长庆油田4731B型非金属集输管道老化特性实验研究

为推广非金属复合管在油田集输油领域的应用，明确其在集输环境中的老化特性是关键问题。基于集输油现场的工程条件，针对长庆油田试用的4731B型钢丝缠绕增强复合管，以采出原油、采出水为实验介质，通过挂片实验、水压爆破实验，借助电镜扫描、拉伸测试对复合管内衬层老化行为、拉伸性能以及复合管极限承压与老化特性进行研究。结果表明:采出原油与采出水均可渗透扩散进入内衬层内部，还会发生局部深入渗透；采出原油、采出水的局部渗透速率分别可达3.4，10.6 mm/a；在某些工况下，内衬层表面产生裂纹；短时间（168 h）内的介质渗透甚至裂纹对其机械性能影响较小，而光氧老化影响显著；现场服役813 d后，复合管极限承压下降2.79%，表明复合管承压性能稳定。     

天然气管道直管段结垢速率数值模拟研究

为了探究天然气集输管道运行中结垢速率的影响因素,基于FLUENT软件建立了天然气集输管道结垢速率数值模拟模型。结合川西北天然气管网的实际运行参数,定量分析了管道压力、温度、垢粒子浓度和流速对结垢速率的影响。结果表明,管道压力、介质流速与结垢速率呈负相关关系,介质温度、粒子浓度与结垢速率呈正相关关系。在实际生产过程中,可以通过适当增大气田采出水的压力和流速,降低介质温度来达到抑制结垢发生的目的;并且还分析了CaCO3颗粒在直管段处的生成与沉积规律。     

基于正交法X形密封圈力学性能研究

为研究X形（星形）密封圈在静、动密封工作时的力学性能,通过拟合实验数据得到橡胶Mooney-Rivilin模型参数,利用ABAQUS软件建立X形密封圈仿真模型,采用正交试验方法研究了预压缩量、介质压力、硬度、温度对密封圈静密封的影响,以及速度、摩擦系数对其动密封力学性能的影响。结果表明:密封圈在有介质压力时的应力分布更不均匀;在静密封过程中,影响密封圈最大Von Mises应力的因素主次顺序为:介质压力>预压缩量>温度>硬度,影响主密封面上最大接触应力的因素主次顺序为:介质压力>硬度>预压缩量>温度;在动密封过程中,内行程速度、摩擦系数对密封圈应力的影响更加显著。     

煤与瓦斯共采在错层位巷道布置中的机理研究及应用构想

为了完善现有煤与瓦斯共采技术，创新煤与瓦斯共采方法，对错层位巷道布置下的煤与瓦斯共采系统展开研究，利用相似模拟试验，分析错层位巷道布置覆岩运动情况，预测其开采围岩裂隙发育和瓦斯运移形式，提出了创新煤与瓦斯共采技术构想。研究结果表明:采空区覆岩三带高度随接续工作面的增加而增大，相邻采空区垮落矸石压实区呈现“O-L-O”形变化，多个相邻采空区覆岩出现大“O”形圈裂隙带；相邻采空区内瓦斯可实现相互运移，大“O”形圈裂隙带内赋存大量瓦斯气体；研究提出了地面钻井抽采瓦斯、走向高位瓦斯抽采巷和外错尾巷穿层钻孔3种煤与瓦斯共采技术，比传统巷道布置情况下的煤与瓦斯共采技术在安全、经济等方面更具优势。     

HMX的氟橡胶包覆技术及其撞击感度研究

采用超临界流体SAS法,以氟橡胶（FPM2602）为钝化包覆剂,对主体炸药超细奥克托今（HMX）的粒子表面均匀包覆,制备出超细HMX为基传爆药。对系统温度、系统压力、溶液浓度等参数进行实验研究,用红外光谱（FT-IR）和扫描电镜（SEM）对包覆后超细HMX进行了表征,并对其撞击感度进行了测试。结果表明：溶液浓度是影响包覆效果的最主要因素;当系统温度45℃,系统压力9.5MPa,溶液浓度为0.4g/ml,通气时间为20min条件下,氟橡胶均匀包覆在超细HMX颗粒表面,包覆后颗粒呈0.4-1μm球状,包覆后造型粉特性落高H50为38.50cm（12型工具、2.5kg落锤）,撞击感度比原料（H50为26.30cm）明显降低。     

阴极保护技术在埋地液化气管道上的应用

埋地液化气管道一般选用的是20#无缝钢管，尽管已采用石油沥青或环氧煤沥青、3层PE外防腐，但由于以下原因导致的腐蚀仍然存在：（1）原始（补口质量、防腐层与回填工艺等）缺陷是管道外部腐蚀的诱发因素：（2）天然震动和频繁的周期性外力机械振动（如道路交叉口）使应力不均匀的管件结合部位疲劳损伤，继而产生电偶腐蚀；（3）防腐层自然老化，阴极（牺牲阳极）保护能力减弱、排流条件发生变化而未及时调整，都会导致腐蚀速率趋高：（4）复杂分布而又方向多变的游散电流以及工业废液渗漏等因素的影响；（5）其它行业埋设地下构、建筑物时难以避免的开挖影响等。     

新型气体灭火剂对飞机用橡胶材料的腐蚀性能研究*

为研究氢氟烯烃（HFOs）与氢氟氯烯烃（HCFOs）灭火剂对于飞机用橡胶密封材料的腐蚀性,通过实验研究6种新型气体灭火剂（R1234yf,R1234ze,R1234ze-E,R1233xf,R1233zd,R1336mzz-E）,对目前飞机用4种橡胶O型圈（硅橡胶VMQ,氟橡胶FKM,氟硅橡胶FVMQ和丁腈橡胶NBR）的腐蚀作用。在70 ℃,0.1 MPa工况下开展腐蚀实验,对实验前后橡胶的性能参数进行测试,并结合红外测试结果进行性能下降分析。结果表明:R1336mzz-E可对FKM造成腐蚀,样品拉伸强度下降20.91%,拉断伸长率下降44.28%,且表面褪色、开裂;FVMQ在R1234ze气氛中发生严重的交联老化反应,拉伸强度下降44.4%;R1336mzz-E对FVMQ造成腐蚀,暴露后拉伸强度下降39.96%。     

浅析热冲击对自增强反应器的影响

自增强反应器在服役期间，其残余应力会因开停车循环载荷作用，温度、压力的波动及管内介质发生超温分解反应引起的热冲击等因素的作用而衰减，为了比较系统地探讨热冲击引起的自增强残余应力衰减机理和管材损伤机理，本从研究管式反应器受热冲击作用时的应力响应出发，建立相应数学模型，得到了应力随时间变化曲线，应力随半径变化曲线，通过分析得出了热冲击发生时产生的动态应力和异常高温是引起残余应力松弛和材质发生相变和老化的主要原因。     

压力容器在用磁记忆检测

在用压力容器的应力集中部位，在温度、压力和介质作用下会产生裂纹等危险性缺陷。采用金属磁记忆检测技术，能准确快速发现在用压力容器应力集中部位，实现在役压力容器损伤的早期诊断，为保证压力容器安全运行作贡献．     

聚氯乙烯电缆料老化前后的火灾危险性研究

利用微型燃烧量热计（MCC）、热重分析（TGA）、实时红外光谱（RTFTIR）以及热重-红外联用技术（TG-FT-IR）研究了PVC电缆料老化前后火灾危险性的变化。MCC结果表明,老化后的PVC的最大热释放速率增加了56.3%,总热释放量从10.6kJ/g增加到16.8kJ/g,点燃温度也由302℃提前到282℃。TG-FTIR和RTFTIR的分析结果显示,PVC的主要降解产物有水、碳氢化合物、二氧化碳和一氧化碳。PVC达到最大降解速率的温度约为240℃,与MCC、TG的结果相符合。PVC的裂解气体中包含CO2和CO,还有剧毒气体HCl。这些实验数据说明PVC材料在使用过程中火灾危险性加大,为老城区电气线路和设备的改造提供了理论依据和实验基础。     

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。     

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。     

大落差原油管道投产充水过程研究

为了探究大落差管道充水投产过程中存在的不满流及低点超压问题,以中缅原油管道怒江跨越段为例（其最大高差达1 480 m）,基于OLGA多相流瞬态模拟方法,对大落差原油管道充水过程进行仿真研究,重点分析到达管道不同低点位置的最大速度、压力及相应持液率,得到不同输量条件下不同低点位置的水流速度、压力及持液率随时间变化规律。结果表明:当输量为900~2 000 m3/h时该管道中存在的段塞流概率降低57%,同时减少了管压波动以及对管道和设备的破坏,提高了管道输送效率。     

基于FLACS CFD的不同气油比油气混输管道泄漏火灾后果对比

不同气油比的油气混输管道泄漏后果危害形式和风险差异的准确判断对于管道泄漏应急处置至关重要。以中国西部某油田集输管道为研究对象,针对不同气油比管道泄漏的火灾危害进行了对比分析,构建了FLACS CFD模型,并研究了油气混输管道原油泄漏形成池火的火灾特征和影响范围,以及天然气泄漏形成喷射火的高温分布和影响规律。研究结果表明:应急处置应考虑不同气油比下池火与喷射火危害的差异。在油气混输管线泄漏10 min形成稳定火焰的场景中,气油比低于100 m3/t时,原油池火为火灾危险的主要影响因素;气油比高于200 m3/t时,天然气喷射火为主要影响因素;气油比超过250 m3/t,高温覆盖距离不再明显增加;40 m为此场景下混输油气泄漏喷射火致死距离上限,120 m为温度影响上限。     

红—克长输玻璃管线沿程压力和温度分布影响因素分析

为确定红—克长输玻璃管线常温输送方案,根据现场管线工况,利用Pipephase 软件建立了管道数值仿真模型,分析了原油含水率、输送流量、管道内壁粗糙度、环境 温度、入口温度等因素对管线沿程压力和温度分布的影响规律。结果表明:原油含水率 、输送流量、管壁粗糙度的增加会导致管线沿程压降增大;环境温度、入口温度的增加 会造成管线沿程压降减小,且压降变化趋势基本一致;原油含水率、入口温度的增加, 会引起管线沿程温降的增大;输送流量、环境温度的增加,会造成管线沿程温降的减小 ;管壁粗糙度对管线沿程温降影响较小。该研究工作为玻璃钢管线长输方案的制定提供 了参考依据,对保障油气安全运输具有重要的工程意义。     

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。     

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。     

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。