面向智能油田的集输管网工艺模拟软件研制

针对集输管网多相输送体系、不同拓扑结构及输送工艺在数字油田智能化建设中的仿真模拟需求,基于图论方法和管网对象设计了可表示复杂连接关系的通用管网数据结构,耦合流动单元水热力数学模型与节点平衡关系建立了普适性的管网非线性方程组,提出了鲁棒性高的求解方法。以油田集输工艺设计、运行及优化等场景中独立使用或在综合管理系统中集成应用为目标研制了计算软件,通过对比商业软件计算结果,验证了所开发软件的适应性和准确性,同时从工程实用方面探讨了其应用前景。     

成品油管道水击超前保护优化方案

成品油管道发生泵站意外停电事故后通常执行水击超前保护程序,该保护方案对管道的安全性有决定性影响。为了确保管道从事故前稳态安全平稳过渡到事故后较优的运行状态,需要制定最佳的水击超前保护方案。对成品油管道泵站意外停电水击工况进行分析,以水击事故发生后下一稳态时输量最大且各调节阀节流压力之和最小为目标,建立优化模型,相应的约束条件为全线不超压、不汽化。模型求解采取两种不同策略:事故站下游以各站出站压力最低为目标分别寻优,采用水力坡降线平移法求解;事故站上游以整体总节流最小寻优,为了提高求解速度,采用深度优先搜索法求解。以某成品油管道泵站意外停电事故工况为例,对该优化模型进行实例应用,并根据优化结果制定水击事故过渡过程的控制逻辑,并使用仿真软件SPS验证了控制逻辑的合理性,表明该优化模型合理可靠。     

成品油管道调度计划制定中应考虑的因素

结合西南管道调度计划的制定实例,介绍了制定成品油管道调度计划过程中需要考虑的批次、输送顺序、市场需求、泵的最小连续稳定流量、流量计工作范围、管道最小输量约束和各站场的罐容约束等7个主要因素的具体内容及其重要性。指出只有着重考虑这些因素,才能简化人员的计划编制,制定出合理、高效的分输计划。     

成品油管道实时应用软件

目前,SCADA系统已成为现代油气管道系统不可缺少的一个重要组成部分,为了更好地管理成品油管道系统,结合现场需要,对SCADA系统所采集的数据进行二次开发和利用.介绍了成品油管道实时应用软件系统的组成,给出了各个软件的程序框图和应用功能.     

利用阀调节控制管道加油系统的水击压力

采用特征线法模拟了管道加油系统内阀门关闭的水力瞬变过程,结合工程实际提出了两种可行的阀调节防护措施。实际应用表明,将阀调节基本原理应用于机场管道加油系统,可有效降低加油系统管道的水击压力。     

气液两相流瞬态数值模拟

多相流动的瞬态数值模拟最常用的是双流体模型,由于受技术垄断的影响,其相关求解资料较少.为此,通过采用有限体积法,将SIMPLE算法推广到两相流形成SIMPLE-MF算法,用于双流体模型的求解效果较好,并开发了两相流瞬态模拟程序.     

输气干线放空系统水力特性

高压输气干线放空管路内的介质属于非稳定流动,其水力计算不能采用一般站场管路适用的达西公式。为此,以Fano方程为基础,运用流体力学及输气管路流动基础理论进行程序编写,计算程序可实现对各时刻放空所对应的瞬时放空量、累计放空时间、截面压力及温度、储气量的求解。将程序计算结果与图解法计算结果进行对比,误差在2%以内,同时,程序计算法弥补了图解法仅能求得瞬时放空量而无法求得其他参数的缺陷。基于放空系统算例模型,对放空管路长度、管径、内壁粗糙度以及干线气体温度、压力等影响放空管路水力特性的主要因素进行分析,结果表明：放空管路长度和管径对放空系统影响较大,其他因素影响较小。以上研究可为输气干线放空管路系统设计提供参考依据。（图12,表2,参10）     

不同温度下单相含蜡原油的蜡沉积规律

针对石油工业中的蜡沉积问题,利用冷指实验装置研究了单相含蜡原油体系冷却液温度、油流温度和同一温差不同温度区间对蜡沉积规律的影响,得到了单相含蜡原油蜡沉积规律的宏观特性,并利用高温气相色谱（HTGC）装置分析沉积物组分的宏观变化。在相同油温条件下,随着冷却液温度的升高,蜡沉积速率减小而沉积物中高碳数组分比例增大;在相同冷却液温度条件下,随着油温从凝点附近增大至析蜡点以上,蜡沉积量先减小后增加最后再减小,沉积物中高碳数组分比例增大;在同一温差条件下,随着温度区间温度的升高,蜡沉积量的变化有波动但油温在析蜡点附近沉积量达到最大值,沉积物中高碳数组分比例一直增大。针对实际管流,环境温度基本恒定,通过升高入口油温减少沉积的发生,因此,在含蜡原油管输中,入口油温的选取对整个管输过程中蜡沉积的形成以及形成后的清理很重要。根据实验结果,入口油温不是越高越好,应保证入口油温低于析蜡点且整个管输过程中高于凝点5℃左右。（图6,参12）     

海洋L形立管系统不稳定流简化计算模型

根据严重段塞流4个阶段的特点,针对L形立管系统不稳定流建立了一维准平衡态简化计算模型,其忽略摩阻和加速度的影响,立管中气相穿透过程应用漂移流模型。气相穿透、气液喷发阶段采用特征线方法求解,并引入气相密度偏移修正过程,能够对典型严重段塞流和液塞长度小于立管高度的过渡严重段塞流进行模拟。将模型计算结果与实验室结果以及其他文献的实验数据进行对比,结果表明模型能够对L形立管系统中的两相不稳定流动进行较准确的模拟。（图2,表3,参16）。     

兰成渝成品油管道分输调度软件的开发与应用

结合兰成渝管道实际生产需要,研发了一套与之相适应的管道分输调度软件.该软件由原始数据的输入、分输计划制定和输出三个独立模块构成.现场应用表明,该软件实用性强,用于编制和生成管输油品分输计划较为便捷、高效.该软件的应用可及时为管道经营者提供准确的管输油品的输送计划和信息,利于成品油销售商及时抓住市场契机获取更大的经济效益.