多角度辨识压裂套管变形的失效影响因素北大核心CSCD

页岩气开发具有施工压力大、排量大、改造规模大的特点,使得压裂套管处于复杂力学环境中。挤压、剪切和弯曲等载荷共同作用,易引发套管挤毁变形,进而导致后续作业时井下工具下入遇阻。但目前研究多针对压裂套管的单一失效原因,难以保障其完整可靠性。鉴于此,针对页岩气大规模压裂作业特点,从不同薄弱位置(如垂直段、造斜段、水平段)、不同自身规格(如钢级、外径、壁厚)和不同约束条件(如内压、孔径、螺距)等多角度,系统辨识套管变形的失效影响因素。通过建立压裂套管三维模拟的有限元模型,分析套管内压变化引起套管应力、位移的变化规律及形态,明确套管变形的大小以及与载荷变化的关系,并揭示套管变形的位置及影响因素的临界值。结果表明:压裂套管的造斜段最大变形、水平段应力集中现象较为严重,属于危险脆弱点;且套管最大应力、最大位移随内压的增加而近似成线性降低关系。     

基于传递熵与KELM的炼油化工过程风险传播路径分析方法

基于炼油化工过程复杂,设备众多,某一设备的监测变量发生扰动可能会传播至其相邻设备引发出一系列故障链。现有方法多是针对某一设备进行监测与诊断,以期降低事故后果,而忽视了对过程风险传播路径的预测以防止事故的发生。因此,提出一种基于传递熵与核极限学习机的炼油化工过程风险传播路径分析方法,该方法针对某一工艺扰动,分析其在风险发展过程中的扰动传播过程,基于传递熵分析法建立炼油化工过程风险传播推绎模型;并提出一种基于KELM的风险传播搜索方法,预测风险传播路径;将该方法应用于分馏塔冲塔过程。研究结果表明:该方法可辨识出未来一段时间内风险的可能传播路径,以便操作人员及时采取预防措施,保证过程安全及产品质量。     

基于EWM-AHP-云模型的站场法兰系统密封失效风险评估

为提升站场法兰连接系统安全评估的准确性,提出一种基于熵权法(EWM)-层次分析法(AHP)-云模型的站场法兰系统密封失效风险评估方法。首先采用EWM和AHP组合权重降低单一AHP法计算权重的主观性,并采用云模型解决站场法兰连接系统密封失效风险因素的模糊性、随机性以及难以量化的问题;其次以我国华北地区某输气站场为例,验证该方法的科学性和有效性,并依据站场法兰历史失效数据建立法兰系统密封失效风险评估指标体系,采用EWM-AHP法确定各指标的组合权重;然后根据等级量化标准建立标准云,使用Matlab软件计算各风险指标的云数字特征值,并绘制云图;最后基于EW-型指数贴近度计算确定各风险指标的风险等级。结果表明：所评估法兰系统密封失效的综合风险等级为较高风险,评估结果与实际情况基本吻合。EWM-AHP-云模型能较好地实现法兰系统密封失效风险评估,该方法具有一定的科学性和有效性。     

液化石油气球罐泄漏扩散的数值模拟

利用流体力学Fluent软件,对液化石油气球罐区泄漏扩散进行了数值模拟,主要研究不同风速和不同形状障碍物存在条件下扩散流场的变化规律。结果表明:风速影响扩散方向、距离、浓度以及扩散平衡时间;障碍物的存在改变了常规扩散轨迹、空腔区浓度积聚,且不同曲率的障碍物在介质扩散过程中所承受的外压不同。该研究结果对球罐区安全事故救援具有指导意义。     

基于层次分析法的往复压缩机组安全评价指标体系研究

科学合理的评价指标体系是往复压缩机组安全评价的基础,并直接影响评价结果的准确性.以人-机-环境-管理的分析方法建立了一套包括安全管理因素、设备因素、技术资料因素、环境因素、救援措施5个方面的系统的、科学的安全评价指标体系,并以层次分析法为理论基础,用判别矩阵来确定各层评价指标的权重,从而提高了往复压缩机组安全评价结果的准确性和科学性.     

基于模糊层次综合评判法的集气站安全评价

集气站是天然气集输系统的重要组成部分,其安全性和稳定性是保证天然气输送的前提。根据气田集气站的现场生产实际情况,从人员-环境-管理-设备及管线4个方面构建集气站安全评价指标体系,应用模糊层次综合评判法建立4级模糊综合评判模型,对集气站的本质安全生产状况进行评价。基于此方法开发了"采气厂区域安全评估系统"软件,通过该软件计算集气站本质安全程度,并根据评价结果提出相应的整改和建议措施。将软件应用于苏里格气田第五采气厂。结果表明,将模糊层次综合评判法作为集气站安全评价方法是实用有效的。     

基于安全屏障模型的海上钻完井作业风险分析

海上钻完井作业面临海洋环境恶劣、浅层地质灾害等复杂工况,极易发生油气泄漏、井喷等事故。为有效预防海上钻完井作业事故,提出基于瑞士奶酪模型的安全屏障模型。采用事故树和故障模式及影响分析相结合的方法,分析作业过程风险。该模型根据挪威标准D-010,建立完井作业关井阶段的物理安全屏障和安全屏障控制原理图,在此基础上构建油气泄漏事故树和失效模式与影响分析表,找出关井阶段可能的油气泄漏途径。通过对重要度计算和风险优先度值排序确定作业过程中最薄弱的安全屏障和关键故障模式。结果表明,作业过程中最薄弱的安全屏障是采油树、油管和地面控制井下安全阀(SCSSV),采油树腐蚀、密封失效、油管接头密封失效和SCSSV开关故障是影响作业过程的关键故障模式。     

高含硫原油储运过程中硫化氢挥发数值模拟

分析高含硫原油储运过程中硫化氢挥发的主要影响因素,根据分子扩散原理、Fick第二扩散定律及相关热力学知识,建立了高含硫原油储运过程中的硫化氢挥发模型.以某油田高含硫原油储运过程为例,分析硫化氢挥发浓度与温度、挥发时间的关系曲线.结果表明,该模型可用来反映高含硫原油储运过程中的硫化氢挥发规律,预测硫化氢挥发浓度与挥发时间和温度的关系,也可为高含硫原油储运过程中的安全标准及安全措施的制定提供技术依据.     

力磁效应下螺栓拉伸过程中磁信号检测试验

为探究高压设备在承压过程中法兰连接处螺栓受应力情况，基于力磁耦合效应，结合对螺栓拉伸过程中应力分布的有限元仿真，对螺栓进行了轴向拉伸过程中的应力检测，探究了螺纹连接不同位置的磁信号在拉伸过程的变化。试验结果表明:螺母前几扣处应力较大，后几扣处几乎没有应力集中；对螺栓六角头进行磁信号检测，发现六角头处应力集中不明显；对比42CrMo及35CrMo材料试样在相同拉伸及卸载载荷情况下的磁信号，反映了不同材料应力增大均可促进其磁信号发生变化；通过检测螺母有无铁磁性时螺栓拉伸过程中的磁信号，发现螺母所受压应力对磁信号变化影响较大。结果对工程应用磁信号检测金属法兰密封性具有指导性作用。     

基于因果依赖图的HAZOP推理方法研究

HAZOP分析方法自提出至今在石油化工领域一直被广泛应用,为代替传统HAZOP人工头脑风暴分析的过程,提出基于因果依赖图(CDG)的HAZOP推理方法,即CDG-HAZOP。首先建立系统的多级流模型,将系统生产过程抽象为流过程,用简单的功能图形符号来表示复杂的装置,然后利用多级流模型中的告警分析算法代替人工头脑风暴分析,推理偏差的可能原因和结果。CDG-HAZOP推理机制将传统HAZOP分析的重点由人工分析大量资料转移到多级流模型(MFM)的建立和校验上,能节约人工成本。将CDG-HAZOP推理方法用于催化裂化装置的反应-再生系统,对该系统可能发生的偏差进行原因和后果推理。