本文關(guān)鍵詞：中緬天然氣大落差管道安全清管方案研究　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 大落差管道 清管載荷 數(shù)值模擬 防護措施 安全清管方案

【摘要】：中緬天然氣管道途經(jīng)地區(qū)山體高聳、地勢險峻,管道在修建過程中常依地勢而建,因而形成了許多大落差管道。出于安全考慮,中緬天然氣管道自投產(chǎn)后在大落差管道地區(qū)并未實施清管作業(yè),因為在大落差管道的下坡段,清管器和液彈會在重力和壓差作用下加速向下流動,當(dāng)?shù)竭_管道底部時,由于流動方向的改變,清管器和液彈會對管道底部形成間歇性的沖擊應(yīng)力并伴隨強烈的震動。同時,在此清管沖擊過程中大落差管道還將受到內(nèi)壓、土壤、溫度等載荷,這些載荷的共同作用對大落差管道的危害性極大,輕則引起管道結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重變形,重則引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、破壞,嚴(yán)重威脅天然氣管道的安全運行。針對這一問題,本文以龍陵輸氣站—彌渡輸氣站間的兩段典型大落差管道為研究對象,采用理論和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究了大落差管道在不同清管載荷作用下管道的應(yīng)力、應(yīng)變大小并進行安全性校核,提出了相應(yīng)的防護措施并制定了安全清管方案。具體的研究內(nèi)容如下:(1)為了獲取清管過程中清管器、液彈以及管道相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù),基于OLGA軟件建立了大落差管道清管多相流仿真模型,將模擬結(jié)果與現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行對比驗證了模型的準(zhǔn)確性,對其在設(shè)計輸量范圍內(nèi)可能存在的6種清管工況進行模擬,得到清管載荷計算所涉及到的關(guān)鍵參數(shù)變化范圍,主要包括:積液量大小及分布、清管器和液彈運行速度、液彈持液率。(2)大落差管道受力的理論分析是進行載荷加載的前提條件。為了為后續(xù)有限元模型參數(shù)及邊界條件設(shè)置提供理論依據(jù),模擬計算大落差管道在清管載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變行為。針對大落差管道埋地狀態(tài)這一特性,對大落差管道所受載荷類型進行了分類,建立了考慮清管器、液彈沖擊、管道內(nèi)壓、溫度、土壤載荷的計算模型,并選擇了基于應(yīng)力的失效判定準(zhǔn)則對大落差管道的安全性進行校核。(3)以O(shè)LGA軟件模擬得到的積液量分布為前提,針對清管過程中是否包含液彈的情況,將大落差管道分為無積液段和有積液段,采用ABAQUS、CAESARⅡ兩種有限元軟件相結(jié)合的方法,建立了需要進行清管載荷受力分析的兩段大落差天然氣管道模型,分別對大落差天然氣管道在上述6種清管工況產(chǎn)生的清管載荷進行分析,探求在不同載荷作用下管道的應(yīng)力、應(yīng)變大小,并進行安全性校核,篩選安全的清管工況。(4)針對中緬天然氣大落差管道在清管過程中的安全問題,結(jié)合前文清管多相流分析結(jié)果和大落差管道清管載荷分析結(jié)果,提出降低大落差管道清管風(fēng)險的措施,并制定安全的清管方案,為中緬天然氣大落差管道在清管工況下的安全運行提供一定的技術(shù)保障。本文有針對性開展清管載荷研究,進而制定安全清管方案,不僅可為中緬管道的安全運營提供科學(xué)建議,亦可為其它山區(qū)大落差管道清管提供思路和借鑒。
[Abstract]:The mountains of China and Myanmar natural gas pipelines are towering and steep, and the pipelines are often built in the course of construction, so many large drop pipelines have been formed. For security reasons, not the implementation of pigging operation in big drop pipeline area since after the China Burma gas pipeline, because the downhill section in big drop pipeline, pigging and liquid slug in under the action of gravity acceleration downward flow and pressure difference, when reaching the bottom of the pipe, due to the change of flow direction, pigging device and liquid slug will form the bottom of the pipe on the intermittent impact stress is accompanied by a strong shock. At the same time, the Qing big drop pipeline in the process of impact will be affected by the loads of internal pressure, soil, temperature, harmfulness of the joint action of these loads of big drop pipeline greatly, the light is caused by severe deformation of pipeline structure, weight is caused by structural instability and failure, seriously affect the safe operation of natural gas pipeline. To solve this problem, this paper takes Midu power station Longling two typical big drop pipeline between the gas station as the research object, adopting the methods of theory combined with numerical simulation, studied the big drop pipeline security check in different pipeline pigging load stress, strain and size, put forward the corresponding the protective measures and formulate the safety clearance programme. The specific contents are as follows: (1) in order to obtain the pigging process in pigging liquid slug and pipeline and related basic parameters, based on the OLGA software to set up a big drop pipeline pigging multiphase flow simulation model, the simulation results and field data are compared to verify the accuracy of the model, the design throughput range in the 6 possible pigging simulation, get the key parameter ranges, pigging load calculation involved include: the amount of effusion size and distribution, and pigging liquid slug velocity, liquid slug liquid holdup. (2) the theoretical analysis of the force of the large drop pipe is the precondition for loading load. In order to provide theoretical basis for subsequent finite element model parameters and boundary conditions setting, stress and strain behavior of large drop pipeline under pigging load is simulated. According to the characteristics of underground big drop pipeline, classify the load type on the big drop pipeline, considering the pipe cleaner, liquid slug impact, pipeline internal pressure, temperature, soil load calculation model, and select the failure criterion based on stress safety of big drop pipeline check. (3) with OLGA software to simulate the fluid volume distribution is obtained as the premise, according to whether the pigging process contains liquid bomb, the big drop pipeline is divided into segments and effusion fluid, method of using two kinds of finite element software ABAQUS, CAESAR II combined with the established two section needs to be clear the gap of natural gas pipeline stress analysis of pipe load model of the big drop in the 6 natural gas pipeline pigging of pigging load analysis, explore the different loads of pipeline stress and strain size, and security check, security screening pigging. (4) according to the China Burma gas big drop pipeline safety problems in the pigging process, combined with the above pigging multiphase flow analysis and big drop pipeline pigging load analysis results, put forward to reduce the big drop pipeline pigging risk measures, and develop safety pigging project, provide technical support for in Burma gas big drop pipeline safe operation in pigging conditions. This paper carry out pigging load on, and establish the safety clearance programme to provide scientific advice for the safe operation of the pipeline can not only China, but also for other mountain big drop pipeline pigging to provide ideas and reference.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE832.36

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本文編號：1345148