管内高压智能封堵技术

概述了管内高压智能封堵技术的发展现状.介绍了管内高压智能封堵系统的构造及工作原理,指出智能封堵器的结构设计及其应急处理技术、封堵压力及密封性能、微型液压系统设计及工作过程的建模与分析和超低频电磁脉冲通讯及控制技术是研发管内高压智能封堵的关键技术.通过对管内高压智能封堵器应用前景的展望,强调了我国当前加速研发管内高压智能封堵系统的迫切性.     

管内封堵器橡胶筒长度对封堵性能的影响

橡胶筒是油气管道内封堵器封堵模块中的核心部分,为了研究橡胶筒轴向长度对封堵过程的影响规律,通过橡胶材料的力学性能测试及材料非线性和接触非线性理论研究,结合动力学有限元仿真分析方法,建立了封堵器橡胶筒封堵过程力学模型。利用该模型进行了不同长度橡胶筒封堵过程的模拟仿真分析,总结了橡胶筒长度对封堵性能的影响规律。研究表明:在同样的驱动力作用下,随着橡胶筒有效长度的增加,橡胶筒与管壁之间的接触力不断减小,对应的等效应力和接触应力也减小。因此,在封堵器橡胶筒选型阶段,在保证压缩后有效密封长度大于封堵所需安全长度阈值的前提下,应尽量选择有效长度相对较短的橡胶筒结构。     

324mm管道双级封堵器结构设计与分析

管道封堵是管道抢修的关键技术之一,作为封堵机的关键部件,悬挂式封堵器的结构直接影响管道封堵的质量.针对传统的悬挂式封堵器难以一次成功封堵的缺陷,提出了一种双级式封堵器,该封堵器具有扫除管内切屑和残留物,确保后部封堵皮碗可靠封堵的功能,由此达到一次封堵成功的目的.对封堵器结构进行了静力学分析,同时对封堵皮碗的封堵能力进行分析.结果表明：设计的双级式封堵器在324 mm管道内,介质压力在6.4 MPa的情况下,封堵能力可达9.186 MPa,能满足压差6.4 MPa的要求,并有40％以上的冗余能力,可以实现一次成功封堵的目标,提高了工作效率,使管道封堵作业安全性更高.（图12,参12）     

管内封堵器不同封堵状态的流场分析北大核心

为了保证封堵器能够安全平稳地进行封堵作业,减少管内受阻湍流引起的封堵器卡堵问题,利用Fluent软件,基于流体动力学模拟管内封堵器的不同封堵状态,分析得到了不同封堵状态下封堵器周围流场的变化规律及受力情况。通过比较简化模型与实际模型获得的模拟结果,以及分析支撑轮的外形轮廓对流场的影响,得到如下结果:封堵器对管内流场的影响较大,封堵器上游压力剧增,流动较平稳,下游产生湍流并伴随着不同尺度的漩涡。研究结果对封堵器的外形设计和保障封堵作业的安全具有一定的指导意义。     

基于FLUENT管内封堵器周围流场的数值模拟

基于计算流体力学方法,建立了管内封堵器三维模型,对管内封堵器封堵过程中其周围流场进行数值模拟,得出管内封堵器封堵前后其周围流场中速度矢量、流体质点速度、湍动能的分布规律.对比封堵前后流场的模拟结果:管内封堵器的封堵进程变化影响流体质点速度和湍动能的分布;管内封堵器的机械结构会导致其局部位置和尾部流体产生漩涡,使管内流体流动紊乱,对封堵效果产生一定影响.研究结果对确保管内封堵作业安全和进行管内封堵器机械结构设计具有指导意义.(图8,参7)     

输气管道囊式封堵需注意的问题

通过实例介绍了囊式封堵器在大口径燃气输送管道封堵作业中的施工步骤，在分析胶囊式封堵器特点的基础上，就燃气输送管道在封堵作业中的安全性，可靠性方面应注意的问题进行了讨论，提出了一种新的封堵工艺－－囊夹水封法。     

管径508 mm单节双封型内封堵器结构设计及封堵性能

随着油气管道管内高压封堵技术的发展,为了提高管内高压封堵器封堵的安全性和可靠性,基于对国外管内封堵器结构设计现状的充分调研,提出了一种适用于管径为508 mm油气管道的单节双封型内封堵器结构方案,并依据设计性能指标进行了封堵能力的理论分析计算。利用有限元仿真分析方法对设计的单节双封型管内封堵器的封堵能力进行仿真分析,仿真分析结果高于指标要求的理论计算值,说明设计的单节双封型管内封堵器封堵能力满足设计指标要求。该研究可为单节双封型管内封堵器结构设计提供参考,对中国管内高压封堵技术水平的提升及相关装备的高质量发展具有一定的推动作用。     

小口径高压管道非焊接封堵技术

针对小口径薄壁高压管道焊接封堵作业安全性低的问题,研制出非焊接封堵四通、封堵头等主要封堵设备及非焊接封堵施工工艺.经600多次的实践应用,小口径筒式高压非焊接封堵技术安全性高,具有重要的推广应用价值.     

盘式封堵器在管道抢险作业中的故障处理

盘式封堵技术广泛应用于管道抢修,但在实际应用中,盘式封堵器会因一些客观或主观因素出现故障,影响封堵效果。介绍了盘式封堵器的设备组成、技术原理、施工工艺。以管道换管抢修为例,针对盘式封堵技术应用过程中可能出现的故障,如开孔时筒刀无法进给、卡刀、封堵头未送到位,封堵三通时塞堵无法入位等,给出了相应的解决方法。分析了盘式封堵器设备本身存在的缺陷,提出了改进方法。提升盘式封堵的适用压力和适用管径,扩展不停输封堵技术的应用范围,使之能够应用于中、高压管道的更新、改造、抢修等方面是盘式封堵技术今后的发展趋势。     

高压直流接地极对埋地管道腐蚀的影响和管控思考

高压直流输电、油气长输管道建设促进了全国范围内的能源优化配置,但高压直流接地极放电对埋地管道的强直流干扰问题应该引起足够关注。为进一步加强相关风险管控,回顾中国高压直流输电网的发展历程,对高压直流接地极放电影响管道的典型特点进行分析,结合当前实际提出后续风险管控的发展方向。研究结果表明:邻近油气长输管道路由的高压直流输电线路和接地极对管道的影响具有干扰时间不确定、干扰机理复杂、干扰程度大及缓解困难的特点,是管道当前面临的突出安全风险。高压直流输电网调试或故障运行过程中,接地极单极放电会加速管道腐蚀。后续应从加强沟通协调和联合测试,深化腐蚀机理和规律研究,采取综合治理措施等方面提升检测、研究及治理水平,全方位保障国家能源通道的安全稳定。     

高压管道抢修卡具的优化设计

针对现有管道抢修卡具存在变形大、堵漏速度慢、堵漏效果差等缺陷,基于相关的经典理论研究成果,完成了卡具的材料、本体、耳板、螺栓、密封材料等的优化,提出了改善卡具刚度的加强肋结构及注剂孔的合理布局.通过Pro/e软件建立了新型高压卡具的三维实体模型,对卡具的应力、应变、位移等进行了定量分析,进而利用有限元计算结果验证了卡具的周向与轴向密封的可行性.通过优化设计,新型对开式高压管道卡具减小了卡具变形量,提高了卡具周向与轴向密封的可靠性,具有广阔的应用前景.     

天然气长输管道冰堵的防治与应急处理

随着西气东输二线的全线投产,输气管道和分输场站的冰堵问题日益突出。如何采取有效措施防止冰堵现象的出现,以及冰堵发生后应采取怎样的紧急应对措施,成为西气东输管道公司亟待解决的生产实际问题。工程实践表明:在调压撬前对天然气加热或在易冰堵管段安装电伴热带,以确保天然气的流动温度或调压撬后的气体温度保持在天然气水露点以上,是避免冰堵产生的常用方法;天然气加热和注醇是较常用的冰堵处理方法,而通过向管道冰堵处喷淋热水和蒸汽加热是最简便易行的冰堵处理方法。     

大口径、高压力长输天然气管道的投产技术

通过分析总结天然气长输管道各种投产工艺的优缺点和适应性,结合川气东送管道投产经验,确定了对于大口径、高压力长输天然气管道的投产,采用无清管器有氮气天然气推氮气推空气投产工艺、“先站场、后线路”的置换顺序具有经济可行安全可靠等优点.对投产前的检查、氮气置换、天然气置换、管道升压、试供气等投产过程中的关键技术进行了分析,重点探讨了管道投产氮气置换的注氮设施、注氮位置、注氮量、注氮温度、注氮速度及氮气封存范围等技术参数.该技术可为国内外新建大口径、高压力天然气管道的投产提供参考.     

大管径高压力气液两相管流流型转变数值模拟

流型判别是气液两相流研究的重要内容.应用适用于工业设计中大管径、高压力管道的多相流瞬态模拟软件OLGA,以空气-水为介质,对倾角为-70°～90°、内径为200 mm、压力为2.0 MPa的气液两相管流进行数值模拟,通过变换不同的气液相流量和管道倾角,研究管道内气液两相流体流型的变化.根据数值模拟所得到的1 628组数据,结合流体物性和管道倾角,回归建立了不同流型转变的判别准则经验相关式,为现场大管径、高压力气液两相流管道的流型判别提供了参考依据.     

穴盘苗自动取苗试验系统的研制

为了研究取苗器的工作过程与性能,优化取苗器的结构与运动参数,研制了针对单个穴格的自动取苗试验系统.该系统以PC机和数据采集卡为主要硬件,以LabVIEW为软件开发平台.系统具有点动和自动两种运动控制模式选择、试验参数设置、试验结果记录和分析与存储等功能,具有良好的人机交互界面,能够方便地对自动取苗过程中的位移、速度及取苗器结构参数等进行试验.系统技术参数:位移控制范围为0～100 mm,控制精度为10-3 mm;速度控制范围为0～200 mm·s-1,控制精度为10-3mm·s-1;作用力测量范围为0～100 N,测量精度为10-5N.试验结果表明:系统对试验参数的控制与测量具有较高的精度和灵敏性.     

高寒地区成品油管道冰堵点判断与预防措施

高寒地工铖品管道冰堵现象时有发生。在管道完全堵塞情况下,采用注油试压的方法,利用注油量和压力变化计算出过油管段长度,从而确定堵点基本位置,若管道未完全堵塞,可向管道仙投放可发出信号的清管器跟踪探测;或者向管道仙发射压力波,测量其返回时间,推算管道堵塞基本位置,提出了预防管道冰堵现象的相应措施。     

管道智能化管理的发展趋势及展望

国内外长输管道的建设、运行已迈入数字化时代,大量新技术的研发及应用为管道智能化管理提供了技术支撑,同时也提出了挑战。对国内外管道智能化技术的发展现状进行了调研,结合目前管道智能化技术在油气管道行业内的应用情况,建立了“数据层-服务层-应用层”的管道智能化管理核心架构,并提出了“做好顶层设计,将管道数据的管理贯穿管道的全生命周期;坚持以问题为导向,抓住主要矛盾;正确处理好数据、技术、生产与管理的关系”的管理原则。通过对管道智能化管理的典型案例进行分析,总结出了多技术融合的应用趋势,以期为中国管道智能化管理的提升提供参考。     

大型天然气管道仿真软件RealPipe-Gas研发

讨论了天然气管道仿真软件RealPipe-Gas的关键技术和实现方法。其仿真引擎能够对任意拓扑结构的天然气管网进行有效表征,对所形成的非线性方程组线性化后分别在时间与空间上进行离散,形成大型稀疏系数矩阵。采用高效求解器进行模型求解,并针对热力系统和水力系统采取"蛙跳"的求解策略,有效解决了仿真引擎的计算效率与计算稳定性问题。对业已发布的RealPipe-Gas1.0与国际先进软件SPS的仿真计算结果进行对比分析,结果表明:其计算精度、计算效率与软件稳定性均达到国际同类商业软件的先进水平,为油气管道系列仿真软件产品的国产化奠定了基础。