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基于相关检测的磁定位清管器智能跟踪定位研究

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石油天然气学报 2024年第1期46卷 42-50页

作者：罗辉唐志刘志明韩旭雍文葛亮中国石油化工股份有限公司西北油田分公司新疆乌鲁木齐西南石油大学机电工程学院四川成都中国石油化工股份有限公司西北油田分公司采油四厂新疆阿克苏

清管器在油气管道运输领域扮演着重要角色,清管器发生堵塞时不及时解决会对油气管道作业造成严重安全隐患,但准确找到清管器的位置目前存在一定难度。相关检测在弱信号检测方面具有很强的优势,将相关检测与清管器定位相结合的检测方式... 详细信息

清管器在油气管道运输领域扮演着重要角色,清管器发生堵塞时不及时解决会对油气管道作业造成严重安全隐患,但准确找到清管器的位置目前存在一定难度。相关检测在弱信号检测方面具有很强的优势,将相关检测与清管器定位相结合的检测方式对清管器定位具有重要意义。研究基于相关检测的磁定位方法,清管器搭载磁信号发射机在管道运行时持续发射极低频磁信号,管道上方预设定位接收机用来判断清管器信号和发送位置信息;清管器经过预设定位接收机时,定位接收机接收判断清管器的信号,判断是否为清管器,然后将清管器通过时间、位置信息通过4G网络发送至数据分析中心,通过上位机显示。当清管器堵塞时,上位机通过堵塞报警提醒工作人员。研究结果表明,该方法能在复杂强干扰环境中准确检测到清管器,能够精准检测20 m范围内的清管器信号。本研究成功实现了基于相关检测的清管器定位,杜绝了目前清管器检测漏报、误报严重的情况,实现真正意义上的无人值守。

关键词：相关检测极低频磁信号清管器无人值守追踪定位

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泄流调速清管器的运行速度分析

管道技术与设备 2024年第1期 43-48,62页

作者：臧延旭姜海洋陈峰梁雪婷刘云杰赵保亚北华航天工业学院机电工程学院中油管道检测技术有限责任公司中国石油管道局工程有限公司维抢修分公司

当天然气管道输送的气体流速过快时,常规的清管器、检测器在管道内进行清管和内检测时可能出现清污效果差、采集缺陷的信号不佳等问题,文中提出搭载泄流装置进行调速的方法。以Φ610泄流调速清管器为例,介绍了泄流装置的结构和工作原理... 详细信息

当天然气管道输送的气体流速过快时,常规的清管器、检测器在管道内进行清管和内检测时可能出现清污效果差、采集缺陷的信号不佳等问题,文中提出搭载泄流装置进行调速的方法。以Φ610泄流调速清管器为例,介绍了泄流装置的结构和工作原理,分析了泄流时清管器的受力情况和运行速度,利用有限元方法分析了泄流孔面积变化、清管器运行速度变化对清管器前后端压强差的影响,结合牵拉试验和厚壁孔模型确定的泄流孔局部阻力系数,可确定泄流后清管器的运行速度。利用建立的方程计算出泄流后清管器运行速度与在工业现场的实际运行速度接近,证明了计算方法的可靠性。

关键词：清管器检测器管道泄流运行速度

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跨国长输天然气管道清管器卡堵治理措施

化工机械 2024年第1期51卷 169-174页

作者：杨金威袁运栋王爽孙钊邓琳纳成庆林东北石油大学机械科学与工程学院中油国际管道公司

长输天然气管道清管作业是保障长输天然气管道安全、平稳、高效运行的基础性措施,在实际运行过程中,清管器或因管道变形、冰堵、工艺流程错误及管道三通卡阻等系列原因造成清管器堵塞,影响安全运行。因此有必要分析清管器卡堵的潜在风险... 详细信息

长输天然气管道清管作业是保障长输天然气管道安全、平稳、高效运行的基础性措施,在实际运行过程中,清管器或因管道变形、冰堵、工艺流程错误及管道三通卡阻等系列原因造成清管器堵塞,影响安全运行。因此有必要分析清管器卡堵的潜在风险,并制定切实有效的解堵方法和防止措施,确保管道安全、平稳、高效运行。

关键词：长输天然气管道清管器卡堵解堵防止

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清管器旁通状态下清管过程研究

清管器旁通状态下清管过程研究

作者：张一博大连海事大学

学位级别：硕士

近年来,天然气凝析液管道长期面临积液增加,摩阻增大等问题严重影响了油气的运输。定期进行清管作业是管线运输的重要保障。在中短距离管线上,传统清管器由于输送介质杂质含量高、腐蚀老化现象严重等恶劣因素,导致清管器柔软密封盘磨损... 详细信息

近年来,天然气凝析液管道长期面临积液增加,摩阻增大等问题严重影响了油气的运输。定期进行清管作业是管线运输的重要保障。在中短距离管线上,传统清管器由于输送介质杂质含量高、腐蚀老化现象严重等恶劣因素,导致清管器柔软密封盘磨损严重与管道内壁之间形成了旁通间隙,清管器甚至会因动力不足而滞留在管道中。导流盘旁通射流清管器由于射流孔的存在能有效减少液塞堆积,因此主要应用于长距离管线中。但导流盘的存在会让气体的流动以及流场的变化变得十分复杂,积液的运移问题也增加了很多的不确定性。针对当前工程中两种清管器各自工况下存在的机理不明确、运动规律不清晰以及工程化应用理论框架不足等局限,本文结合理论研究、数值模拟以及实验分析等手段分别对两种清管器各自工况下的运动规律与积液运移开展了广泛而深入的研究。本论文首先阐述了两种清管器的工作原理,简化其物理模型之后建立了清管器的仿真模型。该模型应用了嵌套网格技术,并通过UDF程序接口将动力学控制方程集成到Fluent中来控制清管器的运行,使用该模型可获得清管器的运行速度、流场等参数。其次针对传统清管器“旁通”状态下的积液运移形态以及分布进行了分析。主要探究了清管器运行速度、间隙量大小、以及入口速度对液塞段液相体积分数以及液塞速度的影响,并对终端出口液量影响因素进行了分析。结果表明:当存在间隙时,清管器的前后均为气液两相流。间隙量的减小以及清管器速度的增大会造成液塞段液相体积分数增加。而且液相分布取决于气体的携液作用与清管器推动作用之间的平衡。终端出口处的液相分布结果表明,当间隙增大时,出口处的积液总体积减小。但间隙量的变化并不会影响液体到达终端的时间,清管器速度仍然是主要因素。再次,探究了带导流盘旁通清管器的射流耗散机理,分析了旁通率大小以及导流调节孔角度对清管器周围流动特性的影响,着重研究了多个参数对整体模型压力损失系数的影响。最后对整个清液过程进行仿真分析。仿真结果表明:导流盘的存在会让通过的气体在调节孔边缘产生高速射流,并在管道下游产生再循环区,轴心旁通率以及调节孔角度的减小均会导致流场内最大流速降低。对整体清管器模型的压力损失系进行了总结,CFD仿真结果验证了模型的准确性。当管道中存在积液时,射流效果会导致气体将堆积的液相吹散使其分布在更长的管道下游。挡板前方下游液塞段的整体液相体积分数随着清管器轴心旁通率的减小而降低。最后,建立可视化室内管道实验系统,分别进行了单气相和气液两相条件下的清管实验模拟。分析清管器运行速度以及终端积液的变化规律。实验结果表明:传统清管器间隙量的增加使得驱动气量增加,在同样的驱动气速条件下,间隙量越大清管器平均速度越低。同时,间隙量的增大会造成前方液塞到达终端时间延长。对于带导流盘旁通清管器来说,运行速度与后方的驱动气速之间呈现一定的线性关系。在气液两相运行条件下,旁通率和调节孔角度的增大会造成驱动力的减少从而导致液塞运移缓慢,流向终端的时间延长。

关键词：清管器管道积液数值模拟旁通状态压力损失系数

天然气管道清管器用水溶性PVAL材料制备及性能

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工程塑料应用 2023年第2期51卷 39-46页

作者：屈文涛王泽威钟磊张丹陈一凡西安石油大学机械工程学院陕西西安710065 陕西延长石油(集团)管道运输输气第一分公司陕西延安716000

针对现有清管器在作业过程中,因管内有效流通面积减小、管道内截面形状改变等现象而造成卡管的问题,研制了一款用于清管器的水溶性聚乙烯醇(PVAL)复合材料。利用PVAL与甘油为基底,分别以淀粉、酯化淀粉、木质纤维素为添加剂,通过熔融共... 详细信息

针对现有清管器在作业过程中,因管内有效流通面积减小、管道内截面形状改变等现象而造成卡管的问题,研制了一款用于清管器的水溶性聚乙烯醇(PVAL)复合材料。利用PVAL与甘油为基底,分别以淀粉、酯化淀粉、木质纤维素为添加剂,通过熔融共混法制备了水溶性PVAL复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪、接触角测量仪、万能拉力试验机及浸泡溶解法,研究水溶性PVAL复合材料的分子结构、微观形貌、热稳定性、表面亲疏水性、力学性能及溶解性能。结果表明,混合不同添加剂后,复合材料在高温环境下的稳定性增强、力学性能提高,材料溶解性、表面亲水性降低。其中添加酯化淀粉的水溶性PVAL复合材料具有较优异的综合性能,热熔温度为114.6℃,200℃高温下的质量保持率为81.28%,热稳定性高;力学性能优异,拉伸强度达到最高为2.0 MPa,在液体环境内作业的稳定性增强,水接触角为29.5°,表面亲水性最低,在常温纯水溶液中浸泡1.5 h后失重率达26%。研究成果可为水溶性清管器的材料遴选及水溶性清管器的研制提供新的解决思路。

关键词：清管器水溶性材料微观形貌力学性能溶解性能

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海底管道清管器运行时间预测

油气储运 2022年第4期41卷 451-457页

作者：曹杨王红红林超李忠涛中海油研究总院有限责任公司中海石油(中国)有限公司天津分公司

海底管道清管器运行时间对于清管收球作业具有重要的参考作用。为了明确清管器运行时间的影响因素,运用灰色关联分析法对海管里程、海管进出口压力差、输气量、海管进出口温度差、过盈量、清管器质量、输油量、含水率进行关联度计算,分... 详细信息

海底管道清管器运行时间对于清管收球作业具有重要的参考作用。为了明确清管器运行时间的影响因素,运用灰色关联分析法对海管里程、海管进出口压力差、输气量、海管进出口温度差、过盈量、清管器质量、输油量、含水率进行关联度计算,分析各影响因素与清管器运行时间的相关性,并以此构建了网络结构为(8,11,1)的清管器运行时间BP神经网络预测模型。以渤海某油田海底管道的清管作业数据记录为样本,对清管器运行时间进行预测及验证,结果表明:该模型预测的清管器运行时间的平均误差为8 min,平均相对误差为12.5%。研究结果可为制订合理的海底管道清管收球作业方案提供参考。

关键词：海底管道清管器运行时间影响因素灰色关联度 BP模型

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低输量管道清管器运行速度控制方法及建议

油气储运 2022年第5期41卷 592-600页

作者：王子涵秦超西南石油大学石油与天然气工程学院国家管网集团山东天然气管道有限公司

输气管道在投产初期或运营期因用户需求量波动,普遍存在输气量低于设计输气量的情况,导致清管器运行速度无法达到规定范围,从而影响清管效果,甚至发生清管器卡堵等安全事故。以泰青威管道为例,分析多轮次清管内检测作业中管道运行工况... 详细信息

输气管道在投产初期或运营期因用户需求量波动,普遍存在输气量低于设计输气量的情况,导致清管器运行速度无法达到规定范围,从而影响清管效果,甚至发生清管器卡堵等安全事故。以泰青威管道为例,分析多轮次清管内检测作业中管道运行工况与清管参数特性,提出适用于低输量工况的清管器运行速度控制方法及建议。通过三段式压力梯度调节、平均压力与输气量协同调节、充分利用枢纽站调节,优化清管器跟踪监听策略与技巧,可有效调节清管器运行速度,使其在管道内平稳运行并达到规范的清管内检测速度要求。研究成果可为低输量管道清管作业提供借鉴,保障管道清管安全。

关键词：低输量天然气管道清管器运行速度控制安全

基于CEL的管道清管器90°弯头通过性能分析

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石油机械 2023年第5期51卷 108-116页

作者：戴朝磊刘畅张庆保陈金忠付双成吴胜平常州大学机械与轨道交通学院中国特种设备检测研究院江苏省特种设备安全监督检验研究院国家压力管道元件质量检验检测中心

在油气管道内检测作业中,清管器通过90°弯头时常面临卡堵风险,进而对检测和清管作业效率造成严重影响。为研究清管器在过弯时的通过性能,选取皮碗外径168 mm的清管器和弯曲半径为3D的90°弯头为研究对象,分别建立了三维准静态和基于欧... 详细信息

在油气管道内检测作业中,清管器通过90°弯头时常面临卡堵风险,进而对检测和清管作业效率造成严重影响。为研究清管器在过弯时的通过性能,选取皮碗外径168 mm的清管器和弯曲半径为3D的90°弯头为研究对象,分别建立了三维准静态和基于欧拉-拉格朗日(CEL)方法的三维流固耦合2种仿真模型,并对仿真结果进行了对比研究。在此基础上,提出了以动力学响应特性和变形状态为依据的清管器弯管通过性评价方法,并分析了皮碗过盈量、夹持率和结构形式对其影响。研究结果表明,为保证清管器良好的过弯性能,过盈量范围应在2%~4%之间,夹持率应在60%左右,皮碗几何非连续特征面设定原则应使皮碗与过盈管道接触位置集中于皮碗唇部。研究结论对于管道清管器防卡堵机械结构设计及内检测施工安全保障具有一定的科学价值和工程指导意义。

关键词：油气管道清管器流固耦合管道内检测动力学响应通过性评价

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φ610速度控制清管器工业应用

化工设备与管道 2023年第4期60卷 77-81页

作者：臧延旭王倩梁雪婷白港生姜海洋梁也陈峰北华航天工业学院机电工程学院河北廊坊065000 廊坊师范学院建筑工程学院河北廊坊065000 中油管道检测技术有限责任公司河北廊坊065000 中国石油管道局工程有限公司维抢修分公司河北廊坊065000

利用速度控制装置可以有效地调节管道清管器/检测器的运行速度,其中对基于泄流原理调速装置的研究较多,但是研究多集中在有限元仿真或实验室测试方面,尚需开展工业应用的研究。以Φ610速度控制清管器为例开展了工业应用研究,总结出泄流... 详细信息

利用速度控制装置可以有效地调节管道清管器/检测器的运行速度,其中对基于泄流原理调速装置的研究较多,但是研究多集中在有限元仿真或实验室测试方面,尚需开展工业应用的研究。以Φ610速度控制清管器为例开展了工业应用研究,总结出泄流装置局部阻力系数、清管器运行压差和泄流后清管器运行速度的计算方法,工业应用表明计算结果和实际运行结果吻合度较高,满足工业应用要求。

关键词：管道速度控制清管器检测器工业应用