气液界面移动时油舱气相区烃气对流扩散模型

基于质量守恒原理采用一维对流扩散方程描述油舱气相区烃气浓度在高度方向上的时空变化,按照实际工况设立了模型的边界条件。针对液货储运过程中气液界面运动和气相空间计算域变化特征,采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)解决运动边界时的坐标变换。离散模型采用时间前差和空间中间差分的FTCS格式,并在实例中设定固定空间步长和变时间步长验证了模型合理性和离散方法的有效性。数值模拟的烃气浓度场规律为优化储运策略提供了初步理论依据。     

顺北油气田集输管网气液混输特性模拟

顺北油气田集输管网集输半径大、气油比高、地形起伏大、流态复杂,时常引起管道低洼处积液量大、段塞流等多种复杂工艺问题。为此,建立气液混输管网水力仿真计算模型,并利用顺北油气田现场数据对模型进行修正,进而开发油气混输管网仿真计算程序,对顺北1区集输管网气液混输特性进行仿真及参数预测。结果表明：建立的水力计算模型仿真结果与实测数据的误差基本在±6%以内,满足运行需求;管网各管道的持液率均较低,流型以分层流和环状流为主;针对管网中压降与温降较大、管输效率较低、积液量较大的管道分别提出了优化及保护建议。研究成果可为气液混输管网设计及安全运行提供技术依据。（图3,表7,参30）     

油舱透气晃荡效应研究模型实验设计

探索油气蒸发排放规律,控制油气排放是保持油品品质、防止油气爆炸、减少大气污染以及实现储运安全与节能减排目标的最根本手段。在类似油船油舱这种有特定开口的限制性空间中,影响油品蒸发排放的因素很多。研究了在晃荡条件下油品气液两相间质量传递机理,揭示了类似船舶摇晃、液货装卸等外来扰动引起的液舱晃荡对油气的气液传质速率的影响以及相应的物理场变化特征。详细介绍了整个模型实验的构思与设计,并给出了部分典型实验结果及相关实验现象的分析。该研究有利于海上油气储运的安全作业,可为液货装卸、呼吸阀开闭等作业的优化控制提供理论依据和数据支持。     

樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统北大核心

樊北煤层气因其低压、高密、大起伏、小流量的特征,使得其集输管网系统结构复杂、压力敏感、流动参数变化细微,工艺分析和调度管理工作困难。以PNS(Pipeline Network Simulation)管网仿真软件为核心,结合樊北煤层气集输管网三维地理信息系统、SCADA系统及实时数据库,描述了樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统的构架,阐述了动态仿真模型、模型自适应及在线仿真的实现过程,讨论了动态仿真与GIS地理信息系统交互式作用及自动建模和动态查询展示的方法和过程,实现了动态仿真调度系统在线分析和跟踪煤层气管网系统的流动,量化集输管网系统运行状态并分析评价指标,直观搜索、查询及展示系统中各个部分的运行参数,为大型、复杂煤层气地面集输管网系统的调度管理提供及时、准确的分析手段和决策依据,协助调度方案的决策和实施。将系统应用于樊9集气站煤层气集输管网,得到整个管网系统的流动状况,可为调度管理决策提供及时、准确的量化数据。     

樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统

樊北煤层气因其低压、高密、大起伏、小流量的特征,使得其集输管网系统结构复杂、压力敏感、流动参数变化细微,工艺分析和调度管理工作困难。以PNS(Pipeline Network Simulation)管网仿真软件为核心,结合樊北煤层气集输管网三维地理信息系统、SCADA系统及实时数据库,描述了樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统的构架,阐述了动态仿真模型、模型自适应及在线仿真的实现过程,讨论了动态仿真与GIS地理信息系统交互式作用及自动建模和动态查询展示的方法和过程,实现了动态仿真调度系统在线分析和跟踪煤层气管网系统的流动,量化集输管网系统运行状态并分析评价指标,直观搜索、查询及展示系统中各个部分的运行参数,为大型、复杂煤层气地面集输管网系统的调度管理提供及时、准确的分析手段和决策依据,协助调度方案的决策和实施。将系统应用于樊9集气站煤层气集输管网,得到整个管网系统的流动状况,可为调度管理决策提供及时、准确的量化数据。     

模型燃烧室中两相化学反应流动的大涡模拟

对带V型火焰稳定器的模型燃烧室中气液两相化学反应流动进行大涡模拟(LES)，研究中采用了欧拉一拉格朗日方法。利用大涡模拟来研究气相流场，k方程亚网格尺度模型来模拟亚网格涡粘性。化学反应速率由亚网格EBU燃烧模型来确定，两步亚网格紊流燃烧模型被用来确定CO浓度，NO亚网格污染物生成模型被用来评估NO生成速率，辐射热量传递采用了热通量辐射模型。并在交错网格体系下气相采用SIMPLE算法和混合差分格式求解，液相在拉格朗日坐标系下采用PSIC算法对其进行求解。通过大涡模拟，能得到气相和液相之间的质量、动量和能量交换。通过计算值和实验值的比较可知，出口温度和污染物成分浓度实验结果与计算结果吻合较好。因此采用大涡模拟方法来模拟两相化学反应流动和污染物生成过程是可行的。     

林木联合采育机自主作业的虚拟仿真系统

针对林木联合采育机自主作业路径规划与控制的研究需求,采用Solid Works软件对林木联合采育机进行了三维实体建模,将模型导入到图形开发引擎Open Scene Graph(OSG),结合Visual C++编程语言,完成了一套林木联合采育机作业三维虚拟仿真系统。阐述了该虚拟仿真系统的架构、功能以及系统的开发流程。在对机械臂运动学建模的基础上,给出了伐木头直线、圆弧和激光反馈的路径规划和控制方法。在三维虚拟仿真系统中通过采伐虚拟立木实验,验证了自主作业路径规划与控制方法的有效性,该研究为实现林木联合采育机的无人自主采伐作业打下基础。     

天然气管网系统输配气运行优化研究

通过对天然气管网系统输配气过程中各种影响因素的分析,建立了天然气管网系统输配气运行方案优化的数学模型,采用复合形法对模型进行了求解,编制了计算软件,并应用于实际.     

管网式喷雾系统建模与压力控制

管网式喷雾系统在山地果园应用普遍,作业过程中喷头数量的改变会造成管网压力波动,从而降低雾化均匀性;为了解决系统压力控制的快速性与准确性,在对管网系统元件数学建模的基础上,提出了1种非线性压力控制方法,对管网喷雾过程进行模拟分析与试验验证。结果表明:提出的压力控制方法能克服模型参数时变和干扰不确定性的影响,动态响应迅速,控制精度优良,保证了雾化均匀性、农药利用率、喷雾防治效果。     

复杂地表气田集输管道的泡沫排液技术

针对气田集输管道易发的积液问题,将井筒中常用的泡沫排液技术创造性地应用至集输管道。通过环道测试、高速摄像、数据分析等方法探究发现,泡沫排液技术在起伏管道内表现出排液和减阻两种效果,并进一步研究了入口条件、管道起伏角度及发泡剂加注浓度等因素对上述效果的影响。试验发现:相比井筒,管道的起伏坡度更小,会影响管内泡沫的发泡程度,使流体的泡沫质量处于泡沫分散区或泡沫干扰区,而促使泡沫流体进入稳定泡沫区是保证泡沫排液技术在地面起伏管道内有效应用的前提。当工况为低含液率、大倾角起伏管道以及高于临界胶束浓度的加注浓度时,泡沫排液技术表现出更好的排液和减阻效果。建议现场作业改变原有的加注方式,提高发泡剂注入量,并采用有效手段提高地面起伏管道内流体的泡沫质量。     

昌吉油田冷采稠油回掺热水降黏集输工艺

昌吉油田所辖区块油藏具有原油黏度高,储层中低渗的特点,采取管网远距离集输工艺,存在井口高回压甚至凝管等问题,而采取井口单罐生产收油车倒油至集中处理站的集输方式,存在收油车卸油困难、单罐电伴热能耗高、收倒油运费高、巡检管理不便、影响原油连续生产等问题。为此,采用回掺热水降黏集输工艺,使昌吉油田实现了稠油的管网集输,吨油运行成本降低46％。探讨了该工艺在实际运行过程中暴露的问题,提出了停加降黏剂、在各回掺水配水站增加燃气水浴炉、使用伴生气代替CNG作为相变加热炉燃料等解决方法,取得了显著的经济效益和社会效益。（图8,表1,参11）     

成品油管网双罐区中转油库油罐收发油计划编制

双罐区的成品油管网中转油库在油罐收发油作业时,既要满足管网运行要求,又要满足罐区与油罐作业工艺流程的复杂要求,导致油罐收发油作业计划难度较大。针对给定的成品油管网批次计划,提出了一种编制双罐区中转油库油罐收、发油计划的时序递推法:通过引入罐容上限、罐容下限、油罐作业连续性、罐区作业连续性、油品沉降时间等经验规则,对罐区与油罐划分优先级,在每个时段均可选择出最合适的油罐来进行收、发油作业,确定整个计划期内任意时刻中转油库各油罐的状态(收油、发油或静置)和收油/发油流量。将该方法应用于某成品油管网的一个双罐区中转油库,验证了方法的可行性与实用性。基于该方法开发的计算机软件可以作为成品油管网双罐区中转油库油罐收、发油计划编制的有效工具。     

中俄东线智能化工艺运行基础与实现的思考

随着数字化、智能化等技术的发展,油气管道运行管理模式将发生根本性转变,形成以智能管道、智慧管网为核心的发展理念。从管道运行工艺角度对中国智能管道建设的基础及实现条件进行了分析:①从智能管道的定义、国内外智能管道的发展现状以及油气管道智能运行的物联网基础与技术准备3个方面论述了智能管道建设的基础及所需实现的功能,指出智能管道在油气生产过程中的应用性是智能管道建设的核心问题;②探讨了天然气管网数据、建模及计算复杂性的根源,明确了智能管道、智慧管网的建设思路;③以中俄东线天然气管道为例,阐述了中俄东线智能运行的目标、基础以及工艺运行智能化组成的设想,其中工艺运行智能化组成包括管道工艺仿真系统建设、基于管道数据的数字孪生体构建以及综合运行调度和可靠性评价。最后,针对智能管道技术发展与应用面临的形势与挑战,给出几点认识及建议。     

输气管网稳态运行优化计算方法

应用油气管道输送理论和最优化技术对管网系统的稳态运行进行了分析,建立了基于压缩机站的最小能耗费用数学模型,对管网的拓扑结构进行分解简化后,在动态规划算法的基础上结合网络最小费用流理论对其进行求解。结果表明,该计算方法对树形、环形管网均适用,而且优化效果好于一般的方法。     

大型油气管网系统可靠性若干问题探讨

初步探讨了我国现阶段大型复杂油气管网开展系统可靠性管理的目的、意义、对象和方法,提出了一套针对管网前期规划、设计施工、运行管理等阶段实施系统可靠性管理的可行方法论。首先,通过弓I入压力、流量、温度3个变量来表述管网系统在一定范围内的“工作条件”和“功能状态”,提出了可拓展极限状态下的系统可靠性函数计算方法;其次,针对管网油气输送安全和保障市场平稳供应两方面,构建了可靠性函数分布式阶梯计算模型,该模型能够实现系统可靠性统一定量分析和评价。（参9）     

从旁接油罐到管网联运再到智能调控——中国输油管道工艺技术50年发展回顾与展望

在"八三"管道工程建设50周年之际,回顾了中国石油管道工艺技术50年发展历程,梳理了输油管道密闭运行及水击控制保护技术、易凝高黏原油输送技术、成品油顺序输送与优化运行技术、大落差管道设计及投产运行技术、输油管道运行仿真技术的科学研究与工程应用成果,总结了下一步发展目标。展望了输油管道智能化发展愿景,提出相关建议:确定国家管网系统建设统一数据平台的模式;形成适用于油气管道的专业工业化软件;研究基于海量数据+AI算法的智能决策系统;建立输油管道系统数字体、意识体的构建原则、目标及应用评价方法;建立国家管道和设备失效数据库及发布平台;研制自主可控的基于数据和机理模型的大型输油管网在线和离线分析预测软件;研究国内外SCADA系统软件协调运行及国产软件大规模应用技术;研究精细管理下大型油气管网节能增效技术。以上建议期望为智慧互联大管网的构建提供参考。(图2,参33)     

智慧管网建设进展及存在问题

随着中国油气管道骨干管网初具规模,运维体系日趋完善以及大数据、人工智能、物联网技术的应用,智慧管网的建设成为可能。以中国石油天然气集团有限公司智慧管网的建设为例,基于智慧管网现有设计方案,梳理了现阶段智慧管网在科技、信息、物联网方面各个系统的建设进展,介绍了中俄东线和中缅油气管道试点工程的最新成果,提出了智慧管网建设仍需解决的问题。通过明确智慧管网建设的原则及目标,实践探索出一条智慧管网建设的有效途径,最终实现“数据全面统一、感知交互可视、系统融合互连、供应精准匹配、运行智能高效、预测预警可控”的管道智能化运行目标。     

油罐与管道连接波纹管抗震合理长度

针地油罐与管道连接小纹管这个抗震薄弱环节加以研究,综合波纹管静力分析方法、油罐与管道连止纹管系统静力分析 地震作用下油罐与管道连接动力分析方法,考虑波纹管内流体自重、油罐地基下沉、温差载荷及地震载荷作用,提出了油罐与管道连接小纹管抗震合理长度的确定方法,可为工程中油罐与管道连接小纹管的抗震设计及有关行业标准的修订提供理论依据。