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基于等容热力学的超临界CO_(2)管道减压波传播特性研究

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低碳化学与化工 2024年第7期49卷 129-138页

作者：李欣泽姜星宇王德中孙晨邹炜杰尚妍熊小琴邢晓凯中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院新疆克拉玛依834000 新疆多介质管道安全输送重点实验室新疆乌鲁木齐830011

CO_(2)管道泄漏的减压行为预测和断裂控制是CO_(2)管道输送安全的重要研究方向,现有减压波预测模型存在气液两相声速计算误差大,临界点计算不易收敛等问题。基于等容热力学改进了当地声速计算方法,建立了新的减压波预测模型,计算分析了... 详细信息

CO_(2)管道泄漏的减压行为预测和断裂控制是CO_(2)管道输送安全的重要研究方向,现有减压波预测模型存在气液两相声速计算误差大,临界点计算不易收敛等问题。基于等容热力学改进了当地声速计算方法,建立了新的减压波预测模型,计算分析了气体组成、初始相态、起始压力和起始温度等对减压波曲线和降压曲线的影响,并对实际工程中CO_(2)管道泄漏的减压行为进行了预测。结果表明,相比燃烧后捕集或燃烧前捕集,富氧燃烧捕集气体下的初始减压波波速降低约26%,减压平台压力提高22%。随着减压过程进行,管内介质温度和压力工况点不再沿气液平衡线移动,而是直接进入气液两相区。超临界态的降压曲线与CO_(2)泡点线的交点所对应的饱和压力比密相态的高约26%,减压平台压力较高。低运行温度和高运行压力能够有效降低减压平台压力。由于管道沿程运行参数的差异,管道断裂风险由管道起点依次降低,前段管段是高风险管段。本研究可为CO_(2)管道设计和工程应用提供理论依据。

关键词：超临界CO_(2) 管道输送等容热力学减压波曲线降压曲线

超临界CO管道停输过程温压及相态变化规律预测

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低碳化学与化工 2024年

作者：李欣泽孙晨刘晓飞邹炜杰姜星宇郭良辉董宝军邢晓凯中国石油大学(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天然气股份有限公司规划总院

不同于原油、天然气管道，超临界CO2管道在停输过程中，需要关注温度和压力共同作用下的CO2相态变化。掌握停输过程管道各位置流体温压变化关系、初始气化工况点和气化程度，对实现管道安全状态预判具有重要意义。基于中国石油天然气股... 详细信息

不同于原油、天然气管道，超临界CO2管道在停输过程中，需要关注温度和压力共同作用下的CO2相态变化。掌握停输过程管道各位置流体温压变化关系、初始气化工况点和气化程度，对实现管道安全状态预判具有重要意义。基于中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司百万吨级超临界CO2管道示范工程KB CO2管道，建立了管道水力热力模型并求解，获得了管道停输后全线压力、温度、密度、持液率及相态变化规律，发现流体密度值与单位温降对应的压降值存在正相关性。基于Peng-Robinson状态方程，得到流体气化前压力、温度和密度变化的函数表达式，该温压关系在CO2相图中为相态迁移路径线的斜率值。该值主要受流体密度影响，流体密度500 kg/m3、650 kg/m3和800 kg/m3对应的斜率值分别为0.213、0.325和0.473。同时，给出了流体初始气化时的温压计算公式和气化后持液率变化预测公式。CO2相图中相态迁移路径线与气液平衡线的交点即为流体初始气化压力和温度点。CO2流体气化后，压力和温度状态点将沿着气液平衡线移动，直到温度降至管道周围土壤环境温度。采用OLGA软件对推导出的计算公式进行了验证，计算值与模拟值的误差在±4.00%以内，说明公式具有较高的准确性。最后应用公式对示范工程停输过程安全状态进行预测，发现管道起点发生气化时的压力最高，为避免管道任意点发生气化，需在管道压力降至7.0 MPa前进行再启动操作。

关键词：超临界CO 管道输送停输过程相变

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水合物法存储二氧化碳稳定性研究进展

生物化工 2024年第4期10卷 240-243页

作者：徐文磊徐玉兵刘曾奇徐振王逸伟孙强新疆敦华绿碳技术股份有限公司新疆克拉玛依834000 中国石油大学(北京)克拉玛依校区新疆克拉玛依834000

气候变化使得碳捕集技术越来越受到人们的重视,在各种碳捕集方法中,基于水合物的碳捕集由于对CO_(2)的高储存能力和低成本被认为是一种非常有前景的技术。本文从促进CO_(2)水合物的生成和稳定储存CO_(2)水合物两个方面对水合物法存储二... 详细信息

气候变化使得碳捕集技术越来越受到人们的重视,在各种碳捕集方法中,基于水合物的碳捕集由于对CO_(2)的高储存能力和低成本被认为是一种非常有前景的技术。本文从促进CO_(2)水合物的生成和稳定储存CO_(2)水合物两个方面对水合物法存储二氧化碳稳定性的研究进展进行了介绍。

关键词：二氧化碳存储水合物

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

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大庆石油地质与开发 2024年第06期 136-147页

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

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... 详细信息

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。

关键词：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

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超临界CO_(2)管道阀室放空方案设计

油气储运 2024年第7期43卷 749-759页

作者：张文辉安国钰熊小琴李欣泽邢晓凯中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中国石油大学(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

【目的】超临界CO_(2)管输是解决碳捕集、利用与封存(CarbonCapture,Utilization and Storage,CCUS)技术中碳源、碳汇不匹配问题最经济的方式。当管道因维检修需进行放空作业时,由于相变与焦汤效应的影响,放空管段温度可能低于-20℃,诱... 详细信息

【目的】超临界CO_(2)管输是解决碳捕集、利用与封存(CarbonCapture,Utilization and Storage,CCUS)技术中碳源、碳汇不匹配问题最经济的方式。当管道因维检修需进行放空作业时,由于相变与焦汤效应的影响,放空管段温度可能低于-20℃,诱发管道脆断。【方法】利用OLGA软件建立超临界CO_(2)管道放空模型,将模拟结果与参考文献中的实验数据对比,发现OLGA软件在预测CO_(2)相变、温降及压降方面具有较高的准确性。在此基础上,提出间歇放空方案,并模拟分析了不同初始压力与温度下放空阀开度对放空过程与关阀回温过程时长的影响。【结果】在整个干线管道放空段中,放空点是最危险点,其温度会率先降至一20℃。随着阀门开度减小,放空点到-20℃所需时间呈指数增长。放空阀开度越小,一次开阀放空总质量越大,但平均放空速率越小,放空时间成本越高。放空阀开度增大,一次开阀放空总质量减小,且干线管道放空段整体压力水平高,使将管内介质完全放空至大气压力所需时间增加。关闭放空阀后,管内介质回温过程可分为由轴向换热与径向换热主导的两个阶段,且轴向换热主导阶段的温升速率更大。随着阀门开度的增加,关阀回温时长会迅速增加并趋于稳定。【结论】放空阀开度过大或过小均会导致放空时间过长,工程应用中可以将放空点处的温度或压力与放空阀的动作连锁。为保证控制的可靠性且尽可能缩短总放空时长,需合理确定放空阀每次动作的开度。

关键词：超临界CO_(2) 管道输送阀室放空间歇放空

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二氧化碳水合物生成动力学模型化进展

石油石化物资采购 2024年第20期 235-237页

作者：赵家耀徐玉兵刘曾奇徐振王逸伟新疆敦华绿碳技术股份有限公司中国石油大学(北京)克拉玛依校区重质油全国重点实验室

本文综合探讨了水合物生成动力学的模型化进展,介绍了温度压力控制法、机械强化法和促进剂方法等技术,详细讨论了诱导时间模型、动力学速率模型和化学亲和力模型等不同模型化方法,模型为水合物生成的理论研究和工业应用提供了理论基础... 详细信息

本文综合探讨了水合物生成动力学的模型化进展,介绍了温度压力控制法、机械强化法和促进剂方法等技术,详细讨论了诱导时间模型、动力学速率模型和化学亲和力模型等不同模型化方法,模型为水合物生成的理论研究和工业应用提供了理论基础和预测方法。未来的研究需要关注提升模型的泛化能力和预测精度以及更准确地揭示影响水合物生成的微观动力学过程,以期达到更好的研究和应用效果。

关键词：水合物生成动力学模型化

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二氧化碳管道水合物防治技术研究进展

石油石化物资采购 2024年第18期 103-105页

作者：戴泽利徐玉兵刘曾奇徐振王逸伟孙强新疆敦华绿碳技术股份有限公司中国石油大学(北京)克拉玛依校区重质油全国重点实验室

在二氧化碳运输过程中,水合物的生成和聚集会对管道造成极大的负面影响。为保证运输安全,对二氧化碳水合物进行防治,本文介绍了以物理方法和化学方法为主的抑制管道内水合物的技术,并对抑制机理和适用条件展开了概述。传统的单一水合物... 详细信息

在二氧化碳运输过程中,水合物的生成和聚集会对管道造成极大的负面影响。为保证运输安全,对二氧化碳水合物进行防治,本文介绍了以物理方法和化学方法为主的抑制管道内水合物的技术,并对抑制机理和适用条件展开了概述。传统的单一水合物抑制技术应用面较为狭隘,未来的水合物抑制技术将更加多元、高效、低成本,以应对愈发复杂的生产需求。

关键词：水合物防治水合物抑制剂防聚剂