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基于改进CEEMDAN⁃熵方法的管道泄漏工况识别

李传宪, 逯雯雯, 石亚男, 杜世聪, 郑琬郁, 李鹏宇

石油化工高等学校学报 2020, 33 (1): 88-96. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2020.01.015

摘要（478）

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PDF （2266KB）（205）

负压波信号的去噪效果和特征向量的提取是影响输油管道泄漏检测准确性的关键因素。针对当前管道泄漏检测准确性较低的问题，提出了改进的添加成对白噪声的完全集合经验模态分解算法（改进的CEEMDAN）对负压波信号进行预处理，将管道上下游压力传感器测得的负压波信号进行CEEMDAN分解，得到多个固有模态函数（IMF），并根据双通道传感器的相关系数原则筛选有效IMF分量，提出基于熵的特征向量，计算有效IMF分量的能量熵、峭度熵以及排列熵，并输入支持向量机（SVM）对不同工况进行分类。通过现场数据验证，改进的CEEMDAN⁃熵方法可以有效提高输油管道泄漏检测的准确性，具有一定的现场应用价值。

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溶气原油乳状液的溶气特性与稳定性研究

李传宪，李桐宇，杨爽，由佳，李晓腾，杨飞，孙广宇

石油化工高等学校学报 2019, 32 (5): 69-75. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2019.05.012

摘要（424）

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PDF （11198KB）（87）

利用带压溶气原油乳化装置在不同溶气环境（CO2、CH4、N2）下对长庆原油进行带压乳化，并通过溶解度测定装置、溶气原油乳液稳定性分析装置、界面张力仪、高压流变仪测得不同气体的溶解度Rs、分水率fv、界面张力γ、界面膜弹性模量εd、溶气原油黏度μ，溶气原油乳状液表观黏度μap。结果表明，油水界面膜的存在会在一定程度上抑制气体从外相向内相的迁移，使溶气原油乳状液的溶解度小于内外相各自的溶解度之和；在溶CO2的环境下，由于其油/水界面张力最小，使其乳化效果最好，形成的带压W/O型乳状液乳滴最为细密，同时由于其油水界面弹性模量最大，形成的带压乳液体系最为稳定，乳液体系较原油体系的增黏率最明显；与之相反，在溶N2的环境下，带压乳液体系的稳定性较差，易于破乳。

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含蜡原油管道停输降温的数值计算

李传宪，纪冰，魏国庆<

石油化工高等学校学报 2019, 32 (3): 95-102. DOI: 10.3969/j.issn.1006?396X.2019.03.01

摘要（303）

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PDF （2765KB）（225）

埋地热含蜡原油管道停输后，当管内原油温度降至析蜡点以下时，原油中的蜡晶将逐渐析出。根据含蜡原油降温过程中黏弹性随温度的变化特点，利用温降过程中储能模量、损耗模量和损耗角的变化与温度的关系提出了划分管道停输温降阶段的方法，即以析蜡点和储能模量与损耗模量相等时（损耗角等于45°）的温度点为临界点，将温降过程划分为三个阶段，并以花格管道为例利用FLUENT软件对原油降温过程进行数学描述和计算求解。另外还选取不同性质的原油对该方法进行验证，得到含蜡原油管道停输温降规律。

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基于优化BP网络的液体管道工况识别方法研究

李传宪, 刘定宏, 李剑, 朱浩然, 路太辉, 何伟光

石油化工高等学校学报 2018, 31 (6): 73-81. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2018.06.012

摘要（371）

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PDF （2153KB）（253）

利用环道实验装置模拟实际管道的不同工况，应用小波分析对原始信号降噪，并利用基于核的主成分分析方法（KPCA）提取处理后泄漏信号的时频域特征值，得到神经网络最终输入向量。由于传统BP神经网络在进行工况识别时容易陷入局部极小值，因此利用遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）对BP神经网络进行优化。结果表明，两种优化后的神经网络相较传统BP神经网络具有更强的识别泄漏工况能力。最后从测试准确度和训练时间两个方面，对两种不同优化算法进行对比并提出其不同的适用情况。

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POA分子在纳米SiO ₂颗粒表面吸附的分子动力学模拟

李传宪，王璐，姚博，郭策，程浩，杨飞，孙广宇

石油化工高等学校学报 2018, 31 (5): 84-92. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2018.05.013

摘要（513）

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PDF （5043KB）（246）

采用分子动力学方法（MD）研究模拟含蜡原油环境中聚丙烯酸十八酯（POA）分子在甲基改性纳米SiO2颗粒表面的吸附行为，构建了包含POA分子的模拟含蜡原油体系在三种不同甲基改性程度的纳米SiO2颗粒表面的吸附模型，分析了吸附能、密度分布、均方位移、径向分布函数等参量。结果表明，未改性的颗粒表面最先吸附沥青质等极性较强的物质；100%甲基改性的颗粒表面最先吸附烷烃；50%甲基改性的颗粒表面最先吸附芳香烃、POA，且50%甲基改性表面更有利于POA分子的稳定吸附，有利于POA分子形成侧链伸展更好的吸附构型。研究也发现，在50%甲基改性的颗粒表面，POA分子与蜡分子（C24H50）之间的相互作用最强，C24H50分子的分布最聚集。此研究为纳米杂化降凝剂中纳米颗粒的有机实验改性提供了理论指导，为聚合物/纳米颗粒降凝剂的作用机理研究提供了方法。

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一种基于融合算法的管道泄漏信号处理方法

李传宪,石亚男,姬中元,张雪立,朱浩然,逯雯雯

石油化工高等学校学报 2018, 31 (03): 81-88. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2018.03.014

摘要（444）

PDF （5255KB）（298）

利用环道实验模拟实际管道泄漏工况，验证了小波去噪的实际效果，通过时频联合分析泄漏信号的衰减过程，从两方面阐述了小泄漏不易被发现的原因，并且讨论了现阶段最常用的小波去噪方法处理小泄漏信号的不足。针对上述问题，建立新阈值函数提高小波去噪方法的信号重构精度，并从数学角度分析了新函数的优越性，提出了基于最大信噪比的盲源分离算法，将小波变换与盲源分离相融合，通过分离已知构造信号说明此方法的适用性，验证该融合算法的实际去噪效果和工业应用价值。

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利用搅拌测黏法研究CO ₂ 溶解对稠油黏度的影响

李传宪,魏国庆,马晓斌,孙广宇,杨飞

石油化工高等学校学报 2017, 30 (6): 66-71. DOI: :10.3969/j.issn.1006-396X.2017.06.013

摘要（409）

PDF （3628KB）（436）

CO ₂在原油中的溶解度能够显著改变原油的流变性质，从而使其在驱油、降黏输送等领域具有广泛应用前景。基于搅拌测黏原理设计了一套带压溶气原油搅拌测黏装置并制定了相应的搅拌测黏方法，从而可在模拟管输条件下对溶CO ₂稠油体系的黏度进行测量。在此基础上，探讨了溶CO ₂压力、剪切率以及温度对CO ₂稠油混合体系黏度的影响。通过研究发现，CO ₂稠油混合体系的黏度随着压力的上升呈指数方式降低，只需2 MPa的溶气压力就可使稠油体系的黏度大幅降低。同时，随着溶解CO ₂压力的增加，CO ₂稠油混合体系的剪切稀释性增强。此外，在同样的溶解压力时，CO ₂的降黏幅度随着温度的降低而增大。该研究结果为CO2降黏输送稠油的可行性提供了技术支撑。

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CO ₂溶胀和CH ₄协同作用下长庆原油流动性的改善

李传宪,阎孔尧,杨爽

石油化工高等学校学报 2017, 30 (5): 86-92. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2017.05.016

摘要（460）

PDF （6209KB）（431）

以CO ₂、CH ₄ 混合气为气源,在地层条件下利用自主研制的饱和溶气原油装置对长庆原油进行预处理,通过逐级降压得到地面集输工况(0~3.5MPa)下的饱和溶气原油。通过溶气原油物性测试装置与高压流变仪分析了气体组成、温度、压力等对饱和溶气原油溶解度Rs、体积系数Bo、凝点TZ、黏度μ 和屈服值τy 的影响规律, 并讨论混合气稀释效应与溶胀效应对长庆原油的影响。结果表明,随着压力升高,Rs、Bo 升高,随着温度降低,Rs 升高,Bo 降低;相同温度、压力下,Rs(CO ₂)约为Rs(CH ₄ )的2倍,但CH4 的溶解明显促进了CO ₂对长庆原油的溶胀效果;n(CO ₂)/n(CH ₄ )=9∶1混合气对长庆原油的溶胀作用最佳,且对长庆原油凝点、黏度和屈服值的改善效果最优。

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超临界CO ₂ 处理对乳状液稳定性的影响机理研究

李传宪,刘亚洁,杨爽,等

石油化工高等学校学报 2017, 30 (4): 32-37. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2017.04.007

摘要（602）

PDF （3529KB）（323）

超临界CO ₂(scCO ₂)混相驱在提高原油采收率的同时,也显著改变采出原油乳液的性质。利用自主研发的CO ₂-原油混相装置在模拟地层条件下对长庆原油进行混相处理,分别使用流变仪、电导率仪和显微镜研究了混相处理前后长庆原油及其W/O 乳液的流变性、稳定性和微观形貌。实验结果表明,scCO ₂处理改变了长庆原油的组成,破坏了沥青质溶剂化层结构,使得失去保护的沥青质胶粒更易吸附于油水界面;scCO ₂ 处理也使得析出的蜡晶尺寸更加细小,数量增加,这将导致乳液黏度显著增大。上述变化导致scCO ₂ 处理后W/O 原油乳液的水滴粒径变小、分布更加均匀,宏观表现为乳液体系的流动性恶化、稳定性增强。

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不加热输油管道最佳清管周期影响因素研究

李传宪,黄晨醒,郁振华,杨飞

石油化工高等学校学报 2017, 30 (3): 66-71. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2017.03.012

摘要（530）

PDF （3887KB）（280）

通过室内蜡沉积实验,建立了适用于杰诺原油的蜡沉积模型,并在满足安全运行的基础上,以日平均动力费用及日平均清管费用的总和即日平均运行成本为目标函数,建立了不加热输油管道的清管周期模型。结合临濮线临邑至赵寨子的站间运行数据,分析了不同出站温度、输量和季节对管道最佳清管周期的影响。结果表明,出站温度的降低会使管道日平均运行成本增加和最佳清管周期延长,输量的增加会使管道日平均运行成本增加和最佳清管周期缩短,地温的升高会使管道日平均运行成本先减小后增大,最佳清管周期延长。

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基于模糊故障树的输油管道压力异常波动分析

王国涛,姬中元,李传宪,陈赫,杨飞

石油化工高等学校学报 2017, 30 (2): 60-70. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2017.02.012

摘要（561）

PDF （4952KB）（348）

针对复杂输油管道压力异常波动事故频发,防控措施效果不理想的现状,应用图论中的故障树分析方法演绎压力异常波动的诱导机制,首次提出并建立了复杂输油管道压力异常波动的故障树模型。以某进口原油管道为例,运用德尔菲法和模糊数学理论求解模型,定性分析与定量计算的结果与工程实际相吻合。运用K 均值聚类方法分析典型基本事件的三个重要度,提出了管网压力异常波动的三元决策树结构,为波动事件的分析和防控措施的优化提供了理论依据。以压力异常波动为切入点,在历史数据不完备条件下,为大型复杂输油管道运行安全与完整性管理领域的研究提供了一种新的思路。

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基于SPS软件的原油管道压力波传递特性分析

杨飞,胡鑫杰,李传宪,姬中元,朱浩然

石油化工高等学校学报 2016, 29 (6): 79-85. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2016.06.016

摘要（505）

PDF （3076KB）（527）

采用SPS软件建立了西部某原油管道仿真模型并与管道实际运行工况进行对比,验证了模型的准确性。在该模型基础上,通过关闭B热泵站1号泵产生压力波动,并根据沿线压力变化模拟研究了管道压力波的传递特性。揭示了传递距离、出站油温、原油密度、出站压力、管径、壁厚、管道弹性模量等对压力波传递速度的影响,拟合
修正得到了针对该西部原油管道的压力波传递速度计算公式。最后通过与实际工况下压力波传递速度的对比,验证了公式的准确性。

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长庆油田川平4 6 - 2 3集输管路运行工况模拟研究

李传宪, 刘帅帅, 杨飞

石油化工高等学校学报 2015, 28 (5): 78-84. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2015.05.016

摘要（420）

PDF （3018KB）（387）

针对长庆油田川平4 6 - 2 3集输管路, 利用管路的现场参数, 通过对比分析优选出合适的流型划分模型、持液率模型、压降模型以及蜡沉积模型。对上述模型编程求解, 分析了集输管路运行压力、温度、持液率、有效内径、气/液相表观流速、蜡沉积速率等随管道长度与运行时间的变化规律。模拟结果表明, 在运行3 6h内, 随管道长度的增加( 除前6 0m) , 结蜡速率减小, 压力降低, 温度降低, 气相表观流速增大, 液相表观流速减小, 持液率减小; 随着运行时间的增加, 同一节点处的蜡沉积速率增大, 压力降低, 温度升高, 气、液相表观流速增大, 持液率减小。

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塔里木稠油及其组分中元素的分布和红外光谱分析

文萍, 崔敏, 李传

石油化工高等学校学报 2013, 26 (6): 16-21. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2013.06.004

摘要（496）

PDF （1994KB）（473）

以塔里木3种稠油为原料, 对稠油进行四组分的分离, 测定了稠油及各组分的C、 H、 S、 N及金属镍、钒、钙、铜、铁、钾、钠和铅的含量, 研究了各金属在稠油组分中的分布, 并进行了红外光谱分析。结果表明, 相同条件下, 3种稠油及其四组分在C、 H元素的含量上差别不大, N元素富集在胶质和沥青质中, S元素主要存在于芳香分、胶质及沥青质中, 3种稠油的饱和分中均含有微量的 N、 S元素。在3种稠油中, 各金属元素在饱和分和芳香分中含量很低, 随着组分的变重, 含量急剧增加。3种稠油中的金属元素主要富集在沥青质中, 其次是在胶质中。3种稠油饱和分的官能团种类几乎无差别,稠油的饱和分红外谱图在28 0 0~31 0 0c m-1和13 5 0~13 9 0c m-1出现甲基和亚甲基的强吸收峰。

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稠油及其组分结构参数和红外光谱的考察

文萍,崔敏,李传,郝海英,邓文安

石油化工高等学校学报 2013, 26 (4): 11-15. DOI: 10.3969/j.issn.1006396X.2013.04.003

摘要（359）

PDF （1522KB）（296）

将委内瑞拉稠油进行四组分的分离。通过元素分析、核磁共振等分析方法研究了委内瑞拉稠油及其组分的基本性质及结构参数,对稠油及其组分的平均结构参数进行分析计算。结果表明,委内瑞拉稠油数均相对分子质量的大小顺序是:沥青质>胶质>芳香分>饱和分,沥青质的数均相对分子质量要远远大于其他3个组分的数均相对分子质量。委内瑞拉稠油的结构参数CT、HT、CA、RA、RT、RN、CN、C.I.大小顺序均为:沥青质>胶质>芳香分>饱和分。委内瑞拉稠油的饱和分红外谱图在2800~3100cm-1和1350~1390cm-1出现强吸收峰,属于甲基和亚甲基的特征峰。羟基、羰基等基团的存在使委内瑞拉稠油胶质与沥青质分子之间及沥青质本身分子形成氢键。

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辽河常渣及其加氢尾油中的酸性含氧化合物

文萍,刘冰,李传,李庶峰,邓文安