油管道与输气管道高温段并行敷设）的热力影响规律进行了研究。在这3种并行敷设方式下,分析得到了并行敷设的油气管道采用不同管间距时,沿线油温和气温相对于单管敷设的最大温差变化范围和热力分布特征。     

基于WSR的岩溶区域管道破坏特征与风险管控措施

岩溶区域乡镇天然气管道不可避免地受到岩土活动的影响,难以抵御土层错动作用和地表破坏所引起的永久性地面位移。在准确把握岩溶区域埋地管道破坏特征的基础上,建立岩溶区域乡镇天然气管道风险管控的物理-事理-人理（WSR）模型,并基于此从物理-事理-人理三个维度提出岩溶区域埋地管道的风险管控措施。研究表明:岩溶区域管道失效的最主要原因是管周土体与埋地管道的力学参数及变形性能差异,管道破坏模式主要分为拉伸破坏与屈曲破坏。为有效开展安全管理,既要注重在明确管道失效规律的基础上控制、减弱乃至消除危险源（物理）,完善管道运行过程中的安全管理及应急处置（事理）,也要运用法律、政策等手段规范相关主体的行为活动、营造良好的外部环境（人理）。     

清管过程中隧道内输气管道应力分析

清管是保证管道能够长期在设计输量下安全运行的基本措施之一,清管过程大致分为试压后清管和正常工况下清管两部分。我国大部分天然气管道分布在丘陵、山地等地形起伏较大的地区,清管模型大多没有考虑地形起伏或高差对清管模型的影响。受力模型与管内的清管器运动有直接关联,只有建立合适的清管器运动瞬态模型,并与清管过程中输气管道受力模型相结合,才能较为准确地模拟出实际的应力状况并定量给出清管对管道的影响,以期指导清管作业。     

天然气长输管道裂纹的无损检测方法

随着天然气管道铺设越来越多，输送气体压力不断提高，在役天然气管道的安全运行问题受到广泛关注。在管道腐蚀缺陷无损检测技术较为成熟后，天然气管道检测技术的研究重点逐渐转到如何对裂纹缺陷更有效、更准确的检测上。针对天然气长输管道裂纹检测的技术特点和难点，综述了天然气长输管道裂纹缺陷的无损检测方法及其发展趋势，重点分析电磁超声、远场涡流和漏磁检测等方法的特点和不足，探讨利用激光超声和磁致伸缩方法检测天然气长输管道裂纹的可行性，并介绍现有裂纹类缺陷检测信号的定量解释方法和存在的问题，指出加强具有自主知识产权的长输管道裂纹检测技术研究，探索裂纹缺陷定量评价方法的重要性。     

天然气管道积液红外成像检测方法

传统天然气管道积液量的测量方法存在积液检测精度低、具有安全隐患等问题。为此,提出一种新的基于红外成像的非介入式测量法：利用管道内部气液两相之间热容差别大及对流换热的性质,对外管壁加热,使气液两相在管道外壁形成温度梯度,再利用红外热像仪测量外壁温度,形成温度分布图像,结合智能图像处理技术,对高压天然气管道积液进行实时高精度检测。实验室和现场试验结果均表明,该方法测量误差小于10%,能够满足天然气管道积液现场检测的要求。     

小波奇异性分析在管道泄漏检测中的应用

输油管道泄漏诊断过程中.复杂噪声背景下的港式泄漏信号往难以检测,因此泄漏点的定位准确度也无法得到保障。而将小波变换在模极大值处理中的优势心用到管道泄漏检测与定位信号分析中.根据信号小波变换模极大值和信号奇异点之间的关系,由小波变换模极大值沿尺度变化趋势分析出压力的突变点.计算出管道泄漏产生压力波传播到上、下游监测点的时间差,利用负压波定位泄漏的常规公式确定出泄漏点在位置。实验证明.该方法能快速准确地捕捉压力信号突变点,并定位管道泄漏位置。     

胜利油田高含H_2S区块隐患管道腐蚀检测分析与治理措施

针对胜利油田临盘采油厂部分高含H2S区块埋地管道腐蚀、穿孔频繁的问题,利用电流梯度法、电位梯度法及超声波测厚技术对3条典型管道进行了腐蚀检测,并对腐蚀产物进行了X射线衍射分析,最终确定3条管道分别因油井出砂冲刷腐蚀、无缝钢管预制成型偏差和违章占压导致较大安全隐患,而H2S不是引起管道腐蚀或失效的主要原因;从存在严重腐蚀管道的更换、占压管道改线敷设、避免冲刷腐蚀等多角度提出了综合治理措施。     

基于连续油管的超声波管道检测装置设计

随着管道在油气能源输送中起到的作用越来越大,其检测问题也日益突出.管道所处环境比较特殊和复杂,所以对管道检测装置的结构设计有较高要求.对国内外超声波管道检测器发展进行了综述,将连续油管技术与管道检测技术相结合,提出了一种基于连续油管的管道超声波检测装置设计方案,对传感器和探头环等关键部件进行了计算选型和设计.对管道超声波检测器的发展具有指导意义.