连续地表位移作用下埋地管道应变计算模型

油气长输管道途经多种复杂地质环境,经常面临地质灾害的威胁.针对现有地质灾害段管道地表位移监测数据离散型的特征,提出了一种基于三次样条插值的地表位移三维重构方法,实现了地表位移的连续表示.在此基础上,采用非线性有限元方法,依据非线性土弹簧单元描述管土相互作用,利用Ramberg-Osgood本构模型描述管材力学特性,使用...     

地质灾害作用下油气管道设计应变计算模型

根据基于应变与基于可靠性的两种管道设计新方法的工程需要,对我国油气管道面临的断层、采空、冻土、滑坡等常见地质灾害类型及其土壤位移模式进行了分类总结。以断层作用下管道设计应变计算的有限元分析力学模型及设计应变经验公式为基础,将其推广到采空、冻土、滑坡等其他地质灾害类型的研究中,提出简化的管道地质灾害综合位移模型及管道设计应变计算模型,模型将地质灾害位移类比为水平面和垂直面内的断层位移形式,从而衍生出其他地质灾害形式管道应变计算方法。该方法计算精度高、效率高、适用性广,特别是满足了多种地质灾害作用下油气管道可靠性的设计需要。     

走滑断层作用下管道应变解析计算方法的适用性北大核心

管道在断层错动作用下容易产生较大的位移,从而导致管道因较大的应变而失效,因此研究断层作用下管道的应变计算方法对穿越断层长输管道的设计与安全评估具有重要意义。理论解析计算方法计算简单、效率高,因而在长输管道的初步设计中应用广泛。简要介绍了Newmark-Hall方法、Kennedy方法及Karamitros方法 3种应用较为广泛的管道应变理论解析计算方法,并与有限元结果进行对比分析,从管道穿越角、管道埋深、土壤类型及管材类型4个方面讨论了3种理论解析方法在走滑断层情况下的适用性。结果表明:Newmark-Hall方法、Kennedy方法适用于分析管道穿越角β<45°且断层位错量较大时的断层错动影响;Karamitros方法在各种工况下均具有较好的适用性,尤其是当穿越角β≥45°时,前两种方法的适用性极其有限,应该选择模型相对复杂的Karamitros方法进行计算。     

地质灾害作用下油气管道环焊缝适用性实时评价方法

高钢级油气管道环焊缝断裂失效是目前中国油气管道工业最为关心的问题。分析近年来管道环焊缝断裂失效事故发现,导致环焊缝断裂的最主要原因是地质灾害引起的作用在管道上的土壤位移载荷。为保证管道安全,需要对土壤位移作用下含缺陷管道环焊缝进行完整性评价。在此,集成中国石油大学（北京）油气储运设施安全团队近十年来在地质灾害段管土相互作用、环焊缝失效机理与适用性评价方面的研究成果,介绍土壤位移与管道环焊缝裂纹断裂关联关系的建立及对含缺陷管道环焊缝进行适用性实时评价的系统方法,并就其中相关的具体环节所涉及的理论和方法进行讨论。（图7,参26）     

基于内检测数据的管道凹陷应变计算北大核心

针对内检测中发现的凹陷对管道结构强度的影响问题,开展凹陷应变的计算分析,以期有效指导管道凹陷的开挖验证及修复工作。总结了基于内检测数据的凹陷应变计算方法和技术路线,指出了滤波分析的必要性和可行性。依据ASME B31.8-2010的相关规定,结合实际的管道内检测数据,得到了7种典型滤波方法下的应变计算结果。通过对比应变计算结果,分析了不同滤波方法对管道凹陷数据处理及应变计算的影响和适用性。结果表明:基于管道凹陷内检测数据的应变计算技术可行,低通滤波方法对管道凹陷数据的滤波效果较好,可获得较合理的凹陷应变计算结果;低通滤波方法中,选择合适的截止频率参数对凹陷应变的准确计算至关重要,截止频率的取值与内检测信号的噪声大小密切相关。     

典型地质灾害下埋地管道的应力计算

地质灾害是导致埋地油气管道破坏失效的主要原因之一,特别是管道沿线的山体滑坡、地层沉降及地面塌陷等严重威胁着管道的安全运行。基于已有研究,介绍了几种分析管土耦合作用的常用模型,总结了地质灾害作用下埋地管道应力计算方法。采用实验模拟与数值模拟相结合的手段,开展了塌陷、沉降以及滑坡地质灾害下管土相互作用实验以及FLAC 3D数值模拟,分别得到了3种地质灾害下的管道应力分布情况,通过比较实验结果、数值模拟结果以及管道理论模型计算结果可得:采用有限差分软件FLAC 3D开展管土相互作用模拟是可行的;仅考虑管道、输送介质以及土体重力载荷得到的理论计算结果与实验及数值模拟的结果相差很大,需要考虑土体摩擦力以及黏聚力等参数的影响,对管道应力计算方法进行改进。     

油气管道焊接材料设计用量计算

对油气管道手工下向焊、药芯焊丝半自动焊和实芯焊丝气体保护自动焊的焊接材料用量进行了计算,提出了不同焊接方法焊材用量计算的修正公式,并将计算结果与工程实际用量进行了对比,两者基本吻合.     

油气管道地质灾害风险管理知识图谱构建与应用

知识图谱是一种利用解释性语言描述研究对象之间关系的知识库,能够增强机器学习能力,挖掘事物间深层及潜藏的关系,为决策者在抉择过程中提供辅助。从知识图谱技术原理出发,结合油气管道特点,提出了以业务需求、本体设计、知识抽取、知识融合、知识存储、知识迭代更新为核心的油气管道行业知识图谱构建流程与方法。依据SY/T 6828—2017《油气管道地质灾害风险管理技术规范》,构建了以风险识别、评价、防治为主体的油气管道地质灾害风险管理知识图谱。以典型黏性土滑坡灾害为例开展应用示范,在明确灾害风险评价及防治逻辑架构的基础上,探讨了知识图谱在油气管道地质灾害智能评估中的决策过程、应用场景及决策结果的推演与可视化,为管道地质灾害风险评价及防治的智能辅助决策提供了可行路径。（图3,表3,参24）     

地震区油气管道的应变与位移检测技术

为了对地震区油气管道所承受的附加应力进行有效检查,提出基于惯性导航技术的应变及位移检测方法,可对油气管道全线进行有效检测,及时发现管道位移和应变集中点。通过使用搭载惯性导航单元的内检测器对管道进行检测,并与地面标记点、里程计进行组合导航数据融合得到精确的管道中心线坐标后,进一步对管道弯曲应变进行计算,可有效查找管道全线的应变变化及位移区域,并能够检测应变及位移变化量。通过牵引试验验证了应变检测的正确性及数据重复性,该方法为地震区长输油气管道的安全运行提供了有效保障。     

强地面运动作用下油气管道的灾情展布北大核心

为了在震后快速估计强地面运动作用下油气管道灾情展布,利用Shake Map技术得到油气管道沿线的加速度峰值和速度峰值空间展布情况,并根据地震动、工作压力等条件判定震区油气管道的破坏状态,判别管道破坏的可能后果,根据震区人口密度和管道重要性确定管道的地震灾情展布,实现了震后对震区油气管道灾情的快速评估。以2015年7月3日皮山6.5级地震为例,结合Shake Map_CNST系统计算的地震动参数,快速估计震区油气管道的破坏状态和灾情展布,判别破坏状态为轻微破坏和基本完好,轻微破坏主要出现在Ⅷ度区。该研究方法能够比较客观地反映震区油气管道的灾情展布特征,具有良好的应用价值。     

油气管道横坡敷设边坡稳定性计算北大核心

受地形起伏较大、地质条件复杂等因素的制约,部分山区段管道采取横坡敷设,该敷设方式存在安全隐患,有必要对管道横坡敷设条件下的边坡稳定性进行定量分析,制定有针对性的治理措施,确保管道施工和运行安全。基于此,研究了管道横坡敷设诱发的地质灾害特点,采用基于极限平衡理论的条分法进行定量计算,取得原始边坡、扫线边坡及管沟开挖边坡3种工况条件下的稳定系数,并对计算结果进行了分析。结果表明,原始边坡表现得最为稳定,随着扫线和管沟开挖工作的展开,边坡稳定性越来越差。提出避让、治理、防护、限制4种建议措施,并应用于陕京输气管道穿越山间沟谷地段,保障了管道在山区地质灾害条件下的安全运营。     

隧道内埋地油气管道巡检安全风险评价模型北大核心

为有效评价隧道内埋地长输管道巡检的风险等级,针对管道巡检作业随机性、模糊性的特点,引入云理论与组合赋权方法,构建了隧道内埋地油气管道巡检安全风险评价模型。以穿越某隧道群的国家管网集团伊犁果子沟段管道为例,基于危险源理论,选取隧道因素、路网因素、环境因素、人的行为、物的状态以及管理水平6个方面29项风险因素作为评价指标;基于欧式距离组合,运用改进G2法与CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)法确定各指标的权重系数;依据各指标的分级标准,利用Matlab软件计算云模型的特征参数并生成云图;通过正向云发生器,确定不同风险等级下的指标隶属度、综合隶属度。研究结果表明:基于欧式距离的组合赋权方法既可以降低决策者的主观不确定性,又可以消除数据间的客观误差,评价结果与工程实评结果吻合较好。构建的评价模型具有较好的科学性与适用性,可为管道巡检风险评价提供新思路。     

油气管道能耗计算与评价方法

基于现有油气管道仿真系统,开发能耗分析辅助功能,用于测算油气管道不同季节、不同输量情况下的能耗。利用风险评价方法给出在一定输量下的最佳运行方案,并结合投入产出理论确定在某方案下每个耗能设备的投资收益及该方案下的设备优先改造顺序,通过对不同方案的运行时间加权求得设备的综合投资收益指数并排序,最终获得管道的节能改造方案。基于此评价方法并利用油气管道仿真系统能耗测算工具对兰成渝成品油管道、西气东输天然气管道和阿独原油管道现有运行方案进行计算和评价,给出了相对最优运行方案和管道节能改造的优先顺序。     

黄土地区长输管道地质灾害分析及治理

西气东输管道沿途经陕北的黄土高原和吕梁山地，是典型的黄土分布地区，在借鉴陕京线黄土灾害治理经验的基础上，对该管道与陕京输气管道所经地的地质，地貌特征以及灾害类型进行了对比分析，提出了西气东输管道通过黄土地区时的地质灾害治理总体设计方案和建议，指出在恢复地貌和稳固新建黄土坡体方面，应优先选择压柳条坝护坡的方案。     

基于改进层次分析法的油气管道风险因素权重计算北大核心

准确评估各个风险因素的相对重要程度是油气管道风险分析的关键。针对采用层次分析法确定比较矩阵三标度法和九标度法存在的问题,提出了五标度法原则,并结合改进层次分析法计算油气管道安全风险的指标权重,进而判断指标的重要性,以期准确、快速地对油气管道安全状态进行分析和评价。通过对近几年国内公开报道的油气管道事故发生的原因进行整理、统计及分析,发现该方法计算的权重与统计结果高度吻合,验证了其准确性。     

管道轴向裂纹面内压作用下的J积分计算

在管道的制造、安装和运行期间,不可避免地会产生类似于裂纹的缺陷,轴向理解纹是最常见的裂纹。确定含轴中裂纹管道在各种应力状态下的应力强度因子和Ｊ积分,是评价管道完整性和使用寿命的重要组成部分。根据Ｋａｒｌｓｏｎ和Ｂａｃｋｌｕｎｄ推导的考虑裂纹承载的修正Ｊ积分的表达式,结合帕里斯公式和权函数方法,论述了管道轴向理解纹面在内压作用下的Ｊ积分计算方法,并与其它计算方法进行了比较。     

中缅管道途经典型地质灾害影响区域的设计与建设

中缅油气管道是第一条敷设于滇西横断山脉地区的大口径、高压力长输油气管道,首次遭遇滇西复杂地形、复杂地质条件下的地灾群。介绍了该管道在地质灾害多发地段通过选用大变形钢管来提高管道本体抗应变破坏能力的做法,选取典型案例阐述了该管道在途经泥石流、滑坡、不稳定斜坡、危岩崩塌等各类典型地质灾害条件下时的敷设情形、地质灾害勘察结论、应对措施的选用和治理效果。以上设计建设方法与实践经验,对复杂地形和地质条件下的长输管道工程设计建设具有指导意义。（图4,参7）     

国内外长输油气管道失效对比北大核心

全球油气长输管道正向着更大口径、更高钢级、更高压力方向发展,一旦发生失效事故将会导致重大经济损失、人员伤亡及环境污染。通过对美国、欧洲以及中国石油油气长输管道失效数据的收集、整理、统计,采用国际通用的曝露值及5年移动平均失效率计算方法,计算国际管道管理较为成熟的美国、欧洲失效频率,并与中国石油管道失效频率进行对比,以提高中国管道安全管理水平。对比分析国内外长输管道失效原因,寻求中国油气管道关键安全技术与管理对策,不断优化中国管道管理体系,对中国管道企业乃至整个油气管道行业调整风险减缓措施和提高安全管理水平都有重要意义。     

油气管道巡线质量评价指标及建模北大核心

为了更好地完成油气管道安全防护工作,对影响油气管道巡线质量的因素加以分析,针对这些影响因素建立巡线质量评价体系,得出巡线质量综合评价指标,包括:巡线路由匹配率、每日巡线总时间、巡线平均速度、巡线时间偏差率、重点部位巡检率、盲区巡检率及人工抽检报告率等。通过对巡线质量管理系统进行建模设计,并以扬子输油站某巡线工巡线质量评价为例,证明该系统可以有效地为管理者提供数据支持,进而优化管道管理。