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穿坡油气管道的框架桩防护结构分析方法

吉林大学学报（地球科学版） 2024年第5期54卷 1615-1628页

作者：黎俊杰肖世国西南交通大学地质工程系成都610031 高速铁路线路工程教育部重点实验室(西南交通大学) 成都610031

针对沿山坡走向铺设的埋地油气管道存在的抗震防护问题,提出了一种新型的框架型抗滑桩式管道防护结构。在采用拟静力法确定作用于结构地震滑坡推力的基础上,将位于滑面以上的结构受荷段作为底端固定的平面框架结构,采用超静定平面刚架... 详细信息

针对沿山坡走向铺设的埋地油气管道存在的抗震防护问题,提出了一种新型的框架型抗滑桩式管道防护结构。在采用拟静力法确定作用于结构地震滑坡推力的基础上,将位于滑面以上的结构受荷段作为底端固定的平面框架结构,采用超静定平面刚架结构模型分析;而位于滑面以下的嵌固段则为埋置于稳定地层的两单桩结构,采用侧向受荷的弹性地基梁模型分析,由此建立了框架型抗滑桩的内力及位移计算方法。实例分析表明:框架桩前、后桩及上、下横梁弯矩与剪力的理论计算值与数值模拟结果误差均在±20%以内,理论结果偏于保守;水平地震影响系数对结构内力影响显著,结构内力最大值随水平地震影响系数增加近似呈线性增大,而竖向地震影响系数影响较弱;结构最大内力与土体重度呈线性正相关性,与黏聚力和内摩擦角呈非线性负相关性,且随着土体抗剪强度参数的增大,前、后桩以及上、下横梁的内力分别趋于接近;前、后排桩与上、下横梁的最大内力分别与桩体抗弯刚度呈非线性正相关性与负相关性,而分别与桩体嵌固深度近似呈线性正相关性与负相关性;框架桩间距对结构内力影响显著,而前后桩排间距则对结构内力影响较小。

关键词：油气管道边坡框架桩平面刚架弹性地基梁

压差式多节串联管道机器人越障时动力学演化规律及减振分析

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机械工程学报 2024年第8期60卷 348-359页

作者：张行富宽陈铭浩李睿石新娜中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 中国石油大学(北京)高端油气装备智能设计与制造研究中心北京102249 国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司廊坊065099

压差式管道内检测机器人作为保障油气管道安全运输的重要装备,逐渐向着集成化、智能化、高精度的方向发展。管内介质的复杂流动状态与管内的随机不平顺激励均会引起管道机器人动力学行为的突变,进而影响其内检测作业精度和服役性能。建... 详细信息

压差式管道内检测机器人作为保障油气管道安全运输的重要装备,逐渐向着集成化、智能化、高精度的方向发展。管内介质的复杂流动状态与管内的随机不平顺激励均会引起管道机器人动力学行为的突变,进而影响其内检测作业精度和服役性能。建立串联管道机器人多体动力学模型和Adams与Matlab/Simulink双向流固耦合联合仿真求解模型,研究受管内环焊缝激励时不同舱体节数下多节串联式管道机器人的动力学响应情况、振动叠加情况和动力演化规律;建立管道内检测机器人振动综合评价指标,结合仿真数据和神经网络算法建立管道内检测机器人的结构优化模型并采用遗传算法进行参数寻优。研究结果表明:多节舱体压差式管道机器人受管内环焊缝激励时,每节舱体的轴向振动趋势类似,轴向加速度极值变化不大,且每节舱体过环焊缝时存在振动传递情况。优化后的管道机器人结构参数将轴向、垂向、俯仰加速度极值分别降低74.7%,38.1%,37.27%。

关键词：管道机器人流固耦合动力学响应减振优化多体动力学模型

含杂质超临界CO_(2)输送管道停输再启动瞬态特性研究

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中国安全生产科学技术 2024年第5期20卷 43-49页

作者：苗青殷布泽王鑫聂超飞李玉星李其抚胡其会国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司河北廊坊065000 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266500 中国石油技术开发有限公司北京100020

为研究超临界CO_(2)管道停输后管内温度压力和相态变化规律,以国内某CO_(2)管道为研究对象,利用OLGA软件开展停输再启动瞬态数值模拟,探究不同工况及工质对管道停输再启动过程的影响。研究结果表明:在保证相态不变且下游用户流量不变的... 详细信息

为研究超临界CO_(2)管道停输后管内温度压力和相态变化规律,以国内某CO_(2)管道为研究对象,利用OLGA软件开展停输再启动瞬态数值模拟,探究不同工况及工质对管道停输再启动过程的影响。研究结果表明:在保证相态不变且下游用户流量不变的情况下,流量越大,最大停输时间越短,且管道中前部和管道高点较其他位置先出现相变;在相同工况下,H_(2)和N_(2)等非极性杂质的存在会使CO_(2)的相包线向上移动,最大停输时间减少;而H_(2)S和CO等极性杂质的存在会使CO_(2)的相包线向下移动,最大停输时间增加;停输再启动过程中,如果所含杂质的密度小于纯CO_(2)的密度,则含有该类型杂质的管道恢复稳定运行状态所需时间短于纯CO_(2)工质管道。研究结果可为相关单位制定CO_(2)管道设计方案和安全停输预案提供参考。

关键词： OLGA 含杂质CO_(2) 停输再启动安全停输时间

长期服役管线隧道衬砌结构病害特征与规律分析

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中国安全生产科学技术 2024年第7期20卷 78-86页

作者：高建章钟泰枫齐建波刘禹阳刘通达国家管网集团西南管道有限责任公司四川成都610213 长安大学建筑工程学院陕西西安710064

为明确长期服役下油气管道隧道本体结构健康状态,以服役2007—2024年且从未进行维修加固的47座油气管线山岭隧道为工程依托,基于隧道衬砌病害现场调研与历史检测结果,对管线隧道本体结构病害的原始积累情况进行详细统计,引入结构技术状... 详细信息

为明确长期服役下油气管道隧道本体结构健康状态,以服役2007—2024年且从未进行维修加固的47座油气管线山岭隧道为工程依托,基于隧道衬砌病害现场调研与历史检测结果,对管线隧道本体结构病害的原始积累情况进行详细统计,引入结构技术状况、养护关注度及病害密度等指标,同时对病害进行定量化分析,最终确定隧道的整体服役状态以及6类病害的发展特征与规律。研究结果表明:油气管线隧道大部分处于带伤正常服役状态,衬砌开裂发生频数最高且远大于其他病害,底板开裂隆起、衬砌劣化,二次欠厚及衬砌缺陷等病害常发,断面侵限发生概率低;直墙衬砌型式使得纵向裂缝为主的衬砌裂缝在隧道各部位均匀分布,具有短且窄特征,随裂缝宽度或长度的增加,裂缝占比随之减小;近半隧道衬砌混凝土强度劣化至设计强度以下,且低标号混凝土劣化程度远高于高标号;二衬欠厚拱顶拱腰处发生概率最高,且拱顶处缺陷长度远大于其他部位;Ⅴ级围岩段衬砌病害密度最小,超前支护与径向系统锚杆有效降低病害发生概率,纵向坡度的增加并未导致隧道病害密度的增加,隧道病害与隧道纵向坡度之间未表现明显的相关性。研究结果可为相关油气管线隧道利旧工程提供参考。

关键词：油气管线山岭隧道本体结构统计分析结构病害

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枯竭气藏型储气库多周期损耗计算方法及其应用

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大庆石油地质与开发 2024年第2期43卷 86-92页

作者：张平黄发木付亚平孙云峰苏海波鲁俊王健杨火海国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司上海200120 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500

地下储气库在生产运行过程中不可避免地会产生天然气损耗。目前对储气库气体损耗的研究仅停留在定性描述阶段,无法满足储气库经济性定量评价的要求。结合清单分析理论和注采机理实验,针对地下储气库注采过程中存在的微渗漏、溶解扩散、... 详细信息

地下储气库在生产运行过程中不可避免地会产生天然气损耗。目前对储气库气体损耗的研究仅停留在定性描述阶段,无法满足储气库经济性定量评价的要求。结合清单分析理论和注采机理实验,针对地下储气库注采过程中存在的微渗漏、溶解扩散、异常漏气和宏观漏气现象,建立了天然气损耗评价数学模型,对地下储气库气体损耗进行定量评价。结果表明:宏观驱替过程中的气体损耗是储气库气体损耗的主要组成部分,随着注采周期的增加而减小;在此基础上,建立了储气库型储气库天然气损耗定量评价方法,并以中原油田某地下储气库天然气损耗计算结果为例,利用该方法核算了该储气库自建库以来的各部分损耗情况并制定了降低损耗的技术对策。依托该计算方法可合理制定降低储气库天然气损耗政策,提供泄漏风险预警,提高储气库经济效益和注采安全性。

关键词：地下储气库天然气损耗宏观驱替注采周期定量评价

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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

基于KNN和随机森林算法的腐蚀泄漏风险软检测模型

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油气储运 2024年

作者：杨阳李成志杜选于晓董绍华昆仑数智科技有限责任公司华北电力大学能源动力与机械工程学院中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院

【目的】城镇燃气管网完整性管理需要有效的风险评价方法，腐蚀泄漏风险评价需要将风险评价因子充分与各项检测业务进行结合，然而当前检测数据繁杂且缺失严重，亟需一种可预测与评价腐蚀泄漏风险的方法。【方法】通过相关性分析，筛选... 详细信息

【目的】城镇燃气管网完整性管理需要有效的风险评价方法，腐蚀泄漏风险评价需要将风险评价因子充分与各项检测业务进行结合，然而当前检测数据繁杂且缺失严重，亟需一种可预测与评价腐蚀泄漏风险的方法。【方法】通过相关性分析，筛选出与腐蚀泄漏风险相关的关键指标，结合管道本体数据和周围环境数据，采用KNN和随机森林算法，建立智能软检测模型。【结果】该模型能够对缺失检测数据进行预测，实现关键指标的间接测量，模型预测值与真实测量值的相对误差小于25%，达到合格水平。该模型可在数据缺失情况下有效预测管道腐蚀泄漏风险，为定量评价奠定基础。与前人研究相比，模型在多因素耦合关系提取与算法选择上进行创新，提高了预测的准确性与可靠性。然而，部分异常数据表明该模型在某些条件下的预测能力有限，且模型依赖于数据完整性和准确性。设法提高检测数据数量和质量，优化关键风险指标特征提取方法，可以进一步提高模型精度。【结论】本研究丰富了燃气管道腐蚀泄漏风险预测理论，在提高管道运行安全性和可靠性方面具有实用价值，未来应着重改进数据采集和分析技术，进一步优化模型结构，提升其在不同应用场景下的适应性和准确性。

关键词：城镇燃气管网 KNN 随机森林泄漏风险软检测定量风险评价

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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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二氧化碳管道全尺寸爆破试验

油气储运 2024年第5期43卷 492-499页

作者：苗青国家管网集团科学技术研究总院分公司

[目的]碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)是减少大气中CO_(2)含量的关键技术之一,超临界/密相态CO_(2)管道运输是将CO_(2)从捕集点输送至封存点最经济、最可行的方法。对于超临界/密相CO_(2)的管道设... 详细信息

[目的]碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)是减少大气中CO_(2)含量的关键技术之一,超临界/密相态CO_(2)管道运输是将CO_(2)从捕集点输送至封存点最经济、最可行的方法。对于超临界/密相CO_(2)的管道设计而言,关键要求是管道产生裂纹后阻止管道的长程韧性断裂,全尺寸爆破试验是目前验证管道在发生爆裂时能否止裂的最直接手段。[方法]据调研,国外共开展了11次全尺寸爆破试验。考虑到国内外制管工艺的差异性以及实际CO_(2)运输的不同情况,为探究中国超临界CO_(2)管道的止裂韧性,成功开展中国首次CO_(2)管道全尺寸爆破试验。试验采用X65钢级、外径323.9 mm、壁厚7.2~7.6 mm的焊管,试验气体的组成为95%CO_(2)+4%N2+1%H2,试验压力为11.85 MPa,试验温度为12.6℃。[结果]CO_(2)管道全尺寸爆破试验进展顺利,管道裂纹从起裂管开始扩展,在起爆位置西侧两根管道的环焊缝处环切止裂,在起爆位置东侧由于管道母材韧性止裂,试验钢管表现出典型的韧性剪切断裂特征,采集到裂纹扩展速度、压力及温度等多项重要试验数据。[结论]该试验为中国掌握百万吨级CO_(2)输送管材研制、管道设计及建设技术提供了重要数据支撑,标志着中国在CCUS技术研究领域取得了重要的突破性进展。

关键词：密相CO_(2)管道全尺寸爆破试验断裂控制裂纹扩展