集输油环境氟橡胶O形圈老化行为实验研究*

为研究氟橡胶O形圈在集输油环境中的老化行为特征，以长庆油田使用的氟橡胶O形圈(位于非金属复合管连接接头处)为研究对象，采用宏观与微观相结合的方法，通过挂片实验分析氟橡胶O形圈在不同介质（采出油，采出水）、温度（25，50 ℃）、压力条件（0.1,4,6 MPa）下老化后的形貌、质量、拉伸性能及硬度。结果表明:采出油、采出水均能引起O形圈发生溶胀，从而降低O形圈的强度、韧性、硬度；采出水引起的溶胀显著高于采出油更易导致O形圈表面产生坑洞缺陷；渗透速率随温度升高而急剧增加，压力对渗透速率的影响不明显；硬度降低较小，最大降幅为4.17%。结合现场服役813 d的密封圈SEM形貌，证实集输介质渗透会引起氟橡胶圈溶胀、导致表面产生坑洞等缺陷。     

低渗透油田采出水回注标准探讨

我国陆上石油天然气开采行业污染物控制标准仍未发布,石油天然气开发行业建设项目环境影响评价中对采出水回注标准执行情况存在较大的争议。从国内现行的环境保护政策、采出水回注标准、采出水性质、低渗透油藏特性等方面进行剖析后,认为低渗透油藏基于岩心伤害率可接受情况和采出水处理经济技术可行性,制定油区采出水处理的水质标准,是满足油层驱替和国家环境保护政策要求的。     

构造煤分层对煤单轴压缩力学特性影响的颗粒流模拟

为了研究构造煤分层对煤的力学特性影响程度，采用颗粒流数值模拟方法研究不同赋存参数的构造煤分层对煤的单轴压缩力学特性的影响规律，从受荷后的裂纹分布和试样破坏形式2个方面分析试样压缩过程中细观力学响应机制。研究结果表明:构造煤分层厚度和倾角是影响煤的单轴压缩力学特性的重要参数，其中倾角主要影响内部裂纹的类型和分布，构造煤厚度主要影响煤的单轴抗压强度；单轴压缩下煤的破坏类型主要包括沿交界面的层裂破坏、拉伸破坏和复合破坏3种类型，构造煤分层倾角较小时，更容易由于构造煤挤出效应导致的失去承载能力，随倾角增大，挤出效应减弱，单轴抗压强度有增大趋势。     

某采油厂数字量化安全管理模式的建立与实施

中石化某采油厂油气集输管理中心，担负着厂油区原油、采出水、天然气集输处理与外供和轻烃生产任务，具有设备种类多、管道点多线长面广、介质易燃易爆、工艺流程复杂、生产连续性强、安全管理难度大等特点。通过数字量化安全管理模式的建立及实施，使采油生产运行管理得到了进一步优化，有效破解了制约发展的难题。     

高压水射流超细粉碎云母的粒度特性方程式

为了弄清高压水射流超细粉碎云母的规律，本文通过假设颗粒中的校裂纹、表面裂纹和体裂纹的扩展概率相互独立，以及颗粒中发生多少个裂纹扩展的概率服从普哇松分布，推导出粒度特性方程；并认为裂纹扩展概率与水压成正比，与给料调和平均粒率成反比；然后用粒度特性方程拟合和分析了高压水射流超细粉碎云母的实验测试数据，发现高压水射流超细粉碎云母主要是云母粉中的棱裂纹扩展所致，且粒度分布由水压和给料调和平均粒度决定。     

一台原油加热炉火管烧损事故原因分析

通过对事故现场的勘察以及对装置缺陷检验与火管材质成分、性能分析,阐述了原油加热炉火管烧损事故发生的起因。分析认为,由于火管金属局部超温引起的,局部超温能够导致金属过烧甚至产生组织相变,能够导致材料力学性能大大降低,当由于局部膨胀所形成的拘束应力、热应力、结构应力与介质压力产生的薄膜应力相叠加所形成的峰值应力高于由于高温而降低的材料的屈服极限时,就会产生塑性变形从而形成缺陷,最终导致事故发生。     

原油管道氮气抑爆实验研究

为了探究不同浓度下的氮气对管道受限空间内油气爆炸的影响作用，通过原油实验管道测得不同油气浓度下的最大爆炸压力值，研究氮气对原油管道爆炸特性的抑制作用。研究结果表明:实验原油管道油气浓度在4.32%~14.25%区间管道油气发生爆炸，在低油气浓度的爆炸区间内，相近油气浓度的爆炸压力等爆炸特性上升较快，高浓度的爆炸区间内，变化较缓慢，在9.23%的油气浓度时爆炸特性变化最明显；在爆炸区间内充入浓度为0%~30%的不同浓度的氮气，随原油管道内氮气浓度的扩充，实验所测得爆炸区间不断压缩，在26%的氮气浓度时几乎不发生油气爆炸，且实验研究的爆炸特性均有所减弱。     

基于数字图像处理的含孔洞裂纹花岗岩破裂过程数值模拟

在细观尺度上,采用数字图像处理技术表征花岗岩中由石英、长石和云母等材料的形状、大小及分布对花岗岩材料造成的非均匀性,结合RFPA-DIP程序建立了能准确反映材料真实细观结构的含缺陷花岗岩数值模型,并进行了常规单轴压缩模拟试验,再现了外载荷作用下含缺陷花岗岩的真实破裂过程。试验结果表明:花岗岩的预制孔洞裂纹对其最终破坏产生了重要影响;在单轴压缩试验中,由于花岗岩中各矿物颗粒不同的力学特性影响,试件中出现应力集中现象并萌生局部裂纹,且细观结构直接决定着裂纹的扩展路径,各局部裂纹的贯通导致试件最终产生拉伸破坏。     

不饱和聚酯树脂在储罐内衬改造中的静电危害分析

为分析不饱和聚酯树脂在内衬改造应用中存在的引燃风险，阐述加油站埋地罐内衬改造工艺，测试不饱和聚酯树脂固化放热特性、与玻璃钢摩擦的滚刷及装树脂绝缘桶的表面静电电位。结果表明:不饱和聚酯树脂与固化剂混合后的放热不足以引起树脂自燃；滚刷、树脂与绝缘桶间摩擦可导致桶表面静电位超过7 kV，带电绝缘体表面与金属凸出物间存在静电放电现象、甚至引起挥发苯乙烯局部闪燃风险。油罐内衬改造时需强化通风以及增加静电防护措施，避免静电放电引起罐内燃爆事故。     

不同条件下固液二相流在多孔隙介质中入渗规律

针对生产实际中存在大量二相流在多孔介质中的入渗滞留问题,采用细粒石英砂配置成悬浊液进行砂柱渗透正交模拟实验,研究不同因素对二相流入渗的影响。选定了多孔介质粒径、二相流颗粒粒径、二相流质量分数、水头高度等4项因素,分别取3项水平因子,制定L9(34)正交试验表,然后进行砂柱实验。采用渗透系数变化率ks指标来表征各因素对多孔介质渗透性能的影响程度。结果表明,上述各因素对砂柱渗透系数变化率的影响程度由低到高依次为二相流质量分数、二相流颗粒粒径、水头高度、多孔介质粒径,多孔介质粒径是本实验的主要影响因素。     

基于有限元的含腐蚀缺陷原油集输管道剩余强度研究*

为研究含腐蚀缺陷原油集输管道的剩余强度,以延长油田集输系统常用的20#管线钢为例,采用ABAQUS建立1/2腐蚀管道有限元模型,研究单个均匀腐蚀缺陷对集输管道剩余强度的影响,分析缺陷位置、缺陷长度、缺陷宽度和缺陷深度的影响规律,并采用Matlab对缺陷长度和缺陷宽度角的模拟结果进行拟合,拟合确定系数R2均达99.0%以上。结果表明:集输管道的剩余强度受缺陷位置的影响较小;随着缺陷长度的增加先减小后保持不变,随着缺陷宽度的增加先略微增加后保持不变,建立缺陷深度分别为1.5,2.0,2.5 mm的有限元模型,得到缺陷临界长度分别为210,140,130 mm,缺陷宽度角分别为56°,57°,141°;剩余强度受缺陷深度的影响最大,会随着缺陷深度的增加而减小;缺陷深度越大,缺陷长度和缺陷宽度对剩余强度的影响越大。     

起伏管道积水运动特征实验研究*

为研究油流携水过程中的积水运动特性,明确排除积水临界条件。以0#柴油、自来水为实验介质,利用内径（D）为50,80 mm,上倾倾角（β）为1°,5°,10°的水平-上倾实验环道,对表观油速（Uos）为0.25 m/s、无量纲水相高度（h/D）在0.5范围内,油流剪切作用下的管道积水运动特征进行实验。研究结果表明:积水流型随表观油速、无量纲水相高度、上倾倾角的增大由光滑分层流逐渐向波状分层流、液滴分层流过渡,其中表观油速影响最为显著;积水爬坡距离随表观油速增加而显著增加,随上倾倾角增大而减小,随无量纲水相高度减小而减小;实验说明弗劳德相似准则能较为准确地预测起伏管道中积水携带临界表观油速;由弗劳德相似准则预测可知,内径为489 mm管道积水排除的临界表观油速约为1.60 m/s,研究结果对减少管道内腐蚀有一定指导意义。     

大落差输油管道局部高点水击压力预测方程研究*

为预测大落差管道局部高点水击压力,避免在关阀、停泵等应急操作过程中因高点低压而使油品气化,采用OLGA软件水击计算模块分析介质流速、高点稳态压力、关阀时间、阀门位置对高点水击压力的影响机制,并结合国内某原油管道现场SCADA系统数据进行验证;采用通用全局优化算法（UGO）和列文伯格-马夸尔特法（LM）建立局部高点压力预测方程,相对误差在5%以内。研究结果表明:本文方程可实现大落差输油管道水击过程中局部高点水击压力的预测。研究结果可为大落差输油管道安全运行与管理提供参考。     

大落差原油管道投产油顶水过程研究

为了探究隔离球在大落差原油管段投产过程中的影响作用,以某大落差“U”型起伏原油管线为实际案例（其最大高差达1 490 m）,基于OLGA多相流瞬态模拟方法,对大落差原油管段油顶水过程进行仿真研究。分析隔离球对原油顶水过程中的混油影响,同时对不同输量、管内积液量条件下隔离球在大落差管段中的运动特性进行研究,得到了清管器的平均运行速度、管中压力、持液率的变化趋势以及清管过程中的段塞行为等。结果表明:当输量为900~2 500 m3/h时,隔离球的加入能够降低混油量84.2%~93.7%;同时,还能减少投产过程中由于油品轻质组分汽化所产生的气体,并将更多管内气体带走,减少管中段塞流,提高原油投产效率,为工程实际投产过程提供有效依据。     

双金属衬里复合管堆焊及对接焊有限元力学分析*

为研究双金属衬里复合管堆焊及对接焊焊接后焊接处应力变化，针对Φ89(8+2) mm尺寸衬里复合管，基于热-力耦合理论，建立瞬态热-固耦合管端堆焊与对接焊V型槽环焊缝轴对称力学模型。探讨衬里复合管堆焊及对接焊过程中整个焊肉及热影响区的应力变化并对应力区进行完整、详细分析。结果表明:衬里复合管焊接完成后焊区产生较高的残余应力，最高达463.47 MPa；热处理工艺消除了90%的残余应力，然而投入使用的复合管仍然存在3个高应力区:对接焊焊肉内、过渡区中靠近对接焊焊肉的基管上及2次堆焊起始点，其中应力最大的位置在2次堆焊的起始点，最高达46.63 MPa。建立的模型和计算结果可为实际工况下衬里复合管焊接部位的力学性质研究提供参考。     

基于Shear Damage模型的剪切闸板防喷器剪切性能研究*

为揭示剪切闸板在纯剪切工况条件下（无压差、无悬重）剪切钻杆时剪切力特征,以及悬重、内外压差等复杂工况条件对剪切钻杆时剪切力和油压的影响规律。本文基于Shear Damage断裂损伤模型,通过显示动力学方法开展剪切过程仿真研究。研究结果表明:在纯剪切工况条件下,剪切力随时间增加先逐渐增加再急剧下降为0;在有悬重工况条件下,剪切力和油压随悬重增加而呈减小趋势;在钻杆内压大于外压工况条件下,剪切力和油压均随压差增大而增大;在钻杆内压小于外压工况条件下,剪切力随压差增大而减小,5 in（壁厚14.50 mm）、5 in(壁厚12.70 mm)规格钻杆油压随压差增大呈先增加后减小趋势,5 in（壁厚10.54 mm）规格钻杆油压随压差变化不明显,其余钻杆油压随压差增大均呈上升趋势。研究结果可为剪切闸板防喷器油压配置、结构优化、关井工艺改进等提供关键技术支撑。     

囊袋结构消防服内衬的力学特性研究*

为保护消防员不受火场坠落物造成的伤害,设计制造1种具有缓冲功能的弹性囊袋结构内衬。基于万能材料试验机拉伸试验确定囊袋结构材料A剂与B剂的最佳比例为1∶1;根据理想气体状态方程和弹簧模型推导得到囊袋内填充气压的最佳数值;以此为依据对囊袋结构内衬进行不同加载速率的压缩试验,得到应力应变曲线。研究表明:囊袋结构压缩曲线分为应力增长缓慢期和应力指数型增长期2个阶段,采用结合Sherwood率相关项的Mooney-Rivlin经典超弹模型作为囊袋结构的本构模型能较准确预测和描述材料的力学行为。     

冲缝筛管结垢速率模拟研究*

为对防砂过程中因地层物性影响而导致冲缝筛管出现结垢问题进行准确的过程分析,基于FLUENT平台利用现场数据建立流道中的化学反应和沉积结垢的数值模型,评估管道缝宽、环境压力、温度、离子浓度与流速对冲缝筛管结垢速率的影响规律。结果表明:筛管结垢速率与管内温度和离子浓度成正相关,与管内流体流速成负相关,但环境压力影响不大,同时结垢主要产生在冲缝台阶以及冲缝套与打孔基管的接触面上,对产液的过流面积存在较大影响;结合正交分析得到4个敏感因素的主次顺序为:管内温度、管内流速、反应物浓度、环境压力,并确定最小结垢的组合方案;通过DPM模型探究CaCO3颗粒的沉积规律,得到管内的沉积情况,并建立多因素垢层厚度的计算模型。在实际生产中为降低筛管结垢对油井产能的影响,可以通过降低管内的温度、离子浓度及适当地增大流速来抑制结垢过程的发生。     

海底管道泄漏原油扩散漂移规律数值模拟

针对浅海输油管道泄漏原油扩散漂移问题，依据计算流体动力学理论，采用VOF模型和k－ε湍流模型来模拟多相流动，采用速度边界造波法和阻尼消波法来模拟波浪，建立洋流波浪环境下海底管道原油泄漏扩散漂移模型，对不同海洋环境、原油密度和泄漏量工况下的原油扩散漂移行为进行模拟，预测水下原油扩散上升路径、上浮到水面时间、溢油扩散范围以及水面溢油漂移速率等关键数据。研究结果表明:相对于静水、洋流和波浪等单一环境条件，在洋流波浪环境下泄漏原油的水下扩散范围更广、扩散上升速率更小、水面原油漂移速率更大；海洋环境对原油在水面的漂移速率影响较大，泄漏速率对原油的水下上升扩散速率影响较大；原油密度主要影响水下原油上升扩散过程，对水面原油漂移过程影响较小。