油气管道体积型腐蚀缺陷有限元分析

为了研究体积型腐蚀缺陷对油气管道剩余强度的影响,以含点蚀缺陷、轴向槽状腐蚀缺陷两种体积型缺陷的油气管道为研究对象,通过Solid Works建立几何模型,并导入ANSYS软件进行有限元分析。采用管道缺陷评价计算方法 RSTRENG 0.85d L对各模型的有限元分析结果进行评价,误差均在可接受范围内,验证了采用有限元方法分析腐蚀缺陷参数对管道剩余强度影响的可行性。进一步计算得到了管道失效压力随载荷及腐蚀缺陷各参数的变化规律,得出各参数对油气管道剩余强度的影响。结果表明:腐蚀缺陷深度对管道剩余强度影响最大,腐蚀缺陷轴向长度的影响次之,而腐蚀缺陷环向宽度的影响很小,可以忽略。     

基于深度学习的海底管道外腐蚀剩余强度评估

腐蚀是造成海底管道失效的重要原因之一,准确预测海底管道的腐蚀剩余强度是评估海底管道完整性及后续服役能力的关键。基于非线性有限元方法,建立含腐蚀缺陷海底管道剩余强度分析模型,预测管道的剩余强度,并探究了外腐蚀缺陷的深度、长度、宽度对剩余强度的影响。基于深度学习理论建立海底管道剩余强度预测模型,并以有限元分析获得的114组计算结果作为数据集训练深度学习模型,以深度学习模型预测含外腐蚀缺陷海底管道的剩余强度,将模型预测结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:深度学习模型计算速度快、预测精度高,验证了基于深度学习的海底管道外腐蚀剩余强度评价方法的可行性与有效性。(图7,表1,参22)     

基于改进GEV分布的腐蚀油气管道剩余寿命预测

为了预测在役油气管道腐蚀剩余寿命,基于广义极值(Generalized Extreme Value ,GEV)自适应优选分布研究,建立了基于改进GEV分布的腐蚀油气管道剩余寿命预测模型。首先,利用马尔科夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)方法估计GEV分布函数的参数并由此确定极值分布类型,若图形检验合理,则采用该分布预测其最大腐蚀深度;其次,基于管道的可靠度及安全性建立腐蚀裕量预测模型;最后,根据管道最大腐蚀深度、腐蚀裕量及管道使用年限等数据,建立三者关系指数模型,以此预测管道剩余寿命。以中国某油气管道为研究对象,利用新建模型对管道剩余寿命进行预测,结果表明:模型的预测精度较高且不受限于数据的具体分布,作为管道剩余寿命的预测模型通用性较好。     

基于有限元的含均匀腐蚀缺陷油气管道剩余强度

针对油气管道随服役年限延长腐蚀日益严重的问题,运用有限元分析软件ANSYS Workbench,对含均匀腐蚀缺陷的金属油气管道进行综合分析,研究轴向腐蚀长度、环向腐蚀长度、腐蚀深度、相邻腐蚀间距等对管道剩余强度的影响。分析表明:(1)轴向腐蚀缺陷越长,管道剩余强度越小。(2)当环向腐蚀缺陷长度较长时,对管道的剩余强度影响不大,当环向腐蚀缺陷较短时,可以将缺陷近似视为裂纹处理。(3)随着腐蚀深度的增加,管道剩余强度迅速减小。(4)对于两相邻轴向腐蚀缺陷,当轴向间距小于20 mm时,可将两个缺陷视为一个整体缺陷计算管道剩余强度;当腐蚀缺陷轴向间距大于20 mm时,则分别计算两个缺陷对应的管道剩余强度,取其中较小值。     

基于BS 7910的焊缝缺陷剩余寿命分析方法

为预测油气管道焊缝的剩余寿命,对非穿透裂纹的扩展机理及焊缝缺陷寿命预测方法开展了研究,提出以累加法为指导思想,结合BS 7910-2005中失效评定图(FAD)判据,且基于非穿透裂纹扩展模型的动态焊缝剩余寿命计算方法,使用C#语言编制程序实现了具体算法,计算分析了某管道焊缝缺陷的非几何参数对焊缝寿命的影响规律。分析计算结果表明:缺陷的长、短类型,即缺陷的深度与长度之比对缺陷所能承受的循环载荷次数有较大的影响;如果缺陷属于短缺陷,对应不同的缺陷相对深度,缺陷所能承受的循环载荷次数均逐渐减少;如果缺陷为长缺陷,缺陷所能承受的循环载荷次数均呈现先减少后趋于不变的趋势。     

腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法选择及应用

基于可靠性的设计与评价方法是天然气管道评价技术的发展方向,对管道剩余强度评价方法进行适用性分析具有重要意义。介绍了ASME B31G准则、修正的ASME B31G/RSTRENG 0.85Ld法、C-Fer法、DNV-RP-F101规范、美国Battle实验室开发的PCORRC法等腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法,并利用收集的管道试验数据对5种方法进行适应性分析。基于Monte Carlo模拟方法,计算得出多个参数的影响规律,并利用实际检测数据对在役腐蚀缺陷集输管道进行可靠性评价和剩余寿命的预测。研究表明:在评价对象一致的情况下,5种方法均具有一定的保守性,但在对中低级钢缺陷管道的剩余强度评价中,使用DNV-RP-F101规范更为准确,其操作方便、可靠性高,具有较高的工程应用价值。     

基于ANSYS的双点腐蚀缺陷管道剩余强度评价

为了定量评价管道腐蚀缺陷的严重程度,利用ANSYS有限元法对腐蚀管道的剩余强度进行研究,通过对管道腐蚀缺陷的模拟,分析腐蚀区的应力状态.基于含双椭圆凹坑缺陷的管道模型,探讨了腐蚀缺陷深度和缺陷间距对管道剩余强度的影响,定量确定了两者对管道局部应力的影响作用.结果表明:缺陷深度与局部应力成正比例关系,是影响管道局部应力的最主要因素,而缺陷间距对管道局部应力的影响较小.     

含缺陷管道适用性评价方法研究进展

含缺陷管道适用性评价是油气管道完整性评价和完整性管理的重要组成部分,它包括含缺陷管道的剩余强度评价和剩余寿命预测.概述了含缺陷管道适用性评价的对象、类型和方法,以及国际上的主要研究进展.介绍了近年来研究建立的几种新的管道适用性评价方法,提出了下一步应研究的难点技术和关键技术.     

含缺陷管道适用性评价方法研究进展

含缺陷管道适用性评价是油气管道完整性评价和完整性管理的重要组成部分，它包括含缺陷管道的剩余强度评价和剩余寿命预测。概述了含缺陷管道适用性评价的对象、类型和方法，以及国际上的主要研究进展。介绍了近年来研究建立的几种新的管道适用性评价方法，提出了下一步应研究的难点技术和关键技术。     

气液两相流管道内腐蚀失效概率计算方法

气液两相流管道广泛存在于油气开采和集输过程中,确保其安全可靠运行具有重要的理论和工程意义。在所有失效类型中,内腐蚀缺陷是造成气液两相流管道结构失效的主要原因之一。将管道内腐蚀速率预测模型与结构可靠性评价方法相结合,对气液两相流管道进行内腐蚀失效概率计算:针对气液两相流的流动特征,采用流体相平衡模型、气液两相流模型及腐蚀速率预测模型,计算气液两相流管道在不同流型下的内腐蚀速率;基于ASME B31G-1991《腐蚀管道剩余强度评价方法》中推荐的腐蚀缺陷极限状态方程,考虑管道运行和制造中存在的不确定性,并结合腐蚀速率计算结果,采用蒙特卡洛方法计算管道发生小孔泄漏和爆裂的失效概率。将提出的内腐蚀失效概率计算方法应用于某气液两相流管道,结果表明当缺乏有效的内检测数据或实际管输工艺发生变化时,该方法能够有效预测失效概率,保障油气管道输送安全。     

基于机器视觉的管道通径内检测技术

管道通径内检测可以提前发现管道安全隐患,在确保管道安全运行方面发挥着重要作用。在机器视觉技术的基础上,将视觉测量技术中的Radon变换应用于激光光源投射成像方法中,提出了基于视觉的管道通径测量计算方法。该方法利用激光发生仪投射与管道内部形状完全吻合的激光环,由相机采集管壁上的光环图像,并将其进行边缘检测和细化处理,最终获得管道的截面轮廓曲线。通过Radon变换得到两条反映管道内径信息的光带,经细化处理提取光带中心线,进而根据中心线之间的距离计算得到管道在所有方向角上的内径数据。研究结果表明:该测量计算方法高效快捷,能够一次性获取管道截面在所有方向角上的内径信息,具有很高的实际应用价值。     

两裂纹相互作用对管道应力强度因子的影响

针对油气输送管道内表面两裂纹相互影响的情况,运用有限元方法,模拟分析了X80钢制管道内三维表面裂纹尺寸、裂纹间距对裂纹应力强度因子的影响规律。研究结果表明:两裂纹(分别为固定裂纹与可变裂纹)的间距越大,两裂纹相互作用越小,当间距达到或超过一定值时,对应力强度因子几乎不产生影响,仅需考虑主要裂纹对管道寿命的影响;可变裂纹的相对壁厚比越小或形状比越大,两裂纹相互作用越小,当相对壁厚比小于0.2或形状比大于0.8时,可以忽略其对应力强度因子的影响,且形状比对最大应力的影响远远小于壁厚比与裂纹间距对最大应力的影响。     

放空立管与天然气站场间距的计算

目前中国对放空立管与天然气站场的间距按照GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》来确定,但该规范未对放空量大于4×10^4 m^3/h的立管与站场的间距做出相应规定。在考虑了放空立管与站场间距的主要影响因素风速与允许辐射热强度的情况下,利用挪威船级社过程危害分析软件工具PHAST分别计算了冷放空天然气的扩散、点火放空天然气燃烧辐射热影响强度与范围,并给出了50%的爆炸下限(Lower Flammable Limit,LFL)浓度边界空间分布以及允许热辐射强度为4.73 kW/m^2的辐射热影响范围。研究结果确定了放空立管与天然气站场的间距,并为站内设备操作区、人员住宿区、控制室、值班室等建构筑物的平面布置、站场征地提供了理论依据。     

地形复杂气田多级星状集输管网拓扑优化

气田集输系统为多级网络结构,通常采用分级优化的方式进行设计,且在计算过程中忽略地形起伏,将障碍物区域简化为平面凸多边形,其计算结果与工程实际相差较大。为了优化设计方案,以管网总长度最短为目标函数,将不同级别站点间的隶属关系、处理量、空间位置限制作为约束条件,建立了多级星状集输管网整体优化模型。在模型中引入三维地形和障碍因素,包含大量离散变量和连续变量,且约束条件呈非线性。为提高全局寻优能力,采用蚁群算法和粒子群算法相结合的群智能技术求解,为复杂地形的管网拓扑优化提供了高效准确的方法。算例计算结果表明:地形起伏和障碍影响管道走向、站点位置、管网长度,对真实地表特征进行模拟,实现三维曲面上的最优避障路径规划,基于三维地形和障碍的集输管网长度增幅约20%。     

基于3Ds Max和ArcGIS的油气站场三维可视化信息系统开发

伴随着越来越复杂的工艺流程和管网分布,输油气站场的故障问题逐渐趋于多元化,为提高站场故障诊断、安全管理和信息管理能力,以站场等比例、高精度的3Ds Max 软件模型为载体集成现有数据,在大数据分析技术和ArcGIS 开发技术的基础上将数据存储、数据分析及网页前端交互技术有机结合,形成能够动态实时掌控站场设备安全状态的系统平台,进一步提升安全生产的宏观监控、精准监管水平,从而推动信息化背景下“智慧站场”的建设,促进站场向数字信息化、管理可视化、目标智能化方向发展。     

MP-ICDA在管道完整性管理中的应用

为了更好实施管道内腐蚀直接评价方法,以美国腐蚀工程师协会(NACE)于2016 年提出的适用于多相流管道的内腐蚀直接评价(MP-ICDA)标准为对象,研究其应用方法及步骤,检验其可靠性。利用多相流理论,以中国某油气水混输海底管道运行工况为基础,建立内腐蚀预测模型,结合高温高压反应釜实验与电化学实验,将MP-ICDA 标准成功应用于多相流管道。结果表明:海管低洼上坡段腐蚀风险较高;缓蚀剂对海管内腐蚀有较好的抑制作用;实验结果与内腐蚀预测模型预测结果接近,证明了预测模型的可靠性。MP-ICDA 对预测管道腐蚀位置与风险大小具有一定的指导作用,可为中国管道完整性管理提供决策依据。     

断口分离对X90焊管断裂阻力影响试验

高钢级管道输送是世界天然气管道发展的必然趋势,其中X90 管道裂纹长程扩展的阻力是研究的重点内容之一。为了明确断口分离对X90 焊管断裂阻力的影响,选取中国小批量试制的X90焊管开展了夏比冲击试验(Charpy V-Notch Test,CVN)和落锤撕裂试验(Drop-Weight Tear Test,DWTT),对比分析了CVN 与DWTT 的能量关系、断口分离对DWTT 断裂阻力的影响。研究结果表明:对于X90 焊管,当CVN 能量密度小于450 J/cm^2 时,DWTT 与CVN 的能量密度呈线性关系,二者增长速度一致;当CVN 能量密度超过450 J/cm^2 时,DWTT 与CVN 的能量密度不再呈线性关系,随着CVN 能量密度增加,DWTT 能量密度缓慢增加。断口分离主要降低了DWTT 总能量中的裂纹扩展功,对起裂功无显著影响。与CVN 试样相比,全厚度的DWTT 试样能够更准确反映断口分离对裂纹扩展阻力的降低作用。     

地下水石油烃污染修复技术研究进展

石油在生产、加工和运输过程中,可能通过各种途径进入土壤和地下水。进入地下水的石油烃污染物以苯系物为主,严重威胁人类健康。从国内外地下水石油烃污染现状、石油烃污染地下水模式以及修复控制技术等方面,对该领域近几年的研究成果进行了综述。同时,对未来的研究方向进行了展望。     

油气储运专业回顾与展望

伴随着石油大学50周年校庆的到来，我国的油气储运高等教育已经走过了50年的历程。经过50年的发展，我国最早的油气储运专业——石油大学油气储运学科已经成长为国家重点学科，并且随着我国油气储运事业发展新高潮的到来而迎来了新的发展机遇。回顾了石油大学油气储运专业50年的发展历程，并展望了未来的发展前景。     

FPSO分离器利用旁通管道实现在线检修的优化设计

为了实现某浮式生产储油设施分离器的不停产检修,基于其原油处理流程开展一级、二级分离器在线旁通方案研究。通过Fluent 可燃烃扩散分析验证较宽松饱和蒸气压指标的安全风险,通过配管连接实现了一级、二级分离器的顺序旁通检修,并利用HYSYS 模拟调整生产操作参数达到稳定要求。分离器在线检修方案保证了油田的不停产检修,增强了原油处理系统实际生产操作的灵活性,经济效益明显,可为原油处理系统的工艺设计提供有益的参考。