海上平台高温高压气田井口管道应力分析

为了保证南海东方1-1高压气田F平台高温高压井口管道的安全运行,对其进行应力分析,将操作压力、设计压力、水压试验压力、地震荷载、风载、操作温度、设计温度组合为52种工况,对高压管道系统进行一次应力分析、二次应力分析、偶然应力分析、法兰泄漏校核和疲劳分析。利用管道应力分析软件CAESAR II进行建模计算,调整管道布置、增加弹簧支架和降低累积损伤应力使管道系统应力满足规范要求。东方1-1气田F平台已经于2015年6月份投产,目前运行良好。     

石油化工管道压力试验问题探讨

根据国内外现行管道规范的要求,石油化工管道在安装完成后一般要进行压力试验。压力试验有液压试验、气压试验、液压+气压结合试验等多种方式,一般情况下优先选用液压试验。但由于石油化工管道的介质特性、工况条件、材质规格、连接形式及布置方式千差万别,同时也受现场条件限制,部分管道进行液压试验存在一定困难,除此之外,采用气压试验危险性较大,相关标准规范对于气压试验也有相应的限制条件,故管道系统采用气压试验时可能存在不可实施性和局限性。因此,在制定管道压力试验方案时,既要考虑试验质量、管系安全及试验成本,也要考虑压力试验的可实施性。压力试验中的压力计算需同时考虑管道设计温度、管材属性、管道元件的承压能力等因素,避免因压力试验致使管道元件损伤。压力试验温度选择时应注意避免造成管道低温脆性破坏。     

系统水压试验及自动稳压阀门

系统压力试验是站库及油气集输管道施工中的一项重要检测试验，它是全面考查系统能否满足设计要求，能否达到安全、正常运行的重要检测手段和工程验收环节。GB235－82（工业管道工程施工及验收规范），SYJ4022－93（油田集输管道施工及验收规范），对管道压力试验的方法及程序作了明确规定。水压试验因灵敏度高、安全系数大、节约时间而得以优先选用。GB235－82第6．12条规定：“管道系统强度与严密性试验，一般采用液压进行。如因设计或其它原因，液压试验确有困难，可用气压试验代替，但必须采取有效的安全措施，并应报请主管部门批准…     

高压CO2管道泄漏动态压力计算模型研究

高压CO₂管道运行过程中可能因为腐蚀或外部因素发生泄漏,由于CO₂相态复杂,管内压力相应产生复杂动态响应变化,管内压力动态变化规律对于减压波预测、管材韧性止裂具有重要影响。为研究不同工况下管道泄漏过程中管内压力变化特性,基于等熵原理建立了高压CO₂管道泄漏管内动态压力计算模型,并结合工业规模CO₂管道泄漏实验数据以及HYSYS软件计算结果对模型进行了验证。结果表明：相比HYSYS软件,新建模型对于高压CO₂管道泄漏过程压降的预测与实验结果更吻合,平均预测误差为3.9%,表明新建模型可以准确预测高压CO₂管道泄漏过程管内压力的动态响应变化规律。研究成果可为高压CO₂管道泄漏过程管内动态减压特征预测提供理论支撑。     

西气东输三线0.8设计系数试验段水压试验测试

为了保证0.8设计系数油气长输管道的安全运行,对0.8设计系数试验段管道进行了高强度水压试验。结合埋地管道的应力状态,通过理论分析确定了管道试压强度为105% SMYS,在试验过程中利用压力－容积曲线监测试压过程中整个试验段管道变形情况,并利用应变电测法测得管道典型位置的应力应变情况。结果表明,0.8设计系数水压试验压力在（100%~105%）SMYS时,水压试验中管道未发生塑性变形,管道的等效应力均低于规定的最小屈服强度,且未泄漏,表明该水压试验压力分段合理,可以用于0.8设计系数管道的设计试压分段和管道现场水压施工。     

提高长输管道试压系数试压方案的应用

在管道规格不变的情况下,提高管道的运行压力可提高管道的输送效率。对于大口径高压输气管道,管道输送效益尤为显著。管道高强度水压试验能够验证管道的整体强度,为提高管道运行压力奠定基础。伊宁-霍尔果斯输气管道工程建设中采用了提高试压系数的试压方案,该方案的应用成功,为伊霍线长期安全运行并可能提高输送压力和输送量奠定了基础,可为今后新建高钢级、大口径、高压力输气管道水压试验提供规范指导,具有广阔的应用前景和工程实用价值。     

北方某总包项目冬季高压管道水压试验施工方法探讨

在冬季进行高压管道水压试验时易发生冰冻堵管、材料冷脆等高风险问题。以新疆某16万t/a产能的1,4-丁二醇总承包项目中氢气压缩工序的高压加氢管道冬季压力试验为例,针对冬季管道水压试验难点和风险,采取了四种措施:其一,在液态试压介质水中按1∶1比例添加乙二醇,降低液体的冰点;其二,引蒸汽盘管进入临时储存试验介质的储罐中,以提高试验介质的温度;其三,用接通蒸汽的耐高温橡胶软管缠绕在试验管道和设备外壁,进行临时保温;其四,除需要外露的检查部位外,管件采用保温棉进行临时包裹等措施。通过采用这些措施,顺利完成加氢管道的冬季水压试验,实现了风险可控制、操作性强、不延迟施工进度的目的。     

CCUS管道泄漏影响定量模拟及对策分析

针对CCUS管道工程运行过程中不同工况下的泄漏事故情景,采用DNV PHAST定量计算软件对二氧化碳超临界/密相管道的泄漏进行定量计算,确定管道外部防护距离,为管道的工程设计、事故状态下安全疏散、现场应急管理等提供技术支持。     

GB/T 9711材料屈服极限和压力使用范围的探讨

为了解决H2S、CO2以及高矿化度(60000～80000mg/L)等的复合腐蚀问题,某气田开发试验区10×108m3试采地面建设工程采用了GB/T9711.1-3中的L245和L360等强度等级的材料。由于这个标准中定义的屈服极限与GB150《钢制压力容器》和《管道材料专业培训教材——压力管道材料》中定义的内容相差很大,检验要求偏低且压力适用范围没有明确,给设计使用带来了不便。为此,对GB/T9711与GB150《钢制压力容器》中σs的定义及其对长输管道计算的影响进行了探讨,针对管道压力的使用范围,对GB/T9711、GB/T8163、GB9948、GB5310以及GB6479等进行了对比分析,提出了现阶段使用GB/T9711的建议。该讨论结果对管道、压力容器的安全使用具有现实意义。     

埋地高压天然气集输管道泄漏对环境影响分析

高压天然气集输管道内的压力极高,当埋地的高压天然气管道发生泄漏时,会对周围环境产生较大的影响。本文应用数值计算的方法,分析比较了不同管道埋深、不同泄漏方向、不同泄漏口尺寸和不同泄露压力时,高压天然气泄漏对环境流场参数的影响。结果表明:在水平和高度方向100m的范围内,天然气泄漏会对周围环境产生较大影响,而且,管道埋深越浅、泄漏口尺寸越大、泄露压力越大,影响越大。因此,在设计及施工铺设高压天然气集输管道时,建议适当增大管道埋深及安全距离。     

关于工业管道泄漏率计算公式正确性的商榷

工业管道安装完毕后,按国家标准《工业管道工程施工及验收规范》金属管道篇(GB—J235-82)规定,应进行强度、严密性试验;对剧毒及甲、乙类火灾危险管道并应进行泄漏试验。其泄漏率按下式计算: A=100/t(1-(P_2T_1/P_1T_2))％……… (1) 式中 A—每小时平均泄漏率％ P_1—试验开始时的绝对压力 kgf/cm~2 P_2—试验结束时的绝对压力 kgf/cm~2 T_1—试验开始时的绝对温度 K T_2—试验结束时的绝对温度 K     

天然气管道孔口泄漏危险域的研

天然气管道的泄漏严重威胁到泄漏点附近的生命财产安全，管道泄漏造成的最大危险是火焰热辐射和气体爆炸。为此，通过建立泄漏率模型、气体喷射扩散模型和火焰热辐射数学模型，研究了非等温天然气管道孔口泄漏的危险范围。根据气体的着火下限和目标的热毁伤阈值得到了气体喷射和火焰喷射的危险距离，分析了输气压力、管径、泄漏率和泄漏点位置对危险距离的影响，为管道的安全建设提供了理论依据。     

输气管道泄漏音波传播特性及监测定位

在天然气管道泄漏检测领域,基于音波法的输气管道泄漏检测及定位技术逐渐受到重视。为了促进该方法的快速应用,利用高压输气管道泄漏检测平台进行了不同输气压力下不同泄漏量、泄漏位置的泄漏检测和泄漏定位试验。根据泄漏信号的特征量,分析了管道压力、泄漏量及泄漏位置对泄漏检测的影响。试验结果表明：①所采用泄漏信号的特征量能满足泄漏判断的需要;②随着管道压力的提高和泄漏孔径的增大,泄漏检测更容易进行;③泄漏位置越靠近管道终点,泄漏信号特征量与阈值相差越大,泄漏越容易判断;④所设计的泄漏定位系统定位误差小,试验中的定位误差最大为1.37%;⑤管道中段若发生泄漏,其定位误差大于管线两端。该研究结果验证了音波法泄漏检测技术具有灵敏性好、定位精度高的特点,为音波法在输气管道泄漏检测和泄漏定位中的广泛应用提供了依据。     

海底高压输油管道泄漏事故后果研究

为探究海底高压输油管道油品泄漏后在水体中的扩散规律,对水深为20 m的管道,建立二维泄漏扩散模型,采用流体体积法,模拟不同运行工况下的海底输油管道泄漏扩散过程。对比分析运行压力、水流速度以及泄漏孔位置对油品扩散范围的影响,结果表明:运行压力<3 MPa的输油管道正上方发生小孔泄漏时,溢油到达水体表面的时间随管道运行压力的上升而缩短;如果管道运行压力>3 MPa,随着管道运行压力的上升,油品到达水体表面所需的时间基本不再变化;不同管道运行压力下的输油管道侧方发生小孔泄漏时,泄漏油品到达水体表面所需时间相近,均为30~34 s,且泄漏后的相同时间内管道运行压力越大,油品向下游的迁移距离越远。本研究对海底高压管道泄漏的应急抢险具有一定指导意义。     

车辆载荷碾压作用下管道的安全性测试与分析

文章通过重车碾压的土层压力试验,总结出车辆载荷引起土层应力的分布规律,建立了重车碾压对管道影响的有限元分析模型,提出了应力在土壤中沿深度方向变化的计算公式,计算了管道安全的最低埋设深度。现场测试与数值计算表明：对埋深大于1．5m且上覆土层均匀密实的管道,车辆荷载导致的管道附加应力值一般小于0．1MPa,与管道强度和管道内气压相比,不会造成管道的疲劳破坏。     

高压氢气压缩因子计算模型研究

目的针对目前高压氢气圧缩因子计算方法精度不足的问题,经比较后得出高压氢气压缩因子的精确计算模型。 方法讨论了几种计算高压氢气压缩因子的计算模型,包括直线方程、Virial(维里)方程、Van der Waals方程和Redlich and Kwong方程。对NIST提供的高压氢气密度数据换算为压缩因子数据,并对由模型计算的压缩因子与NIST数据作了比较。 结果在温度200~293 K、压力10~60 MPa范围内,Redlich and Kwong方程计算精度<1%。当p/T≥1 MPa/K时,NIST提供的高压氢气压缩因子数据可以拟合成一个直线方程,线性误差<0.55%。 结论采用Redlich and Kwong方程在较宽的温度、压力范围内计算高压氢气压缩因子可以获得较高的精确性。      

高压储氢容器及输送管道选材与设计标准综述

氢脆是接触高压氢气的金属材料发生材料力学性能劣化的现象，是高压氢气压力容器和压力管道运行中的高危失效因素，而材料的选择和设计是控制氢气容器及管道氢脆风险的主要措施。为总结提炼现行工程规范对高压储氢容器及管道选材和设计的特殊考虑，调研了多项国内外涉及高压氢气容器和管道的标准，重点归纳了适用范围、选材及关键设计要点；通过国内外相关标准的对比分析，指出国内尚缺乏系统性的标准体系，建议现阶段高压氢气压力容器和压力管道设计按美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers, ASME)相关标准开展选材和设计，并进一步开展基于性能的设计及相应的材料测试方法研究。     

埋地原油管道稳态泄漏数值模拟

埋地管道泄漏常发生在地面以下,因此准确预测管道泄漏的污染范围和泄漏量可以为后期制定应急抢险方案提供理论支撑,也是建立科学高效的应急管理平台的关键。目前针对输送压力对原油泄漏扩散范围的相关研究报道还不多见。鉴于此,以埋地原油管道泄漏事故为研究对象,采用计算流体力学方法,建立了埋地原油管道稳态泄漏三维物理模型和数学模型。利用FLUENT软件模拟了输送压力为4、8和12 MPa下原油在土壤中的泄漏扩散分布范围和速度场。模拟结果表明:三种压力条件下,原油在土壤中的运移趋势相同,泄漏初期为苹果状,逐步发展为灯泡状,最后呈现花瓶状;扩散范围随着输送压力的增大而增大,管道输送压力从4 MPa提升至8 MPa和12 MPa,扩散距离平均提升22%和38%,但泄漏扩散范围的增速逐渐放缓;原油在非饱和区的纵向扩散能力强于横向扩散能力,平均纵向扩散深度是横向扩散宽度的144%。研究结果可为埋地原油管道制定应急抢险方案提供理论支撑。     

液相管道流量与压力对小孔泄漏速率的影响

泄漏速率计算是计算泄漏量、评估泄漏风险的前提和基础,通过搭建液相管道小孔泄漏实验系统,构建不同泄漏场景,研究管道流量、压力对管内液体压力及泄漏速率变化的影响规律,提出了小孔泄漏稳定压力计算方法,有效解决经典计算公式中压力求解问题;通过对泄漏模块仿真模拟,得到了泄漏孔口界面的速度分布情况,并研究了管道流量、压力对速度分布的影响。实验和数值模拟结果表明:泄漏发生后,管道压力下降明显,泄漏稳定压力与初始压力、管道流量呈对数关系,初始压力、管道流量越大,泄漏稳定压力越高,但相较于初始压力,泄漏稳定压力差值减小;管道流量越大,达到泄漏稳定的时间越短,泄漏达到平衡越快;泄漏孔处,面对来流方向壁面附近速度较高,背向来流方向壁面附近有负压、涡旋,且随着管道流量、初始压力的增加,最大泄漏速度增加,但负压范围、程度减小。     

气体和液体管道的统计检漏法

壳牌公司开发研制了新型管道检漏系统。该系统根据在管道的入口和出测取流体的流量和压力，连续计算泄漏的统计概率。对于最佳的检测时间，使用序列概率比试验（ＳＰＲＴ）方法，当泄漏确定之后，可以通过测量流量和压力以及统计平均值来估算泄漏量，用最小二乘方算法进行泄漏定位。此系统安装旨骼低，维护简便。