超临界CO2管道安全停输再启动过程和安全停输时间影响因素

作     者：李欣泽 孙佳奇 袁亮 张超 王梓丞 孙晨 董正淼 张海帆 孙颖婷 邢晓凯 熊小琴 邹炜杰 

作者机构：中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院 新疆多介质管道安全输送重点实验室 中国石油新疆油田公司开发公司 中国石油新疆油田公司基本建设工程处 中国石油新疆油田公司采油工艺研究院 

出 版 物：《大庆石油地质与开发》 (Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing)

年 卷 期：2024年第06期

页      面：136-147页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：中国石油大学(北京)克拉玛依校区科研启动基金(XQZX20230021) 新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目“二氧化碳管道停输再启动温压协同变化机理与安全控制理论研究”(2023D01A19) 克拉玛依市创新环境建设计划(创新人才)项目“管输二氧化碳瞬变过程温压及相态协同变化机理和安全控制研究”(20232023hjcxrc0001) 新疆维吾尔自治区“天池英才”引进计划(TCYC12) 新疆维吾尔自治区“一事一议”引进战略人才项目(XQZX20240054) 新疆天山创新团队“油气高效管输技术研究与应用创新团队”(2022TSYCTD0002) 

主　　题：超临界CO2 管道输送 瞬变特性 停输再启动 相变 安全停输时间 

摘      要：超临界CO2管道在停输和再启动等瞬态过程中，流体易发生相变，密度、比热容等物性参数会发生阶跃式变化，使得管内的CO2流体体积发生剧烈波动，将对管道产生脉动冲击，危害管道安全。为了明确超临界CO2管道安全停输时间的影响因素，从安全控制的角度出发，首先结合超临界CO2物性、相图和准临界性质，确定了超临界CO2管道安全停输时间的定义，从管道停输开始至管内任一点流体进入气液共存区的时间；然后依托新疆油田CO2管输示范工程，分别采用商业软件和MATLAB编程的方式，建立超临界管输水力热力计算模型，探究了管道停输及再启动过程中管内温度、压力、密度及相态协同变化波动规律；最后采用因素轮换法研究了主要工艺参数和环境参数对管道安全停输时间的影响规律。结果表明：降低首站出站温度、提高管道运行压力、较高土壤环境温度、较低管土总传热系数有助于延长超临界CO2管道的安全停输时间。研究结果可为超临界CO2管道安全运行提供一定理论支持和技术保障。