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“天然气一张网”物理架构分层分级构建方法

油气储运 2024年

作者：赵洋徐水营张也郭旭崔振莹曹竞冉杨征张鑫国家管网集团工程技术创新有限公司上海能源建设工程设计研究有限公司天津分公司

【目的】国有大型油气企业干线管道独立后，形成油气“全国一张网”的新格局。天然气管网作为物理结构最复杂的储运网络，在规划部署、建设管理、运营管控等方面显现出许多问题。规划项目布局冲突、各主体管道重复建设等问题尤为突出，... 详细信息

【目的】国有大型油气企业干线管道独立后，形成油气“全国一张网”的新格局。天然气管网作为物理结构最复杂的储运网络，在规划部署、建设管理、运营管控等方面显现出许多问题。规划项目布局冲突、各主体管道重复建设等问题尤为突出，根本原因在于各主体职责界面划分不清晰。研究合理的管道类型划分方法，制定管网分类原则，对推动“天然气一张网”分层次、有秩序、高质量建设具有重大意义。【方法】为了形成清晰合理的管网分类方法，运用“比较研究法”开展电力、公路、通信行业对标调研，从行业发展历程、网络核心特征、规划管理政策等方面剖析线性工程行业“分层分区”、“等级分层”原则的形成路径，结合天然气管网的演化历程和建设现状，以安全可靠、灵活高效、公平开放为目标，提出基于“功能定位+技术等级”的管网物理架构分层分级方法。【结果】根据管道在管网中发挥的主要作用确定功能定位；通过管道设计压力和管径参数计算输气能力指数，划定管道技术等级区间；综合功能定位和技术等级确定管道层级，最终将管网划分为主干层、干线层、支线层，并提出管网分层建设重心。同时，结合管网分层分级原则对规划范围划分、规划衔接机制建立、建设运行模式优化提出应用建议。【结论】清晰划分管道类型和管网层级，厘清管道规划、建设、运营界面，助力“天然气一张网”统筹提效建设、规模有序增长，为国家能源供应安全提供保障。

关键词：天然气一张网功能分类输气能力指数技术等级管网分层规划衔接建设运行优化

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天然气管网运行数据应用平台建设

油气储运 2024年

作者：刁洪涛虞维超王凯鸿苏怀张轶杨兆铭国家管网集团油气调控中心中国石油大学(北京)机械与储运工程学院·油气管道输送安全国家工程研究中心·城市油气输配技术北京市重点实验室

[目的]为充分挖掘天然气管网运行数据价值，解决管网运行数据价值密度低、数据源异构性强、数据采集汇聚不全面、流通共享不充分、开发应用不深化、治理安全短板突出等问题，国家管网集团油气调控中心自主开展了天然气管网运行数据应用... 详细信息

[目的]为充分挖掘天然气管网运行数据价值，解决管网运行数据价值密度低、数据源异构性强、数据采集汇聚不全面、流通共享不充分、开发应用不深化、治理安全短板突出等问题，国家管网集团油气调控中心自主开展了天然气管网运行数据应用平台建设。[方法]该平台充分利用自动化数据采集和关键设备远程控制技术，通过关系型数据库完成底层数据结构的搭建，实现对天然气管网运行态势的全景感知；研发具有底层统一特征的数据交换技术来挖掘管网运行数据价值、优化运行数据结构、整合管网运行数据资产。此外，该平台进一步优化了生产运行数据的展示界面，极大降低了数据查询相关操作量，可协助运行管理和分析人员快速掌握管网实时生产信息、运行情况及历史数据，并采用深度学习算法和特征增强技术开展了天然气管网关键气量预测。[结果]天然气管网运行数据应用平台的建成促进了SCADA数据、管道中间数据、生产运行管理数据、台账报表、仿真优化数据的交互共享，形成了管网系统物理参数数据库，实现了多源-多尺度高维数据共享规范应用并提高了数据利用水平。[结论]天然气管网运行数据应用平台的高效利用可以显著提升国家管网集团油气调控中心的数据应用水平，增强管网管控和应急保供能力，助力集团公司数字化转型和“智慧管网、智能管道及智能调控”建设。

关键词：天然气管网运行数据应用平台油气调控中心数据挖掘数据价值

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苏北盆地刘庄储气库密封性评价研究

油气藏评价与开发 2024年第5期14卷 805-813页

作者：朱子恒任众鑫王照周郭尚涛王朝国柳誉剑杨涛魏兵国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司上海200120 安东石油技术(集团)有限公司油藏地质研究院四川成都610066 中国石化中原油田分公司文留采油厂河南濮阳457001

对储气库密闭性进行评价是其建设与运行的重要任务,苏北盆地刘庄储气库属于断层控制的断鼻构造边水储气库,通过岩石力学实验与理论分析相结合的方法,从盖层和断层2个方面综合评价刘庄储气库的密封性;从宏观、微观和力学方面评价盖层密... 详细信息

对储气库密闭性进行评价是其建设与运行的重要任务,苏北盆地刘庄储气库属于断层控制的断鼻构造边水储气库,通过岩石力学实验与理论分析相结合的方法,从盖层和断层2个方面综合评价刘庄储气库的密封性;从宏观、微观和力学方面评价盖层密封强度;从侧向和垂向评价断层密封能力。研究表明:阜宁组二段一砂组与阜宁组三段二砂组泥岩为研究区内的巨厚盖层,该盖层全区分布且区域分布稳定,岩性组合优越,其黏土矿物含量在30%以上,储气库盖层杨氏模量和脆性指数整体相对较低,杨氏模量普遍小于20 GPa,脆性指数普遍小于45%,黏土矿物组成以伊蒙混层矿物为主,遇水易膨胀,盖层具有良好的油气封堵性。刘①断层断距和倾角均较大,结合研究区内断层面正压力法和上覆地层埋深的经验得出控藏断层垂向密封;砂泥对接定性方法和泥岩涂抹因子定量方法均证明刘庄控藏断层具有较强的侧向封堵性。

关键词：苏北盆地刘庄储气库阜宁组断层密封性盖层密封性

LNG薄膜板冲压成形有限元模拟与残余应力特征分析

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海洋工程 2024年

作者：余晓峰张金伟李兆旭徐万海国家管网集团工程技术创新有限公司中国寰球工程有限公司北京分公司天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室

波纹型薄膜板是液化天然气（LNG）储罐的关键部件，其残余应力状态是影响结构安全的重要因素。本文旨在利用Abaqus有限元软件，对波纹型LNG薄膜板单个交叉节点进行分步冲压仿真模拟，以探究其残余应力分布特征。主要难点在于有关交叉节... 详细信息

波纹型薄膜板是液化天然气（LNG）储罐的关键部件，其残余应力状态是影响结构安全的重要因素。本文旨在利用Abaqus有限元软件，对波纹型LNG薄膜板单个交叉节点进行分步冲压仿真模拟，以探究其残余应力分布特征。主要难点在于有关交叉节点处的模具没有详细的参考说明，需要自行设计；且压型过程涉及大变形，受到材料非线性、几何非线性的综合影响，计算难度大。本文通过选择适用的板材并设计模具，成功实现了仿真模拟，并获得了符合规范要求的构件型式。研究发现：仿真模型能够准确反映实际残余应力分布情况，交叉褶皱区域的残余应力最大，平直板区域几乎没有残余应力，波纹波峰处的残余应力沿着波纹方向无明显变化。研究结论可为了解和掌握波纹型LNG薄膜板的承载特性提供重要参考。

关键词： LNG 薄膜板有限元模拟冲压仿真残余应力

基于X射线的LNG薄膜板残余应力检测与特性分析

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中国测试 2024年第8期50卷 72-78,I0008页

作者：余晓峰邢乐李兆旭戴焱雄徐万海国家管网集团工程技术创新有限公司天津300000 中国寰球工程有限公司北京分公司北京100012 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300072

该文旨在利用X射线衍射法对MARK Ⅲ型LNG(liquefied natural gas,液化天然气)薄膜板进行残余应力检测,以期获得其残余应力分布规律及典型特性。通过布置16个测点,测试不同方向和区域的残余应力特性。结果显示:大波纹和小波纹交叉节点顶... 详细信息

该文旨在利用X射线衍射法对MARK Ⅲ型LNG(liquefied natural gas,液化天然气)薄膜板进行残余应力检测,以期获得其残余应力分布规律及典型特性。通过布置16个测点,测试不同方向和区域的残余应力特性。结果显示:大波纹和小波纹交叉节点顶部受压,最大压应力可达178 MPa;板面平直区域呈现压应力,大波纹波峰处受拉,拉应力峰值为115 MPa,小波纹波峰处残余应力受板的边界影响而有所增大。研究工作对于LNG薄膜板的使用、设计和维护具有重要指导意义,可为工程实践提供有益参考,为LNG薄膜板的进一步优化和自主国产化提供重要依据。

关键词： LNG薄膜板残余应力 X射线衍射波纹结构不锈钢板

不同药芯焊丝工艺条件下X80管线钢焊缝组织与性能对比

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压力容器 2024年第1期41卷 12-17,44页

作者：王汉奎李阳姚呈祥李海舰何仁洋中国特种设备检测研究院北京100029 中石油长北天然气处理厂陕西榆林719000

为保障管线安全、平稳运行,提高管线环焊缝的可靠性,对已经投用的2条X80管线环焊缝进行对比分析。2条X80管线的环焊缝的焊接方法为药芯焊丝自保护焊(FCAW-S)和药芯焊丝气保护焊(FCAW-G),对比分析了焊缝的化学成分、金相组织、硬度、拉... 详细信息

为保障管线安全、平稳运行,提高管线环焊缝的可靠性,对已经投用的2条X80管线环焊缝进行对比分析。2条X80管线的环焊缝的焊接方法为药芯焊丝自保护焊(FCAW-S)和药芯焊丝气保护焊(FCAW-G),对比分析了焊缝的化学成分、金相组织、硬度、拉伸强度和冲击韧性等方面。分析发现,2种焊接方法获得焊缝均比母材Ni含量高,Cr、Mo含量低;FCAW-S焊缝的Al、N含量远高于FCAW-G焊缝及母材。FCAW-S焊缝晶粒内,亚结构尺寸大、取向的多样性低。与FCAW-G焊缝相比,FCAW-S焊缝的硬度高,屈服强度低、抗拉强度较为接近。由系列冲击试验可见,FCAW-S焊缝的韧脆转变温度为12.2℃,比FCAW-G焊缝高55.6℃。据此推断相同条件下,采用FCAW-S焊接的环焊缝发生脆性断裂的概率大。

关键词： X80管线环焊缝脆性断裂焊缝性能

LNG接收站地面火炬氮气吹扫系统优化与应用

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化工设备与管道 2024年第2期61卷 1-8页

作者：崔强夏天徐成芦丁豪赵永刚国家石油天然气管网集团有限公司北海液化天然气有限责任公司北海536000 国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司扬州225000 常州大学石油与天然气工程学院常州213164

封闭式地面火炬系统在排放时具有及时、安全、可靠及低噪音等特点,因此越来越多的石化工厂采用封闭式地面火炬系统。文章主要讲述某LNG接收站投产三年以来,由于火炬氮气吹扫系统存在问题,导致爆破针顶弯,爆破阀多次打开,从而使得外界空... 详细信息

封闭式地面火炬系统在排放时具有及时、安全、可靠及低噪音等特点,因此越来越多的石化工厂采用封闭式地面火炬系统。文章主要讲述某LNG接收站投产三年以来,由于火炬氮气吹扫系统存在问题,导致爆破针顶弯,爆破阀多次打开,从而使得外界空气倒灌,引起爆破针顶弯打开旁路阀门,对接收站平稳运行产生影响。文章通过分析现场报警记录、DCS曲线、氮气吹扫系统组态逻辑,增加氮气控制管线,优化各放空段阀门控制逻辑,并且增加氮气吹扫弯头,利用虹吸效应,对管线进行充分吹扫,使问题得到有效解决,至优化改造后一直平稳运行。

关键词：地面火炬气锤现象零放空虹吸效应氮气吹扫

DCS控制器中先导式泄压阀异常泄漏信号检测

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化工自动化及仪表 2024年第5期51卷 796-804页

作者：左晓丽国家管网集团工程技术创新有限公司

在DCS控制器中,由于工作环境复杂,先导式泄压阀的泄漏往往呈渐进过程,其影响的电压信号表现为细微而持续的变化,传统方法基于静态或简单统计特征进行判断,难以捕捉因泄漏引起的微小动态变化,导致早期泄漏的漏检或误报。因此,提出一种针... 详细信息

在DCS控制器中,由于工作环境复杂,先导式泄压阀的泄漏往往呈渐进过程,其影响的电压信号表现为细微而持续的变化,传统方法基于静态或简单统计特征进行判断,难以捕捉因泄漏引起的微小动态变化,导致早期泄漏的漏检或误报。因此,提出一种针对DCS控制器中先导式泄压阀异常泄漏信号检测的新方法,对先导式泄压阀信号进行预处理消除噪声和干扰;应用变分模态分解(VMD)技术将预处理后的电压信号分解成多个本征模态函数(IMF)分量,揭示信号中不同频率段的特征,从而更容易捕捉泄漏引起的微小动态变化;从每个IMF分量中提取关键特征参数,并采用距离区分技术进行筛选,以确保所选特征对异常泄漏具有高敏感性和高区分度。设计并构建全卷积神经网络模型,将筛选出的特征参数输入该模型进行训练和学习,计算出该信号特征对应的异常泄漏概率,进而判断泄压阀是否存在异常泄漏,实现异常泄漏信号检测。实验结果表明:所提方法对电压信号分解准确率高,先导式泄压阀异常泄漏信号检测精度高。

关键词：先导式泄压阀异常泄漏检测变分模态分解全卷积神经网络模型电压信号分解特征选择

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天然气管网仿真分层计算方法

石油工程建设 2024年第1期50卷 65-74页

作者：阎涛刘天尧王雪莉薛向东康阳朱峰国家管网集团科学技术研究总院分公司河北廊坊065000 西安交通大学软件学院陕西西安710049

随着用气需求的日益增加,天然气管网的规模逐渐复杂化,管网仿真消耗的计算资源和计算时间亦趋庞大。对于管网仿真过程中出现的大型代数方程组,结合天然气管网的拓扑结构特征,提出一种分层计算方法,该方法将管网自上而下分解为若干层,每... 详细信息

随着用气需求的日益增加,天然气管网的规模逐渐复杂化,管网仿真消耗的计算资源和计算时间亦趋庞大。对于管网仿真过程中出现的大型代数方程组,结合天然气管网的拓扑结构特征,提出一种分层计算方法,该方法将管网自上而下分解为若干层,每层又包含若干独立的子管网,从而使得每个子管网的计算可以独立执行。这种处理方法降低单次求解方程组的规模,同时也使得每层中各子管网的求解可以并行实现,从而有效提高仿真计算的效率。最后基于一个复杂管网的数值案例对算法的计算精度和效率进行分析,结果表明:相比于传统直接求解方法,分层算法可以在维持同等计算精度的前提下,提高仿真求解速度,在该案例中平均加速比达到了2倍左右。

关键词：天然气管网数值仿真分层求解

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