油氣儲運理論與技術(shù)進展

張勁軍，何利民，宮 敬，李玉星，宇 波，劉 剛

(1.中國石油大學機械與儲運工程學院，北京 102249;2.中國石油大學儲運與建筑工程學院，山東青島 266580)

油氣儲運包括礦場油氣集輸、油氣長距離運輸、油氣儲存(包括戰(zhàn)略儲備)與裝卸、城市油氣輸配等領(lǐng)域，是油氣能源生產(chǎn)和供應(yīng)鏈中不可或缺的環(huán)節(jié)，是油氣工業(yè)乃至國民經(jīng)濟的重要支柱。中國石油大學油氣儲運學科創(chuàng)辦于1952年，是中國最早建立的油氣儲運學科。以翁心源、張英、湯楷孫先生為代表的開拓者們借鑒英美資料、學習蘇聯(lián)經(jīng)驗、結(jié)合中國國情，邁出了中國油氣儲運高等教育的第一步［1］。20世紀50至70年代，油氣儲運學科逐漸成長。在這一時期，師生們在探索與實踐中學習，在重大工程建設(shè)中建功立業(yè)。期間雖經(jīng)歷“文革”等磨難，依然頑強跋涉、奮斗不息。20世紀70年代末，在撥亂反正和現(xiàn)代化建設(shè)熱潮中，油氣儲運學科進入了一個嶄新的發(fā)展階段。1981、1986年，經(jīng)國務(wù)院學位委員會批準，學校分別獲得了油氣儲運碩士、博士學位授予權(quán)。這是中國油氣儲運高層次人才培養(yǎng)的重要里程碑。20世紀90年代，隨著“西氣東輸”等一批國家油氣儲運重大工程陸續(xù)投入建設(shè)與運行，中國油氣儲運行業(yè)進入了一個空前的大發(fā)展時期，儲運學科也迎來了歷史性的發(fā)展機遇。經(jīng)過“211工程”建設(shè)，本學科的整體實力大幅提高。2002年，經(jīng)教育部遴選，學校油氣儲運學科進入國家重點學科行列。作為中國油氣儲運高層次人才培養(yǎng)的主要基地，60年來學校共為石油、石化、軍隊、民航、交通、城市燃氣等行業(yè)培養(yǎng)油氣儲運專業(yè)本科生6 000余名，博士及碩士研究生1 300余名。畢業(yè)生中包括一位中國工程院院士和一大批高級技術(shù)與管理人才。近年來，本學科在高層次人才培養(yǎng)方面又取得歷史性突破，2009年、2011年各有1篇博士學位論文入選“全國百篇優(yōu)秀博士論文”，成為石油主干專業(yè)的佼佼者。60年來，本學科緊密圍繞油氣儲運生產(chǎn)建設(shè)需要，開展技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)理論研究，為中國油氣儲運技術(shù)進步做出了不可磨滅的重大貢獻。特別是近15年來，通過“211工程”等重點建設(shè)，本學科實驗室條件、科學研究能力及水平都有了很大提高，而且發(fā)展越來越快。目前，本學科共有國家工程實驗室分室1個，國家級實驗教學示范中心1個，省部級重點實驗室6個(含分室)，省級實驗教學示范中心1個［2］。三期“211工程”建設(shè)期間(2008～2011)，本學科承擔國家重大科技專項課題14項、863項目/課題4項、國家支撐計劃課題1項、國家自然科學基金項目23項(包括重點項目1項)，其他省部級基金項目20項;發(fā)表三大檢索收錄論文225篇(其中SCI論文69篇)。與二期“211工程”建設(shè)期間(2001～2005)相比，承擔國家級科研項目數(shù)量增長5倍多，承擔國家自然科學基金項目數(shù)量增長3倍多，發(fā)表三大檢索收錄論文數(shù)翻了一番多，SCI論文增長了4倍［2］。經(jīng)過60年的發(fā)展，本學科形成了油氣長距離管道輸送、多相管流與油氣集輸、油氣儲運設(shè)施安全與施工等特色鮮明的優(yōu)勢研究方向。在此，筆者較系統(tǒng)地總結(jié)10多年來中國石油大學油氣儲運學科在上述研究方向上取得的主要科研成果。

1 油氣長距離管道輸送技術(shù)

油氣長距離管道是國民經(jīng)濟的生命線。中國所產(chǎn)原油80%以上是易凝高黏原油，這在產(chǎn)油大國中是絕無僅有的。易凝高黏原油管輸能耗高，安全、經(jīng)濟輸送難度大，其輸送技術(shù)一直是中國油氣儲運領(lǐng)域科學研究和技術(shù)進步的主攻目標之一，也是本學科的特色與優(yōu)勢研究方向。自20世紀末以來，中國的成品油、特別是天然氣管道一直處于高速發(fā)展中。在這一大背景下，在天然氣、成品油管道安全、經(jīng)濟運行方面也面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。

1.1 易凝高黏原油輸送技術(shù)

1.1.1 易凝高黏原油流變性規(guī)律與機理

深入揭示了含蠟原油流變性的規(guī)律與機理。揭示了含蠟油屈服應(yīng)力隨蠟分子量增大及碳數(shù)分布方差增大而下降的規(guī)律與機理［3］，將原油流變性機理的研究深入到分子層面;系統(tǒng)研究了膠凝原油的黏彈性與屈服過程［4］，提出以屈服應(yīng)變作為屈服特征參數(shù)，將原油膠凝過程分為冷卻膠凝和等溫觸變膠凝;引入凝膠標度理論，從微觀角度揭示了膠凝原油結(jié)構(gòu)隨溫度變化的規(guī)律［5］。

創(chuàng)建了表征原油流變行為的系列數(shù)學模型。建立了可準確預測凝點以上任意溫度和剪切率時含蠟原油黏度的黏溫關(guān)系機理模型［6］;提出了含蠟原油及其油包水乳狀液觸變性的系列數(shù)學模型;創(chuàng)建了膠凝含蠟原油黏彈-觸變模型［7］，首次實現(xiàn)了用一個數(shù)學模型完整描述含蠟原油屈服前的黏彈性、屈服以及屈服后結(jié)構(gòu)裂降等流變行為。

建立了原油流動性參數(shù)的系列計算模型。分別建立了剪切作用對加劑原油凝點與黏度影響的相關(guān)模型、凝點及屈服應(yīng)力與流動剪切和動冷終溫的相關(guān)模型［8］，建立了黏度與加熱溫度關(guān)系的預測方法;引入非線性修正系數(shù)，建立了混合原油凝點及黏度的準確計算模型，并基于大量實驗數(shù)據(jù)，獲得了凝點、黏度計算模型非線性修正系數(shù)的經(jīng)驗式［9-10］。

流變性機理研究深化到定量及分子層面。實現(xiàn)了對蠟晶形態(tài)與結(jié)構(gòu)的獨立量化表征;確定了蠟晶形態(tài)和結(jié)構(gòu)以及原油組成的代表性參數(shù)，實現(xiàn)了以少量參數(shù)描述原油組成及蠟晶結(jié)構(gòu)的復雜特征;分別建立了原油流變性參數(shù)與蠟晶結(jié)構(gòu)及原油組成代表性參數(shù)間的系列相關(guān)式，確定了這些參數(shù)對流變性影響程度的次序;分別建立了降凝劑改性和剪切作用與蠟晶結(jié)構(gòu)分維數(shù)和原油組成參數(shù)的相關(guān)式，揭示了析蠟量、蠟及膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量對原油改性影響的定量規(guī)律［11］。

1.1.2 實驗?zāi)M與測量方法

提出了管道輸送各流動過程剪切率的計算方法，包括牛頓流體與冪律流體管內(nèi)湍流的剪切率分布、管內(nèi)流動的平均剪切率、離心泵內(nèi)流動和閥門節(jié)流的平均剪切率;提出了管輸模擬攪拌槽內(nèi)平均剪切率的計算方法;基于理論分析及室內(nèi)及現(xiàn)場試驗，原創(chuàng)性提出以黏性流動熵產(chǎn)相等作為剪切模擬放大準則，創(chuàng)立了原油管輸過程剪切和熱力效應(yīng)的準確定量模擬方法，為原油改性輸送工藝的研發(fā)及應(yīng)用提供了科學指導［12］。

開發(fā)了溶氣原油現(xiàn)場取樣及室內(nèi)制備裝置、凝點測量和流變性測量系統(tǒng)，研究了凝點、黏度、屈服值和反常點等隨溶氣條件變化的規(guī)律。

1.1.3 原油管輸水力熱力過程仿真及流動保障評價

建立了普適性好的原油管輸水力-熱力非穩(wěn)態(tài)耦合數(shù)學模型，解決了常用商業(yè)軟件不能用于觸變性流體管道再啟動計算的問題。發(fā)展了高質(zhì)量非結(jié)構(gòu)化四邊形網(wǎng)格生成算法，提出了基于組合網(wǎng)格技術(shù)、Lax-Wendroff格式和最佳正交分解技術(shù)的高效、穩(wěn)健、準確數(shù)值算法，在網(wǎng)格的選取和生成、POD低階模型建立等方面取得原創(chuàng)性成果［13］。開發(fā)了含蠟原油管輸及儲存過程仿真軟件群，全面揭示了雙管同溝敷設(shè)、冷熱原油交替輸送、間歇輸送、熱油管道大開挖、大型儲罐常溫儲油等過程的熱力、水力規(guī)律［14］。

首次把可靠性方法引入原油管道流動保障評價，建立了以再啟動流量為判斷準則的極限狀態(tài)方程，開發(fā)了凝管概率計算軟件，揭示了輸量、管徑、土壤溫度等參數(shù)的變化對管道再啟動失效概率影響的規(guī)律，提出了根據(jù)凝管概率確定輸油溫度和停輸時間的方法，為含蠟原油管道安全、經(jīng)濟運行提供了新理論、新方法［15］。

綜合運用差示掃描量熱、顯微觀察和流變測量手段，系統(tǒng)研究了管道蠟沉積物的熱學、力學性質(zhì)和組成及微觀結(jié)構(gòu)，提出了沉積物中固相蠟濃度的計算式。建立了考慮管流剪切影響的原油管道蠟沉積動力學模型和具有普適性的蠟沉積模型［16］，開發(fā)了原油管道蠟沉積預測軟件，應(yīng)用于國內(nèi)外多條原油管道，為清管方案制定提供了依據(jù)。

1.1.4 安全、高效輸油技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

運用熱力學、流變學、結(jié)晶學和界面科學等理論與方法，探討了降凝劑改性的流變學及熱力學機理，揭示了降凝劑分子結(jié)構(gòu)特性和原油組成對降凝劑作用效果的影響規(guī)律;制備了包括高分子降凝劑、有機/無機納米復合降凝劑等多種新型降凝劑［17］，運用降凝劑改性技術(shù)解決了多條長輸管道輸送難題。

設(shè)計建造了管道停輸再啟動環(huán)道，研究了國內(nèi)外多種原油的啟動特性和凝油壓縮性，提出了膠凝原油具有彈塑性啟動特性的觀點;基于管道能量消耗和管內(nèi)凝油層結(jié)構(gòu)破壞特性，提出蠟沉積層存在臨界厚度［18-19］。針對國內(nèi)外多條管道開展了停輸再啟動工業(yè)試驗，成功實施了安全降溫輸送，取得了良好的經(jīng)濟效益。

針對中國原油管道面臨的多種物性差異大原油同管輸送的新挑戰(zhàn)，成功研發(fā)多品種原油加劑改性長距離順序輸送［20］、冷熱油交替輸送［21］、長距離含蠟原油管道間歇輸送等安全、高效輸送新技術(shù)［22］，應(yīng)用于中國西部能源戰(zhàn)略通道原油輸送干線——西部原油管道的建設(shè)及常態(tài)化生產(chǎn)運行，節(jié)約了巨額管道建設(shè)投資，大幅降低了燃油消耗，實現(xiàn)了吐哈原油在玉門站全分輸(導致下游792 km管道常態(tài)化間歇輸送)，以及在金融危機沖擊下、在25%設(shè)計輸量下全管道的安全、經(jīng)濟運行，滿足了石化企業(yè)和油田對原油加工、生產(chǎn)的復雜要求，管道實現(xiàn)了安全、高效、靈活運行，標志著原油管道輸送技術(shù)發(fā)展再上一個新臺階。

1.2 天然氣管道輸送技術(shù)

1.2.1 主干輸氣管網(wǎng)優(yōu)化運行與調(diào)峰

以能耗費用最低為目標，提出了主干輸氣管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行方案優(yōu)化方法，開發(fā)了相應(yīng)軟件，為主干輸氣管網(wǎng)運行調(diào)度提供了輔助決策工具;根據(jù)管網(wǎng)運行對節(jié)能降耗、經(jīng)濟性、平穩(wěn)性和供氣可靠性等要求，確定了一種基于調(diào)峰過程動態(tài)仿真的主干輸氣管網(wǎng)短期調(diào)峰方案多目標優(yōu)化方法，提出了預仿真和后續(xù)仿真的概念，保證了短期調(diào)峰方案評價與優(yōu)選的客觀性;基于管道終點日供氣流量統(tǒng)計分析和管道運行動態(tài)仿真，建立了一種確定管道末段最優(yōu)管存范圍的方法。研究成果應(yīng)用于中國石油北京油氣調(diào)控中心，取得了良好的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益［23-24］。

1.2.2 天然氣管道安全運行

開發(fā)了輸氣管道音波法泄漏檢測及擴散預警技術(shù)，提出了天然氣干線管道安全運行參數(shù)和管輸天然氣氣質(zhì)要求，開發(fā)了天然氣管道氣質(zhì)安全判定軟件;形成了天然氣析烴分析方法;提出了輸氣管道減壓波計算模型;研制了天然氣含水分析及水合物生成預測軟件［25］。成果已應(yīng)用于西氣東輸、西氣東輸二線等多條大型天然氣管道。

1.2.3 天然氣-凝析液混輸

建立了天然氣-凝析液管道穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況流動模型和基于能量方程的顯式溫降預測模型，提出了基于有限差分法的水力熱力耦合算法，通過流動、相態(tài)及傳熱的耦合求解，實現(xiàn)了天然氣-凝析液管道穩(wěn)態(tài)及停輸再啟動過程的數(shù)值模擬。開發(fā)了適用于復雜地形濕天然氣集輸管道的兩相流計算軟件、濕天然氣管道水力清管和清管器清管仿真軟件、集輸管道水合物生成和分解預測軟件，形成了一套濕天然氣輸送及安全控制技術(shù)［26-28］。

1.2.4 液化天然氣(LNG)儲運技術(shù)

針對天然氣液化工藝以及LNG利用的工業(yè)鏈，研究了適用于陸上及海上的天然氣預處理工藝、液化工藝、LNG儲存特性、接收終端氣化工藝及相關(guān)的安全技術(shù)，建立了室內(nèi)小型撬裝液化實驗裝置，提出了適用于海上的天然氣液化工藝流程，研究了不同工況對液化工藝的影響，實現(xiàn)了液化過程和氣化過程的動態(tài)模擬，建立了儲存過程中LNG翻滾的數(shù)學模型和翻滾條件預測方法［29］。

1.3 成品油管道輸送技術(shù)

1.3.1 成品油管道批輸計劃制定

首次將成品油管道批輸計劃方法應(yīng)用于成品油管道設(shè)計階段，根據(jù)批輸計劃對初步設(shè)計方案進行了校核;將分輸需求時間窗約束應(yīng)用于成品油管道批輸計劃制定，建立了受時間窗約束的成品油管道系統(tǒng)批輸計劃調(diào)度優(yōu)化模型，研發(fā)了批輸計劃制定軟件［30］。

1.3.2 成品油管道優(yōu)化運行

建立了適用于各種地形及工況、考慮高差和流速變化及密度、黏度等因素的混油計算方法;將批次調(diào)度、區(qū)域電價、混油量及壓力流量等作為約束條件，建立了成品油管道系統(tǒng)水力優(yōu)化模型;并建立了多入口、多出口成品油管道分輸調(diào)度優(yōu)化、水力優(yōu)化、停輸混油控制等模型;開發(fā)了優(yōu)化運行軟件，應(yīng)用于蘭成渝、蘭鄭長等多條管道，為安全運行、節(jié)能降耗提供了有力支持［31］。

1.4 大落差管道系統(tǒng)工藝技術(shù)

創(chuàng)建了連續(xù)起伏大落差管道不滿流特性分析模型，開發(fā)了相應(yīng)軟件;形成了大落差管道不滿流段兩相流動水力瞬變分析方法，提出了長輸管道動態(tài)模型控制方法［32］。

建立了大落差管道試壓、排水過程的動態(tài)模型，揭示了排水過程超壓機理;研制了不同地形條件和操作方式的排水過程動態(tài)模擬軟件，為確定試壓排水管道操作方案提供了有效手段;首次將段塞流氣泡破碎模型引入管內(nèi)積氣段排除過程的分析，開發(fā)了大落差管道投產(chǎn)排氣模擬軟件［33］。

1.5 油氣長輸管道能耗管理

針對油氣長輸管道特點，引入了若干新的能耗指標，與原有指標一起構(gòu)建了三級能耗指標體系，為分析管道能耗狀況提供了定量依據(jù);綜合運用輸油計劃與運行方案模擬與優(yōu)化、灰色預測和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，建立了原油和成品油管道月能耗預測方法體系，用于預測未來月份管道的實際能耗和最低能耗，為制定管道能耗指標的月度考核目標值、把握未來某月份管道能耗總量提供了有效工具。研究成果應(yīng)用于中國石油北京油氣調(diào)控中心、中國石化管道儲運公司，提升了油氣管道能耗的綜合管理水平［34］。

1.6 油氣管道技術(shù)經(jīng)濟特性

建立了油氣管道技術(shù)經(jīng)濟特性的體系架構(gòu)，系統(tǒng)研究了新建油氣管道的技術(shù)經(jīng)濟特性;針對中國油氣管道建設(shè)項目的特點，在總體工藝設(shè)計方案優(yōu)化的基礎(chǔ)上，確定了對應(yīng)于各種設(shè)計輸量的最優(yōu)管徑、給定管徑的經(jīng)濟界限輸量或經(jīng)濟設(shè)計輸量范圍、給定設(shè)計輸量的經(jīng)濟最遠運距和給定運距的經(jīng)濟最小設(shè)計輸量等，為管道建設(shè)項目的宏觀決策以及管道運行經(jīng)濟效益的提高提供了重要依據(jù)［35］。

1.7 添加劑管流減阻機制

建立了黏彈性減阻流動與牛頓流體共存的雙層流體模型，采用直接數(shù)值模擬方法進行了求解，查明了添加劑在不同區(qū)域?qū)p阻率及傳熱弱化率的貢獻［36］。采用離散彈性元素模型研究了聚合物分子的拉伸、聚集、旋轉(zhuǎn)等隨時空非均勻分布的特征，發(fā)現(xiàn)減阻率與聚合物分子在湍流緩沖區(qū)的聚集與其沿流向的拉伸密切相關(guān)，首次模擬出高減阻率時雷諾應(yīng)力基本消失的現(xiàn)象［37］。

率先采用小波分析方法和特征正交分解方法分析了減阻流動的時間信號和流場的空間信號。發(fā)現(xiàn)減阻流動表現(xiàn)出有規(guī)律的間歇性特征，其中低頻分量的振幅大于牛頓流體，而高頻分量的猝發(fā)現(xiàn)象更有規(guī)律性，使減阻流體中的擬序結(jié)構(gòu)更加規(guī)則;減阻劑的加入使大尺度結(jié)構(gòu)的含能比例增大，微小尺度分量受到明顯抑制，小尺度結(jié)構(gòu)的含能比例減小，能量在各尺度間的分配更不均勻，導致減阻能量串級分叉減少，從而降低了湍動能的頻繁傳遞造成的能量損失［38］。

與美國俄亥俄州立大學合作，將光流變學引入到表面活性劑管流減阻的強化換熱研究中，探索了強化表面活性劑減阻流動傳熱的一種新方法，研究了溶液濃度、離子配比、紫外線波長和照射時間對強化換熱效果的影響［39］。采用低溫透射電子顯微技術(shù)研究了光照前后表面活性劑溶液微觀結(jié)構(gòu)的變化，發(fā)現(xiàn)光敏性離子經(jīng)過紫外線照射后從反式結(jié)構(gòu)異構(gòu)化為順式結(jié)構(gòu)，導致長線狀膠束縮短，使溶液黏彈性減弱，從微觀角度揭示了減阻和傳熱性能變化的原因。

2 多相流動理論與油氣集輸、處理技術(shù)

油氣田生產(chǎn)中的油氣水集輸與處理是油氣儲運工程的主要方面之一。多相流動理論是油氣集輸與處理技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。10多年來，油氣開發(fā)的新形勢(海洋特別是深海油氣田開發(fā)、三次采油技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用、復雜斷塊與低滲油氣田開發(fā)、高壓及高含硫氣田開發(fā)等)，對高效、安全的油氣集輸技術(shù)提出了迫切要求。為此，本學科在這一領(lǐng)域開展了大量的理論研究與技術(shù)研發(fā)，取得了重要成果。

2.1 多相管流理論與計算方法

2.1.1 多相混輸工藝參數(shù)預測

研究了油氣水多相流動過程的水力熱力參數(shù)變化特性，建立了流型和流動參數(shù)預測的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)數(shù)學模型，研發(fā)了“油氣水混輸模擬計算軟件”、“凝析氣田地面工藝流程模擬軟件”，“油氣水混輸瞬態(tài)模擬軟件”等，并在國內(nèi)多個油田推廣使用［40-41］。

2.1.2 段塞流動及控制

研制了國內(nèi)高校中規(guī)模最大的多相流試驗環(huán)道。基于環(huán)道試驗結(jié)果，創(chuàng)新定義了油氣水三相流動的12種典型流型，詳盡描述了各流型的相分布及流動特征，提出了不同油水比例條件下的三相流型圖，分析了各流型轉(zhuǎn)換的特性與機理［42］;創(chuàng)新提出了對段塞流與嚴重段塞流流型的細分方法。

發(fā)明了段塞流與嚴重段塞流特征參數(shù)測量方法以及多相流特征信號識別技術(shù)，提出了利用段塞流壓差信號時間序列計算液塞速度與長度，并實現(xiàn)液塞跟蹤的一種新方法［43］;開發(fā)了段塞流壓力波界面與液塞跟蹤的耦合模擬新方法，創(chuàng)新提出利用統(tǒng)計與非線性分析方法提取壓力、差壓或持液率信號，實現(xiàn)了變工況段塞流場中壓力波傳播規(guī)律的準確預測。

總結(jié)了管線布置方式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對段塞流與嚴重段塞流流動特征的影響規(guī)律，建立了段塞流與嚴重段塞流數(shù)據(jù)庫，發(fā)明了自控泵吸和旁通管兩種嚴重段塞流消除技術(shù)。

2.1.3 原油-水兩相流動

基于湍動能與乳狀液界面能平衡，建立了油水兩相管流中分散相液滴Sauter平均直徑的預測模型;提出了油水界面濃度與油水表觀黏度的定量關(guān)系，得到了油水混輸狀態(tài)下液滴的破碎時間、破碎頻率、聚合時間及形成穩(wěn)定液滴的平衡時間［44］。

分析了乳狀液的一般轉(zhuǎn)相和動態(tài)轉(zhuǎn)相行為，通過顯微觀察揭示了轉(zhuǎn)相機理［45］;基于擾動脈動動能與液滴自由能的平衡，以及管壁剪應(yīng)力與管流擾動動能間的關(guān)系，建立了乳狀液反相預測模型;基于液滴破裂及聚并機理，建立了液滴破裂、聚并過程動態(tài)平衡描述方法［46］，提出了包含剪切率、含水率、溫度等宏觀參數(shù)和液滴微觀分布的乳狀液黏度預測方法。

基于原油-水兩相流動、乳化和相轉(zhuǎn)換的試驗，建立了適合不同黏度原油-水兩相流動的流型及壓降預測方法［47］。

建立了可用于油水混合液非牛頓流動性測量的攪拌測量方法［48］，包括根據(jù)攪拌軸扭矩確定一定攪拌轉(zhuǎn)速下的當量黏度，根據(jù)攪拌轉(zhuǎn)速及流體當量黏度確定攪拌槽的平均剪切率，進而確定非牛頓混合液的當量黏度-剪切率關(guān)系，為非均勻混合體系(包括固液分散體系)非牛頓流動性的測量提供了一種有效方法。

2.2 新型油、氣、水分離技術(shù)

2.2.1 重力與離心分離

針對陸上油氣處理終端研發(fā)了含有分離器布液、整流與聚結(jié)等功能構(gòu)件的高效油水重力分離器，形成了以分離器流場、濃度場分析及分散相粒徑分布檢測為基礎(chǔ)的功能構(gòu)件評價體系［49］。

針對海上平臺及水下處理系統(tǒng)，研發(fā)了氣液旋轉(zhuǎn)渦輪分離器、軸流導葉式旋流分離器、深水水下分離器及水下兩級柱狀氣液旋流分離器。提出了兩相噴嘴設(shè)計及參數(shù)分析模型，開發(fā)了兩相噴嘴幾何參數(shù)的近似、快速算法，設(shè)計與建造了集分離與軸功輸出為一體的旋轉(zhuǎn)渦輪分離器樣機［50］。

研發(fā)了適合于1 500 m水深的水下分離器，結(jié)構(gòu)承壓能力及分離效果超過國外同類設(shè)備的800 m水深設(shè)計條件。采用歐盟EN13445標準直接法對深水分離器殼體結(jié)構(gòu)進行強度分析與校核，建立了分離器殼體結(jié)構(gòu)分析設(shè)計數(shù)值模型，通過外壓高壓艙試驗表明計算與實驗結(jié)果吻合良好，為深水分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

2.2.2 靜電聚結(jié)油水分離

系統(tǒng)開展了靜電聚結(jié)機理研究，研發(fā)了液滴運動與聚并微觀測試系統(tǒng)，可觀測微米級水滴的運動、變形及聚并行為［51］;確定了液滴發(fā)生破裂的臨界條件，定量分析了水平液滴對的運動與聚并規(guī)律，探討了電場參數(shù)和物性參數(shù)對液滴運移速度和聚并時間的影響規(guī)律;研究了多液滴在油包水乳狀液中的運動和聚結(jié)特性，得到了影響液滴聚并的關(guān)鍵因素，探討了液滴鏈的成因和聚結(jié)機理。

研制了能精確模擬現(xiàn)場乳狀液、精確提供最優(yōu)電場參數(shù)的靜電聚結(jié)效果快速評價系統(tǒng)。基于電極絕緣技術(shù)，研制了多種靜電聚結(jié)器及電脫水器內(nèi)置平板電極構(gòu)件，優(yōu)化了靜電聚結(jié)器制造工藝;研制了高可靠性的緊湊型靜電聚結(jié)器工業(yè)樣機，脫水效率優(yōu)于常規(guī)電脫水器，平均能耗僅為常規(guī)電脫水器的13%［52］。

2.2.3 超聲速旋流天然氣分離

優(yōu)化了傳統(tǒng)超聲速旋流分離器的結(jié)構(gòu)，旋流裝置安裝在噴管之前，避免了激波產(chǎn)生;添加了中心體，解決了渦耗散問題;采用環(huán)形噴管結(jié)構(gòu)設(shè)計，有利于氣液分離;采用不等螺距法設(shè)計旋流葉片，向內(nèi)收縮的流道加強了旋流，改善了旋流場的均勻性［53］。

實驗研究表明，對于壓力4 MPa、流量100×104m3/d、溫度30℃的條件，用全長1 247.80 mm、喉部壁面和中心體直徑分別為53.34 mm和36.00 mm的分離器，露點可降低37.3℃。這種分離器設(shè)計緊湊輕巧，沒有轉(zhuǎn)動部分，無須化學藥劑，因此無再生系統(tǒng)，與傳統(tǒng)氣體處理技術(shù)相比，可節(jié)約成本25%。

2.3 濕氣計量與管道積液的非介入檢測

2.3.1 濕氣計量

針對現(xiàn)有多相流量測量方法存在的測量范圍窄、精度低、無法用于所有流型的問題，研究了氣液兩相流取樣規(guī)律和相分離控制技術(shù)［54］，提出了基于管壁分流取樣的新一代多相計量方法，研發(fā)的濕氣計量裝置的流量測量平均誤差小于5%，體積只有常規(guī)完全分離式計量設(shè)備的5%。

2.3.2 濕氣管道積液監(jiān)測

針對目前常用的介入式積液監(jiān)測方法不適于有毒、易燃、易爆或強腐蝕性介質(zhì)的問題，研發(fā)了一種基于超聲回波的非介入式監(jiān)測技術(shù)，利用管外壁垂直入射超聲波的反射回波衰減特性，判斷氣液界面位置并確定積液量。該方法不改變管路結(jié)構(gòu)，無介質(zhì)泄漏風險，為劇毒、高壓氣液兩相流系統(tǒng)的流動參數(shù)檢測提供了新的手段［55］。

2.4 油氣水混輸系統(tǒng)流動保障

2.4.1 油-水及油-氣兩相流動的蠟沉積

通過實驗，研究了油包水型乳狀液的蠟沉積規(guī)律及機理，提出隨含水率增加蠟沉積機理由分子擴散向膠凝轉(zhuǎn)換的觀點;研究了油溫、壁溫以及溫度區(qū)間對蠟沉積量和蠟沉積物組分的影響。

通過環(huán)道實驗，研究了油-氣兩相流動中液、氣兩相折算速度對蠟沉積的影響，得到了分層流與間歇流流型條件下蠟沉積層厚度隨液、氣折算速度和流型雷諾數(shù)的變化規(guī)律，建立了水平管氣-液兩相分層流和間歇流的蠟沉積動力學模型［56］。

2.4.2 天然氣水合物漿液流動規(guī)律

發(fā)明了一套高壓(15 MPa)實驗環(huán)路，為水合物漿液擬單相、氣-水合物漿液多相流動以及水合物阻聚劑流動性能評價提供了有效手段［57］。

研究了水合物漿液多相流動的阻力特性，分析了水合物顆粒對氣-水合物漿液流型的影響，提出流型判別準則;建立了考慮氣體及水分子擴散、熱量傳遞以及水合物雙向生長的動力學模型;建立綜合考慮多相流動、氣-油-水-水合物相平衡、多相傳質(zhì)傳熱及水合物漿液黏度特性的混輸管道水合物漿液多相流動模型［58］。

耦合求解了水合物殼雙向生長動力學模型與多相流動模型，開發(fā)了含水合物漿液的多相流工藝計算軟件，可預測水合物生成速率、氣體和水的消耗速率以及因水合物生成釋放的熱量［59］。

2.5 油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能評價及工藝參數(shù)優(yōu)化

建立了油田集輸與注水系統(tǒng)能耗評價指標體系，形成了一套快速、準確的評價方法;針對集輸系統(tǒng)特點，建立了包含站場和管網(wǎng)的設(shè)計和運行優(yōu)化算法;開發(fā)了“油田集輸系統(tǒng)能量分析與仿真軟件”，形成了一套油氣集輸系統(tǒng)能量評價分析及工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)，實現(xiàn)了對油氣集輸系統(tǒng)能耗的實時跟蹤、評價及節(jié)能優(yōu)化，已廣泛應(yīng)用于大慶、中原、勝利等油田，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

3 儲運設(shè)施安全及施工

為了滿足大輸量、長距離輸送要求，油氣管道迅速向大口徑、高壓力、高鋼級方向發(fā)展;越來越多的油氣管道穿越各種復雜的地形地貌及地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)以及人口稠密地區(qū);各類石油儲備庫的建設(shè)則使得儲庫(罐)日漸大型化。與此同時，這些油氣儲運設(shè)施的安全運行面臨前所未有的嚴峻挑戰(zhàn)。此外，油氣儲運設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，對施工技術(shù)提出了更高要求。所有這些，都需要新理論、新方法和新技術(shù)的支持。為此，本學科開展了系列研究并取得了重要成果。

3.1 管道強度設(shè)計與安全評價

3.1.1 不良地質(zhì)條件下管道基于應(yīng)變的設(shè)計與評價方法

明確了基于應(yīng)變設(shè)計方法的使用條件，在國內(nèi)首次建立了穿越強震區(qū)、活動斷裂帶［60］、采空區(qū)［61］、占壓［62］、洪水和滑坡管段三維地表變形情況下管道的數(shù)值模型和基于位移協(xié)調(diào)的解析計算方法，計算獲得了管道應(yīng)力、應(yīng)變的影響因素及規(guī)律，形成了不良地質(zhì)條件下管道基于應(yīng)變的強度設(shè)計方法和安全評定方法［63］，開發(fā)了配套的工程應(yīng)用軟件。成果應(yīng)用于西氣東輸二線工程穿越強震區(qū)和活動斷層段的設(shè)計，并為中石油企業(yè)標準《油氣管道線路工程基于應(yīng)變設(shè)計規(guī)范》的編制和國家質(zhì)檢總局技術(shù)法規(guī)《壓力管道定期檢驗規(guī)則》(TSG D7003-2010)的實施提供了技術(shù)支持。

在中國首次建立了凍土發(fā)生差異性凍脹、差異性融沉和邊坡熱融滑移時的管道應(yīng)變計算方法，在國際上首次定量分析了差異性凍脹地段管道上浮屈曲的臨界載荷，形成了基于應(yīng)變的油氣管道凍土災(zāi)害評估方法。研究成果全面應(yīng)用于中俄管道漠大線風險點的確定和凍土災(zāi)害評估，為該管道的安全運行提供了有力支持［64］。

3.1.2 基于可靠性的管道設(shè)計與評價方法

建立了在地震波、活動斷層、凍土、采空區(qū)四種常見地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時管道設(shè)計應(yīng)變的解析表達式，首次建立了可適用于活動斷層滑移、凍土區(qū)差異性凍脹和差異性融沉、礦山采空區(qū)均勻地層塌陷等條件下管道應(yīng)變通用解析表達式，為中國第三代大輸量天然氣管道采用基于可靠性的設(shè)計方法打下了堅實基礎(chǔ)。

建立了在役含缺陷管道的極限狀態(tài)方程和管道失效概率的高效計算方法［65-66］，形成4項工程評價方法:①基于內(nèi)檢測的在役油氣管道失效概率評價方法;②基于管道失效概率和可接受風險水平優(yōu)化管道內(nèi)檢測周期的方法;③基于可靠性的管道維修決策方法;④地區(qū)升級管道失效概率計算方法。研究成果已用于普光氣田高含硫集輸管道的內(nèi)檢測評價以及陜京管道地區(qū)升級管段的運行管理，并為企業(yè)制定地區(qū)升級管道管理標準提供了依據(jù)。

3.1.3 含缺陷管道安全評定方法

建立了針對在役管道的多種缺陷形式的管道安全評定方法［67］，包括:①含體積型缺陷管道的塑性失穩(wěn)分析方法，提出了含體積型缺陷管道失效壓力預測的新公式，提高了腐蝕缺陷管道剩余強度評價精度［68］;②含面積型缺陷管道斷裂評價的方法(包括管道裂紋的線彈簧單元模型與三維實體模型)，提出了基于J積分的管道裂紋失效評定曲線;③闡明了管道凹陷形成的塑性失穩(wěn)、回彈以及變形等力學機理，提出了基于應(yīng)變的管道凹陷的工程評估方法［69］;④基于管道焊接修復結(jié)構(gòu)的全尺寸爆破實驗，建立了局部焊接增強與非金屬纏繞等修復后管道的極限承壓能力分析方法，評價了被打孔管道修復結(jié)構(gòu)的運行安全性［70］;⑤油氣管道運行壓力變化的載荷譜分析方法，提出了基于管道高周、低周疲勞和裂紋擴展機理的油氣管道剩余壽命預測方法。上述研究成果應(yīng)用于鐵秦、魯寧等一批中國早期建設(shè)的原油管道的完整性評價，為其安全平穩(wěn)運行提供了依據(jù)。

3.2 油氣儲運設(shè)施的完整性管理

3.2.1 油氣長輸管道完整性管理

與管道企業(yè)聯(lián)合，構(gòu)建了以興趣和責任感、戰(zhàn)略目標、管理流程、檢測技術(shù)、資源與文件、組織機構(gòu)、信息管理、檢查與改進、應(yīng)急計劃等為要素，以PDCA(plan-do-check-action)為運行模式的油氣管道完整性管理體系;建立了油氣管道線路與站場的危險源識別與風險評價方法，開發(fā)了管道內(nèi)檢測評價軟件、管道完整性管理系統(tǒng)和輸油氣站場風險管理系統(tǒng)等管道完整性管理的關(guān)鍵軟件，應(yīng)用于中國石化多條輸油管線，并集成到企業(yè)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)［71］。

3.2.2 大型原油儲罐的完整性管理

建立了以數(shù)據(jù)采集、風險評價、完整性評價、決策響應(yīng)及效能評價為主要步驟的儲罐完整性管理流程，提出了以日常巡檢、全面檢查、技術(shù)性檢測和開罐檢測為主要形式的儲罐完整性評價技術(shù)體系［72］，建立了新的儲罐泄漏風險評價模型，提出了儲罐基礎(chǔ)沉降可接受標準以及儲罐沉降分析的有限元模型，形成了儲罐完整性管理體系的基本框架［73］。研究成果已應(yīng)用于中石化商業(yè)儲備油庫。

3.3 管道施工

3.3.1 頂管施工

將模糊層次分析法(FAHP)引入穿越方案優(yōu)選決策中，把模糊集合論與決策理論相結(jié)合，實現(xiàn)了由定性決策向定量決策的轉(zhuǎn)變。

對頂管施工的頂力進行了理論分析，提出了完整的頂力計算方法，編制了計算軟件［74］。采用ANSYS軟件，對直線頂進狀態(tài)和糾偏過程中鋼筋混凝土管的力學特性進行了數(shù)值模擬，得到了管道在不同工況下的應(yīng)力分布規(guī)律以及各因素對其影響的規(guī)律。

3.3.2 水平定向鉆施工

建立了包含土體形態(tài)、泥漿流動及鉆柱受力等多種要素的回拖載荷解析計算新模型;工程實踐驗證表明，該模型具有較高的準確度與可靠性。為降低初始參數(shù)取值過程中的經(jīng)驗成分，在回拖載荷預測模型中首次提出了導向孔扁率、泥漿流變模型與參數(shù)、管土摩擦系數(shù)等初始參數(shù)的精確確定方法［75-76］。

首次采用木楔效應(yīng)理論，計算了導向孔內(nèi)管道重量引起的管土摩擦力、導向孔方向改變引起的阻力以及鉆柱承受的阻力。針對糾偏、管道發(fā)送等環(huán)節(jié)，分析了減阻方法。

3.3.3 盾構(gòu)施工

分析了盾構(gòu)施工中各種管片的內(nèi)力和頂力的特性，給出了管片的形式、結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計方法。

3.4 油氣地下儲庫設(shè)計與穩(wěn)定性評價

3.4.1 地下水封儲油巖洞圍巖流固耦合與節(jié)理參數(shù)確定方法

針對地下水封儲油巖洞長期處于應(yīng)力場和滲流場共同作用的問題，建立了儲庫圍巖流固耦合、流固熱耦合流變數(shù)值分析模型，應(yīng)用于儲油巖洞穩(wěn)定性數(shù)值模擬和正交試驗設(shè)計［77］;針對庫區(qū)節(jié)理巖體，提出了基于三軸壓縮實驗確定不同傾角節(jié)理力學參數(shù)的簡捷方法［78］，實現(xiàn)了節(jié)理巖體力學參數(shù)的快速測定。研究成果已應(yīng)用于錦州地下水封儲油巖庫建設(shè)。

3.4.2 鹽穴儲氣庫圍巖蠕變?nèi)^程與運行壓力控制計算模型

基于對鹽穴儲氣庫庫址含夾層鹽巖的大量流變試驗結(jié)果，開展了鹽巖蠕變?nèi)^程試驗、鹽腔設(shè)計與運行參數(shù)研究［79］，構(gòu)建了三維黏彈塑性蠕變?nèi)^程的本構(gòu)方程［80］，提出了典型鹽穴儲氣洞注采運行壓力的控制計算模型，建立了基于應(yīng)變空間的儲庫穩(wěn)定性評判準則，為鹽穴儲氣庫的設(shè)計與運行參數(shù)確定提供了理論依據(jù)。研究成果應(yīng)用于3處擬建鹽穴儲氣庫工程。

4 結(jié)束語

六十一甲子，揚帆再遠航。今天，中國石油大學油氣儲運學科已經(jīng)站在了新的歷史起點上。按照國家的發(fā)展戰(zhàn)略，中國油氣儲運行業(yè)在今后一段時間仍將處于高速發(fā)展中，這意味著油氣儲運學科繼續(xù)處于快速發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇期。總結(jié)儲運學科過去60年的經(jīng)驗，要實現(xiàn)又好又快的發(fā)展，在科學研究與高層次人才培養(yǎng)方面，必須牢牢把握兩個根本點:第一，堅持理論聯(lián)系實際，面向國民經(jīng)濟建設(shè)重大問題，走產(chǎn)、學、研結(jié)合的道路。油氣儲運生產(chǎn)建設(shè)重大需求，不僅是儲運學科發(fā)展的機遇，也是學科發(fā)展的根本動力之所在。第二，必須持之以恒地開展深入、系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究，特別是針對重大技術(shù)難題和前沿技術(shù)問題的基礎(chǔ)研究。這不僅是躋身國際先進行列的必由之路，也是學科長遠發(fā)展的基礎(chǔ)和后勁之所在。油氣儲運是一個面向行業(yè)(油氣儲運行業(yè))、對應(yīng)多個學科門類的交叉型學科。隨著油氣儲運技術(shù)的不斷發(fā)展和基礎(chǔ)研究的不斷深入，必然要更多地深入到這些相關(guān)學科的縱深領(lǐng)域，這對儲運學科教師和科研人員的知識結(jié)構(gòu)與能力構(gòu)成了越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。如何針對不斷變化的人才和技術(shù)需求，制定并有效實施相應(yīng)的師資隊伍建設(shè)、人才培養(yǎng)和科學研究戰(zhàn)略，是決定儲運學科下一步發(fā)展成敗的重大問題。具體地說，是儲運學科要成為真正的國際一流學科不得不解決的關(guān)鍵問題。對這些問題，已經(jīng)有了比較深入的思考，但還需要在實踐探索中逐步解決。

［1］ 嚴大凡.油氣儲運專業(yè)建業(yè)一甲子回溯［J］.油氣儲運，2012，31(6):401-406.YAN Da-fan.The establishment of oil＆gas storage and transportation specialty in China—sixty-year backtracking［J］.Oil and Gas Storage and Transportation，2012，31(6):401-406.

［2］ 張勁軍，何利民.油氣儲運學科“211工程”建設(shè)回顧:紀念中國油氣儲運高等教育60周年論文集［C］.北京:石油工業(yè)出版社，2012.

［3］ BAI Chen-yu，ZHANG Jin-jun.Effect of carbon number distribution of wax on the yield stress of waxy oil gels［J］.Industrial＆ Engineering Chemistry Research，2013，52(7):2732-2739.

［4］ LI Chuan-xian，YANG Qin-zheng，LIN Ming-zhen.Effects of stress and oscillatory frequency on the structural properties of Daqing gelled crude oil at different temperatures［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2009，65:167-170.

［5］ YANG Fei，LI Chuan-xian，WANG Dan.Studies on the structural characteristics of gelled waxy crude oils based on scaling model［J］.Energy ＆ Fuels，2013，27:1307-1313.

［6］ LI Hong-ying，ZHANG Jin-jun.A generalized model for predicting non-Newtonian viscosity of waxy crudes as a function of temperature and precipitated wax［J］.Fuel，2003，82(11):1387-1397.

［7］ TENG Hou-xing，ZHANG Jin-jun.Modeling the thixotropic behavior of waxy crude［J］.Industrial＆ Engineering Chemistry Research，2013，8079-8089.

［8］ HOU Lei，ZHANG Jin-jun，SUN Li-xin.Change of yield stress of Daqing crude oil with thermal and shear history［J］.Petroleum Science and Technology，2009，27(18):2168-2176.

［9］ CHEN Jun，ZHANG Jin-jun，ZHANG Fan.New approach developed for estimating pour point of crude oil blends［J］.Oil ＆ Gas Journal，2003，101(31):60-64.

［10］ QIAN Jian-hua，ZHANG Jin-jun，LI Hong-ying，et al.Study evaluates viscosity prediction of crude blends［J］.Oil＆ Gas Journal，2006，104(39):61-68.

［11］ 高鵬.含蠟原油流變性與蠟晶形態(tài)、結(jié)構(gòu)及原油組成間關(guān)系研究［D］.北京:中國石油大學石油天然氣工程學院，2007.GAO Peng.Study on relation of waxy crude rheology to its composition and wax crystal morphology and structure［D］.Beijing:College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，2007.

［12］ 張勁軍.含蠟原油添加降凝劑輸送中剪切作用的影響和模擬［D］.北京:石油大學石油天然氣工程學院，1998.ZHANG Jin-jun.Shear effect in pipelining waxy crude oils treated with the pour-point depressant and its simulation［D］.Beijing:College of Petroleum Engineering，the University of Petroleum，China，1998.

［13］ ZHAO Yu，YU Bo，TAO Wen-quan.An improved paving method of automatic quadrilateral mesh generation［J］.Numerical Heat Transfer，Part B:Fundamentals，2013，64(3):218-238.

［14］ YU Bo，WANG Yi，ZHANG Jin-jun，et al.Thermal impact of the products pipeline on the crude oil pipeline laid in one ditch—the effect of pipeline interval［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2008，51(3):597-609.

［15］ YU Bo，YU Guo-jun，CAO Zhi-zhu，et al.Fast calculation of the soil temperature field around a buried oil pipeline using a body-fitted coordinates-based PODGalerkin reduced-order model［J］.Numerical Heat Transfer，Part A:Applications，2013，63(10):776-794.

［16］ 黃啟玉，李瑜仙，張勁軍.普適性結(jié)蠟?zāi)Ｐ脱芯浚跩］.石油學報，2008，29(3):460-462.HUANG Qi-yu，LI Yu-xian，ZHANG Jin-jun.Unified wax deposition model［J］.Acta Petrolei Sinica，2008，29(3):460-462.

［17］ WU Yu-min，NI Guang-di，YANG Fei，et al.Modified malefic anhydride co-polymers as pour-point depressants and their effects on waxy crude oil rheology［J］.Energy＆ Fuels，2012，26:995-1001.

［18］ 劉剛.膠凝原油管流特性研究［D］.東營:中國石油大學儲運與建筑工程學院，2003.LIU Gang.Investigation of the characteristics of the gelled crude oil in pipeline［D］.Dongying:College of Pipeline and Civil Engineering，China University of Petroleum，2003.

［19］ ZHANG Guo-zhong，LIU Gang.Study on the wax deposition of waxy crude in pipelines and its application［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2010，70(1/2):1-9.

［20］ LING Xiao，ZHANG Jin-jun，LI Hong-ying，et al.Transportation of waxy crudes in batch through China west crude oil pipeline with pour-point-depressant beneficiation(IPC2008-64288):Proc of the ASME 7th International Pipeline Conference［C］.Canada:Calgary，2008.

［21］ WANG Kai，ZHANG Jin-jun，YU Bo，et al.Numerical simulation on the thermal and hydraulic behaviors of batch pipelining crude oils with different inlet temperatures［J］.Oil＆ Gas Science and Technology，2009，64(4):503-520.

［22］ LIU Xin，ZHANG Jin-jun，LI Hong-ying，et al.Intermittent operations，PPD optimize low flow-rate waxy crude system［J］.Oil＆ Gas Journal，2010，108(46):134-138.

［23］ WU Chang-chun，ZHANG Peng，CUI Hong-sheng.Shaanxi-Beijing natural gas line shows power cost optimization［J］.Oil＆ Gas Journal，2006，104(29):68-73.

［24］ ZUO Li-li，WU Chang-chun，ZHENG Hong-wei，et al.Multi-object decision-making on peak shaving of West-East Gas Pipeline:Proceedings of the IPC［C］.Canada:Calgary，2008.

［25］ MENG Ling-ya，LI Yu-xing，WANG Wu-chang，et al.Experimental study on leak detection and location for gas pipeline based on acoustic method ［J］.Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2012，25(1):90-102.

［26］ XU Xiao-xuan，GONG Jing.A united model for predicting pressure wave speeds in oil and gas two-phase pipeflows［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2008，60(3):150-160.

［27］ MENG Ling-ya，LI Yu-xing，ZHANG Jian，et al.The development of a multiphase flow meter without separation based on sloped open channel dynamics［J］.Flow Measurement and Instrumentation，2011，22(2):120-125.

［28］ LI Yu-xing，WANG Jun，GENG Yan-feng.Study on wet gas online flow rate measurement based on dual slotted orifice plate［J］.Flow Measurement and Instrumentation，2009，20(4):168-173.

［29］ ZHU Jian-lu，LI Yu-xing，LIU Yong-hao，et al.Selection and simulation of offshore LNG liquefaction process:Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference［C］.Beijing:The International Society of Offshore and Polar Engineers(ISOPE)，2010.

［30］ LIANG Yong-tu，SHI Bo-hui，GUO Xiao-lei.Software helps manage multiproduct pipeline in china［J］.Pipeline ＆ Gas Journal，2011，11:83-84.

［31］ LIANG Yong-tu.Multiproduct software sets optimal pump use［J］.Oil＆ Gas Journal，2006，104(45):53-57.

［32］ CHEN Yuan-yuan，GONG Jing，LI Xiao-ping，et al.Study improves control of slack line flow ［J］.Oil＆Gas Journal，2012，110(12):124-131.

［33］ ZHANG Nan，GONG Jing.Model increases liquids lines exhaust efficiency［J］.Oil＆ Gas Journal，2007，105(40):70-80.

［34］ ZUO Li-li，WU Chang-chun，XING Xiao-kai，et al.Energy consumption evaluation method of oil and gas pipeline:Proceedings of the Pipelines 2013 Conference［C］.Texas:Fort Worth，c2013.

［35］ CUI Hong-sheng，WU Chang-chun，XING Xiao-kai.E-conomic characteristics of hot crude oil pipelines:Proceedings of the IPC［C］.Canada:Calgary，2008.

［36］ YU Bo，WU Xuan，WEI Jin-jia，et al.DNS study by a bilayer model on the mechanism of heat transfer reduction in drag-reduced flow induced by surfactant［J］.International Communications in Heat and Mass Transfer，2011，38(2):160-167.

［37］ WANG Yi，YU Bo，WEI Jin-jia，et al.Direct numerical simulation on drag-reducing flow by polymer additives using a spring-dumbbell model［J］.Progress in Computational Fluid Dynamics:An International Journal，2009，9(3):217-224.

［38］ WANG Yi，YU Bo，WU Xuan，et al.POD and wavelet analyses on the flow structures of a polymer drag-reducing flow based on DNS data ［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2012，55(17):4849-4861.

［39］ WANG Yi，SHI Hai-feng，F(xiàn)ANG Bo，et al.Heat transfer enhancement for drag-reducing surfactant fluid using photo-rheological counterion ［J］.Experimental Heat Transfer，2012，25(3):139-150.

［40］ 宋立群，李玉星.復雜地形條件下氣液兩相混輸工藝水力模型建立［J］.化工學報，2012，62(12):3361-3366.SONG Li-qun，LI Yu-xing.Development of hydrodynamic model for gas-liquid two-phase flow for complex pipeline profiles ［J］.Acta Chimica Sinica，2012，62(12):3361-3366.

［41］ 李玉星，唐建峰，王武昌.水平管路油氣混輸模擬技術(shù)［J］.化工學報，2007，58(2):341-345.LI Yu-xing，TANG Jian-feng，WANG Wu-chang.Simulation of transient process in multiphase horizontal pipelines［J］.Acta Chimica Sinica，2007，58(2):341-345.

［42］ 羅小明，何利民，呂宇玲.水平管氣液兩相段塞流的波動特性［J］. 化工學報，2008，59(11):2781-2786.LUO Xiao-ming，HE Li-min，Lü Yu-ling.Fluctuation characteristics of gas-liquid two-phase slug flow in horizontal pipeline ［J］.Acta Chimica Sinica，2008，59(11):2781-2786.

［43］ LUO Xiao-ming，HE Li-min，MA Hua-wei.Flow pattern and pressure fluctuation of severe slugging in pipeline-riser system［J］.Chinese Journal of Chemical Engineering，2011，19(1):26-32.

［44］ 呂宇玲.油水兩相分散流液滴特征與壓降規(guī)律研究［D］.青島:中國石油大學儲運與建筑工程學院，2012.Lü Yu-ling.Investigation of droplet characteristics and pressure drop in oil-water dispersed flows［D］.Qingdao:College of Pipeline and Civil Engineering，China U-niversity of Petroleum，2012.

［45］ YANG Fei，LI Chuan-xian，XU Chao，et al.Studies on the normal-to-abnormal emulsion inversion of waxy crude oil-in-water emulsion induced by continuous stirring［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2012，81:64-69.

［46］ WANG Wei，LIU Jia，WANG Peng-yu，et al.Evolution of dispersed drops during the mixing of mineral oil and water phases in a stirring tank［J］.Chemical Engineering Science，2013，91:173-179.

［47］ 王瑋.油水混合液物性及流動規(guī)律研究［D］.北京:中國石油大學石油天然氣工程學院，2009.WANG Wei.Investigation of oil and water two phase flow and properties of water-in-crude oil emulsion［D］.Beijing:College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，2009.

［48］ 郁辰陽，張勁軍，丁振軍，等.攪拌測量法測定油水混合液流動特性［J］.石油學報，2013，34(3):574-579.YU Chen-yang，ZHANG Jin-jun，DING Zhen-jun，et al.Measuring the flow behavior of oil-water mixtures with the stirring method ［J］.Acta Petrolei Sinica，2013，34(3):574-579.

［49］ 王國棟，何利民，呂宇玲，等.重力式油水分離器的分離特性研究［J］.石油學報，2006，27(6):112-115.WANG Guo-dong，HE Li-min，Lü Yu-ling，et al.Study on oil-water separating behavior of gravity separator［J］.Acta Petrolei Sinica，2006，27(6):112-115.

［50］ 王天祥，何利民，任吉娟.軸流式氣液旋轉(zhuǎn)分離器及其作為濕氣流量計的試驗研究［J］.中國機械工程，2007，18(13):1544-1547.WANG Tian-xiang，HE Li-min，REN Ji-juan.Experimental research on utilization of an axis flow gas/liquid rotary separator as a wet gas meter［J］.China Mechanical Engineering，2007，18(13):1544-1547.

［51］ 何利民，楊東海，羅小明，等.新型電聚結(jié)器結(jié)構(gòu)參數(shù)對液滴聚結(jié)特性的影響［J］.中國石油大學學報:自然科學版，2011，35(6):105-111.HE Li-min，YANG Dong-hai，LUO Xiao-ming，et al.Effects of structural parameters of new electrostatic coalescer on coalescence characteristics of water droplet［J］.Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science)，2011，35(6):105-111.

［52］ 楊東海，何利民，葉團結(jié)，等.高壓交流電場中單液滴變形度影響因素［J］.化工學報，2011，62(5):1358-1364.YANG Dong-hai，HE Li-min，YE Tuan-jie，et al.Factors influencing single drop deformation in high-voltage AC electric field ［J］.Acta Chimica Sinica，2011，62(5):1358-1364.

［53］ WEN Chuang，CAO Xue-wen，YANG Yan，et al.Evaluation of natural gas dehydration in supersonic swirling separators applying the discrete particle method ［J］.Advanced Powder Technology，2012，23(2):228-233.

［54］ 梁法春，王棟，林宗虎.管壁取樣器分流比例調(diào)節(jié)及兩相流量測量［J］.工程熱物理學報，2009，30(10):1689-1692.LIANG Fa-chun，WANG Dong，LIN Zong-hu.Extraction ratio adjustment on pipe wall sampler for two-phase flow metering［J］.Journal of Engineering Thermophysics，2009，30(10):1689-1692.

［55］ LIANG Fa-chun，CHEN Jing，CAO Xue-wen，et al.Gas-liquid slug flow pattern monitoring based on pipe wall ultrasonic echo attenuation:proceedings of the 4th China International Oil＆ Gas Pipeline Conference［C］.Langfang:2011.

［56］ ZHANG Yu，GONG Jing，REN Yong-fei，et al.Effect of emulsion characteristics on wax deposition from waterin-waxy crude oil emulsions under static cooling conditions［J］.Energy ＆ Fuels，2009，24(2):1146-1155.

［57］ 宮敬，李文慶，于達，等.蠟沉積實驗裝置:中國，201010574434.4［P］.2012-02-08.

［58］ Lü Xiao-fang，GONG Jing，LI Wen-qing，et al.Experimental study on natural gas hydrate slurry flow:Proceedings of the SPE Annual Technical Conference and Exhibition［C］.Texas:San Antonio，2012.

［59］ SHI Bo-hui，GONG Jing，SUN Chang-yu，et al.An inward and outward natural gas hydrates growth shell model considering intrinsic kinetics，mass and heat transfer［J］.Chemical Engineering Journal，2011，171(3):1308-1316.

［60］ GU Xiao-ting，ZHANG Hong.Research on aseismatic measures of gas pipeline crossing a fault for strain-based design:proceedings of the ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference ［C］.Czech Republic:Prague，2009.

［61］ 王曉霖，帥健，張建強.開采沉陷區(qū)埋地管道力學反應(yīng)分析［J］.巖土力學，2011，32(11):3373-3378.WANG Xiao-lin，SHUAI Jian，ZHANG Jian-qiang.Mechanical response analysis of buried pipeline crossing mining subsidence area［J］.Rock and Soil Mechanics，2011，32(11):3373-3378.

［62］ 帥健，王曉霖，葉遠錫，等.地面占壓荷載作用下的管道應(yīng)力分析［J］.中國石油大學學報:自然科學版，2009，32(2):99-108.SHUAI Jian，WANG Xiao-lin，YE Yuan-xi，et al.Stress analysis of pipeline subject to surface load ［J］.Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science)，2009，32(2):99-108.

［63］ LIU Bing，LIU Xue-jie，ZHANG Hong.Strain-based design criteria of pipelines［J］.Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2009，22(6):884-888.

［64］ ZHANG Hong，CHEN Peng-chao，GU Xiao-ting，et al.Strain-based design and disaster assessment methods for the pipeline in permafrost terrain:proceedings of the World conference on safety of oil＆ gas industry［C］.Korea:Seoul，2012.

［65］ 帥健，許葵.腐蝕管線失效概率的評定方法［J］.石油學報，2003，24(4):86-89.SHUAI Jian，XU Kui.Assessment method for failure probability of corroded pipeline［J］.Acta Petrolei Sinica，2003，24(4):86-89.

［66］ 帥健.腐蝕管線的剩余壽命預測［J］.石油大學學報:自然科學版，2003，27(4):91-93.SHUAI Jian.Prediction method for remaining life of corroded pipelines［J］.Journal of the University of Petroleum，China(Edition of Natural Science)，2003，27(4):91-93.

［67］ 帥健.管線力學［M］.北京:科學出版社，2010.

［68］ MA Bin，SHUAI Jian，LIU De-xu，et al.Assessment on failure pressure of high strength pipeline with corrosion defects［J］.Engineering Failure Analysis，2013，32:209-219.

［69］ 楊瓊，帥健.凹陷管道的工程評定方法［J］.石油學報，2010，31(4):649-653.YANG Qiong，SHUAI Jian.Engineering evaluation method for dented pipeline ［J］.Acta Petrolei Sinica，2010，31(4):649-653.

［70］ 帥健，王曉明，卜文平.打孔管道焊接修復結(jié)構(gòu)承壓能力的全尺寸實驗評價［J］.石油學報，2007，28(6):133-137.SHUAI Jian，WANG Xiao-ming，BU Wen-ping.Full size experimental assessment on loading capability of welding-repaired pipelines with drilled holes［J］.Acta Petrolei Sinica，2007，28(6):133-137.

［71］ 帥健，王曉霖，牛雙會.基于C/S網(wǎng)絡(luò)模式的管道完整性管理系統(tǒng)［J］.石油學報，2010，31(2):327-332.SHUAI Jian，WANG Xiao-lin，NIU Shuang-hui.A pipeline integrity management system based on Client/Server mode［J］.Acta Petrolei Sinica，2010，31(2):327-332.

［72］ SHUAI Jian，HAN Ke-jiang，XU Xue-rui.Risk-based inspection for large-scale crude oil tanks［J］.Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2012，25(1):166-175.

［73］ 石磊，帥健.大型原油儲罐完整性管理體系研究［J］.中國安全科學學報，2013，23(5):1-7.SHI Lei，SHUAI Jian.Integrity management system of large-scale crude oil tanks［J］.China Safety Science Journal，2013，23(5):1-7.

［74］ 薛振興.頂管施工頂力計算與力學特性研究［D］.青島:中國石油大學儲運與建筑工程學院，2010.XUE Zhen-xing.Investigation on jacking force calculation and mechanical properties of pipe jacking construction［D］.Qingdao:College of Pipeline and Civil Engineering，China University of Petroleum，2010.

［75］ CAI Liang-xue，HE Li-min.Mechanical model for determining the crossover point of slurry flow in pull-back of horizontal directional drilling installations:Proc International Conference on Pipelines and Trenchless Technology［C］.Shanghai:American Society of Civil Engineers，2009.

［76］ 蔡亮學，何利民，王鑫，等.水平定向鉆回拖載荷預測模型及其特征參數(shù)敏感性分析［J］.中國石油大學學報:自然科學版，2010，34(6):114-119.CAI Liang-xue，HE Li-min，WANG Xin，et al.Prediction model of pulling loads in horizontal directional drilling installations and its characteristic parameter sensitivity analysis［J］.Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science)，2010，34(6):114-119.

［77］ 王芝銀，李云鵬.巖體流變理論及其數(shù)值模擬［M］.北京:科學出版社，2008.

［78］ 王芝銀，段品佳.基于巖體三軸壓縮試驗的節(jié)理力學參數(shù)確定方法［J］.巖土力學，2011，32(11):3219-3224.WANG Zhi-yin，DUAN Pin-jia.A new method for determining mechanical parameters of joints based on triaxiai compressive test for rock mass［J］.Rock and Soil Mechanics，2011，32(11):3219-3224.

［79］ 王芝銀，艾傳志，唐明明.不同應(yīng)力狀態(tài)下巖石蠕變?nèi)^程［J］.煤炭學報，2009，34(2):169-174.WANG Zhi-yin， AI Chuan-zhi， TANG Ming-ming.Complete process of rock creep in different stress states［J］.Journal of China Coal Society，2009，34(2):169-174.

［80］ ZHANG Hua-bin，WANG Zhi-yin，ZHENG Ya-li，et al.Study on tri-axial creep experiment and constitutive relation of different rock salt［J］.Safety Science，2012，50(4):801-805.