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基于动态实时模型的超临界/密相CO2管道泄漏检测研究
| 论文题名： | 基于动态实时模型的超临界/密相CO2管道泄漏检测研究 |
| 关键词： | 二氧化碳;长输管道;泄漏检测;动态模型 |
| 摘要： | 碳捕集利用与封存（CCUS）技术是工业过程中CO2负碳排放的唯一技术选择，CO2管道输送是CCUS规模化应用的关键环节。但由于CO2的高扩散性、窒息性特征,使得经过人口密集区的CO2管道存在潜在的安全隐患，任何意外泄漏都会造成经济损失和环境破坏，因此寻求一种有效、快速的方法对CO2长输管道进行泄漏检测，具有重要的研究意义。 本文首先针对超临界/密相CO2管输泄漏时，剧烈的Joule-Thomson效应会产生较大的温度压力波动这一特点，分析了负压波法在超临界/密相CO2泄漏检测中的优势，对负压波法的基本原理进一步研究，确定了负压波到达管道两端时间差，以及对采集到的压力信号进行降噪处理，是本研究需要解决的关键问题。 针对如何确定负压波到达管道两端时间差这一问题，采用互相关分析法，建立了发生泄漏时的互相关函数模型，并通过特隆赫姆挪威科技大学的密相CO2泄放实验数据进行验证。得到了负压波到达不同传感器位置的时间差，整体相对误差绝对值控制在1.50％以内，结果表明，该互相关函数模型可用于检测CO2管道压力信号下降的时间差。 对于实际工况下的信号采集噪声问题，对上述密相CO2泄放实验数据，人为添加噪声，采用小波变换分解降噪的方法，实现了对含噪声压力信号的滤波降噪，得到符合要求的压力信号曲线，并对其进行互相关分析。结果表明，小波变换分解消除了大部分噪声造成的影响。 针对超临界/密相CO2管道，采用TGNET软件，建立了管道泄漏动态模型，并通过激波管试验数据进行了验证。研究了管道有无泄漏时的全管线压力、全管线流量以及入口压力，出口压力的变化，分析了不同泄漏口形成时间以及不同个数泄漏点对于泄漏检测的影响。结果表明，泄漏形成时间对负压波法不会造成影响;当管道发生多个泄漏时，每个泄漏点产生的负压波在管内传播相互独立，可逐一定位每个泄漏点的位置。 最后，基于以上研究成果，建立了基于动态实时模型的超临界/密相CO2管道泄漏检测方法，并开发了相应的泄漏检测软件。通过延长油田36万吨/年超临界CO2输送方案，分析该方法在检测不同泄漏位置、不同泄漏量情况下的泄漏定位表现。结果表明，该方法的检测精度较高，相对误差的绝对值控制在5.40％以内，满足精度要求，但当泄漏量特别小时，误差相对较大。该研究对我国超临界/密相CO2管道的泄漏检测研究提供了实际案例，具有一定的指导意义。 |
| 作者： | 毕鉴 |
| 专业： | 能源动力 |
| 导师： | 陈兵;林千果 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安石油大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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