研究方向二:在油气储运设施健康诊断方面,开创性地将声弹性理论应用于油气管道在线应力检测领域,形成油气管道在线应力超声测试技术,实现了现场管道运行状态下安全裕度直接评判;建立了一套集输油管道压力异常波动分析、防控与智能识别于一体的方法体系,实现对输油管道压力异常波动诱因进行及时识别判断;发明了基于电容型和压电型的非介入式次声波传感器及基于动态压力波幅值衰减模型的泄漏定位方法,实现对输气管道泄漏的精确诊断。
(1)油气管道在线应力超声测试技术
开创性地将声弹性理论应用于油气管道在线应力检测领域,成功解决了变形管段安全裕度评判的技术难题;成功将超声波传播时间测量精度由1ns精确至0.1ns,超声波法检测管道应力精度由50MPa精确至20MPa;提出双向应力状态下纵波声弹性公式,本发明实现了材料表面双向应力的测量;研发了精致便携的智能一体化专用装置,高精度测量管道运行期间危险点处应力值,实现了现场管道运行状态下安全裕度直接评判。相关成果获中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖;申请发明专利8项,授权4项,发表论文30余篇。
(2)气田湿气安全集输与高效处理关键技术与装备
基于高压气液两相临界流动“壅塞”现象,研发了湿气环壁窄缝临界分流取样新方法;基于气-壁、液-壁超声脉冲回波衰减特性差异原理,研发了超声回波积液非介入检测装置;基于高压高含硫湿气集输管路元素硫相变特性,研发了沉积硫主动诱发和捕集技术;利用清管器前进过程中驱动轮与管壁之间的摩擦力驱动涂覆刷旋转涂覆,自主研发了涂膜器;揭示了超声速流动的非平衡气体均匀成核凝结相变规律,自主研发了一套低压降、高效超声速旋流天然气分离装置。相关成果形成关键装备6套:①湿气临界分流取样计量装置;②超声回波积液监测装置;③轴心射流积液清管器;④缓蚀剂自驱动涂膜器;⑤硫沉积诱发捕集装置;⑥超声速旋流分离装置。获中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖、技术发明三等奖,教育部科技进步二等奖;发表论文20余篇,出版专著2部;授权澳大利亚发明专利1项,国内授权发明专利4项,实用新型专利1项,另申请发明专利7项。
(3)输油管道异常波动诱因分析与泄漏智能识别技术
建立了一套集输油管道压力异常波动分析、防控与智能识别于一体的方法体系,开发出长输原油管道全过程泄漏计算方法和技术;提出了以信号处理和计算智能为核心的判断实现策略,给出了工业应用的概念模型和预期流程;明确长输原油管道泄漏过程各因素对泄漏影响规律,提出了负压波法最小可检测泄漏率与敏感点的确定方法,并分析了各因素对最小可检测泄漏率以及敏感点的影响情况;明确了原油管道存在临界泄漏孔径,显著改善原油管道泄漏后果计算精度。相关成果获山东省科学技术奖二等奖;申请中石化技术开发项目1项,授权发明专利3项,软件著作权1项,发表论文20余篇。
(4)基于动态压力波的输气管道泄漏工况诊断技术
发明了基于电容型和压电型的非介入式次声波传感器;发明了基于动态压力波幅值衰减模型的泄漏定位方法;发明了基于压力相关的泄漏定位方法;发明了基于传感器的泄漏检测和定位系统及方法。该技术已在6000余公里管道得到应用,定位精度提高到0.1%,近三年新增利润5亿元。相关成果获中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖,中国石油和化学工业联合会优秀出版物奖图书奖一等奖;授权发明专利4项,授权实用新型专利10项,获得软件著作权3项;形成行业标准1项;出版专著2部,发表论文20余篇。
油气储运设施健康诊断方向重要奖励和人才称号情况表
序号 | 项目名称或人才称号 | 奖励名称或授奖机构 | 等级 | 实验室完成人 | 年度 |
1 | 复杂钻井工况下井筒压力精确控制与工作液关键技术 | 中国石油和化学工业联合会科技进步奖 | 一等 | 王志远等 | 2016 |
2 | 基于声波的输气管道泄漏检测与定位技术 | 中国石油和化学工业联合会科技进步奖 | 二等 | 李玉星等 | 2017 |
3 | 气田湿气安全集输与高效处理关键技术与装备 | 中国石油和化学工业联合会科技进步 | 二等 | 曹学文等 | 2017 |
4 | 高含水期油气集输系统安全高效关键技术与装备 | 教育部高等学校科技进步奖 | 二等 | 梁法春等 | 2017 |
5 | 大型外浮顶储罐优化设计技术及工程应用 | 中国石油和化学工业联合会科技进步奖 | 二等 | 李玉坤等 | 2015 |
6 | 基于声波法的天然气管道泄漏检测与定位技术 | 山东省教育厅科技成果奖自然科学类 | 三等 | 刘翠伟等 | 2017 |
7 | 油气集输管道取样计量与腐蚀控制技术 | 中国石油和化学工业联合会技术发明奖 | 三等 | 梁法春等 | 2016 |
8 | “长江学者奖励计划”青年学者 | 教育部 |
| 蒋文春 | 2017 |
9 | 山东省泰山学者特聘专家 | 山东省教育厅 |
| 蒋文春 | 2015 |
10 | 山东省泰山青年学者 | 山东省教育厅 |
| 刘建林 | 2015 |