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扛起科研大旗,寻找油气管道的“安全”之路 —

2019-11-12 06:49 公司人物

【导言】管道作为输送石油、气体等能源的重要的运输手段,在全世界得到了广泛应用。从上世纪七十年代开始,我国油气管道的建设得到了飞速发展。随着油气管道的广泛运行,安全问题越来越受到人们的重视。即使管道在铺设、安装运行时达到了相应的质量标准,但管道的腐蚀、老化以及外在环境的因素都不可避免会造成管道的损伤,严重时甚至发生管道泄漏造成事故。因此需要对管道进行定期检测,从而了解管道的腐蚀、变形等情况,为管道的安全评估、维护以及技术改造提供依据。

近年来,我国在油气管道检测研究领域取得了很大的进步,以高校为主的科研团队为中国油气管道检测领域做出了重大贡献。近日,《QC检测仪器》杂志社专程采访了中国石油大学(北京)油气管道智能装备实验室讲师王文明,对中国石油大学(北京)油气管道智能装备实验室的研究情况以及国内在油气管道检测领域的研究现状作了相关了解。

《QC检测仪器》:油气管道智能装备实验室目前发展情况如何?

王老师:中国石油大学(北京)油气管道智能装备实验室起步于2006年,主要从事油气管道智能装备(包括检测技术)、海洋石油装备技术、管道维抢修工艺与装备研制、井下工具及连续油管技术等方向的研究。

《QC检测仪器》:实验室主持过哪些重大的科研项目,取得过哪些成绩?

王老师:近年来,油气管道智能装备实验室先后承担并完成了众多科研项目,只要包括国家自然基金、企业创新基金、国家重大项目以及企业合作项目等。具体如下:

(1)国家及省部级纵向项目

①国家自然科学基金项目“深海悬链线管中管的载荷传递特性及接触作用机理研究”;

②中国石油创新基金项目“管内高压智能封堵关键技术的研究”;

③中国石油创新基金项目“基于连续油管技术的海底管道超声波腐蚀检测新方法的研究”;

④“十一五”国家油气重大专项“高凝油长输管道安全、高效运行研究和示范”;

⑤“十一五”国家油气重大专项“深水海底管道铺设技术子课题7:深水海底管道铺设张紧器等设备集成及国产化技术研究”;

(2)企业横向项目合作

①大庆油田“多次坐解封桥塞的研制”;

②西气东输“调速清管器的研制”;

③中原油田“永久封隔器的研制”;

④川气东送“清管器冲击管道载荷分析”

⑤中石油天然气管道局维抢修分公司“海洋管道机械式封堵三通设计”

《QC检测仪器》:您参与过哪些项目,获得过哪些荣誉?

王老师:我的研究方向是海洋石油装备与计算机仿真技术,近年来主持并参与的项目主要为国家自然科学基金项目“深海悬链线管中管的载荷传递特性及接触作用机理研究”,研究海洋管中管的力学特性问题;中国石油创新基金项目“基于连续油管技术的海底管道超声波腐蚀检测新方法的研究”,研究海洋管道的内检测问题;“十一五”国家油气重大专项“深水海底管道铺设技术子课题7:深水海底管道铺设张紧器等设备集成及国产化技术研究”,研究海洋脐带缆张紧器的设计与研制。发表科研论文30多篇,发明专利10多项。

其中“深海悬链线管中管的载荷传递特性及接触作用机理研究”获得国家自然科学基金,“基于连续油管技术的海底管道超声波腐蚀检测新方法的研究”获得中国石油科学创新基金;发明专利“一种深海管中管力学传递特性分析实验装置”获得“长城杯”专利奖励三等奖,第八届发明创新大赛银奖。

《QC检测仪器》:您觉得中国石油大学油气管道智能装备实验室在油气管道检测领域的研究的优势在哪里?我国像这样的针对油气管道检测的实验室还有哪些?

王老师:我们管道智能装备实验室成立近十年来,已经形成一定规模,在国内管道清管、维抢修领域有一定成就。油气管道检测领域起步较晚,但是也取得了相应的成绩:

(1)基于连续油管技术的海底管道超声波腐蚀检测新方法的研究:检测器发生卡堵等问题时,可以通过机械的方式取出检测器,减低了海底管道检测的风险;

(2)管道几何变径检测器的研究:利用检测器上探针在管道内部的变化,位置传感器与角度传感器记录相应的数据,最后检测管道的几何形变(凹陷、椭圆度等),促进了国内管道检测设备的发展;

(3)Ф1016可调速清管器的研制:清管器在流体压力差的作用下运动,速度可以控制在3m~5m范围内,减少了清管器与检测器同时管道内部作业时,因速度过大对管道造成冲击而减低管道与检测器的使用寿命。

国内针对油气管道检测的实验室主要有:上海交通大学阙沛文团队、沈阳工业大学杨理践团队、北京工业大学何存富团队、中国石油天然气管道局管道技术公司等大学及科研院所。

《QC检测仪器》:请您介绍一下目前国内在油气管道检测方面的发展现状?存在哪些问题?

王老师:国内的超声波检测技术相比国外还存在一定差距,上海交通大学、上海大学、沈阳理工大学、中国石油天然气管道局管道技术公司及胜利油田等单位进行了超声管道检测技术的研究,取得了一定成果,但离实际的应用还有一定的差距。

主要存在的问题:

(1)管道检测核心技术有所发展,但是总体实力不够雄厚,数值化程度较低,检测精度不高,与国外同类产品相比较还有较大差距;

(2)国内管道检测产品检测缺陷的类型较为单一,不能同时在线检测多种缺陷;

(3)检测相应产品为形成相应产品的系列化,未能完全市场化。研究单位与高等院校开发的相关产品,大部分都只是试验阶段,未能在油气管道内部实现在线检测,可靠性与安全性未能得到保证。

《QC检测仪器》:在哪些研究领域,国内处于世界领先水平?

王老师:管道封堵技术、海洋管中管技术。

《QC检测仪器》:实验室所使用的检测设备主要是国产还是进口?

王老师:经费与实验检测精度问题等综合指标的考虑,实验室目前用于实验阶段设备主要是国产与进口相结合,包括探头、采集卡、实验平台、数据处理软件等,性价比高,同时也能达到相应的检测精度。

《QC检测仪器》:目前国内对于油气管道内检测技术研究情况如何?油气管道内检测技术主要难点是什么?

王老师:目前国内的管道内检测主要采用无损检测方法对管道进行检测,主要方法包括:漏磁法(MFL)、超声波法(UT)、涡流检测、通径检测等。国内无损检测方法的主要热点集中在漏磁检测与超声检测方面,主要集中在实验室试验阶段,还未有相应检测产品投入管道的内检测。用于相应管道检测的主要是采用国外的产品。

油气管道内检测的主要难点有以下五方面:(1)海量数据的存储问题;(2)缺陷的定位(距离定位与角度定位)问题;(3)管内高压、高温等复杂环境的密封与工作可靠性问题;(4)检测器的通过性问题,包括焊缝通过性问题、管道发生一定形变容易发生卡堵;(5)多个传感器的数据融合并提取相应缺陷信息,最后实现缺陷的可视化。

《QC检测仪器》:国内在哪些研究领域已经比较成熟?

王老师:国内在以下方面做得比较成熟:

(1)搭载管道内检测器的清管器的速度可以控制,保证了检测器运行速度平稳,提高了检测精度;

(2)检测器定位缺陷位置的里程轮精度可靠性,沈阳理工大学杨理践教授很好的解决了这一问题;

(3)上海交通大学多管道超声波检测多年积累,实力相对雄厚。

《QC检测仪器》:实验室与企业之间有哪些形式的合作?

王老师:实验室与企业的合作基点在于联合,重点在于开发。我们与中海油、中石化川气东送有限公司、华北油田、中国石油管道局维抢修中心及泰安巨菱等企业建立良好、长期的系统战略工程。主要的合作形式有:(1)企业与实验室联合承担项目;(2)学术经验交流;(3)企业提供现场参观、实验等条件。

《QC检测仪器》:您认为未来油气管道检测的发展趋势是什么?

王老师:我个人认为未来管道检测主要会以超声波检测、涡流检测和几何变径检测等检测方法为主。我觉得管道检测的发展趋势如下:

(1)管道内检测器应提供三维图像显示管壁缺陷;

(2)油气管道检测器多样化、高分辨率、尺寸规格系列化和智能化方向发展;

(3)管道进行内检测后,对检测搜集的数据进行全面处理,对管道缺陷进行等级评估,最终对管道进行完整性评价。

《QC检测仪器》:国内外在油气管道检测技术领域有哪些广泛的合作和交流?

王老师:中国国际管道大会、管道工程与非开挖技术国际研讨会(ICPTT)每年都有交流。

《QC检测仪器》:对于科研工作,您认为目前的学生应该更注重什么?

王老师:科研是科技进步与发展的“催化剂”,是学生在学习过程中一个非常重要的环节,在科学问题研究过程中我们才能学以致用,将创新运用实践中。当然科研是一个困难重重的事,主要包括提出问题、收集数据、形成解释、实验验证及评价结果等过程,在这个过程中学生要注意学会动手、学会思考、提高悟性,培养理论联系实际的能力。鼓励学生要多参加科研活动,把书本知识用于实践中去,享受科研的过程。

记者:祁轲