2023年, 第8卷, 第6期　
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  2023年第8卷总目录

  . 2023, 8(6): 0-0.

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  页岩油气革命与页岩油气、致密油气基础地质理论问题

  贾承造;姜林;赵文

  . 2023, 8(6): 695-706.

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  页岩革命使美国摆脱了对进口石油天然气的依赖,成为了石油天然气净出口国.本文回顾了美国页岩革命历程,总结了页岩油气、致密油气的特点,分析了我国页岩革命的发展现状,提出了页岩油气、致密油气基础地质理论问题.研究表明:(A)美国具有资源禀赋好、科学技术创新能力强、投资能力巨大、工程施工能力强大等优势,已经实现了页岩革命,中国页岩革命正在进行中.(B)与常规油气相比,页岩油气致密油气的成藏模式、开发方式均有所不同.其具有连续性大面积分布,油气自封闭成藏,开发生产工程量巨大,油气田生产的"分布式"特点可灵活应对建产减产,以及采收率低的特点.(C)我国页岩油气进一步大幅上产需要满足 7 个条件:①资源清楚;②水平井、压裂技术成熟;③成本可控;④后期提高采收率工程空间大;⑤符合环境要求;⑥充分的资本投资;⑦强大的工程施工能力.(D)全油气系统具有常规油气—致密油气—页岩油气序列成藏的规律.页岩油气、致密油气藏具有储层致密、流体组成与相态复杂、油藏驱动方式多样的基本特征,面临着储层地质模型与流动模型不清的问题.需要进一步开展全油气系统理论研究,并大力发展甜点评价技术与压裂技术.
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  渤海湾盆地埕岛东斜坡断—砂组合样式及其对油气富集的控制作用

  张在振;曾溅辉;廖文毫;张本华;王志伟;武群虎;崔虎旺;乔俊程

  . 2023, 8(6): 707-723.

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  断层与砂体是埕岛东斜坡东营组主要的油气输导要素.为了探究断—砂组合输导条件控制下油气运移与富集规律,本文基于地震资料精细解释和砂体RMS属性分析,首先划分了埕岛东斜坡东营组的断—砂组合样式,然后应用砂岩输导层相对输导指数RTi、断层侧向输导指数FLSI对断—砂组合输导性进行了定量评价,最后结合HMIE指数和Trinity油气运移数值模拟,分析了断—砂组合样式对油气运聚成藏的控制作用.研究表明,埕岛东斜坡断—砂组合样式可以划分为顺向型、反向型和主次复合型 3 大类.断—砂组合对油气富集的控制作用主要体现在:① 断—砂组合输导性控制了油气运聚范围、层位及规模.当RTi>0.15 时,斜坡区油气的聚集程度与RTi成正相关,当FLSI≥0.45 时,断阶区油气易侧向封堵成藏;② 断—砂组合的多样性、通源性及输导性控制了油气优势运移路径.研究区主要存在由洼陷区向胜海10 南断层附近,向胜海 8 南断层附近以及向断阶区的3 条优势运移路径;③ 顺向型主要起阶梯式输导油气作用,反向型易侧向封堵油气成藏,主次复合型则对油气起着先分流再富集的作用.不同断—砂组合样式控制了油气富集模式,具有"分区控制、垂向分异、多层富集"的成藏特征.
特邀专题:南海石油天然气地球物理勘探新技术
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  编者按

  . 2023, 8(6): 724-724.

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  叠后多属性在潜山断裂系统描述中的应用研究

  邹雅铭;刘道理;黄媛;刘徐敏;陶禹;张星宇;陈双全

  . 2023, 8(6): 725-737.

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  南海北部深水区白云凹陷区域毗邻生烃超压带,成藏条件优越,拥有巨大的勘探潜力,同时深层潜山圈闭发育,潜山内幕裂缝带是油气运移通道.因此,针对深层潜山有利圈闭预测是该区油气勘探的一个重要方向.受构造作用及风化作用的影响,潜山内幕地震响应特征表现为杂乱反射、弱反射和空白反射的特点,这无疑增加了储层预测的难度.针对上述问题,论文充分利用叠后地震数据开展多属性分析,并在此基础上形成了一套分级分尺度的叠后地震潜山储层预测方案及技术流程.该方法主要依据断裂尺度大小与地震数据分辨率的相对大小关系,将断裂划分为大尺度断层、亚断层和微断裂,并利用不同叠后地震属性来分级描述.首先,在人工构造解释的基础上,利用叠后地震数据的本征值相干属性来刻画亚断裂,并在滤波处理的基础上,采用倾角增强、断层增强和线性增强对大尺度断裂进行精细刻画.其次,对比分析曲率属性体和最大似然属性,优选最大似然属性对中小尺度微断裂进行刻画,确定裂缝发育区.最后,在分级刻画的基础上进行多属性叠合刻画微断裂发育带.选取南海北部深水区白云凹陷东潜山勘探区进行了实际应用,通过对不同尺度大小的断裂目标体进行不同属性的描述和多属性叠合解释,提高了对潜山微断裂发育带的刻画精度,确定了潜山有利储层目标区域.实际数据应用结果表明:叠后多属性断裂系统描述方案可以很好地进行断裂型储层的分级描述,并在地质认识的基础上确定优质目标区.论文提出的分级分尺度储层断裂刻画方案可在其他类似的潜山油气勘探开发中应用.
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  窄方位拖缆地震数据角度域成像处理及各向异性特征研究

  刘军;刘道理;邹雅铭;白海军;张文珠;王清辉;王国权

  . 2023, 8(6): 738-754.

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  由于海上油气勘探常用的拖缆地震数据的方位角范围比较窄,在利用各向异性特征进行裂缝性等复杂储层预测中,常常会受到限制.如何有效地增加海上拖缆数据的方位信息,提取到成像道集中的各向异性特征,通过各向异性反演对裂缝性复杂储层进行表征是关键.本文开展了针对窄方位拖缆地震数据的成像处理方法研究及其处理后道集数据的各向异性特征分析,建立了一套有效的海上窄方位拖缆数据的成像处理技术流程,并在此基础上开展了叠前各向异性反演以表征地下裂缝密度.窄方位的拖缆地震数据通过局部角度域全方位成像处理后,有效增加了地震数据的方位信息,并有能力输出得到角度域的全方位反射道集数据.论文选取珠江口盆地潜山油气藏勘探区的实际数据进行应用研究,全方位的偏移成像处理结果显著提升了潜山裂缝发育区的成像效果,同时利用全方位的角度域反射道集数据能够有效反演得到表征潜山内幕裂缝发育情况的参数.实际数据应用结果表明,基于窄方位拖缆地震数据的角度域成像处理及各向异性参数反演技术,可以很好地潜山裂缝储层描述,确定裂缝发育优质目标区,可在其他类似的潜山油气藏勘探开发中进行应用.
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  频变泊松阻抗在深水重力流砂体含气性预测中的应用

  李志晔;刘铮;张卫卫;杨学奇;敖威;雷胜兰

  . 2023, 8(6): 755-766.

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  白云深水区位于南海北部陆坡前缘,已发现多个气田,是油气成藏的有利区带,但是随着勘探程度的加深,地震勘探目标越来越复杂,流体性质的不确定性是目前勘探面临的难题之一,加强流体预测研究迫在眉睫.然而常规弹性参数对含气饱和度的敏感性较弱,且受压实、岩性、厚度调谐、孔隙等因素影响,气层、低饱和度气层、好物性水层等地震响应类似,常规弹性参数反演方法难以解决含气饱和度预测的问题.泊松阻抗表现为纵横波速度差的形式,可以消去固相突出液相信息,具有流体因子性质,然而常规的坐标旋转获取泊松阻抗的方法在定量预测含气饱和度时误差较大.射线弹性阻抗可以表达为广义泊松阻抗,对叠前道集资料进行对应泊松角度部分叠加即可快速求得泊松阻抗,相对于常规泊松阻抗保留了频率特征.在相控岩石物理指导下,采用分频技术,使用频变的泊松阻抗描述流体引起的频散程度,消除利用单一振幅信息所引起的流体识别假象,增强对油气检测的准确性和敏感性.同时通过随机森林算法建立特征频率泊松阻抗与含气饱和度的非线性关联,并加入孔隙度相控体,在有效储层里实现定量油气预测.随机森林算法是一种以决策树为基础的集成算法,具有调节参数少、操作方便的优点,且具有较好的抗噪性.针对白云深水区珠江组重力流砂体储层的含气性特征,应用此技术进行含油气性预测,预测结果与井吻合性高,可以有效将受物性影响呈现强振幅特征的不含气砂岩与含气砂岩区分,验证了方法的有效性及应用前景.
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  基于钻录测数据驱动的储层可压性无监督聚类模型及其压裂布缝优化

  胡诗梦;盛茂;秦世勇;任登峰;彭芬;冯觉勇

  . 2023, 8(6): 767-774.

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  储层可压性评价是提高非常规油气压裂均衡改造效果的先决条件之一.目前储层可压性评价主要依赖测井数据理论解释岩石力学参数,应用效果不均衡.本文利用钻头破岩数据直接反映岩石力学参数的特点,以钻录井和测井数据驱动聚类储层可压性,建立了基于SOM无监督聚类算法的储层可压性聚类模型,手肘法确定最优聚类数,形成了压裂布缝位置参数优化方法.针对塔里木盆地巨厚储层典型直井,开展了三簇射孔布缝位置优选设计.结果表明,钻井钻时、dc指数、钻压、扭矩和测井地层电阻率、声波时差和中子等参数与储层可压性显著相关,可作为特征参数;所建立的模型可有效区分储层可压性沿井筒轴向的差异性,优选同类别储层可压性井段布置裂缝,有望提高均衡压裂改造效果.
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  基于光纤监测的段内多簇压裂效果主控因素研究

  王博;李丽哲;董小卫;刘帅;周福建

  . 2023, 8(6): 775-786.

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  水平井分段多簇压裂是非常规油气效益开发的必备技术之一,明确段内多簇裂缝起裂规律与流体分流主控因素对优化分段分簇方案至关重要.本文针对一口典型分段多簇压裂水平井,首先获取各射孔簇处测井原始数据和测井解释数据,接着基于分布式光纤监测技术,反演段内段内各裂缝起裂顺序、进液比例和产液比例等数据,将测井数据与光纤监测数据进行对比分析,确定影响段内多簇压裂效果的主控因素.结果表明:低水平最小主应力、高脆性指数的射孔簇优先开启;影响前置液比例的测试数据中最关键 4个因素分别是:气测数据>中子数据>伽玛数据>声波数据;影响携砂液比例的测试数据中最关键 4 个因素分别是:气测数据>中子数据>伽玛数据>声波数据;影响产液比例的关键因素是总液分配比和φ×So.本文研究成果对制定水平井分段分簇压裂方案具有一定的指导意义.
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  多场作用下盐穴储气库腔体稳定性的数值模拟研究

  宫丹妮;李景翠;万继方;庄晓谦;Beno?t Brouard;王琳琳

  . 2023, 8(6): 787-796.

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  针对盐岩储气库在多年运行下出现的体积收缩、损伤破坏等问题,以金坛盐岩储气库X腔为背景,根据声呐测腔数据建立真实三维几何模型并采用嵌套式双重网格划分,对应力场和温度场作用下储气库运行 10 年期间进行了数值模拟,并通过模拟结果分析了周期注采工况下不同运行年限盐腔体积变形及腔周损伤规律,预测储气库运营期间腔体稳定性薄弱区域.结果表明,与腔体上部相比,腔体中部平滑位置位移变形量较小;随着工作年限的不断增加,同一位置处腔壁位移变形量逐渐增加,但增加的速率逐渐减小;储气库在运营10 年后体积收缩率达到7%左右,运营期中储气库体积收缩情况有逐年减缓的趋势;盐腔中部至顶板处的腔壁突出位置是储气库腔体稳定性的薄弱区域,在盐穴型储气库造腔设计中应避免该区域的产生.
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  天然气水合物储层仿生井壁稳定剂研制及其作用机理

  王星星;蒋官澄;王国帅;盛科鸣;杨丽丽;董腾飞;贺垠博;陈昊哲

  . 2023, 8(6): 797-810.

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  针对南海天然气水合物弱胶结泥质疏松砂岩储层井壁坍塌、失稳难题,本文从模仿贻贝邻苯二酚基团水下粘附机理的思路出发,利用具有成膜性能的聚乙烯醇(PVA)和富含邻苯二酚和邻苯三酚基团的单宁酸(TA)复配,研制了一种能够在水下环境提高井壁稳定性的钻井液固壁剂—仿生强化井壁稳定剂(JBWDJ).从主动提高粘土矿物颗粒间胶结强度、抑制粘土水化分散、膨胀和稳定水合物构型3 个方面强化储层稳定.实验结果表明:JBWDJ浸泡 16 h后的岩心土块保持形状完整且具有一定抗压强度,而被清水、聚丙烯酰胺、聚胺抑制剂等溶液处理后的岩心土块均呈散砂状;与未处理岩心相比,JBWDJ可将人造岩心抗压强度提高 2.01 倍;SiO2 微球修饰的原子力探针与 5%JBWDJ的粘附力达 2314 nN;3%JBWDJ的水溶液处理后的页岩岩屑滚动回收率为 80.85%,与清水(48.4%)、聚合物固壁剂(52.35%)和氯化钾(26.3%)溶液处理后的岩屑相比,可显著提高岩屑回收率;含3%JBWDJ的钻井液体系岩心膨胀高度仅为 0.9 mm,与不含JBWDJ钻井液体系浸泡处理后岩心土块膨胀高度相比,可将膨胀高度降低 50%.流变测试和储层保护实验评价表明,该JBWDJ具有较好的流变性和一定的储层保护能力.透射扫描电镜(TEM)、红外光谱、扫描电镜(SEM)和能谱元素(EDS)等微观机理分析表征阐述了JBWDJ固壁的作用机理.该JBWDJ通过氢键作用构建了网状结构,吸附在岩心颗粒表面,增强了粘土矿物颗粒间的胶结,并在表面形成致密的仿生膜.且具有较好的抑制粘土水化膨胀、分散的效果,从而实现提高岩心抗压强度,强化储层稳定的目的.同时原位拉曼光谱对比分析表明JBWDJ不改变I型甲烷水合物的结构.通过上述力学性能测试和微观机理表征可得出,JBWDJ可为保障水合物储层井壁稳定提供新材料.
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  油水体系动力学抑制剂及其与乙二醇协同抑制性能评价

  隋金昊;王智;梁璇玑;朱羽墨;宋尚飞;史博会;宫敬

  . 2023, 8(6): 811-821.

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  长庆某油田使用烃类气驱的开采方法,导致井流物具有较高的气油比(30～100 m3/t),本研究针对其输送过程中易出现的水合物防控问题开展了相关实验研究.相对于添加传统热力学抑制剂(THI)的防控方案,动力学抑制剂(KHI)以其用量少、效益高、环保等优点受到越来越多的关注.然而,根据大量油田现场实例及实验研究结果可以发现,单一抑制剂的效果并不理想,传统KHI的抑制效果受到温度的影响很大.在高过冷度的条件下,其抑制作用可能失效.因此,通过在动力学抑制剂体系中加入增效剂,使增效剂与抑制剂产生协同作用,进而增强抑制剂的抑制效果的协同抑制方案成为研究热点.本研究在 500 mL的高压反应釜中开展实验.实验研究了PVP、PVCap两种动力学抑制剂及其与乙二醇(MEG)复配而成的协同抑制剂对水合物生成的抑制性能.在水合物生成过程中,针对复配抑制剂对水合物生成的抑制作用,从抑制剂浓度、最大可承受过冷度以及与MEG复配效果这 3 个角度出发,开展了 42 组实验,测试两种动力学抑制剂的抑制性能.实验结果表明,同等质量浓度条件下,动力学抑制剂PVCap的抑制能力优于动力学抑制剂PVP.PVCap在近 20℃过冷度的条件下依然展现出良好的抑制能力.在PVCap、PVP两者与MEG复配的协同实验中,可以发现他们都表现出了一定程度的协同抑制效果.其中PVCap与MEG的协同效果更为明显.3 wt%PVCap与 5 wt%MEG的协同抑制剂组合在高过冷度(22℃)下,可将天然气水合物诱导期延长至 9 h以上,这一发现表明合理有效的协同抑制方案可以有效提高KHI的抑制性能,有助于推广KHI在国内高过冷环境下油气资源领域的应用,为高效解决高过冷条件下油气生产中水合物防控问题提供技术支持.
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  基于支持向量数据描述的往复式注水泵健康度评价方法

  王文明;张永鑫;侯春来;王禹琪;王海龙;李志伟

  . 2023, 8(6): 822-831.

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  往复式注水泵作为油田注水作业的关键装备,由于恶劣的工作环境,易导致轴瓦、缸体和电机等部件故障,对其进行健康监测及健康度评价,以及时发现异常状态,保障安全可靠的注水作业十分必要.本文提出了一种基于支持向量数据描述的往复式注水泵健康度量化评价方法.首先,考虑到注水泵振动信号非线性、非平稳的特点,在有限条件下提取注水泵振动信号中的特征信息.针对注水泵核心部件多且间距小的问题分析振动信号的测点位置,以搭建数据采集系统.针对振动信号频率成分复杂的特点,利用变分模态分解提取振动数据的变分模态分量,在所有模态分量排列熵的基础上构建高维多域特征集,以描述注水泵的健康状态.其次,针对注水泵实际采集数据过程中,大多数设备处于健康工作状态,故障数据较少,容易造成样本不均衡的问题,利用单值分类方法支持向量数据描述在单值分类问题上的优势,仅使用健康状态运行下注水泵数据样本的特征向量进行支持向量数据描述的超球体模型构建,并引入粒子群优化算法对模型参数进行优化;通过计算注水泵不同健康状态的数据到超球体球心的距离,参考隶属度函数进行公式拟合,实现注水泵的健康度定量评价.最终,为验证该评价方法的适用性,对长庆油田现场注水泵的振动数据进行健康度评价计算,粒子群优化后模型准确率能达到95%,本文所提出的方法具有较好的准确性.
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  基于深度残差网络的接转站工艺流程异常工况诊断

  张蕊;侯磊;刘珈铨;孙省身;张坤;杜鑫;李兴涛

  . 2023, 8(6): 832-844.

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  油气集输站场是油气田地面工程的核心部分.接转站作为集输系统的重要节点,既有设备集中、运行连续性强的生产特点,还容易出现来流比例剧烈波动和设备运行故障等工况异常.接转站运行工况的诊断对油气生产系统至关重要,对于简单设备的异常数据,站场员工尚能进行初步诊断,但对整个站场的大量SCADA实时监测数据,仅靠经验和知识难以实现快速分析处理.与油田现有的阈值报警方法相比,基于数据驱动的诊断方法更加准确智能.在数据驱动的方法中,深度学习方法能够自动提取数据非线性特征,善于处理海量高维数据.根据某油田接转站数据采集与监视控制系统(SCADA)数据的多元时间序列特性,提出一种基于深度残差网络(DRN)的诊断方法,以接转站SCADA系统监测数据为模型输入,工况类别为模型输出建立诊断模型,对接转站异常工况进行分类识别.现场数据的噪声会降低模型对少数类样本的识别能力,通过小波分解对接转站数据进行降噪处理,减弱设备采集干扰,增强模型诊断性能;采用朴素重采样进行数据扩容,缓解现场数据样本量不足,模型难以训练问题;利用正则化方法对大数值权重向量进行惩罚,避免模型对个别变量的依赖.在此基础上提出 8 种不同DRN架构,确定适用于接转站的最优诊断模型,通过多元互信息值法量化各类样本间的相关程度,证明诊断结果的有效性.油田现场的实际数据验证表明,该方法能够用于对接转站工艺流程运行状况进行快速准确的诊断,诊断准确率达 97.3%,显著高于支持向量机(93%)、多层感知机(65%)等经典机器学习方法.该诊断方法对其他油气站场的故障诊断和异常识别具有指导意义.
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  基于复合型倒谱理论的石化管道微泄漏点特征识别及实验研究

  郭岩宝;张敏;何仁洋;林楠;王德国

  . 2023, 8(6): 845-852.

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  随着能源需求的增多,能源运输里程数越来越长.在能源运输领域,石化管道是主要的运输方式,其安全问题至关重要.石化管道的微小泄漏伴随流体内压的增加,会随时发生火灾等安全事故,影响整段管道和站场的安全生产.因此,管道安全性检测是必要可少的. 在油气运输过程中,由于外负载增加、冲蚀等因素造成管道局部应力集中,管壁减薄,表面出现泄漏点,降低了管道安全性能.通过采用声检测装置建立管道微泄漏点安全检测,测试实验中采集多组泄漏数据,分别为Φ0 mm、Φ1 mm、Φ1.5 mm泄漏点等声信号.利用Matlab平台搭建处理声信号的数学模型,分析了声信号的时频域特征.在频域中,声信号出现了回声干扰、电磁干扰等问题.接着,采用倒谱方法分析了声信号频域特征,信号存在频域混叠问题,不同泄漏点的特征无法区分.最后,提出对数谱模型改进倒谱方法处理声信号.由于不同泄漏点具有不同分贝值和频率值等特征.借助分贝值和频率值特征有效地区分频谱混叠的声信号,并避免了频域分析中出现的电磁干扰和回声干扰问题. 分析 3 组数据发现:管道泄漏的孔径与声检测信号的分贝值和频率值有较大影响.随着泄漏孔径的增加,管道检测声信号的分贝值越大,频率也越来越大.此外,管道在未泄漏状态下,由于检测装置内部的电磁干扰也会影响管道声检测信号.进而,以不同分贝值和频率值表征管道不同泄漏孔径,其分贝值分别为NdB0=0.17 dB,NdB1=0.052 dB,NdB2=0.24 dB;频率值分别为:f0 =603 Hz,f1 = 1879 Hz,f2 = 4049 Hz.总之,该方法在管道微泄漏领域具有重要的理论意义与应用价值.
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  管输航煤固体颗粒物污染发展规律研究

  李强;邱姝娟;伍奕;欧阳波;李维嘉;刘鹏;宫敬;王雨墨

  . 2023, 8(6): 853-862.

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  航空煤油作为飞行器燃料,近年来需求量快速增长,成品油管道增输航煤可以提高管道企业的利润.但GB6537-2018 对航煤的质量要求严格,尤其是对清洁性要求很高,因此航煤经管道输送后固体颗粒物等清洁性质量指标如何变化,是否受到管内杂质的影响,是管道企业尤为关心的问题.为了研究航煤的固体颗粒污染物指标随管道输送的变化规律,厘清污染物来源,并分析停输对航煤质量变化的影响,本文提出采用在线浸泡实验法:通过将航煤按计划停输在炼厂和泵站之间,分析停输时在管道不同位置的航煤中颗粒物的沉积变化规律,确定了导致油库收油固体颗粒物含量升高的污染管段及污染物来源.对比在管道内浸泡时和进入末站油罐后,航煤固体颗粒物含量的升降情况,推断不同类型杂质的运移规律.实验发现:(1)地形差异是固体颗粒物污染规律不同的重要原因.对于连续上倾管道,固体颗粒在油流中逐渐聚集成团,砂土铁锈等较重的固体颗粒在底部沉积,轻质的悬浮固体颗粒被油流携带到下游管道,累积量逐渐升高;而对于落差较大的下坡段管道,在坡底位置由于势能作用,重质固体颗粒在坡底沉积,即使被油流携带到下游,也可以停输时静置沉降到底部.因此,对于连续上倾管道,应注意上游重颗粒聚集和下游轻质颗粒聚集现象,定期更换下游泵站过滤器滤芯.对于下坡管道,应注意油流携带重颗粒造成的下游固体颗粒物含量上升和重颗粒的沉降现象.由于含有较多重颗粒物,在质量控制时应注意进行适当进行静置沉降.(2)虽然航煤经管道沿途泵前及末站油罐前多次过滤,但如果管道内杂质过多,航煤到达末站时仍然有固体颗粒物含量超标的风险,所以在管道输送时仍需注重航煤质量的控制.本研究为确定清管频率,保障管输航煤质量提供支撑.