水力清管技术流动规律研究

一、前言 管道内壁结垢,是输水、输油管道以及注水管道普遍存在的问题,由于管内结垢使管径有效断面减小,管道摩擦阻力增加,不仅降低了管路输送能力,增加了能耗,而且严重影响了生产和安全.清管作业是管道建设和运行过程中不可缺少的工作内容,定期清管可以降低流体压降,提高管道的输送效率,降低管道腐蚀程度.     

含蜡原油管道蜡沉积研究进展

蜡沉积会减少管道的有效内径，增大输送压力，降低管道的输送能力，增加清管频率，甚至造成蜡堵事故。介绍了国内外有关析蜡的热力学模型、蜡沉积机理及蜡沉积的动力学模型的研究进展状况，提出了一些研究建议。     

中国与俄罗斯管道清管技术标准差异分析

为保障中俄原油管道安全运行,分别从清管方式、清管器运行速度、清管周期、管道有效直径计算、清管质量控制措施、清管器跟踪和清管安全措施等方面,深入研究了中国和俄罗斯管道清管技术标准的差异.阐述了俄罗斯管道清管技术标准的先进性,包括清管装置和清管方式多样化、基于输送效率进行周期性清管和紧急清管、设定清管器监测点位置和划定清管作业危险区域等.最后,针对借鉴俄罗斯标准,提高我国原油管道运行标准水平以加强标准制修订工作,提出了建议.     

压控式清管器的设计与应用

长输天然气管道长期未进行清管作业,在首次进行清管作业时易出现清管器卡堵等问题.为降低清管器发生卡堵的概率,同时满足管道高速、大流量输送的要求,提出压控式清管器的设计方案.压控式清管器前端安装压控爆破片和压控弹性阀泄流装置,确保当清管器发生卡堵时,在压差的作用下,爆破片能自行爆破,同时压控弹性阀自动开启起到泄流作用.该压控式清管器在中国石化济南-青岛天然气管道济南-临淄段成功地进行了清管作业,在提高管道输送效率、降低管道事故发生率等方面均发挥了重要作用.     

管道顺序输送南疆油品的可行性分析

提出了南疆原油和成品油实施管道顺序输送的必要性,针对新疆原油和成品油外运方式、油品种类及物性、管道顺序输送中存在的问题,给出了相应的降凝、清管和混油等处理方法,拟定了原油、成品油顺序输送方案,并提出了顺序输送油品过程中应注意的相关问题,指出将油品合理排序,并与清管技术相协调,对实现新疆原油、成品油的顺序输送是可行的.     

CO2长输管道清管作业的影响因素

CO₂管道输送是实现碳捕集、利用与封存技术大力发展的中间环节,但由于CO₂气源含有杂质及其输送工况的特殊性,在CO₂输送过程中存在水合物生成的风险,需定期开展清管作业。为明确CO₂管道清管作业的影响因素,从CO₂长输管道清管作业的目的出发,针对CO₂管道输送的特殊性,分析驱动压力、CO₂介质特性、清管器选型、清管器运行速度对清管效果的影响,总结形成了CO₂长输管道清管作业关键技术理论基础,并展望了清管技术的发展方向。研究成果可为中国目前在建CO₂管道项目的清管提供指导,也可为中国制定CO₂长输管道清管技术的相关标准和规范提供借鉴。(图2,表1,参30)     

富气输送管道清管模拟研究

通过对富气输送方式和技术特点进行分析和比较,并根据高压条件下富气输送过程中低持液率的特点,建立了水平管路/轻微起伏富气输送管道的清管模型,模型中耦合了相态模型(选用PR状态方程)、水力热力模型,并且以某气田群天然气凝析液输送管道为例,进行清管工艺模拟计算。将研究计算结果与瞬态两相流模拟软件OLGA的计算结果进行了比较,结果表明,清管模型不仅具有较好的计算精度和较快的运行速度,而且还具有跟踪清管球和模拟液塞增长等功能,适用于管道的设计计算。     

西部成品油管道柴油输送质量的影响因素

长输管道在输送柴油的过程中,柴油质量会随着输送里程的增加而不断降低。以西部成品油管道为例,通过批次跟踪及取样测试的方法,对柴油输送质量的影响因素进行了研究。结果表明:0^#柴油、-35^#柴油到达末站时的闪点衰减平均值分别为5.75℃、3℃,建议0^#柴油、-35^#柴油最低进线闪点值分别为66℃、48℃;在顺序输送过程中,相邻油品性质差异较大时,柴油质量降低程度较高;管道的停输时间越长,柴油质量降低程度越高,建议减少管道停输时间;管道中的杂质会造成柴油输送质量下降,定期进行清管作业有助于提高管输柴油质量;当管道运行流量大于临界流量时,管道流量变化对柴油输送质量的影响不显著。研究成果可为长输成品油管道的经济高效运行提供理论参考。     

湿气管道清管周期确定方法的适应性分析

湿气管道在实际运行中,需要基于某些方法确定清管周期,以保证管输效率。为研究国内常用清管周期确定方法的适应性,对最小输气效率法、最大允许压降法、最大积液量法存在的不足进行剖析,并基于2条实际管道,重点研究了清管后管线输送效率和积液量的变化规律。结果表明:当利用最大积液量法时,决定清管周期的关键因素是清管液塞量而不是管内积液量;通过静态积液量确定清管周期的做法具有一定的局限性;当管道输送量较大时,利用最小输气效率法和最大允许积液量法得到的清管周期均为无限大,无法有效应用;对于实际管道,无论是最小输气效率法还是最大积液量法,得到的清管周期都过于短暂,不能用于指导现场清管周期的确定。     

基于OLGA软件的湿气管道清管动态分析

某原油处理厂的伴生气增压后输送到天然气处理厂,接收端气液两相分离器仅能处理正常运行时管道内产生的液体,不能接纳清管时产生的液塞。为了使接收端分离器可以在清管时正常运行,采取清管前管道减压、增加气量吹扫的方法减少管道内积液量,由于操作压力和气量选择不合理,清管前后分离器未能正常工作。利用OLGA软件模拟了管道内积液量、分离器进液量随管道压力和入口气体流量变化的动态过程,得到了合理吹扫方案:降低管道操作压力,待管道内积液量平稳后提高入口气体流量,管道内积液量小于分离器处理能力时开始清管,该方案保证了清管前后接收端分离器的正常运行。(图2,表1,参10)     

小口径海底管道水力清管工艺

管径小于102 mm的小口径海底管道的清管施工是一项难度较高的工程作业,对于此类小口径管道,当采用传统通球清管作业时,清管球卡堵的风险与大口径管道相比要高出很多。对内径为40.6 mm的钢管与软管组合连接的小口径管道内的杂质类型及粒径进行分析,并研究其在管道内的启动情况,通过计算选取合适的清管液流动速度并进行现场实际验证,采用3倍以上管道内杂质沉降速度的清管液流速带动管道内杂质的水力清管方式能够将小口径管道内的杂质进行有效清理。因此,在不采用清管球的条件下采用合适流速的清管液进行管道内杂质清理的方式,可以应用于单一材质小口径管道和不同材质管道连接的小口径管道中,从而规避通球清管作业的卡球风险,在清理效果相同的情况下,提高了作业效率,降低了施工成本。     

东北原油管网技术经济特性初探

从原油流向与输送工艺、原油品种与物性、管道负荷率、管道线路与设备老化等方面总结了东北原油管网的现状和特点.从技术和经济两个层面对东北原油管网输油成本的主要影响因素进行了初步分析,包括管道负荷率、原油顺序输送的运行方式、清管周期和清管程度、第三方破坏和服役年限等.分析结论对提高该管网的运行管理水平和经济效益具有一定的指导意义,同时提出了为保证该管网安全、平稳、高效、经济运行需深入研究和探讨的方向.     

跨国长输天然气管道清管作业特点

清管作业是天然气长输管道投产前或运行中的一项重要作业,可保证管道的安全运行和输气效率。跨国天然气管道的清管作业不同于常规清管作业,其具有一定的复杂性和特殊性。介绍了中亚天然气管道在清管站设置、清管站工艺、清管器选型等方面与国内一般管道的不同之处,并以中亚天然气管道清管作业为例,对中亚天然气管道乌国段的清管工艺特点和清管经验以及跨国段管道清管作业的特点和关键要点进行了总结和解析,以期为后续跨国长输天然气管道的清管作业提供帮助。     

仪长原油管道清管实践

仪长原油管道自2006年5月全线投产直至2012年9月从未进行过清管作业,为了从根本上改善管道的运行状况,先后进行两次清管作业。首次清管采用YY—RGQ型软体清管器,以降低清管风险,保证管道安全运行;第二次清管采用站场自配的安装有跟踪设备的YY—JDQ型清管器。阐述了清管作业过程,包括收发球操作和清管技术要求。清管结果表明：首次清管杂质较多,有加热炉运行的管段,结蜡量相对较少;第二次清管清除的蜡和杂质虽然明显少于首次清管,但蜡沉积已经对管道的经济运行产生了影响,说明清管周期不合理。为此建议：易结蜡管段采用加热输送工艺,使输油温度高于析蜡点;确定最佳清管周期,制定合理的清管计划。（图1,表1,参6）     

库鄯输油管道清管技术分析

库尔勒－鄯善输油管道是我国第一条大落差并设有减压钻的常温输送管道,首次在该管道上成功地完成了一次清管作业,掌握了库鄯输油管道结蜡及原油分层沉积规律,并对管道运行过程中结蜡的速度和以后清管周期进行了分析,找到了避免堵塞的方法,为以后的管道清管提供了经验。     

低输量加剂输送管道安全经济运行的基本原理

着重介绍了中洛复线加降凝剂输送３次现场试验，通过热力与水力计算，说明中洛复线可采用隔站点炉运行方式；根据对管道等效结蜡厚度变化规律的讨论，评述了低输量加剂输送管道结蜡规律和清蜡措施；分析了等效结蜡厚度与管道传热系数的关系，认为随着等效结蜡厚度的增加管道的传热系数将随之降低。采用加剂综合处理工艺以降低原油的凝点和粘度，保持一定的结蜡凝油层厚度以降低管道的传热系数，是实现安全降低原油的凝点和粘度，保持     

漠大线输量下降原因及应对措施

在管道全线配泵方案不变的情况下,漠大原油管道输量异常下降,由2 300 m~3/h逐渐降低至2 100 m~3/h,管道运行效率降低,影响输油任务。通过计算各管段单位摩阻损失,发现摩阻异常增大出现在漠河站与加格达奇泵站之间,对比分析了油品物性、管道沿线油温、地温数据、减阻剂添加效果和站场工艺变更等影响因素,经过现场调研,确定原因为:1为塔河站新投用的轴流式单向阀对减阻剂产生剪切导致减阻剂失效;2该管段存在结蜡。通过采取切换塔河站流程和站间清管两方面措施,管道输量恢复正常状态,降低了漠河首站库存增加的风险。基于上述,针对管道冬季定期清管,以及俄油冬季动火施工引起结蜡和增输改造的相关研究提出了建议。     

清管作业对低输量原油管道稳定性的影响

针对清管器在含蜡原油管道中的受力情况建立了清管模型,通过采用四阶龙格-库塔方法和VC 编制程序清管模型进行的数值计算及求解,得到了清管器在含蜡原油管道中的运行规律。根据清管作业时管道各运行参数的变化曲线,分析了清管对低输量管道运行稳定性的影响,并提出了相应的清管安全措施,为解决低输量原油管道清管时的实际问题提供了理论参考。     

天然气长输管道清管器运行速度预测

为保障天然气长输管道安全生产,提升输气效率,需要定期对管道开展清管作业,其中清管器运行速度预测是清管作业中的重要技术。针对目前清管器运行速度预测方法精度低、适用性差等问题,在调研国内多家管道运营企业清管作业流程及成功经验的基础上,总结出预测清管器运行速度的3种方法:理论估算法、模拟仿真法及经验数值法。深入分析了经验数值法中影响清管器运行速度的主要因素,提出了经验数值优化方法。通过对比3种清管器运行速度预测方法的优缺点,提出了一套完整的清管流程及清管器速度预测方法。最后以某天然气管道清管作业为例,计算了3种预测方法的相对误差,验证了经验数值优化方法的准确性及可行性。研究成果可有效指导管道运营企业开展清管工作,提高作业效率及安全性,降低投资费用。(图2,表3,参22)     

机场燃油管道清扫技术

轻质油管道的清管在我国起步较晚,大部分的管道设计、敷设均没考虑清管的技术要求,影响了管道的维护和油品的质量。要解决这个问题,需采用适应变经管道的清管技术。文中介绍了国外适应这种情况的几种清管方法,可供有关单位参考选用。