根据国家对期刊质量管理要求,加强学术不端风险防范,完善学术不端体系建设标准查漏补缺工作,《油气田地面工程》要求文章重复率不超过15%,建议作者在投稿前先通过万方等权威数据库进行论文查重检测。
为探索储气库地面设备完整性管理实践路径,采用基于风险的检验、流场数值仿真、虚拟管理平台构建等技术方法,辨识某天然气储气库典型承压静设备的典型失效机理,分析大吞吐、交变载荷等代表性工况下风险评估失效因子修正方法,提出针对冲刷减薄、机械疲劳等典型失效形式的相关工艺因子修正系数建议,通过基于修正因子的设备定量风险量化分级,给出了管道系统2022年和2031年两个时间节点的设备风险状态水平,验证了设备风险分布规律,为检验策略优化提供了科学依据;选取风险水平为高风险的L、S、T型三类典型管道结构形式,采用有限元仿真技术开展管道结构冲蚀仿真计算,明确不同管道结构形式的易失效部位,经与现场检验数据比对具有较高的一致性,结合三种工艺工况,给出了不同介质流速下的各类型管道最大冲蚀速率预测值。基于三维虚拟技术,构建完整性管理信息化平台,通过集成一系列完整性管理技术,为我国天然气储气库站场完整性管理方法优化提供有益借鉴和实践经验。
随着全球油气行业的发展,长输管道自动化控制需求不断提升,SCADA系统在保障管道安全高效运行中发挥着关键作用。目前国内长输油气管道控制系统多依赖进口,存在核心技术受制于人的问题,影响能源安全。PCS系统作为我国自主研发的先进SCADA系统,已在国内油气管道自动化领域广泛应用,为验证其国际适用性,以NB原油输送管道项目为实例,对比传统SCADA系统,PCS系统在数据处理速度、系统稳定性和报警响应等方面优势明显,能快速采集分析海量实时数据,凭借冗余设计抵御复杂工况干扰,精准捕捉设备异常与管道隐患。同时,该系统可提升管道运行效率,降低故障发生率与运营成本,延长管道使用寿命,带来显著经济效益。该研究成果验证了PCS系统在国外长输原油管道应用的可行性与可靠性,为国产工控软件的国际推广提供了实际参考。
管土耦合效应对埋地管道力学行为影响显著。在管道力学分析中,管土耦合建模可有效提高计算精度。为了确定管土耦合效应的影响范围,有效调控管土耦合建模的规模,提高悬空管道力学分析的计算效率,采用有限元法对悬空管道的管土耦合长度进行了分析,通过对比现场试验与有限元模型计算结果,得出轴向应力相对误差分别为11.2%、5.5%和0.70%,最大挠度相对误差分别为14.29%、5.71%和8.22%,验证了有限元模型的可行性;计算不同管道悬空长度下的极限管土耦合长度,建立极限管土耦合长度与管道悬空长度的关系式;分析管径和介质对极限管土耦合长度的影响,验证关系式对不同管径和介质模型的适用性。该研究结果为悬空管道力学建模及分析提供了理论依据。
大力推进地下储气库智能化建设是中国石油“数字化转型、智能化发展”的重要举措,是对“数字中国”建设的积极响应。“十四五”期间,中国石油高度重视智能储气库建设,完成了中国石油智能化储气库建设顶层设计,建立了总体架构、数据架构、技术架构、部署架构、功能架构,制定了智能应用共建共享实施方案,打造了可复制、可推广的相国寺智能储气库,全力推进全面感知、自动生产、预测预警、智能优化、协同运营储气库建设。了解中国石油智能化储气库建设进展,剖析中国石油智能化储气库建设顶层设计方案,结合中国石油地下储气库生产运行特点,重点探讨一体化协同、智能管网、智能站场和经营管理等功能模块在提升安全管控水平、提高运行管理效率、节能降耗等方面的作用与实施路径,针对性地提出地下储气库智能化发展建议,对推进我国地下储气库智能化建设具有重要意义。
由于半潜式平台长期处于海洋环境中,不可避免地会遭受风、波浪、海流等荷载作用。平台带动钢悬链线立管发生不同程度的偏移,极易引起结构破坏,严重威胁海上油气田生产作业安全。为准确评估立管的力学性能及安全状态,基于OrcaFlex建立锚索动刚度问题的半潜式平台-立管-系泊缆耦合数值模型,研究平台在恶劣海况不同吃水深度下钢悬链线立管的动力响应,预测吃水深度与荷载环境对立管受力状态的影响,并针对立管完整性进行了干涉分析结果验证。研究结果表明:立管触地反弯点易发生明显的应力集中,应加强此部位的保护;适当增加半潜式平台的吃水深度,能够提高平台整体稳定性,立管应力利用率均小于1,不发生干涉风险;自存工况下,部分立管的受力会明显增大,立管应力均方差增加0.061,在设计过程中应当考虑更为富余的安全系数,以保证立管的安全。
油田在开采过程中会产生大量含油污泥,而含油污泥会对环境产生污染和对人类的健康产生影响,因此,含油污泥处理已经成为油田环保重点关注的领域之一。通过评价一种降解菌剂对减量化含油污泥的降解效果,探讨其是否可用于油田含油污泥的处理,并结合研究中发现的问题提出了今后微生物降解含油污泥的主要攻关方向。降解实验结果表明,减量化含油污泥经过菌剂(ZD-A) 1天的降解后石油类的去除率可达到38.82%,经过15天的降解对减量化含油污泥中石油类的去除率可达到41.42%,经过15天的降解对减量化含油污泥中石油烃的平均降解速率可达到213.1 mg/(kg·d)。对比减量化含油污泥经过2天的微生物降解后石油类组分的变化,得出分析结果表明,微生物对支链烃有较好的降解效果,直链烃降解不明显,硅烷类和苯环类的物质难以降解。减量化含油污泥经微生物降解会生成酸性物质,能够使降解后的含油污泥的pH值降低,可通过这一特性对油田难以利用的盐碱地土壤进行改良。
化学驱的规模应用是油田高质量稳产、持续高效开发的重要支撑技术。化学驱注入体系黏度是体系发挥作用的核心因素。针对因配注工艺具有流程长、节点多而易造成黏度损失的问题,从全系统各节点开展分析,明确了造成黏度损失的原因是机械剪切和生物降解。在机械剪切方面,通过理论和现场分析,明确了11个物理剪切节点影响黏度损失约14.8%,加重黏度损失的节点主要是过滤器、注聚泵和流量调节器,其中旋转剪切影响约2.9%,水平摩擦剪切节影响约11.9%;在生物降解方面,微生物代谢产生还原性物质S~(2-)和Fe~(2+),引发氧化降解的自由基链式反应,导致聚丙烯酰胺主链断键,S~(2-)产生黏度损失的质量浓度界限为5 mg/L,Fe~(2+)为0.01 mg/L。根据以上研究结果,建立了黏度损失治理方法,形成了“冲、洗、修、拔、换、分”六字物理剪切黏度损失治理综合方法,黏度损失降低4.4%~18%;同时,建立了完善水质指标、实施污水曝氧、追加杀菌剂、添加脱硫剂四个方面的生物降解黏度损失治理方法。该方法在萨中开发区六个三元复合驱区块实施应用,均能实现黏度损失率控制在19%以下,其研究成果可有效指导化学驱配注管理,对化学驱提质增效具有重要意义。
为保障多气源输气站场准确实施能量计量,以国内某双气源分输站为例,建立“T”形管混气模型,通过设计正交试验,采用计算流体力学的方法研究了管道内径、流量、操作压力和操作温度对“T”形管下游直管混气效果的影响情况。研究结果表明:在“T”形管模型混气直管的起始段,气体混合过程较为剧烈,随着混气直管长度的增加,气质组分逐渐均匀;影响天然气在直管内混合过程的主要因素有4个,其主次关系为:操作温度>流量>管道内径>操作压力;在未添加任何混气设备的条件下,当操作条件为方案9(管径578 mm,流量5 885.0 Nm~3/h,压力3.7 MPa,温度20℃)中的参数时,混气直管内天然气的计算发热量达到相对稳定时的混气直管长度最短,为24D。该研究成果对输气站场准确实施能量计量、改进管路结构设计、提高输气站场空间利用率具有重要意义。
在企业管理活动中,对标管理和节点分析是企业不断改进和获得竞争优势的最重要管理方式。山西煤层气分公司自2021年起,按照中国石油天然气股份有限公司煤层气田管理指标开展对标管理工作,发现了综合用能高的主要问题。为进一步提升煤层气田地面系统运行管理水平,构建了一套具有二级节点、41项管控参数的煤层气集气系统井站管理体系,建立了节点分析和对标管理融合的工作流程,在此基础上,通过分析和论证,实施站场优化4处,实现沁水盆地煤层气田站场运行参数逐步提升。2021至2023年单位气田气生产综合能耗、单位气田气采集输综合能耗、单位气田气处理综合能耗逐年下降,完成了2021年的能耗指标低于平均值到2023年指标接近先进值的转变。
随着数字化和智能化的发展,虚拟计量技术(VFM)逐渐成为解决油气田开发与生产中多相流量计高成本和低可靠性问题的重要替代方案。结合机理模型和传统数据驱动模型,研究了虚拟计量技术在油气井生产实时测量中的应用。首先,对南海凝析气田的数据进行数据预处理,包括数据清洗、标准化、特征工程等。然后,结合虚拟计量机理模型的知识,基于节点分析的原理,建立了分段流量预测模型,并与传统的数据驱动模型进行比较,研究不同模型的预测性能。结果表明,此研究建立的分段流量预测模型的平均相对误差最小,A1井的平均相对误差为0.183%,A2井的平均相对误差为0.108%,有效地捕获了数据之间的关系。此研究促进了虚拟计量技术在油气井产量实时测量中的应用,提高了生产系统的监测水平。
塔架型抽油机在采油工程领域中的应用日益广泛,为配合其推广应用,基础设计应以实现工厂化预制、现场装配化施工为出发点,满足地基承载力、变形及对基础振动控制的要求,并应具备后期油井维修时基础地面以上部分可反复拆装的功能。根据塔架型抽油机的运行特点、荷载特征及对基础的技术要求,通过对塔架型抽油机基础型式的对比分析,以及对基础荷载类型、基础底面积计算方法、基础结构设计方法、基础连接计算及构造做法等方面的研究,总结出了主要设计思路,明确了塔架型抽油机基础的设计要点,解决了预制化生产、装配化施工及后期拆装的问题。塔架型抽油机采用分体预制式基础,在实现基本功能的前提下,减少了现场施工工作量,缩短了施工周期,便于后期维修时拆装。设计方法已在实际工程项目中应用,并得到了进一步的优化,总结出的设计思路及设计要点对未来塔架型及游梁型抽油机基础设计具有一定的参考意义。
随着油田采出液含水率的不断上升,联合站存在能耗高、用能效率低等问题。为提高油田联合站的用能水平,在收集联合站内设备数据的基础上,通过K-means算法对设备参数的运行状态进行了聚类,并采用FP-Growth算法对参数间的关联性进行了挖掘,以原油加热炉、输油泵、三相分离器为研究对象进行了用能分析和评价,并推广至站内其余耗能设备,实现了工艺设备的参数调优。结果显示,不同设备的影响参数和调优区间均不同;影响原油加热炉单位耗气量的参数有出口温度、负荷率、排烟温度、环表温差、热效率等,影响输油泵单位耗电量的参数有出口压力、干压、排量、运行效率、工作电流和累积运行小时数等。调优后,原油加热炉可节约燃气量302 m~3/d,掺水加热炉可节约燃气量400 m~3/d,输油泵可节约电力110 kWh/d,掺水泵可节约电力200 kWh/d,压缩机可节约电力60 kWh/d,节能降耗效果明显。
针对我国北方S地区的气候条件,以园区内某体育场馆为研究对象,建立了一种PV/T耦合地源热泵冷热电三联供系统,系统特点在于通过采用交替模式运行的PV/T耦合地源热泵系统来提高纯地源热泵供暖系统的节能效率。随后制定PV/T-GSHP三联供系统的运行模式以及主要控制部件阀门和水泵的控制运行策略,采用动态建模方法对PV/T耦合地源热泵系统运行特性进行分析。研究结果表明:全年运行周期内PV/T-GSHP系统供热COP比纯地源热泵系统提高了11.59%;PV/T-GSHP系统供冷COP比纯地源热泵系统提高了9.66%,具有良好节能效果;全生命周期运行后土壤蓄热体的平均温度为17.83℃,升高1.43℃,地源热泵机组全年冷热不平衡率为25.84%,在合理接受范围内(冬季严寒、夏季炎热地区为30%~40%),满足机组稳定高效运行的设计要求。