油气混输管路内的流型特征及其识别方法论文
油气混输管路内的流型特征及其识别方法论文
油气混输管路内的流型特征及其识别方法
第一章绪论
1.1课题背景
气液两相流的宏观运动规律以及它与其他运动形态之间的相互作用是两相流体力学的主要研究内容之一。气液两相流的研究，是随着工业技术的需要而发展起来的。特别是本世纪40年代后，由于动力工程﹑化学工程﹑石油工程﹑原子能工程﹑航天工程以及环境保护工程的兴起和发展，气液两相流的研究日益得到重视，促使它形成为一门完整的应用基础学科。广义而言，气液两相流动属流动力学的研究范畴之一，流动力学的基本方程也适用于气液两相流。但由于在气液两相流中，存在气液两相间的相互作用，因此两相流动问题较单相流动问题要复杂的多，两者间在本质特征上也有较大的不同。气液两相流流型的复杂性和多样性就是显著区别于单相流动的特点之一。
两相流流型是两相流的结构形式。对于流型形成机制及其特点的认识，是两相流的机理及其规律研究的重要组成方面，同时也直接关系到对两相流学科中其他问题的分析研究。例如，对于气液两相流问题的分析处理，经常采用基于流型的方法，即首先分清气液两相流的流型，然后根据各种流型的特点，分析其流动特性并建立关系式。这种方法考虑了两相流的流型特征，具有较强的针对性。
流型研究在工程中也具有重要的应用价值。在涉及到气液两相流动的管路系统设计时，流动压降是基本参数之一，而两相流压降与流刑具有密切关系。实验结果表明，在相同的质量流量下，不同流型下的流动阻力可以变化几倍甚至几十倍。不同的流型，将会使管道受到不同频率分布特性的作用力，这将直接关系到管道结构的减振设计，以确保管道系统的安全运行。为了进行多相流动参数的测量和计量，流型也是必须考虑的重要因素。因为流型的变化往往会造成测量装置的显著改变。另外，不同的流行具有不同的传热﹑传质特性，这对于化工﹑动力等过程的工艺技术也至关重要。
气液两相流流型与两相间界面的形状及其组合变化密切相关，流型的发展与稳定往往是相对的（例如，在长距离管线中，由于沿程状态参数的变化，流兴会发生改变），从而导致流型问题变化复杂。早期的研究者为了方便，常常用各单相流型（层流或紊流）的不同组合为描述多相流模型并以此建立计算模型或在此基础上根据质量流速﹑压力等参数进行修正以提高模型的精度。例如对于气液两相流的压降计算模型的研究就是如此。显然，这种流行描述方法比较粗糙。目前常用的流行分类方法是根据流动形态分类。这种分类方法比较直观，但流型确定容易受到观察者主观因素的影响。目前对于流型的分类方法还没有一个统一的标准，这是流型研究需解决的问题之一。另外，如何根据流动条件确定流型，以及如何在流动过程中实时的利用流动状态信息确定流型也是目前在流行研究及工程应用中迫切需要解决的问题。本文针对上述问题进行评论，以期反映近年来对于气液两相流流型问题的研究状况。
1.2国内外多相流基础理论
近年来国际上对多相流的研究兴趣在持续增长，其原因在于多相流不仅在一系列现代工程中得到广泛应用而且对促进这些工程设备的发展和创新也起到了重要作
用.涉及多相流的工程设备有新型的相变换热器、锅炉、蒸发器、凝结器、空间设备、制冷机、核反应堆、分离设备、过滤设备、流化床反应器、气力输送设备、液力输送设备、石油工程设备和多相流泵等。每年发表的有关多相流方面的论文数以千计，因此要在一篇论文中对近期多相流研究工作进行全面综述，实非易事.本部分拟对其中的一些有关多相流研究的新课题、具有实用意义的新项目以及能促进多相流学科
发展的新研究内容进行了扼要的论述[]1。
1.2.1多相流流型及流型图
多相流流型和流型图对确定多相流的组分、分相流压力降和传热系数是十分重要的.此外，流型对建立多相流理论模型也是有力的物理基础.
至今，在气液两相流方面，对重力作用下的气体和牛顿液体混合物的两相流体流型和流型图的研究己经比较多，特别是在水平管、垂直上升管的管内流型和流型图方面的研究工作己较完善.因此，近年来有关这方面的研究论文数量己大为减少，但对气体和非牛顿液体的管内气液两相流型以及对小尺寸管或特殊管子横截面的管内气液两相流型的研究论文为数仍不少.例如:王树众研究了油气两相流在下降管内的流型;Bonjoun研究了水在直立两板中狭小空间内沸腾时的流型;Mishima研究了内径为1～4mm的毛细管中的气水两相流流型;Triplett发表了微通道中气液两相流流型研究报告;Wolk研究了当量直径为6mm的三角形截面垂直管中的流型;Gradeck研究了水平波形管中的气液两相流型;weiseman研究了管内存在微型螺旋线状肋片时流体物性对气液两相流型的影响以及衣服发表了微型内肋水平管中凝结时的流型研究报告等.
对气固、液液两相流流型的研究比气液两相流流型的研究要少得多，但近年来，在区分流型和预测流型转换界限方面己取得了一些进展.例如:Doron建立了管内液固两相流的流型图;出价提出了气固流态化和向上气力输送颗粒时的流型图;N adlen 研究了两种不溶混液体在水平管中形成乳浊状流型的过程及天使的研究了油水混合物在水平管中的流型等.
在三相流的流型研究方面:Hewitt提出了微倾斜管中油气水三相在不同压力下的流型图并发现压力增大会促使分层流动区域扩大;罗玉珊等研究了垂上升管中乳状油气水三相流由细泡状流型过渡到弹状流型的转变条件;陈学俊等研究了螺旋管中油气水三相流的流型等.由于气液两相流在宇宙飞船的设计和运行中具有重要用途，例如在飞船环境系统、制冷流体的储存和输送、太空核电站系统安全性等系统中均有重要应用.因此，建立微重力下的气液两相流流型图就显得十分必要.根据Rezkallah的研究，微重力下的气液两相流流型基本上可分为细泡状、弹状、泛沫弹状和环状等几种流型，并由他建立了流型图和流型转换条件.Colin和Bousman研究了管径、液体粘性和表面张力对流型的影响.
1.2.2压力降研究
近期对多相流压力降进行研究的论文主要涉及液液、气固、液固两相流和三相流问题.在气液两相流压力降方面，由于对一般直管研究己经较多，因而新的论文主要涉及特殊管子、微重力条件下以及气体—非牛顿液体等的气液两相流压力降问题.其中:Dziubimsk, Dasf报导了气体和非牛顿液体在管内压力降方面的研究结果;M ukhtan研究了900水平弯头中含多尺寸颗粒的气固两相流压力降;T urian研究了非牛顿液体的泥浆流压力降;天使的研究了液液两相流在水平管中的压力降。此外，M ishima研究了各种毛细管中空气一水两相流的压力降;杨研究了R-12气液两相流的压力降;Awward研究了气水混合物在螺旋管中的压力降;weisman研究了R-113气液
两相流在螺旋内肋管中的压力降等[]2.
在油气水三相流方面，Hewitt研究了微倾斜管中的油气水三相流压力降，并发现:如果油水混合物粘度能采用合宜的方法确定，则某些两相流压力降预测方法可用于进行油气水三相流压力降计算，林宗虎等对水平管中的油气水三相流摩擦压力降的研究表明:由于工质对管子材料的湿润性和吸附力等的不同，有机玻璃管和钢管中的油气水三相流摩擦压力降在一定条件下是不同的.在微重力作用下对气液两相流进行的初步研究表明，在两相摩擦压力降方面，微重力条件下和重力作用时的压力降数量级相同.
1.2.3截面含气率和截面含液率的研究
在海洋石油等开采储运过程中，为了进行油气混输管路的设计和运行，必须进行油气水三相流流动特性的研究，其中一个重要参数是截面含气率或截面含液率(持液率).
Hewitt研究了空气折算速度固定、总液体速度不变时微倾斜管内的油气水三相流持液率问题.试验表明，水含量增大，则持液率增加到一最大值后再锐降到近乎为一常数值.峰值发生在油为连续相区域，而曲线平坦部分(近乎常数值区段)位于水为连续相区域.虽然三相流时各相含液率与两相流时表现不同，但仍可用某些两相流预测方法预测，只要油水混合物的粘度应用一种可考虑相转变和混合工况的模型加以
估算[]3.
此外，由于弹状流对油气混输管的重要性，挂起研究了垂直上升管和垂直下降管中弹状流的含气率，酋长研究了垂直下降管中油气混合物在细泡状流型和弹状流型时的含气率，Feenstra提出了一种计算两相流横掠水平管束时含气率的改进计算模型。
第二章气液两相流流型及其判别的若干问题
2.1引言
气液两相流体系是一个复杂的多变量随机过程体系，流型的定义﹑流型过度准则和判别方法等方面的研究是多相流学科目前研究的重点内容。下文就与气液两相流流型及其判别有关的研究状况进行了回顾和评述，力图反映近年来气液两相流流
型及其判别问题研究的状况和趋势[]4。
2.2气液两相流流型的分类
由于目前在研究和应用中涉及的气液两相流大多数是管内流动，因此下面的讨论主要针对气液两相管流进行。
表2.1垂直上升管中的气液两相流流型划分
在气液两相流流动过程中，由于气、液两相均可变形，两相界面将不断变化，从而两相介质的分布状态也不断改变，所以流型极为复杂。同时，流型还与管道尺寸、管截面形状、管道角度、管道加热状态、所处的重力场、介质的表面张力、壁面及相界面间的剪切应力等因素有密切关系.因此总体而言，流型的种类是相当复杂繁多的。这使得不同的研究者，从不同角度对流型进行研究时，会给出流型的不同定义和划分。例如，对于垂直上升管中的流型划分就有几十种，如表 2.1所示。又如，对于水平管绝热流动，在不同的液相流量下，加速等提出的流型划分也有十余种，如表2.2所示。
表2.2水平绝热管中的流型(管道内径0.0935m)[]5
注: A—环状流(环的), B—气泡(泡沫), BTS —中空气弹(殴打穿过鼻涕虫),
D—液滴(小滴), F—液膜(薄膜), IW—平缓波(不活泼的波), LRW—大翻
卷波(大的滚动波), PB—气栓加气泡(堵& 泡沫), PF—气栓加泡沫(堵
& 泡), R—涟漪波(波纹), RW—翻卷波(滚动波), S—气弹(鼻涕虫),
ST—层状流(成层)
表2.3几种常见管道条件下的流型划分
从实际应用的简明性考虑，Oshinowo等，在综合发展了其他研究者结果的基础上，提出的几种常见流动条件下的流型划分，成为目前比较经常采用的流型划分，如表2.3所示(目前常用的几种主要流型的名称和简要描述见附录)。
尽管如此，由于流动条件变化的多样性以及研究角度的多样性，基于流动结构形态学上的流型划分方法有以下几个问题。
(1)流型定义的模糊性目前对于各种流型的定义只是建立于主观观察的结果上的，这样不可避免引入观察者主观因素的干扰。
(2)流型定义的多样性对于各种流型，目前还未建立起一套统一的且被公认的定义。
(3)流型定义的定性特性对于流型的判别只能定性判断，公认的定量判断方法还没有。
图2.1水平蒸发管气液两相流流型按介质的连续性进行划分
近年来，有些学者(Barnea等)提出了从多相流中的流动介质的连续性出发进行流型的划分.即将介质的形态分别分为连续的(连续的)、间断的(间歇的)和弥散的(被驱散的)。流型的要素就是不同介质及其形态的不同组合，如对于水平蒸发管中
的流型，就可以图2.1所示的方式进行划分[]6。
由于这种流型划分方法一方面考虑介质的连续性，便于将两相流问题与比较成熟的单相流流体力学相联系，另一方面又能将各种不同的流型归结为较少的几种模式，相互之间有比较明确的区别特征，简化了理论研究的对象，从而便于气液两相流的研究与应用。因此有希望为流型划分找到一条比较客观和完善的途径。
2.3流型及其转换的理论判断
气液两相流流型问题的困难不仅体现在其定义与划分上，出于类似的原因，流型的识别及流型过渡准则的确定也有严重的困难。尽管如此由于流型问题的重要性，人们还是对此做了大量的工作。
2.3.1流型图
流型图是用于流型识别及流型转换判断的重要工具之一。早在1949年，Lockhart 等研究了不同的管内流动条件下的流动阻力问题。面包师在前人研究结果的基础上发展了流型判别的流型图方法。同时代Hoogendoorn针对水平管气液两相流也应用了这一方法。其后，出现了许多种不同条件下得到的流型图。比较有代表意义的有Mandhane等，Taitel等，Weisman等，林等(水平圆管)，Griffith等，Gooier等，Taitel等，McQuillan等(垂直上升管)，加速等，Weisman等，B arnea等(垂直上
升管到垂直下降管之间的各种倾斜管)，以及Wambsganss(小尺度水平矩形管)[]7。
一般用气相表观速度和液相表观速度(或以这两个参数为基础得到的其他折算参数)构成流型图的坐标系，如图2.2所示。表2.4给出了一些典型的流型图所采用的坐标参数及其主要工况。
表2.4几种典型流型图的坐标参数及主要工况
表中λ=[（ρG/ρa）(ρL/ρw)] ,ψ=(σw/σL)[(μL/μw)(ρw/ρL) ] ,ρ为介质密度(公斤/m ),v为介质流速（m/s）,σ相界面的表面张力(N/m),Φ,Φ为介质物性参数和管道直径决定的修正系数.下标中，a和w为表示空气和水，L和G分别为气相和液相介质，S为表观量.
就流型图而言，目前还有下列问题:（1）流型图中所体现出的决定流型的因素主要为气、液相的流速等几个主要参数，其他影响流型形成的因素未得到体现，使得根据流型图确定流型的可靠性受到影响。这在流型转换时显得尤为明显。例如，我们在实验中发现，非牛顿流体气液两相流型处于过渡阶段时，所表现的实际流型不仅与表观流动速度值有关，还与表观速度变化率的大小和方向有关。(2)在流型图中流型转换表现为一些过渡区域，在这些区域中流型是不确定的。(3)大部分的流型图所依据的实验数据来自水～空气流动，因此流型图的适用范围是有限制的。(4)存在如此之多且相互之间往往不一致的流型图的事实也表明，目前对于流型形成机制
的研究还处于经验阶段，要把所有的流型统一到一个流型图中还不可能[]8。
因此，目前流型图的研究仍然是针对特定的流动条件和介质进行的，但是涉及条件范围和介质种类扩大了，如特殊结构管道或大口径管道，微重力环境，非牛顿流体以及各种热工质等。
图 2.2水平管的
Mandhane 流型图
2.3.2流型转换准则
1.水平流动
Taitel 等根据大气压下空气—水的水平流动的流型实验结果，将流型划分为层状流、泡状流、间断流和环状流四大类，同时引入了一系列控制参数，加上Lockhart-Martinelli 参数X 构成了流型转换的控制参数组，对于水平及小倾角管道的流型转换判断具有较好的普适性，其基本思路目前仍为其他研究者采用。这些控制参数如下
F=SG v
0.51cos G L G dg ρρρα???????? ???-??????
T=?????? ??dl dp SL ???-αρρcos )(1g G L 5.0
(2.1)
Y=??? ??-dl dp SG
g G L αρρsin )( K=F(Re
SL )0.5
(2.1) 式中p l SG d d ?? ???与p l SL
d d ?? ???分别为气相流量和液相流量独自在同一流道内流动时的摩
擦压力梯度(Pa/m)。α为流道的倾角(rad)，d 为流道内径
(m)。ρ为介质密度(kg/m 3
)， v 为介质流速（m/s ）,g 为重力加速度(m/s 2)。下标中，L 和G 分别为气相和液相介质，S 为表
观量[]9。
Taitel & Dukler 提出的各流型间转换的机理与控制参数分别为:
(1)层状流到间断流:当气相通过波形交界面的波峰受到加速，产生局部压力降，使峰部同时受到抽吸作用。当抽吸力的作用大于峰部的重力作用时，波峰就会扩大.波峰到达管道顶部井与管道接触，构成弹状流。
(2)波状流到环状流:主要由X 控制.当气相速度比液相速度高得多时，就产生这种过渡。
(3)间断流到泡状流:在弥散泡状流下，气泡分散在连续的液相中。当液相的湍流脉动效应大于气泡的浮力时，阻止了气泡聚合到管道的顶部。
(4)层状流到波状流:主要与液体表面张力及气液两相间的滑移速度有关，根据Keivin-Helmholtz 稳定性理论给出过渡准则。
(5)间断流到环状流:当液面的平均高度超过管道高度的一半以上就发生这种过渡。
Taitel&Dukler 过渡准则与Mandhane 的流型图吻合得相当好。但是，该方法不适合于高粘性流体，对于从间断流过渡到弥散泡状流时，未考虑表面张力的影响(而实验表明该因素是显著的)，另外，人为规定液面的平均高度超过管道高度的一半以上就发生间断流到环状流的过渡，也比较牵强[]10。
Weisman 等考虑到Taitel & Dukle:准则的上述不足，提出了另一类流型转换准则式。其所依据的实验数据来自12mm, 25 mm 和51mm 三种管径，且覆盖了更加广泛的各种特性的流体。这些判据与Weisman 自己的实验数据吻合很好，但是普适性不如Taitel & Dukler 准则。
2.垂直上升流动
Taitel 等认为:气泡流转换到弹状流是由于气相速度的增加，达到一定程度后，小气泡聚生成接近管径的大气泡，从而导致弹状流的形成。流型变化的界限可由空隙率确定，而搅拌流产生的主要原因是，在两个弹状气泡之间的液弹因太短而不能
形成稳定的液相段。液弹周期性的形成和破碎使流动受到很大的扰动.搅拌流只能在某些区域才能观察到。从弹状流向搅拌流过渡决定于产生搅拌流所需的入口管道长度Le.
根据分析，Le 可用下式表示
e L
=40.6d 0.22??+??
而对于弹状流向环状流的转变，是由于高速气体引起的.流型变化的界限条件为 25.05.0)]([G L G
SG g v ρρσρ-=3.1
(2.2)
Golan 等是较早开展对搅拌流研究的学者。他们提出的流型变化判据为
G L SG gd v ρρ>0.189+0.011gd v SL
(2.3) Weisman 等通过实验数据整理，提出的由气泡流向弹状流转换的判据为
gd v SG >0.45???
? ??+gd v v SL SG 78
.0 (2.4)
对于搅拌流到目前为止还没有统一的认识。现在常以液相的湍流作用大到粉碎大气泡而形成湘沫为搅拌流的全要标志、故搅拌流也称为乳沫状流或混状流。
对于弹状流向环状流的过渡，一般都是根据经验公式进行判断。不过，Moissis 依据KelvinHelmholtz 不稳定性判据，分析了弹状流向环状流转变的条件，则有较强的理论色彩。两个气弹之间液膜稳定的界限条件为
V
SG —V SL =()()0.5coth coth L m L G m k kh G kh σρρρρ??+????????????
(2.5) 式中k 为波数，h m 为液膜的平均厚度。根据理论和实验结果，最不稳定的波数与液膜厚度之间的关系为：k=5m
h π。由此可以确定弹状流转变成环状流的条件。 总体而言，尽管目前对于气液两相流流型判断的理论方法进行了较多的研究，但是由于对流动机理缺乏深入的了解，所建立的理论模型常常存在较大的误差。不同的研究者所得到的流型图或流型转换准则也不完全一致，有时差异相当大，以至于应用者无所适从。再者，由于两相流系统的复杂性，所涉及的工况条件与流体物性参数的多样性，在目前还难以获得一个对各种流型转换准则，退一步说，即使要应用现有的这些流型图和转换准则，还需得到分相流量等参数，而在实际工程应用
中，往往是希望通过判断流型来实现对这些参数的检测。这就构成了应用该种方法讲行流型判断的两难境地[]11。
笔者认为，为了从本质上了解气液两相流动的机理，应对流型的结构性和随机性进行综合分析和认识。结构性体现为:流动条件和参数的变化引起流型的改变意味着结构性的变化而这些条件和参数在一定范围内变化时，流动结构是基本稳定的.随机性则体现为:每种流型下，每个时刻流动状态参数都呈现为较强的不可预测性。这时候的流动规律在更多意义上是统计性的。结构性研究可以一方面从简化两相流动中各种不同因素间的相互作用入手，以便了解流型产生和转换的机理.例如，在微重力条件下，由于重力基本消失，气液两相流流型较常重力条件下得到大大简化。结构性研究的另一方面是对不同尺度或不同介质多相流动的相似参数进行研究，如果能够在一定的条件下获得与流型关联的无量纲准则数，就不仅意味实验研究的简化，同时意味着理论研究的突破，这对于流型机理研究的意义将是不言而喻的。Bl等在对大量的气～液和气～固垂直上升管流流型进行总结比较后，就发现两者在流型和流型过渡准则上有着较好的相似性。
2.4流型的在线识别
应用流型图或流型转换判据只能大致预测流型及其转换，但是不能准确获取流动状态的实时信息。而工程实际应用时，往往需要实时了解流型对系统运行状况的影响。此时，应用仪器设备直接识别管道内气液两相流的流型就自然而然成为人们的选择了。根据工作原理，流型实时识别方法可以分为两类。一类是根据两相流流动图像的形式直接确定流型，如目测法、高速摄影法、过程层析成像法等;另一类是间接方法，即通过对反映两相流流动特性的波动信号进行处理分析，提取出流型特征，进而识别流型.这种方法建立在随机信号处理技术的基础上，不仅具有设备简单、价格低廉的优点，还极有希望发展成为流型识别的客观方法，因此受到众多研究者
的关注，现已成为流型识别技术中的研究热点。这里主要针对后者进行综述[]12。
2.4.1频域处理方法
早在1966年，Hubbard等就将水平管道气液
两相流压力信号的功率谱分析结果应用于流型判
别。他们假设气液两相流的随机压力信号是平稳的，通过压力信号的自相关函数
求得功率谱密度函数(PSD)。为了便于比较，对功率谱密度函数进行了归一化后可得出结论(如图2.3所示)。
(1)连续流(层状流和波状流)的PSD集中在零频率附近，即呈现出一定的直流特征，随频率增加幅度明显下降，见图2.3(a)。
(2)弥散状流(气泡流、雾状流等)的PSD分布较平坦均匀，见图2.3(b)。
(3)间断流(弹状流和栓状流)的PSD分布出现一个幅度明显的特征峰，见图2.3(c)。
（a）连续流(b) 弥散流(c)间断流
图 2.3压力信号功率谱密度(PSD)函数与气液两相流流型的关系
Matuszkiewicz等利用类似方法对于气液两相流中气泡流流型到塞状流流型的转换进行分析预测，所用于功率谱密度的分析信号是用电导探针所获得的局部空隙率信
号，管道直径为40毫米，液相流速为0.18m/s。在不同的平均空隙率α的条件下，不同流型的谱分析呈现出以下的特征[]13。
(1) α<0.25时，气泡流流型，谱分布的范围较宽见图2.4(a)。
(2) α升高后出现混状流型，谱分布的范围明显缩小见图2.4(b)。
(3) α升高到0.5左右时，出现塞状流流型，在低频上出现了一些突出的频率
分量见图2.4(c)。
由此出发，他们得出结论，当气泡流流型下，空隙率信号具有较小的方差(即分散性较小)，而在塞状流下，空隙率信号呈现较大的方差。
(a)气泡流（b）混状流（c）塞状流
图2.4空隙率信号功率谱密度与气液两相流流型的关系
功率谱密度函数分析法的一个关键问题是，功率谱密度分布不完全取决于流型，而与流体流动速度的关系较大，但流速一般难以预知。尽管如此这种分析方法在
预估流型转换上还是有效的。
2.4.2时间～频率域方法
表2.5各种流型下尺度密度的数量级范围
功率谱密度分布所要求的随机信号的平稳性，在许多两相流动场合不能很好地满足。有些学者提出了基于小波(wavelet)分析的两相流信号处理方法，用于进行流型辨识。在对水平管道内所取的间距50 mm差压信号进行二进小波分析后，差压信
(j=1,2,3,4)表示。4种常见流型下号被分解成了不同尺度上的能量，用尺度密度S
j
其尺度密度的数量级如表2.5中所示。它们具有如下特点:气泡流的尺度密度绝对值最小，大多集中于101 ～10数量级，各尺度下的凡相对变化不大。波状流和塞状流两者的尺度密度的分布颇为相似，它们的尺度密度均比对应于气泡流的要高出一个
一般比波状流大3～5倍。弹状流各尺度下的数量级。另外，同尺度下塞状流的S
j
S
都明显高于其它流型。
j
Bakshi借助于对局部空隙率信号的小波分析对气液两相流中气泡流的流型转变进行了研究，实验结果分析表明，气泡流中空隙率信号频率分布的不连续变化与流
型转变密切相关。
Wigner-Ville 谱(WVD)分析方法是近年来兴起的一种用于瞬态信号分析的方法。解析信号x(t)的WVD 谱的定义W x (t,ω)=*(/2)(/2)jwr r x t r x t r e d +∞--∞+-?,它在一定意义上统一了时域和频域分析，这表现在其本身同时表征了时频二维信息，从而使频率的时间定位成为可能劳力云对内径分别为40毫米和50毫米的水平管道空气～水两相流的脉动差压信号进行了WVD 分析，结果表明在气泡流、塞状流和弹状流三种流型下的WVD 分布有较为显著的不同。在泡状流流型中，频谱比较分散，幅度信号能量在时频域中的分布比较均匀。在塞状流流型中，其信号能量基本集中在低频区间中，有时也出现一些较高的频率分布。在弹状流流型中，能量在时域、频域和幅值上都表现得比较离散，即呈现出明显的非平稳性。
2.4.3幅值域处理方法
信号幅值域的处理指对信号幅度进行统计处理。所给出的结果可以反映信号幅度变化的分布规律。常用的参数有概率密度函数(PDF)、方差、均值等。由于气液两相流参数直接影响着流动信号的统计特性，对获得的气液两相流动体系中的常规信号如局部空隙率、压力、压力降、电导率、电容等信号在幅值域上进行统计处理，往往可以实现对流型、流量、空隙率和气泡直径等参数的检测估计。
琼斯等对X 射线空隙率计得到的空隙率信号进行了概率密度函数(PDF)分析，空隙率的概率密度函数P(α)用统计值域P(i α)代替
P(i α)=ij
j
i T
T α??∑ 其中 为空隙率信号。α(t)的值落在i α与i α+i
α?之间信号段长度的总和;T 为用于统计分析的空隙率信号α(t)的总长度[]14
。 实验结果发现，PDF 可用于辨识气液两相流的流型。流型与空隙率的PDF 之间有以下关系
泡状流: PDF 在低α值上有一个单峰;
环状流: PDF 在高α值上有一个单峰;
弹状流: PDF 分别在低α值和高α值存在一个单峰。
Vince 等进一步用空隙率PDF 的方差来进行流型判别。歌等发现气泡流到弹状流的转换可以在空隙率信号PDF 的形状上得到较好的反映。Elkow 等, Lowe 等应用空隙率的PDF 对微重力下的气液两相流流型进行识别。
通过空隙率信号实现流型识别是比较可靠的方法之一，但获取空隙率信号并不容易。
应用压力降信号的幅值概率密度分布进行气液两相流的流型判别是应用较多的方法之一，主要应用于垂直管流型的判别。在垂直管道上，取一定管段的差压信号，这个差压反映了该管段上气液两相流的体积含气率。对不同的流型，含气率的概率分布有明显区别，据此可以判断出流型。以差压信号代替空隙率信号显然比较简单方便。但压力降的大小及变化程度不仅与空隙率有关，还与压力、流速等关系密切，
因此在应用中应对此加以考虑.
利用测得的气泡直径的PDF亦可用于进行气液两相流流型的判别。在一定流型工况下，气泡直径大小分布具有一定的统计规律。泡状流时，气泡直径服从高斯分布且其均值远小于管道的当量直径;环状流时，气泡直径同样服从高斯分布，但其均值远大于管道的当量直径;弹状流和波状流时气泡直径的概率分布具有双峰性，每个峰呈现为近似的高斯分布，由于这种识别方法以气泡的物理表现为依据，因此对流型的判别比较可靠。但气泡直径的测量比较困难。应用概率密度函数方法时，需要进行较大量的运算比较。
2.4.4其他方法
除了以上信号处理方法以外，在气液两相流流型识别中，也有研究者应用了模糊信息处理、模式识别、人工神经网络和分形等近年来发展迅速的现代信息处理方法。例如，应用模糊数学理论对垂直气液两相流的管壁压力降波动的概率密度分布进行处理，建立流型的模糊判据，使流型的在线判别成为可能。也有人基于两相局部轴向压差信号的统计分析，由信号的概率密度函数和功率谱密度函数的数学特征构成特征向量组，由原始信号建立自回归模型，构造海湾统计评判函数，在最小误差概率条件下，确定气液两相流的流型。林等利用管道压力信号的相关特征对弹状流进行识别。Mi等以反映空隙率变化的阻抗作为人工神经网络的输入，实现对于水平管和垂直上升管中流型的识别。还有些研究者从分形角度来认识气液两相流体系，从而产生了流型识别的分形方法。如Kozma认为，对于温度波动信号，分形维数的
标准差可以较好的反映流型特征，相应也产生了流型识别的分形方法[]15。
值得注意的是，有些研究者综合应用一些现代信息处理技术，从多相流体系的常规信号提取流型特征，实现流型判别。如吴浩江等对管段差压信号利用小波分解～重构方法进行去噪处理后，应用分形理论提取特定流型对应的特征向量，用于训练人工神经网络，实现了对油～气～水水平管流流型的自动识别。
2.4.5流型在线间接识别方法评述
由于气液两相流动过程参数的规律性呈现为统计意义上的规律性，因而在在线流型识别中所应用的信号处理方法大多为随机信号处理方法。具体所涉及到的技术包括谱分析、幅值统计分析、分形分析、模式识别、模糊信号处理和神经网络等具体技术。应用信号处理技术进行流型识别需要两个条件。(1)正确快速地获取信号，这个(些)信号的某些统计特征与流型之间有确定关系。(2)考虑到实际应用中进行流型识别往往有实时性的要求，因此需对被测信号能实现快速处理。事实上一方面通过理论和实验的大量研究，人们己经发现了两相流动参数与其他参数的随机波动之间的某些实质性联系。同样，两相流体系参数随机变化的信号中载有流型的信息。这就使得通过对两相流动常规信号的处理获得流型的信息成为可能，当然，继续深入探索这两者之间的关系将为利用信号处理技术实现流型在线识别提供坚实的理论基础，因而是很有必要的。另一方面，现代电子技术、计算机技术及信号处理方法的发展，提供了快速处理随机信号的理论基础和技术条件。
在气液两相流动体系中，压力或差压是比较容易获得同时也是最重要的参数之一，压力或差压的测量已有许多成熟的方法和手段，其传感器是数量最大，品种最多，在工业部门中应用最广泛的传感器之一在流动过程中，大多数压力或差压测量的目的是用于了解压力损失，测量流量以及掌握其它流动工况，比较关心的是静态值，对于其中的脉动信号则视为噪声。而正如前所述，在这种脉动中往往蕴涵许多流动体系中其它状态的信息。许多学者已注意到这一点，并在气液两相流流型识别
得到应用。
第三章水平管内气～液两相流流型及其转换特性研究
3.1引言
近几十年来，国内外对气～液两相流动问题开展了广泛深入的研究，取得了一定的进展，但尚有若干理论不够完善，特别是关于流型的划分和流型转换特性等方而有许多问题还未能取得共识，许多工作还有待于深入研究。
为此本节以空气～水为工质，对水平管内气～液两相流流型和转换规律进行了研究。
3.2试验设备和方法
图3.1 空气～水两相流实验系统
1——水箱；2——水泵；3——水旁路；4——水流量计；5——压力表；
6——空压机；7——稳压器；8——气旁路；9——测温点；10——混合器；
11——实验段；12——分离器；13
管道流量计算汇总
请教：已知管道直径D，管道压力P，能否求管道中流体的流速和流量？怎么求 已知管道直径D，管道压力P，还不能求管道中流体的流速和流量。你设想管道末端有一阀门，并关闭的管有压力P，可管流量为零。管流量不是由管压力决定，而是由管沿途压力下降坡度决定的。所以一定要说明管道的长度和管道两端的压力差是多少才能求管道的流速和流量。 对于有压管流，计算步骤如下： 1、计算管道的比阻S，如果是旧铸铁管或旧钢管，可用舍维列夫公式计算管道比阻s=0.001736/d^5.3 或用s=10.3n2/d^5.33计算，或查有关表格； 2、确定管道两端的作用水头差H=P/(ρg)，)，H 以m为单位；P为管道两端的压强差(不是某一断面的压强），P以Pa为单位； 3、计算流量Q：Q = (H/sL)^(1/2) 4、流速V=4Q/(3.1416d^2) 式中：Q――流量，以m^3/s为单位；H――管道起端与末端的水头差，以m^为单位；L――管道起端至末端的长度，以m为单位。 管道中流量与压力的关系 管道中流速、流量与压力的关系 流速:V=C√(RJ)=C√[PR/(ρgL)] 流量：Q=CA√(RJ)=√[P/(ρgSL)] 式中：C――管道的谢才系数；L――管道长度；P――管道两端的压力差；R――管道的水力半径；ρ――液体密度；g――重力加速度；S――管道的摩阻。 管道的径和压力流量的关系 似呼题目表达的意思是：压力损失与管道径、流量之间的关系，如果是这个问题，则正确的答案应该是：压力损失与流量的平方成正比，与径5.33方成反比，即流量越大压力损失越大，管径越大压力损失越小，其定量关系可用下式表示： 压力损失（水头损失）公式（阻力平方区） h=10.3*n^2 * L* Q^2/d^5.33 上式严格说是水头损失公式，水头损失乘以流体重度后才是压力损失。式中n――管壁粗糙度；L――管长；Q――流量；d――管径 在已知水管:管道压力0.3Mp、管道长度330、管道口径200、怎么算出流速与每小时流量？ 管道压力0.3Mp、如把阀门关了，水流速与流量均为零。（应提允许压力降） 管道长度330、管道口径200、缺小单位，管道长度330米？管道径200为毫米？其中有无阀门与弯头，包括其形状与形式。 水管道是钢是铸铁等其他材料，其壁光滑程度不一样。 所以无法计算。 如果是工程上大概数，则工程中水平均流速大约在0.5－－1米/秒左右，则每小时的流量为：0.2×0.2×0.785×1（米/秒，设定值）×3600＝113（立方/小时） 管道每米的压力降可按下式计算：
油气长输管道的运行风险及安全预防措施(正式)
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 油气长输管道的运行风险及安全预防措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-1409-88 油气长输管道的运行风险及安全预 防措施(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 引言 把油气矿场收集、处理后的原油、天然气输送给用户的管道设施，称为油气长输管道。油田集输生产中，一般把直径大于150mm，油、气输送距离大于100km 的管道称为油气长输管道。 一、管道风险分析 1.第三方破坏 包括人为因素破坏和自然灾害破坏。如管道上方违章施工、在管道上打眼盗油、管道附近土层移动、滑坡等都可能导致管道发生失效。 2.腐蚀 包括外腐蚀、内腐蚀和应力腐蚀。土壤、阴级保护失效和绝缘涂层老化等均会导致管道外腐蚀；施工
安装不当等又会引起应力腐蚀。 3.操作 包括施工误操作和运行误操作等。在管道投运前，对施工工人进行岗位培训，避免造成管道憋压和阀门损坏；运行过程中药严格执行调度指令，严格操作规程，避免因输油泵、加热炉故障，管道输油量达不到设计流量或管道沿程降温过大，造成凝管、停输。 4.材料缺陷 包括管材初始缺陷和施工缺陷。初始缺陷是在制造、施工和运输过程中产生的；安装缺陷则是在管段施工过程中形成的。这些缺陷的存在导致管道强度降低。直接影响管道运行的可靠性。 二、安全预防措施 1.管网设计、安装、验收技术资料齐全 石油、天然气管道的漆色、色环，流向指示等标志应明显、醒目并符合有关规定。资料中必须有管网平面布置图，标记完整， 位置准确；石油、天然气管道管理制度健全（如
浅谈弱油气显示录井解释评价方法
浅谈弱油气显示录井解释评价方法 随着勘探领域的拓展、超深井的钻探、新型钻井工艺PDC钻头及新型钻井液体系的使用等，造成大量弱油气显示。各种原因造成的弱油气显示，使测录井“发现难、评价难、现场快速识别难、定量评价难”等矛盾日益突出。搞清弱油气显示的成因，寻求有效的录井工艺及方法成为必然。本文从弱显示油气层的录井响应特征和分布规律出发，针对弱油气显示各种类型，总结了地化、核磁、定量荧光录井在弱显示录井识别及评价中的应用，对提高今后现场录井资料的油层发现率，具有一定的借鉴意义。 标签：录井方法；油气显示；解释评价；分布规律 1 弱油气显示特征 ①地质录井呈弱显示特征：岩屑、岩心、壁心荧光级别低，油气层识别难； ②气测显示弱，产层与非产层难以识别与评价；③低电阻率、低孔低渗、水淹等，造成测进解释产层与非产层、储层与非储层难以评价。 2 弱油气显示成因 ①低孔渗造成的弱显示。低孔低渗油气层进入井筒油气少，造成岩屑、气测录井显示弱、测井解释级别低；②薄互层、细岩性造成的弱显示。油气层电阻率低，测井识别难；油层与水层电阻率相差小，测井评价时油、水层界线难划分； ③深层造成的弱显示。深层油气层往往物性差、油质轻、上返井段长、岩样烃类损失大，常规地质及气测均显示差，现场油气层识别难；④原油性质造成的弱显示。一般地，轻质油常规地质录井弱显示；重质、稠油气测显示弱；⑤其它成因造成的弱显示。钻井工艺如PDC钻头、钻井液体系、过平衡钻进等造成地质及气测录井油气显示弱；油层水淹使油气层烃类尤其轻烃损失大，地质、气测显示弱。 3 弱油气显示录井评价方法 弱油气显示给测、录井带来了较大的挑战，通过地化、核磁、定量荧光录井手段可以大大提高弱油气显示的发现。 3.1 弱油气显示地化录井评价技术 岩石热解参数S0、S1、S2及Tg分别是岩石中气态烃、液态烃、热解烃及总烃的含量，反映了储层含烃丰度及烃组分情况，可以看作样品的“含烃指标”，该指标越大则储层产油可能性越大；“失重百分比”是单位重量岩石中流体含量，是样品的“含水指标”，该指标可判断储层是否含水。热蒸发烃色谱是储层中可动烃更细腻的描绘，它直接分析出可动烃单碳峰含量，相当于油气层烃类的“指纹”。通过地参数及图谱，针对各种类型弱油气显示地化录井参数响应特征，寻找规律，
管道过流计算方法
管道过流计算方法标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
第四章有压管道恒定流 第一节概述 前面我们讨论了水流运动的基本原理,介绍了水流运动的三大方程,水流形态和水头损失,从第五章开始,我们进入实用水利学的学习,本章研究有压管道的恒定流. 一.管流的概念 1.管流是指液体质点完全充满输水管道横断面的流动，没有自由水面存在。 2.管流的特点.①断面周界就是湿周，过水断面面积等于横断面面积；②断面上各点的压强一般不等于大气压强，因此，常称为有压管道。③一般在压力作用而流动. 1.根据出流情况分自由出流和淹没出流 管道出口水流流入大气，水股四周都受大气压强作用，称为自由出流管道。 管道出口淹没在水面以下，则称为淹没出流。 2.根据局部水头损失占沿程水头损失比重的大小，可将管道分为长管和短管。 在管道系统中，如果管道的水头损失以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头所占比重很小（占沿程水头损失的5%～10%以下），在计算中可以忽略，这样的管道称为长管。否则，称为短管。必须注意，长管和短管不是简单地从管道长度来区分的，而是按局部水头损失和流速水头所占比重大小来划分的。实际计算中，水泵装置、水轮机装置、虹吸管、倒虹吸管、坝内泄水管等均应按短管计算；一般的复杂管道可以按长管计算。 3.根据管道的平面布置情况，可将管道系统分为简单管道和复杂管道两大类。
简单管道是指管径不变且无分支的管道。水泵的吸水管、虹吸管等都是简单管道的例子。由两根以上管道组成的管道系统称为复杂管道。各种不同直径管道组成的串联管道、并联管道、枝状和环状管网等都是复杂管道的例子。 工 程实践中为了输送流体，常常要设置各种有压管道。例如，水电站的压力引水隧洞和压力钢管，水库的有压泄洪洞和泄洪管，供给城镇工业和居民生活用水的各种输水管网系统，灌溉工程中的喷灌、滴灌管道系统，供热、供气及通风工程中输送流体的管道等都是有压管道。研究有压管道的问题具有重要的工程实际意义。 有压管道水力计算的主要内容包括：①确定管道的输水能力；②确定管道直径；③确定管道系统所需的总水头；④计算沿管线各断面的压强。 第二节 简单管路的水力计算 以通过出口断面中心线的水平面为基准面，在离开管道进口一定距离处选定1—1过水断面(该断面符合渐变流条件)，管道出口断面为2—2过水断面，1—1与2—2过水断面对基准面建立能量方程，即可解决简单管道的水力计算问题，并可建立一般计算公式。 简单管道自由出流水力计算公式 02gH A Q c μ= 式中，c μ称为管道系统的流量系数，它反映了沿程水头损失和局部水头损失对过流能力的影响。计算公式为 当行近流速水头很小时，可以忽略不计，上述流量公式将简化为 二.二
油气输送管道高后果区识别与评价释义
油气输送管道高后果区识别与评价释义 河南邦信防腐材料有限公司 2017年3月整理
高后果区是政府监管、社会关注的对象，也是企业管理的重点。国家安监总局等八部门联合印发《关于加强油气输送管道途经人员密集场所高后果区安全管理工作的通知》（安监总管三〔2017〕138号）要求，各管道企业按照管道完整性管理规范，全面开展人员密集型高后果区识别和风险评价工作，各有关部门要建立人员密集型高后果区更新机制。 1 高后果区定义 《油气输送管道完整性管理规范》（GB 32167―2015）将“高后果区”明确定义为“管道泄漏后可能对公众和环境造成较大不良影响的区域”，是指油气管道发生泄漏失效后，可能造成严重人员伤亡或者严重环境破坏的区域。 2 高后果区识别 按照GB 32167的规定，高后果区分为三级，严重程度由高到低依次为III级、II级、I级。 2.1 输油管道高后果区 （1）管道中心线两侧各200 m范围内，任意划分成长度2 km并能包括最大聚居户数的若干段，四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段（III级高后果区） 该条款定义的III级高后果区为人口密集型高后果区。规定了管道中心线两侧的距离为200 m，长度为包括最大聚居户数的2 km，当满足“四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普遍集中”的条件时，就可以识别为III级高后果区。其中，“普遍集中”应理解为不少于2栋。同时，因为定义该类型III级高后果区是按照居民（建筑物）密度指数来划分的，对于管道穿越交通频繁和地下设施多的区域，可以不作为该类型III级高后果区进行识别。
（2）管道两侧各200 m内有水源、河流、大中型水库（III级高后果区） 该条款定义的III级高后果区属于环境敏感型高后果区。规定了在管道两侧各200 m范围内存在水源、河流和大中型水库时，就可以识别为III 级高后果区。同时需要注意，如果通过环境敏感性分析，虽然在管道某一侧200 m范围内存在敏感的受体（包括水源、河流和大中型水库），但是确定了管道发生泄漏后不可能进入附近的受体，可不作为高后果区进行管理，但需在高后果区识别过程中做好分析和说明。 在识别该类型高后果区时，不仅考虑管道两侧200 m，还需要综合考虑GB 32167中6.2.4“当输油管道附近地形起伏较大时，可依据地形地貌条件、地下管涵等判断泄漏油品可能的流动方向，对表1中 c）、d）、e）、f）中的距离进行调整。” （3）管道中心线两侧各200 m范围内任意划分2 km长度并能包括最大聚居户数的若干地段，户数在100户以上的区段，包括市郊居住区、商业区、工业区、发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区（II级高后果区） 该条款定义的II级高后果区属于人口密集型高后果区。规定了管道中心线两侧的距离为200 m，长度为包括最大聚居户数的2 km，除III级高后果区外，当满足居民（建筑物）密度指数超过125户/km2的条件时，就可以识别为II级高后果区。 （4）管道两侧各200 m内有聚居户数在50户或以上的村庄、乡镇等（II级高后果区） 该条款定义的II级高后果区属于其他人口型高后果区。规定了居民（建筑物）密度指数超过62.5户/km2，而小于125户/km2的条件时，就可以识别为II级高后果区。该类型高后果区不仅仅是管道两侧200 m，还需要综合考虑GB 32167中6.2.4“当输油管道附近地形起伏较大时，可依据地形地貌条件、地下管涵等判断泄漏油品可能的流动方向，对表1中 c）、d）、e）、f）中的距离进行调整”。 对于居民（建筑物）密度指数低于62.5户/km2的住宅区可不作为该条款的II级高后果区进行识别。 （5）管道两侧各200 m内有湿地、森林、河口等国家自然保护区（II级高后果区）
输油管道泄漏监测技术及应用
输油管道泄漏监测技术及应用 摘要：文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。 主题词：输油管道泄漏监测防盗
泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。 1 国内外输油管道泄漏监测技术的现状 输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。 输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。 1.1 生物方法 这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。 1.2 硬件方法 主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），
油气管道工程全生命周期风险评估及其对策参考文本
油气管道工程全生命周期风险评估及其对策参考文 本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
油气管道工程全生命周期风险评估及其 对策参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 摘要：目前，我国的油气管道的总里程数已经跃居世 界前列，本文通过对油气管道工程全生命周期风险的评估 及其对策的讨论，对全面推行全生命周期评估的必要性进 行评价，并且针对目前我国油气管道的施工情况，通过对 油气管道全生命周期进行阶段划分，建立一套完整的评价 体系，并且针对评价的结果提出可行性措施与建议，对于 我国未来油气管道的发展以及建设具有十分远大的现实意 义。 关键词：油气管道；生命周期；风险评估 1、引言 根据国际能源署的最新报道，在目前全世界进行节能
减排的大环境下，预计到2030年，油气的使用量将超过40亿吨，也将首次超过煤炭成为全球最大的能源来源，所以，对于油气管道的建设就会显得尤其重要。据报道，当油气管道一旦发生泄漏或者爆炸事故，会对周围半径200米范围内安全造成极大的威胁。除此之外，也会对下游城市以及工厂的供气造成巨大的影响，极大的危害社会安定。针对上诉情况，对油气管道进行全生命周期的风险评估具有极大的现实意义，对于能源业未来快速、安全、稳定发展也有重要的作用。 2、油气管道全生命周期各阶段的风险 油气管道在全生命周期中，会受到各种各样的威胁，除去可能遭受到的周围环境以及地质灾害带来的危害外，还会受到第三方的威胁，进行风险评估十分重要。 2.1设计阶段的风险 设计阶段的风险一般包括计算、模型、后期核对分析
《油气资源评价》知识点 总结
I.基本概念 1.油气资源评价（Petroleum Resource Assessment）是在油气成藏条件和成 藏规律综合研究和认识的基础上，根据已掌握的资料，使用可能的方法对评价对象内尚未发现而将来可能或应当发现的油气的量、分布和勘探效益进行评价，最后制定出勘探决策的一门科学。 2.油气资源是在自然条件下生成并赋存于天然地层中，最终可以通过各种方式 和方法被人类开采利用的石油与天然气的总体。为已经发现及尚未发现，在目前技术经济条件下可供商业开采及未来技术经济条件下可供商业开采的各类各级油气的总称。 3.地质资源量（resources in place）：是在特定时期内所估算的在勘探工作 量和勘探技术充分投入的条件下最终可探明的地层中的油气总量。包括已发现（包括已采出的）储量和未发现的远景资源量。 4.可采资源量（ recoverable resources）：是在特定时期内所估算的在给定 的技术条件下，预期能从储集体中最终采出的油气数量。也称技术可采资源量。 5.经济可采资源量（ economic recoverable resources）：是指通过经济可 行性评价，依据当时的市场条件开采，技术上可行、经济上合理、环境等其它条件允许，即储量收益能满足投资回报要求的那一部分可采资源量。 6.油气资源分类体系指油气资源评价中建立的资源概念体系及其相互关系。 7.证实储量（Proved Reserves）是在现行经济条件、操作方法和政府法 规下，根据地质和工程资料的分析，能以合理的确定性估算的，在某一指定日期以后，从已知油气藏中可以商业性采出的油气数量。证实储量可细分为已开发的和末开发的。 8.概算储量（Probable Reserves）：通过地质和工程资料分析，表明采出的 可能性比采不出的可能性更大的未证实储量。按照这一逻辑，当采用概率法时，预计实际可采量将大于或等于证实加概算储量的概率至少应为50%。9.可能储量（possible reserves）是通过地质和工程资料分析，表明采出的 可能性比概算储量还低的储量。按照这一逻辑，当采用概率法时，预计实际可采量将大于或等于证实加概算加可能储量的概率至少应为10%。 10.探明储量是在油气田评价勘探阶段完成后，或在开发过程中计算的储量，探 明储量是编制油气田开发方案，进行油气田开发建设的投资决策、油气田开发分析与管理的依据。探明储量按开发状态划分为已开发探明储量（I）和未开发探明储量（II）和基本探明（III）三类。 11.控制储量是在圈闭预探获得工业油气流后，以建立探明储量为目的，在评价 勘探过程中计算的储量。控制储量可作为进一步评价勘探、编制中期和长期开发规划的依据。 12.预测储量是在地震普查和其他方法提供的圈闭内，经过预探井钻探获得油气 流，或综合分析有油气层存在，根据区域地质条件分析和类比，对可能存在的油气藏估算的储量。预测储量是制定评价勘探方案的依据。
油气管道泄漏检测技术综述
油气管道泄漏检测技术综述 摘要： 石油是维持我国经济高速发展的战略性资源，石油管道则是是保障能源供给、关系国计民生的基础性设施。管道运输具有平稳连续，安全性好，运输量大，质量易保证，物料损失小以及占地少，运赞低等特点，已经成为石油运输的首选方式,但是随着管道的广泛应用、运行时间的延长,由于各种原因导致的管道泄漏也逐渐增多，不仅造成资源的浪费和环境污染,而且有火灾爆炸的危险，对周围居民的生产生活带来较大的威胁。因此，建立管道泄漏检测系统,及时准确地报告事故的范围和程度,可以最大限度地减少经济损失和环境污染，防止事故的发生。本文主要总结国内外近几十年来发展起来的管道泄漏检测和定位的主要方法,原理及优缺点。 关键词： 管道泄漏事故检测定位原理 正文： 1、事故案例 （1）、事故经过 2008年3月14日凌晨3时30分左右， 4名协勤人员在回兴镇兴科一路巡逻时，发现郑伟集资楼17# “小精点发廊”门市附近有较浓的天然气异味，在隔壁经营夜宵店的王祥金，就去敲门告知该户可能有天然气泄漏，当该门市人员开灯时随即发生爆炸。 （2）、事故原因 直接原因 临街PE（d110）燃气管线被拉裂，导致天然气泄漏，泄漏天然气通过地下疏松回填土层窜入室内，形成爆炸性混合气体，遇开关电器产生的火花引起爆炸。 间接原因 A、管线回填未对地基进行处理或采取防沉降措施，回填土层在雨水的浸润作用下产生沉降。 B、管线在外部载荷应力叠加作用下，对管线热熔焊缝产生一定影响，导致管线拉裂。 C、对管线走向不明，巡管不到位。 泄漏是输油管道运行的主要故障。目前，国内外出现多种输油管线泄漏检测及定位方法，其中包括：生物方法、硬件方法和软件方法。本文主要介绍硬件方法和软件方法，生物方法
水流量计算公式
水管网流量简单算法如下： 自来水供水压力为市政压力大概平均为0.28mpa。 如果计算流量大概可以按照以下公式进行推算，仅作为推算公式， 管径面积×经济流速（DN300以下管选1.2m/s、DN300以上管选1.5m/s）=流量如果需要准确数据应按照下文进行计算。 水力学教学辅导 第五章有压管道恒定流 【教学基本要求】 1、了解有压管流的基本特点，掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。 2、掌握简单管道的水力计算和测压管水头线、总水头线的绘制，并能确定管道的压强分布。 3、了解复杂管道的特点和计算方法。 【容提要和学习指导】 前面几章我们讨论了液体运动的基本理论，从这一章开始将进入工程水力学部分，就是运用水力学的基本方程（恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程）和水头损失的计算公式，来解决实际工程中的水力学问题。本章理论部分容不多，主要掌握方程的简化和解题的方法，重点掌握简单管道的水力计算。 有压管流水力计算的主要任务是：确定管路过的流量Q；设计管道通过的流量Q所需的作用水头H和管径d；通过绘制沿管线的测压管水头线，确定压强p沿管线的分布。 5.1 有压管道流动的基本概念 （1）简单管道和复杂管道 根据管道的组成情况我们把它分为简单管道和复杂管道。直径单一没有分支而且糙率不变的管道称为简单管道；复杂管道是指由两根以上管道组成管道系统。复杂管道又可以分
为串联管道、并联管道、分叉管道、沿程泄流管和管网。 （2） 短管和长管 在有压管道水力计算中，为了简化计算，常将压力管道分为短管和长管： 短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道； 长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管 道为，一般认为（ ）＜（5~10）h f %可以按长管计算。 需要注意的是：长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。 5.2简单管道短管的水力计算 （1）短管自由出流计算公式 （5—1） 式中：H 0是作用总水头，当行近流速较小时，可以近似取H 0 = H 。 μ称为短管自由出流的流量系数。 （5—2） （2）短管淹没出流计算公式 （5—3） 式中：z 为上下游水位差，μc 为短管淹没出流的流量系数 （5—4） 请特别注意：短管自由出流和淹没出流的计算关键在于正确计算流量系数。我们比较短管自由出流和淹没出流的流量系数（5—2）和（5—4）式，可以看到（5—2）式比（5—4）式在分母中多一项“1”，但是计算淹没出流的流量系数μc 时，局部水头损失系数中比自由出流多一项管道出口突然扩大的局部水头损失系数“1”，在计算中不要遗忘。 （3）简单管道短管水力计算的类型 简单管道短管水力计算主要有下列几种类型： 1）求输水能力Q:可以直接用公式（5—1）和（5—3）计算。 2）已知管道尺寸和管线布置，求保证输水流量Q 的作用水头H 。 这类问题实际是求通过流量Q 时管道的水头损失，可以用公式直接计算，但需要计算管流速，以判别管是否属于紊流阻力平方区，否则需要进行修正。 3）已知管线布置、输水流量Q 和作用水头H ，求输水管的直径 d 。 j h g v ∑+22 02gH A c Q μ=ζλμ∑++= d l 11 z g A c Q 2μ=ζλμ∑+=d l c 1
输油管道开孔封堵作业风险识别及应对措施20160303modify
输油管道带压开孔封堵作业风险识别及应对措施 摘要在运行的输油管道上开孔封堵作业属高危施工作业。通过对输油管道的特点和危险性分析，在明确开孔封堵动火作业流程及工作内容的基础上，对引发火灾爆炸事故的危险因素进行辨识，提出了与之相应风险消减措施和应急救援措施。 关键词：输油管道带压开孔封堵风险辨识 引言 管道是我国原油输送最主要的形式，由于原油具有一定电化学腐蚀性、原油内机械杂质对管道内壁冲刷、土壤内杂散电流腐蚀，管道易发生腐蚀穿孔、开裂，管道内部原油随之外泄，如不及时处理，将造成原油泄漏、环境污染，严重者将引发火灾、爆炸等带伤。而原油管道带压开孔封堵作业是管道腐蚀开孔、开裂泄漏封堵中最为常用的方法，而此操作为一级动火作业，做好作业过程的风险辨识，制定相应的风险控制措施就显得十分重要。 1管道带压开孔封堵作业主要工艺流程 首先在管道两处开孔点及两处封堵点焊接对开三通，并装设夹板阀，利用高压开孔机具开孔，在开孔点处敷设旁通引流管线，保证原油正常输，而后在两处封堵点下封堵器，下悬挂式封堵头对更换管段进行封堵，对管段进行泄压、介质置换后，将管段进行切割更换，并对新管段进行密封性检测合格后，解除封堵，在对开三通处下堵头，移除旁通管线，对开三通加装法兰盘并紧固，完成封堵作业。 2带压开孔封堵作业过程主要风险辨识 2.1着火爆炸风险：带压开孔封堵作业过程中在对开三通与管道贴合焊接时以及在欲更换管线进行焊割时都需要涉及到了焊接作业；同时因操作过程中在刀具开孔作业过程中由于刀具与管壁摩擦升温、操作点天然气集聚等因素，都可能引起着火爆炸。 2.2操作人员油气中毒风险：由于管线泄漏、管道切割后，管道内天然气逸散，在作业区域集聚，易引发操作人员油气中毒。 2.3密封不严原油泄漏风险：由于法兰连接不严、堵头封堵失效易引发原油泄漏风险。 3作业过程风险因素分析及应对措施 3.1火源 现场各种车辆、电焊机排烟口未加装阻火器而从排烟口排出火星。
油气资源评价基础知识
1.油气藏的形成原理 生油层：具有良好的油气源岩是沉积盆地形成油气聚集的首要条件。通常将能够生成石油和天然气的岩石，称为生油岩，由生油岩组成的地层称为生油层。 储集层：能够储存和渗滤油气的岩层，它必须具有储存空间(孔隙性)和储存空间一定的连通性(渗透性)。储集层中可以阻止油气向前继续运移，并在其中贮存聚集起来的一种场所，称为圈闭或储油气圈闭。 盖层：盖层是指位于储集层之上能够封隔储集层使其中的油气免于向上逸散的保护层。不同研究者从不同角度将盖层分为不同类型。一般是根据盖层的岩性、分布范围、成因、均质性和组合方式等进行分类。 2 油气藏类型 2.1 构造油气藏：造油气藏是指构造运动使储油层发生褶皱、断裂等形变，从而形成了圈闭条件的油气藏。由于这种圈闭较易于用地质测量和地球物理勘探方法确定，因此，这种油气藏发现的较早，研究也较充分，是目前已发现的油、气藏中的主要类型。常见的构造油气藏有背斜油气藏、断层油气藏等。 2.2 地层油气藏：地层圈闭是指储集层由于纵向沉积连续性中断而形成的圈闭，即与地层不整合有关的圈闭。在地层圈闭中的油气聚集，称为地层油气藏。 地层圈闭与构造圈闭的区别：构造圈闭是由于地层变形或变位而形成；地层圈闭则主要是由于储集层上、下不整合接触的结果，储集层遭风化剥蚀后，又被不渗透地层所超覆，形成不整合接触。 2.3 岩性油气藏：由于储集层岩性变化而形成的圈闭，其中聚集了油气、就成为岩性油气藏。储集层岩性的纵向变化可以在沉积作用过程中形成，也可以是成岩作用过程中形成。但是大多数岩性圈闭是沉积环境的直接产物。由于沉积环境不同，导致沉积物岩性发生变化，形成岩性上倾灭及透镜体圈闭。 2.4 水动力油气藏：由水动力或与非渗透性岩石联合圈闭，使静水条件下不能形成圈闭的地方形成油气圈闭，称为水动力圈闭。其中聚集了商业规模的油气后，称为水动力油气藏。这类油气藏易形成于地层产状发生轻度变化的构造鼻和挠曲带、单斜储集层岩性不均一和厚度变化带以及地层不整合附近。在这些部位，当渗流地下水的动水压力和油气运移的浮力方向相反、大小大致相等时，可阻挡和聚集油气，形成水动力油气藏。 2.5 复合油气藏：油气圈闭受多种因素的控制。当多种作用起大体相同的作用时，就成为复合圈闭，即如果储集层上方和上倾方向是由构造、地层、岩性和水动力等因素中两种或两种以上因素共同封闭而形成的圈闭，可称为复合圈闭。在其中形成的油气藏称为复合油气藏。从勘探实践来看，大量出现的主要是构造-地层、构造-岩性等复合油气藏。特殊情况下也可以形成地层或岩性-水动力油气藏。 3油气资源评价 油气资源量：在特定时期内所估算的地层中已发现（包括已采出）和待发现的油气聚集的总量。 油气储量：已发现的储层中原始存在、可能采出的油气总量，通常表示资源量中的已发
输油管道泄漏检测方法综述
输油管道泄漏检测方法综述 2 检漏系统的性能指标 对一种泄漏检测方法优劣或一个检漏系统性能的评价 ,应从以下几个方面加以考虑 1 泄漏位置定位精度当发生不同等级的泄漏时 ,对泄漏点位置确定的误差范围。 2 检测时间管道从泄漏开始到系统检测到泄漏的时间长度。 3 泄漏检测的范围系统所能检测管道泄漏的大小范围 ,特别是系统所能检测的最小泄漏量。 4 误报警率误报警指管道未发生泄漏而给出报警信号。它们发生的次数在总的报警次数中所占比例。 5 适应性适应性是指检漏方法能否对不同的管道环境 ,不同的输送介质及管道发生变化时 ,是否具有通用性。 6 可维护性可维护性是指系统运行时对操作者有多大要求 , 及当系统发生故障时 ,能否简单快速地进行维修。 7 性价比，性价比是指系统建设、运行及维护的花费与系统所能提供性能的比值。 3 检漏方法 管道的泄漏检测技术基本上可分为两类 ,一类是基于硬件的方法 ,另一类方法是基于软件的方法。基于硬件的方法是指对泄漏物进行直接检测。如直接观察法、检漏电缆法、油溶性压力管法、放射性示踪法、光纤检漏法等。基于软件的方法是指检测因泄漏而造成的影响 ,如流体压力、流量的变化来判断泄漏是否发生及泄漏位置。这类方法有压力/ 流量突变法、质量/ 体积平衡法、实时模型法、统计检漏法、 PPA (压力点分析)法等。除上述两类主要方法外 ,还有其他的一些检漏法 ,如清管器检漏法。各类方法都有一定的适用范围。 3. 1 基于硬件的检漏法 3. 1. 1 直接观察法有经验的管道工人或经过训练的动物巡查管道。通过看、闻、听或其他方式来判断是否有泄漏发生。近年美国 OIL TON 公司开发出一种机载红外检测技术。由直升飞机带一高精度红外摄象机沿管道飞行 ,通过分析输送物
管道流量计算公式
已知1小时流量为10吨水,压力为0.4 水流速为1.5 试计算钢管规格 题目分析：流量为1小时10吨，这是质量流量，应先计算出体积流量，再由体积流量计算出管径，再根据管径的大小选用合适的管材，并确定管子规格。（1）计算参数，流量为1小时10吨；压力0.4MPa（楼主没有给出单位，按常规应是MPa），水的流速为1.5米/秒（楼主没有给出单位，我认为只有单位是米/秒，这道题才有意义） （2）计算体积流量：质量流量m=10吨/小时，水按常温状态考虑则水的密度ρ=1吨/立方米=1000千克/立方米；则水的体积流量为Q=10吨/小时=10立方米/小时=2777.778立方米/秒 （3）计算管径：由流量Q=Av=（π/4）*d*dv；v=1.5m/s；得： d=4.856cm=48.56mm (4)选用钢管，以上计算，求出的管径是管子内径，现在应根据其内径，确定钢管规格。由于题目要求钢管，则： 1）选用低压流体输送用镀锌焊接钢管，查GB/T3091-2008,选择公称直径为DN50的钢管比较合适，DN50镀锌钢管，管外径为D=60.3mm，壁厚为 S=3.8mm，管子内径为d=60.3-3.8*2=52.7mm＞48.56mm，满足需求。 2）也可选用流体输送用无缝钢管D57*3.0，该管内径为51mm 就这个题目而言，因要求的压力为0.4MPa，选用DN50的镀锌钢管就足够了，我把选择无缝钢管的方法也介绍了，只是提供个思路而已。 具体问题具体分析。 1、若已知有压管流的断面平均流速V和过流断面面积A，则流量Q=VA 2、若已知有压流水力坡度J、断面面积A、水力半径R、谢才系数C，则流量Q=CA(RJ)^(1/2),式中J=(H1-H2)/L,H1、H2分别为管道首端、末端的水头，L 为管道的长度。 3、若已知有压管道的比阻s、长度L、作用水头H，则流量为 Q=[H/(sL)]^(1/2) 4、既有沿程水头损失又有局部水头损失的有压管道流量： Q=VA=A√(2gH)/√(1+ζ+λL/d) 式中：A——管道的断面面积；H——管道的作用水头；ζ——管道的局部阻力系数；λ——管道的沿程阻力系数；L——管道长度；d——管道内径。 5、对于建筑给水管道，流量q不但与管内径d有关，还与单位长度管道的水头损失（水力坡度）i有关.具体关系式可以推导如下： 管道的水力坡度可用舍维列夫公式计算i=0.00107V^2/d^1.3 管道的流量q=(πd^2/4)V 上二式消去流速V得： q = 24d^2.65√i ( i 单位为m/m )， 或q = 7.59d^2.65√i ( i 单位为kPa/m )
油气管道工程全生命周期风险评估及其对策标准范本
安全管理编号：LX-FS-A95046 油气管道工程全生命周期风险评估 及其对策标准范本 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
油气管道工程全生命周期风险评估 及其对策标准范本 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 摘要：目前，我国的油气管道的总里程数已经跃居世界前列，本文通过对油气管道工程全生命周期风险的评估及其对策的讨论，对全面推行全生命周期评估的必要性进行评价，并且针对目前我国油气管道的施工情况，通过对油气管道全生命周期进行阶段划分，建立一套完整的评价体系，并且针对评价的结果提出可行性措施与建议，对于我国未来油气管道的发展以及建设具有十分远大的现实意义。 关键词：油气管道；生命周期；风险评估 1、引言
油气资源分类及评价方法_刘广野
ISSN100922722 CN3721118/P 海洋地质动态 Marine Geology Letters 第25卷第3期 Vol25No3 文章编号:100922722(2009)0320032205 油气资源分类及评价方法 刘广野 (成都理工大学能源学院,成都610059) 摘 要:对我国油气资源评价工作中常用的基本概念与评价方法进行了详细阐述,其中包括美国石油工程师协会(SPE)、俄罗斯和我国新实行的油气资源分类标准和基本概念;将油气资源评价方法分为:成因法、类比法、统计法、德尔菲(Delp hi)法4大类;较详细的介绍了盆地模拟法、氯仿沥青“A”法、有机碳法、面积丰度法、体积丰度法、统计趋势预测法、油气田(藏)规模概率分布法、地质因素分析法、圈闭法等具体评价方法,并简要分析了它们的适用范围和特征。 关键词:油气资源;分类;评价方法 中图分类号:TE155 文献标识码:A 1 油气资源评价分类 油气资源泛指在地壳中天然生成并聚集起来的液态和气态的赋存于地下的以碳氢化合物(烃)为主的混合物,包括原油、凝析油、天然气、天然气液及其伴生物质的油气自然富集物。 国外对油气资源量有详细而全面的分类方法。首先说明,资源量(Resources)相当于我国的探明地质储量,储量(Reserve)相当于我国的剩余可采储量。美国石油工程师协会,(SPE)将油气总资源量分为以发现的(Identified)和待发现的(Undiscovered)两类,以发现的再分为可采资源量和非可采资源量,可采资源量由储量和累计产量组成,而储量分为探明的(Proved)和待探明的,后者再分为概算储量 收稿日期:2008211228 作者简介:刘广野(1986—),男,硕士,成都理工大学能源学院,石油地质专业.(Probable)和可能储量(Possible)两类。此分类即所谓的3P划分法。 俄罗斯根据探明认识程度和经济价值将油气资源分为A、B、C、D4级标准。其中A、B级标准为钻井生产后计算的储量(A+B);C级标准包括C1、C2两级储量,分别为根据勘探成果概算储量(C1)和根据地质、物探资料证实的初算储量(C2);D级标准包括三级地质资源量: D0级标准表示远景资源量,D1、D2标准表示推测资源量。 我国于2004年颁布实施了新的资源量/储量分类体系(图1),该分类体系的特点是既有地质资源分类,又有可采量分类,也有储量状态的分类。 按此分类体系,总原地资源量是指根据不同勘探开发阶段所提供的地质、地球物理等资料,经过综合地质,选择运用具有针对性的方法所估算求得的储集体中原始储藏的油气总量。其中已发现的为地质储量,末发现的为原地资源量。
管道过流计算方法
第四章有压管道恒定流 第一节概述 前面我们讨论了水流运动的基本原理,介绍了水流运动的三大方程,水流形态和水头损失,从第五章开始,我们进入实用水利学的学习,本章研究有压管道的恒定流. 一.管流的概念 1.管流是指液体质点完全充满输水管道横断面的流动，没有自由水面存在。 2.管流的特点.①断面周界就是湿周，过水断面面积等于横断面面积；②断面上各点的压强一般不等于大气压强，因此，常称为有压管道。③一般在压力作用而流动. 1.根据出流情况分自由出流和淹没出流 管道出口水流流入大气，水股四周都受大气压强作用，称为自由出流管道。 管道出口淹没在水面以下，则称为淹没出流。 2.根据局部水头损失占沿程水头损失比重的大小，可将管道分为长管和短管。 在管道系统中，如果管道的水头损失以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头所占比重很小（占沿程水头损失的5%～10%以下），在计算中可以忽略，这样的管道称为长管。否则，称为短管。必须注意，长管和短管不是简单地从管道长度来区分的，而是按局部水头损失和流速水头所占比重大小来划分的。实际计算中，水泵装置、水轮机装置、虹吸管、倒虹吸管、坝内泄水管等均应按短管计算；一般的复杂管道可以按长管计算。 3. 根据管道的平面布置情况，可将管道系统分为简单管道和复杂管道两大类。 简单管道是指管径不变且无分支的管道。水泵的吸水管、虹吸管等都是简单管道的例子。由两根以上管道组成的管道系统称为复杂管道。各种不同直径管道组成的串联管道、并联管道、枝状和环状管网等都是复杂管道的例子。 工 程实践中为了输送流体，常常要设置各种有压管道。例如，水电站的压力引水隧洞和压力钢管，水库的有压泄洪洞和泄洪管，供给城镇工业和居民生活用水的各种输水管网系统，灌溉工程中的喷灌、滴灌管道系统，供热、供气及通风工程中输送流体的管道等都是有压管道。研究有压管道的问题具有重要的工程实际意义。 有压管道水力计算的主要内容包括：①确定管道的输水能力；②确定管道直径；③确定管道系统所需的总水头；④计算沿管线各断面的压强。
油气管道泄漏检测应对事故技术一览
油气管道泄漏检测应对事故技术一览 2014-04-13能源情报 能源情报按：先是青岛爆燃，接着是兰州石化管道泄露污染饮用水，都是管道惹的祸。管道安全一向被企业重视，但为何还是屡次出现事故？看看这些检测泄露的技术吧。 文/苏欣中油工程设计西南分公司 油气长输管道发生泄漏的原因多种多样，但大致可以分为：(1)管道腐蚀：防护层老化、阴极保护失效, 以及腐蚀性介质对管道外壁造成的腐蚀和传输介质的腐蚀成分对管道内壁造成的腐蚀；(2)自然破坏：由于地震、滑坡等自然灾害以及气候变化使管道发生翘曲变形导致应力破坏；(3)第三方破坏：不法分子的盗窃破坏, 施工人员违章操作, 野蛮施工造成的破坏；(4)管道自身缺陷：包括管道焊接质量缺陷, 管道连接部位密封不良, 未设计管道伸缩节, 材料等原因。油气管道泄漏不仅给生产、运营单位造成巨大的经济损失，而且会对环境造成破坏、严重影响沿线居民的身体健康和生命安全。 1 检漏技术发展历史
国外从上个世纪70年代就开始对管道泄漏检测技术进行了研究。早在1976年德国学者R.Isermann和H. Siebert就提出以输入输出的流量和压力信号经过处理后进行互相关分析的泄漏检测方法；1979年Toslhio Fukuda提出了一种基于压力梯度时间序列的管道泄漏检测方法；L.Billman和R.Isermann在1987年提出采用非线性模型的非线性状态观测器的检漏方法；A.Benkherouf在1988年提出了卡尔曼滤波器方法；1991 年Kurmer 等人开发了基于Sagnac 光纤干涉仪原理的管道流体泄漏检测定位系统；1993年荷兰壳牌(shell)公司的X.J.Zhang 提出了统计检漏法；1999年美国《管道与气体杂志》报道了一种称作“纹 影”( Schlieren)的技术，即采用空气中的光学折射成象原理可用于管道检漏；2001年Witness提出了采用频域分析的频域响应法，其基本思想是将管道系统的模型转换到频域进行泄漏检测和定位分析；2003年Marco Ferrante提出了采用小波分析的方法，利用小波技术对管道的压力信号进行奇异性分析，由此来检测泄漏。 我国对于管道泄漏技术的研究起步较晚，但发展很快。1988年方崇智提出了基于状态估计的观测器的方法；1989年王桂增提出了一种基于Kullback信息测度的管线泄漏检测方法；1990年董东提出了采用带时变噪声估计器的推广Kalman 滤波方法；1992年提出了负压波法泄漏检测法；1997, 1998年天津大学分别采用模式识别、小波分析等技术对负压波进行了很大程度的改进；1997年唐秀家等人首次提出基于神经网络的管道泄漏检测模型；1999年张仁忠等提出了压力点分析(PPA)法和采集数据与实时仿真相关分析法相结合的方法；2000年胡志新等提出了分布式光纤布拉格光栅传感器的油气管道监测系统；2002年崔中兴等介绍了声波检漏法；2003年胡志新提出了基于Sagnac 光纤干涉仪原理的天然气管道泄漏检测系统理论模型；2003年潘纬等利用小波分析方法来分析信号的奇异性及奇异性位置,来检测天然气管线泄漏；2003年夏海波等提出了基于GPS 时间标签的管道泄漏定位方法；2004年白莉等提出了一致最大功效检验探测泄漏信号；2004年吴海霞等运用负压波和质量平衡原理,采用模糊算法和逻辑判断法,利用压力、流量和输差三重机制实现了对原油管道的泄漏监测及定位、原油渗漏监测和报警；2004年伦淑娴等利用自适应模糊神经网络系统的去噪方法可以提高压力信号；2005年张红兵等介绍了根据管道的瞬态数学模型，并应用特征线法求解进行不等温输气管道泄漏监测；2005年刘恩斌等研究了一种新型的基于瞬态模型的管道泄漏检测方法,并对传统的特征线法差分格式进行了改进,将其应用于对管道瞬态模型的求解；2005年朱晓星等提出了将仿射变换的思想应用到基于瞬态压力波的管道泄漏定位算法中；2005年白莉等等将扩展卡尔曼滤波算法,应用于海底管道泄漏监测与定位；2006年白莉等利用多传感器的信息融合思想,提出分布式检测与决策融合方法进行长距离海底管线泄漏监测；2006年提出了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉原理的新型分布式光纤检漏测试技术。 2 泄漏检测技术方法 对于检漏技术的分类，现在没有统一的规定，根据检测过程中所使用的测量手段不同，分为基于硬件和软件的方法；根据测量分析的媒介不同可分为直接检测法