本成果根植于我校储运学科张英教授、严大凡教授、张劲军教授为代表的几代人、数十年基础研究和工程应用的深厚积淀,并根据生产需求和科技发展不断提升与拓新。
易凝高粘是我国原油的特点,其安全、高效管道输送是国际难题。基于流变学、流场-温度场耦合仿真等理论与方法,国际首创以粘性流动熵产为相似准则的工业管道改性原油输送模拟的理论和技术,形成了长距离多品种原油智能掺混输送、加剂改性顺序输送、间歇输送、冷热油交替输送等新一代易凝高粘原油高效、灵活输送技术;原创性提出了电-磁场综合改性、电/磁场-化学剂协同改性新方法;融合复杂系统可靠性与韧性理论、以及嵌入知识的机器学习方法,创新了原油管道初凝风险评价与智能预警技术,形成了从管道到管网、流动保障与数据科学及系统科学相结合的原油管道智能流动保障与弹性输送系列技术,并向原油管道韧性输送与保供的理论与技术拓新发展。
研究成果已成功应用于我国西部能源战略通道、“一带一路”地区管道等多条国内外原油管道,解决这些管道建设和运行的系列关键难题,为国内某原油长输管道初凝抢险提供了有效技术支持,也将为碳中和背景下原油管道弹性输送提供新的解决方案。获2014年国家科学技术进步一等奖、以及省部级科技进步奖11项。
图1 粘性流动熵产模拟准则示意图
本研究成果的技术本质是原油的降凝降粘减阻、保障安全可靠运行、节能低碳,可解决多品种原油管道掺混/顺序输送、原油管道低输量/超高输量输送、原油管道初凝/凝管风险评价与预警等多种原油管道生产问题。其中,韧性输送与保供技术可移植、辐射应用于其他油气管道/管网,降低运行风险和能耗,实现风险预警与决策辅助。
我国所产原油大多易凝高粘、流动性差、输送能耗高、管道初凝/凝管风险大;在原油劣质化、来源多元化的背景下,输油管道普遍遇到多品种、物性差异大原油的输送难题。保障流动安全、节能减阻、灵活高效,是输油管道的永恒目标。未来在“碳中和”目标约束下,原油管道运行模式将发生重大变化,低输量运行、间歇输送、超高输量运行,将可能成为新常态。两者叠加,对物理视角下的原油流动保障、弹性输送技术提出了更高要求。能源结构调整、管网快速发展,显著增大了油气运输的复杂性与不确定性。在“全国一张网”背景下,供需波动、潜在扰动、多能融合给油气管网的安全、高效、灵活运行和保供带来了新挑战,而人工智能、数据科学等科技新发展,也提供了历史性新机遇,为系统视角下管网可靠性、韧性技术的创新与工业应用提供了广阔前景。
成果由中国石油大学(北京)单独持有,已授权发明专利。
图2 发明专利证书、获奖证书
合作开发、技术服务和咨询、技术许可。
张劲军,二级教授/博导,研究方向:原油流变学与油气管道输送技术。长期从事易凝高粘原油流变学与管道输送技术、原油管道流动保障理论与技术研究,在原油流变行为及其机理、原油粘弹-触变本构关系、原油结构流变行为测定方法、改性原油剪切和热历史效应模拟理论与方法、原油改性输送技术、冷热原油交替输送技术等方面的研究取得重要理论与应用成果,带领团队解决了我国西部能源战略通道——西部原油管道建设和运行中的核心关键技术难题。获国家科技进步一等奖1项,省部级科技进步奖11项,发表论文400余篇(其中SCI、EI论文200余篇),所指导的博士学位论文入选“全国优秀博士学位论文”,享受国务院政府特殊津贴。中国力学学会理事,中国化学会-中国力学学会流变学专业委员会主任委员;中国石油学会石油储运专业委员会委员、院校工作部副主任兼秘书长;北京石油学会石油储运与应用专业委员会委员;《Petroleum Science》《石油学报》《中国石油大学学报(自然科学版)》《油气储运》《石油科学通报》《Petroleum Research》编委。
李鸿英,副教授/博导,研究方向:易凝高粘原油流变学与管道输送技术,原油管道流动安全保障。获省部级科技进步奖6项,发表论文100余篇。中国化学会-中国力学学会流变学专业委员会委员兼秘书。
苏怀,副教授/博导,研究方向:油气管网系统可靠性评价与优化,油气储运系统数据分析,综合能源系统可靠性评价与优化。获省部级科技奖2项,发表论文60余篇,申请/授权发明专利40余件。担任《Petroleum Science》杂志副主编、《油气储运》杂志青年编委、中国石油学会青年工作委员会委员、北京能源与环境学会京津冀专家委员会委员。
韩善鹏,高级工程师/硕导,研究方向:易凝高粘原油流变学及管道输送技术,原油管道流动安全保障。获省部级科技奖1项,发表论文20余篇,申请/授权发明专利10余件。担任中国石油大学(北京)工程训练中心主任。
杨兆铭,博士后,研究方向:油气管网系统、综合能源系统韧性评价与优化,以第一作者发表论文26篇、通讯作者2篇,第一发明人申请发明专利10件。《油气储运》杂志青年编委。
谢意蔚,博士后,研究方向:原油流变学与管道输送技术,以第一作者发表论文7篇,第一发明人申请发明专利5件。《油气储运》杂志青年编委。
联系方式
成果完成人(团队):
李老师 13671175401,lihy314@163.com
科学技术处(技术转移中心):
杨老师 010-89735362
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