压力管道泄漏事故应急维抢修装备技术进展

压力管道因完整性损坏等问题易发生泄漏失效,提升泄漏管段的应急维抢修装备技术水平,能有效阻止因为管道泄漏造成的生产停产、火灾爆炸事故和环境污染。本文综述了不停输带压开孔封堵、管道在役焊接修复、管道内衬修复和管内高压智能封堵器等管道不停输带压堵漏与修复装备,以及海底、高寒区、山区跨越段和沼泽地等特殊环境下压力管道维抢修装备的国内外技术进展。最后,对压力管道泄漏事故应急维抢修装备未来的发展方向进行了展望。     

供水管网震后流量监测点的动态分级优化布局研究

为了提高管网地震监测点布局的准确性和合理性,基于管网微观水力计算模型和动态分级法,提出供水管网震后流量监测点的动态分级优化布局模型。首先,利用管网微观水力计算模型计算管段流量的影响系数,构建管段的影响系数矩阵,并利用信息熵确定管段权重;其次,标准化处理影响系数矩阵,通过聚类迭代提出供水管网地震流量监测点优化布局的动态分级方法,对供水管网震后流量监测点进行优化布置分级评定;最后,根据工程实例进行方法实践,结果表明:供水管网中的管线分类较为科学合理,地震监测点在供水管网上分布也比较均匀,而且该模型在一定程度上消除了人为因素的影响,保障了震时管网的监控效果和日常建设的合理性。     

油气管道施工及储罐维修的有限空间作业安全管理分析

正目前我国长输油气管道总里程已超13万km,绝大部分在地下,根据地理位置大部分管道埋深在2 m左右,局部地区埋深3～5 m,个别地段由于特殊原因埋深超过5 m甚至10 m以上,在进行管线带压封堵维修作业时必须开挖,将其裸露出来才能进行后续作业,带压封堵作业以及储罐清洗均属有限空间作业,     

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。     

危化品泄漏快速封堵技术

<正>在危险化学品泄漏事故快速抢险和应急处置领域,危险化学品泄漏快速封堵技术是一个成功的开拓和创新。它采用新型防爆密封装置和独特注胶工艺,解决了传统封堵技术难以解决的特殊部位封堵的难题,对危险化学品泄漏事故应急处置具有重要的现实意义。     

危化品罐车自封堵式安全截断阀设计与分析

为解决危化品罐车的储罐阀门管线等关键部件易损坏造成危化品泄漏的问题,基于系统本质安全原理设计1种内置自封堵式安全截断阀并对其关键部件强度进行校核计算,建立实现阀芯阀座有效密封的三维实体模型并完成有限元分析。结果表明:在阀座密封面与球形阀芯接触处出现最大应力,阀座承受的最大应力小于材料的最大屈服应力,内置自封堵式安全截断阀具有较高的可靠性,可为危化品储运相关安全装置设计提供理论参考。     

基于CFD的河流穿越段沥青质沉积安全评估

为保障原油管道河流穿越段安全、高效地运行,需对沥青质沉积进行研究,评估原油管道河流穿越段长期运行的安全性。通过对原油组分、沥青质沉积机制的研究,结合某河流穿越段的复杂流动环境,采用计算流体动力学(CFD)方法,研究该管段原油对沥青质颗粒的携带作用以及沥青质颗粒的运移过程,并定量分析沥青质的沉积量,从而评估该管段的安全性。结果表明:在当前输送工艺条件下,河流穿越段输量下降了0. 94%,处于安全运行阶段。     

基于修正因子的油气管道失效概率评估

失效概率评估是定量风险评价的基础,为降低油气管道定量风险评价过程中不确定性因素的影响,建立基于修正因子的油气管道失效概率评估模型。参考国外油气管道失效数据库,获得管道6类失效因素的基本失效概率;用与管道的损害机理、周边环境以及管理水平等因素有关的修正因子,修正基本失效概率,评估目标管段各失效因素的失效概率;将各因素引起的失效概率相加得到目标管段的失效概率。将该模型应用到某条长输管线。结果表明,由挖掘损伤导致失效的概率最大,应重点防范。     

基于变权综合理论的天然气管道动态风险评价

为对天然气管道进行有效的风险评估,提出基于变权综合理论的天然气管道动态风险评价法。利用故障树分析法(FTA)确定天然气管道不同时间空间下的主要风险因素,实时更新风险指标体系;同时引入变权综合原理,建立权重跟随指标值动态变化的变权赋值模型;然后对天然气管道进行综合评定,确定管道当前状态的风险程度。以陕京3线中某管段为例进行分析,得出该管段当前风险等级为中等,在后期运行中应被重点监控。变权赋值与动态指标体系的结合使该方法能实时反映管道风险状况,并适用于天然气管线各段。     

老龄油气管道安全寿命综合评估方法研究

为合理评价老龄油气管道的安全运行状态,降低老龄管道运行风险,基于安全系统理论提出一种安全寿命综合评估方法。首先,通过事故树分析辨识老龄油气管道系统风险因素,从管道内检测、管道外检测、压力试验、修复和承压状况5个方面建立管道安全寿命评价指标体系;然后,采用层次分析法计算指标权重,并基于模糊集理论和灰色理论预测管道安全寿命;最后,以国内某一管道为例证明该方法工程应用的可行性。结果表明,该方法能够较为全面评估老龄油气管道的安全寿命,评估结果符合工程实际情况,具有较高应用价值,能够为国内老龄油气管道的安全寿命评价与风险决策提供技术支持。     

喷射火对输油管道热影响实验平台设计与验证*

为研究油气并行管道中,天然气管道喷射火对相邻输油管道内流体与管壁的热影响,设计并搭建天然气喷射火对输油管道热影响实验平台。实验平台由环道及冷却系统、火焰系统、控制及数据采集系统3个部分组成。完成平台搭建并验证环道系统气密性后,以0#柴油为介质,开展验证实验。研究结果表明:火焰系统工作可靠且可控,冷却系统能够将柴油温度控制在初馏点以下,数据采集系统能够正常采集油品压力、温度、流量、管壁温度、火焰温度等预定数据,实验平台具备一定可行性与安全性。实验平台可进行在不同管道规格及材质、火灾形式、油品介质及流速条件下的热影响实验。实验平台结合材料性能进行测试,可研究喷射火对管材性能的影响,为油气并行管道的安全运行提供相关实验依据。     

Modelling ice and wax formation in a pipeline in the Arctic environment

In the Arctic environment, the fluid temperature in the pipeline can drop below the freezing point of water, which causes wax and ice to form on the pipeline surface. Solid formation on the pipeline surface can lead to flow assurance and process safety issues, such as blockage of the pipeline, pipeline component failure, and release of hazardous liquid. Remediating the plugging requires a shutdown of pipeline operation, which incurs tremendous cost and delays the entire production system. In order to prevent blockage, the pigging operation can be used to remove the deposits on the pipeline surface on a regular interval. Ice and wax depositions in the pipeline are a slow process. However, if the deposition grows too thick, pipeline blockage can still occur after pigging operation. So, ice and wax deposition rates are required to be estimated accurately. This paper investigates ice and wax deposition rates in a 90,000 m pipeline. A fundamental model for both ice and wax deposition is proposed using the first principles of heat and mass transfer.     

油气管道周边挖掘前咨询系统建设探讨

为了解决油气管道周边挖掘施工过程中频繁发生管道失效的问题,探索能够联系有关施工相关方的挖掘前咨询渠道和方式,通过问题分析,明确施工方、管道企业、施工管理部门等相关方对挖掘前咨询的功能需求,基于已经建成的油气管道地图系统,分析了咨询平台、咨询流程、咨询信息等内容,提出了挖掘前咨询实现方式以及挖掘前咨询系统的整体架构和运行方式,并进行了实例应用。结果表明:该系统实现了油气管道周边挖掘前咨询功能,有助于建立联系施工相关方的管道保护机制。     

加油站新旧输油管线碰头焊接方法探讨

《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2002)中提到加油站输油管道宜采用无缝钢管、连接方式采用焊接是输油管道敷设的基本要求,其优点是焊缝少、比较严密可靠、施工速度快、省材省工、便于防腐、不容易出现渗漏隐患。但加油站在改造输油管线时,新旧管线碰头焊接过程中产生的火花易点燃管线中的油气引发火灾及爆炸。因此,如何在新旧输油管线碰头焊接时安全施工就成为了需要我们探讨的问题。本文结合丹东太平湾加油站输油管线改造的实际情况,简要的阐述了加油站含油气管线碰头焊接的几种方法。     

车用乙醇汽油静电起电特性试验研究

为研究乙醇汽油使用过程中存在的静电风险及带电变化规律,基于自主研发的油品电荷密度表,试验研究了乙醇含量对管输汽油静电带电规律的影响,获得乙醇体积含量0~5%的管输油品静电数据;对油库内乙醇汽油装车作业及加油站加油作业乙醇汽油静电起电特性进行了试验研究。研究结果表明:随着乙醇含量的增加,油品静电呈现先增大后减小的趋势;乙醇体积含量在0.5%~1%时,油品静电起电量最高可达到-77.2 μC/m3,为此需注意乙醇汽油调配过程中可能存在的静电风险;高电导率的车用乙醇汽油在加油作业时,油品静电起电量较低。     

老龄海底油气管道弃置决策研究

针对我国老龄海底油气管道在弃置决策上缺少理论依据的问题,建立老龄海底油气管道弃置决策模型的结构流程,基于多属性效用理论,从4个维度进行分析,选取影响老龄海底管道安全寿命的工程因素、结构因素、风险因素和影响决策的成本因素,构建属性树;运用模糊理论建立模糊互补判断矩阵,综合专家意见计算各属性权重,并进行影响因素敏感性分析;确定老龄海底管道弃置决策评分准则,对属性树各因素取值进行量化,引入成本效益率量化成本因素;采用逻辑运算计算综合得分,根据综合得分进行弃置决策。工程实例应用表明:相比于传统决策方法仅凭设计寿命作为弃置依据,老龄海底管道弃置决策模型不仅避免了单一性,还能反应服役环境对管道的影响,有利于提高管道服役过程的经济性和安全性。     

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。     

油气管道维抢修密封卡具的安全检测与应用

针对油气管道维抢修所使用密封卡具在使用过程中存在安全隐患的问题,提出了1种密封卡具的安全检测方法,并设计了检测平台。检测平台主要由管段夹持装置、密封卡具组件、实验管段、液压注剂系统以及压力测量系统等构成;检测方法包括密封卡具的出厂强度检验、密封性能测试以及安全施工压力测试,通过检测来确保施工过程中密封卡具的安全稳定性及密封作业的成功率;在新疆油田采油一厂进行了现场应用,对泄漏管段进行现场勘测后设计加工了适用的密封卡具,对该卡具进行了室内安全检验,并依据注剂式密封技术的相关标准在现场实施了带压密封作业。研究结果表明:所加工密封卡具的强度、密封性能安全可靠,现场安全注剂压力不应超过22 MPa,管道未发生二次破坏,密封效果良好。     

An integrated methodology to manage risk factors of aging urban oil and gas pipelines

Aging urban oil and gas pipelines have a high failure probability due to their structural degradation and external interference. The operational safety of the aging urban oil and gas pipeline is challenged by different hazards. This paper proposes a novel methodology by integrating an index-based risk evaluation system and fuzzy TOPSIS model for risk management of aging urban oil and gas pipelines, and it is carried out by evaluating the priority of hazards affecting pipeline safety. Firstly, the hazard factors of aging urban oil and gas pipelines are identified to establish an index-based risk evaluation system. Subsequently, the fuzzy TOPSIS model is employed to evaluate the importance of these hazard factors and to decide which factors should be managed with priority. This work measures the importance of a hazard factor from three aspects, i.e. occurrence (O), severity (S) and detectability (D), and the weights of these three parameters are determined by a combination weight method. Eventually, the proposed methodology is tested by an industrial case to illustrate its effectiveness, and some safety strategies to reduce the operational risk of the pipeline are presented. The proposed methodology is a useful tool to implement more efficient risk management of aging urban oil and gas pipelines.     

自锁式管道内封堵装置结构与封堵性能分析

为了改进现有囊式带压封堵技术的防滑动效果差的缺点,提出了1种利用连杆机构与螺纹自锁实施止动的自锁式管道内封堵装置。探讨这种自锁式封堵与传统封堵的结构与性能,分别建立了波纹封堵气囊模型和光滑封堵气囊模型,并通过有限元仿真及实验分析,得出2种封堵气囊在0~0.35 MPa的充压条件下实施封堵的不同效应。结果表明:波纹封堵气囊的封堵压力比传统光滑封堵气囊的封堵压力高出约0.5 MPa,大大提升了管道内封堵装置的封堵能力,并且波纹气囊的形变主要分散在波纹中间,有利于缓解集中形变对气囊的破坏作用,最终提高了封堵实施的稳定性。该装置结构的性能分析可为应急救援装备的研制提供参考依据。