长输管道全生命周期应变监测系统的开发与应用

摘要:【目的】长输油气管道在制管、施工及运维的全生命周期中受多场耦合载荷作用,易在局部区域产生应力集中,进而对结构完整性构成潜在威胁。然而,现有监测技术普遍存在全生命周期覆盖不完整、系统组件协同性不足以及工程适配性差等问题,难以实现对管道应变状态的连续、高效监测。因此,亟需研发一套能够贯穿管道全生命周期、具备高可靠性与良好工程适用性的应变监测系统,以实现对管道应变行为的全过程可视化感知与智能化管理,提升管道运行的安全性与可维护性。【方法】设计并构建了一套由柔性超薄应变传感器、数据采集装置、数据处理平台及可视化终端组成的集成化应变监测系统:采用柔性FPC 基板,研制了可同步采集轴向、环向应变与温度变化的柔性超薄传感器,其具备“预埋-外贴”双模式布设能力;开发了集成射频识别模块、多级电磁防护及“本地缓存+远程传输”双模传输的数据采集装置,确保传感器与采集装置的高效协同;基于云服务架构搭建了支持数据远程入库、存储、实时分析的处理平台,并在终端模块实现了数据可视化展示、自动生成监测报告及远程协同管理。【结果】该系统在中缅天然气管道动火换管现场应用,布设两个监测截面、8 个测点,采用5 Hz 高频采集,并以光纤光栅传感器作为参考进行对比验证。现场应用结果表明:①系统部署便捷,全程数据连续无缺失,验证了其在强施工扰动下的稳定性与可靠性;②柔性超薄传感器测量精度高,与光纤传感器监测结果对比,其轴向应变变化量相对误差小于3.0%;③系统成功捕捉到切割阶段应力释放、焊接升温阶段热膨胀效应及降温阶段残余应变等全过程动态响应。【结论】该应变监测系统实现了传感器、采集装置、处理平台及终端的高效协同,突破了现有技术在全生命周期覆盖与工程适配性方面的局限,为长输管道结构安全评估提供了可靠的数据支撑与技术手段。未来研究将深化多源数据融合与数字孪生技术在管道应变监测中的集成应用,以推动管道安全管理向智能化方向演进。

天然氢气资源分布特征、勘探开发技术现状与挑战

摘要:传统化石能源的使用影响可持续发展,而天然氢气因热值高、零排放、价格低,被视为理想的清洁能源,目前已在多地发现天然氢气。但天然氢气藏专属勘探开发技术尚未成熟,系统性钻探实践较为有限,制约了中国天然氢气资源商业化开发利用。为此,分析了天然氢气藏的成因与分布、国内外勘探开发技术发展现状与挑战,展望了中国天然氢气藏勘探开发前景。研究结果表明:①天然氢气主要源于地核地幔脱气、蛇纹石化、水的辐解等地质作用,经断层裂缝向上扩散并聚集、形成天然氢气藏,是消耗- 补充的动态过程;②天然氢气藏勘探需结合遥感、地球化学、地球物理、测井等技术,在传统油气勘探方法基础上改进,研发更高灵敏度的传感器等以提高探测精度和效率;③天然氢气藏安全钻探需开发新型抗氢脆钻杆、井口装置、套管等全套钻具,以及专用钻井液添加剂和体系,并结合随钻录井技术实时分析地层特性和氢气显示,建立实时井控与钻井优化方法。结论认为:中国具备天然氢气成藏地质环境,通过对天然氢气成藏机理、分布特征的深入认识和勘探开发技术的创新,有望较快实现天然氢气资源商业化开发利用。

海域天然气水合物稳定井壁钻井液研究进展

摘要:天然气水合物(以下简称水合物)是我国重要的潜在高效清洁油气接替资源,绝大部分赋存于海域深水浅部地层之中。水合物因其复杂的赋存形态与特殊的储层特性,在钻探过程中易引发水合物相态变化进而造成钻井井壁失稳,而高性能钻井液是维持井壁稳定的关键。为研制适用于海域水合物储层钻探的低成本高性能钻井液体系,系统梳理了全球海域水合物深水浅部储层特点与钻井难点,系统分析了海域水合物井壁失稳机理及研究现状,对现阶段的水合物井壁稳定钻井液体系进行了总结归纳,提出了未来水合物钻井液体系的设计思路与发展方向。研究结果表明:①海域水合物储层钻井常面临浅部地层疏松、安全密度窗口窄、水合物相态变化和钻井液性能变化等因素带来的井壁失稳难题;②在钻井过程中,钻井液与水合物储层会发生传热和传质反应,影响井壁周围力学性能,进而造成井壁失稳,现阶段主要使用物理控温或化学抑制的方法来延缓水合物的分解;③水基钻井液仍是海域水合物钻井过程中的首选,目前研发的胺基聚合物钻井液体系、稀硅酸盐钻井液体系、聚合醇钻井液体系等均具有较好的水合物抑制性与稳定井壁性能。结论认为,未来应继续加强高效低成本水合物相态控制化学剂与无毒高性能钻井液的研发,构建出更多可用于海域水合物钻探、有效维持井壁稳定的低成本高性能环保型钻井液体系,为全球海域水合物开发和深海油气增储上产提供有力的技术支撑。关键词:海域天然气水合物;钻井液;井壁稳定;地层蠕变;安全密度窗口;相态控制;封堵材料;流变调控5 纳米类钻井液体系

地下储氢库井筒完整性研究现状与发展建议

摘要:地下储氢库作为大规模储氢的核心技术方案,展现出广阔的应用前景。但地下储氢库井筒受周期性载荷、氢气反应性与氢气高渗透性的耦合作用影响面临失效风险。为此,重点梳理了地下储氢库运行期间井筒可能出现的失效类型,系统阐明了周期性注采过程与氢致井筒部件损伤之间的耦合作用机制,并在此基础上提出针对性的防控建议与未来研究方向。研究结果表明:①地下储氢库主要井筒失效类型包括注采循环与氢协同作用下的井筒金属部件损伤、非金属密封件失效、水泥环的密封完整性失效;②现有防护材料(如表面涂层、抗氢合金、高分子复合材料)可在一定程度上缓解氢脆、微生物腐蚀及弹性体失效,但在真实复杂工况下的长期有效性尚未得到充分验证;③基于多物理场耦合框架,引入套管氢脆临界应力,建立的环空压力预警阈值计算方法进一步明确了环空压力安全边界;④地下储氢库井筒失效的防治需要从管柱氢脆防治、抗氢材料研发、氢-水泥环相互作用机制及完整性智能监测、环空压力管理等多方面持续开展工作。结论认为,地下储氢库井筒失效是多因素耦合作用的结果,未来研究应基于实际工况构建覆盖材料、结构、监测的完整性技术体系,为地下储氢库安全运行提供理论支撑与工程指导。

石化化工材料(产品)低碳应用发展研究报告

摘要:研究了在电力、工业、交通、建筑等重点碳排放行业在低碳转型过程中所需要的基础性、支撑性化工材料的发展现状及发展趋势, 涉及的主要材料包括新能源材料、轻量化材料、绿色轮胎、建筑保温材料、低GWP值含氟ODS替代品和高效肥料等。从低碳应用角度出发, 分析了其产业链、国产化情况, 预测了未来市场潜力, 新技术方向和发展趋势; 提出了结论性建议。

超高分子量聚乙烯生产工艺进展

摘要:超高分子量聚乙烯(UHMWPE)因其优良的性能被广泛应用,目前处于快速发展阶段。本文按照 UHMWPE的不同聚合反应条件对淤浆法、溶液法和气相法进行综述,在介绍 UHMWPE生产工艺现状的基础上,分析比较相关生产工艺的优缺点,同时简述相关工艺对应其产品的特点、应用与市场现状,最后对生产工艺发展前景进行展望。