[01246284]海陆油气管道流动保障关键技术研究及应用

油气管道是国民经济的生命线，随着我国国民经济快速发展，国家已经建设了逾12.5万公里的陆地及海底油气输送战略通道，保障我国能源安全。

然而，占比我国所产原油80%的易凝高黏原油顺序输送技术难题、海底混相输送技术难题，及大型天然气管网安全优化输送技术难题，极大地遏制了我国陆上油气战略通道及海底油气通道的输送安全。

经过十年持续攻关，围绕海陆油气管道流动保障关键技术开展研究，主要取得了四方面技术创新成果：

（1）原油流变特性与测定方法揭示了胶凝原油及原油乳状液凝胶流变特性的规律，创建了原油黏弹-触变模型，首次实现了用一个数学模型完整描述含蜡原油屈服前的黏弹性蠕变、屈服及屈服后结构裂降等流变行为，克服了传统模型屈服前后（应变范围10-1～101）应力不连续的缺陷。

提出了高含水原油非均匀乳化油水混合液黏度及非牛顿性的准确测量与预测方法，形成了由乳化液滴相互作用及微观分布特性表征乳化原油流变规律的系统方法，将乳化原油流变的微观机理由原微米尺度（10-6m）深入至纳米尺度（10-9m）。取得基础理论原始创新。

（2）管道流动保障评价方法结合胶凝原油的黏弹-触变流变特性，提出了求解触变性原油停输再启动过程的特征线方法，以概率的形式定量描述原油管道停输再启动的安全性提出了利用原油DSC曲线计算含蜡量及不同温度区间析蜡量的简便方法，发展了适合表征原油中复杂蜡组成分子末端效应的固相预测热力学方法，精度提高10%，建立了普适性管输蜡沉积模型，偏差率由30%降低至15%以内，形成了管道流动保障评价的系统方法。

取得关键技术理论创新。解决了临濮线、白沪线、东临复线等38条国内管道以及尼日尔、乍得等国外管道流动保障的关键技术难题。

（3）长距离管道节能高效输送技术提出了物理意义明确、能保证能量守恒的通用控制方程新形式，建立了基于热力影响区的单（多）管系统非稳态流动与传热耦合物理模型，突破了长距离管道及周围土壤温度场难于准确计算的技术瓶颈，温度场计算精度达0.1℃，创新形成了长距离管道水力-热力非稳态耦合仿真预测技术。

提出了干线天然气管道工艺安全气质确定方法，建立了耦合流动特性的长距离天然气管道减压波算法，针对冬季低温、高输量不稳定运行条件，形成了天然气管网流动安全保障和优化控制技术。

解决了我国西部能源战略通道建设运行的系列重大工程难题，取得关键理论原始创新和重大技术创新。

（4）海洋油气混输管道关键技术发展了混输管道油气重组成摩尔分数表征方法，建立了多层次稳态及非稳态油气混输流动预测模型（考虑焦汤效应及势能的油气流动与传热一维稳态模型、油气双极曲界面二维双流体模型、油气瞬变非稳态双流体模型），温度计算精度提高近5℃;耦合水下油井及海底管道物理构型，自主研发了基于油气混输流动预测的海底管道高精度虚拟量油技术，量油精度逾95%，为该技术的首次国产化，形成了具有自主知识产权的海洋油气混输管道流动预测技术体系，取得前瞻性技术理论创新。

项目研究获得发明专利14件，实用新型专利15件，软件著作权23件，发表学术论文183篇，其中SCI收录158篇，总引用次数973次，其中他引702次，出版专著3部，企业标准4部。

本项目提出的海陆油气管道流动保障关键技术在我国西部能源战略通道、我国南海及中亚、非洲等海外油气管道流动保障中发挥重要作用，2014-2017年间创造直接经济效益10.0344亿元，社会效益重大。

项目研究过程中，培养了国家杰出青年科学基金获得者1人、国家优秀青年科学基金获得者1人、“长江学者”特聘教授1人、青年学者1人。

200名研究生，为油气储运工程领域的人才培养做出了贡献。