海底输气管道气体泄漏扩散模拟及影响因素研究

为研究泄漏孔径、泄漏点水深以及外部风速对海底输气管道泄漏后果的影响,以某海底输气管道为研究对象,选取两种泄漏孔径,两种泄漏水深,9种风速进行泄漏扩散的模拟计算。计算包含泄漏模拟、气体水中扩散计算及气体在空气中扩散的CFD模拟。最终得到各泄漏工况条件下可燃气体云团体积及影响范围。通过对数据进行归纳分析,得到气云扩散及影响距离的变化规律。结果表明,泄漏速率和泄漏水深会影响海底管道泄漏后气体到达海面的气体释放面积和气体垂直流速,进而影响气云在海面的扩散后果,风速会影响气云扩散的范围和浓度分布。泄漏孔径、泄漏点水深以及外部风速是进行海底管道泄漏扩散分析的关键因素,需要在分析中进行系统性考虑以全面反映海底管道的风险水平。当前分析方法能够较全面地分析以上关键因素对后果的影响,为现场抢险、应急响应等提供判据和输入,有助于完善应急准备分析和制定更加有针对性的应急处置方案。      

海底埋地原油管道泄漏扩散数值模拟

现有文献对原油在海水中的泄漏扩散规律研究相对较少。为此,采用计算流体力学方法,建立VOF模型和多孔介质模型,研究了海水流速和油品泄漏速度对海底埋地原油管道泄漏扩散的影响。计算结果表明:随着海水流速增加,原油扩散至海面的横向扩散距离增加,扩散时间延长,海水流速大于1. 5 m/s时对原油在海水中的扩散影响显著,海水流速为0. 35 m/s时原油到达海面的横向扩散距离为12. 688 m;随泄漏速度增大,原油扩散至海面的时间缩短,与泄漏速度为2 m/s时相比,泄漏速度为8 m/s所用时间缩短约;原油在海泥中的扩散范围随着泄漏速度增加而增大,同一泄漏速度下随着泄漏时间延长,原油在海泥横向和纵向的扩散距离在增长到最大值后趋于稳定,原油在海泥中所受的横向阻力小于纵向阻力。研究结果可为准确预测海底埋地原油管道泄漏范围及制定应急抢险方案提供理论支撑。     

城市埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对城市埋地天然气管道穿孔泄漏扩散问题,结合有限容积法,利用Gambit 2.4建立了天然气管道不同泄漏位置的CFD仿真模型,利用Fluent 6.3分别对天然气管道上部、下部及背风侧3种泄漏工况下,气体在土壤中和空气中的扩散规律进行了数值模拟。研究结果表明,下部泄漏在土壤和空气中的危险范围最大,关闭泄漏管段两端阀门以后,气体扩散危害范围逐渐变小。研究结果为城市埋地天然气管道泄漏事故现场人员疏散及安全抢修提供了理论依据。     

埋地与架空输气管道泄漏数值模拟对比分析

针对目前输气管道泄漏研究考虑因素单一、可靠性较差的不足,在参考前人研究成果的基础上,利用计算流体力学仿真软件对5种情况下的天然气泄漏进行了数值模拟。分别得到了天然气泄漏后的速度、浓度、爆炸范围分布情况：①X方向（水平方向）埋地比架空速度稍大,都存在左偏的逆流区;持续泄漏速度比架空瞬间等值线向右偏移,左上和右下方存在两个速度较大区;Y方向（竖直方向）瞬时泄漏在左侧存在逆流区,持续泄漏等值线呈近椭圆分布,不存在逆流区;埋地管道泄漏0速度线向左偏移;增大孔隙度时,速度等值线左偏移。②气体浓度瞬时架空分布不规则,瞬时埋地呈圆形区域且在泄漏口有小范围高浓度区;持续泄漏高浓度区向右下偏移;持续埋地分布呈对称结构分布,存在左右两个高浓度区;修改孔隙度近地面无爆炸危险。③埋地管道泄漏爆炸范围大且影响时间长,爆炸范围高度呈指数增加,而后浓度随扩散而减低至爆炸下限外;架空管道在85 s前增加且高度比埋地高,85 s后降低;孔隙度越大其影响范围越小。     

埋地输气管道穿孔泄漏扩散浓度的数值模拟

基于有限容积法,建立输气管道泄漏扩散模型。以天然气管道为例分析了管道穿孔泄漏的原因,并进行数值模拟,得出了不同时刻模拟区域内天然气云团的扩散特性,给出了不同时刻爆炸浓度范围。结果表明：埋地天然气管道泄漏后,随着扩散时间的增加,近地面附近区域受气体危险浓度作用时间较长,影响程度较大。该成果为管道安全抢修提供理论指导,也说明应用数值方法模拟埋地燃气管道泄漏扩散规律是可行的。     

基于CFD的海底埋地管道原油泄漏扩散规律

海底输油管道的泄漏会造成严重的经济损失和环境污染.为分析泄漏发生后原油的扩散规律,建立了二维海底埋地管道泄漏物理模型,应用CFD方法,结合VOF多相流模型和多孔介质模型,针对海底埋地原油管道发生泄漏后原油在海泥和海水中扩散规律进行了研究,分析了原油密度和海泥孔隙率对油品扩散规律的影响.研究结果表明:原油密度越小,泄漏原...     

不同土壤对输气管道泄漏扩散影响模拟分析

针对埋地输气管道泄漏气体在土壤中的迁移过程,以FLUENT软件为平台,研究了泄漏气体在土壤中的对流扩散规律,得到泄漏后的气体会在管道泄漏口形成椭球形的高浓度区,以浓度差为主要推动力的横向扩散小于以压力差为主要推动力的纵向对流,该结论与全尺度试验结论吻合。以甲烷爆炸下限扩散半径与地面甲烷质量分数的变化为尺度,研究了土壤性质包括土壤孔隙率、土壤含水率、土壤密度对气体对流扩散行为的影响,得出土壤孔隙率才是影响气体对流扩散行为的重要因素。模拟所得结论为埋地管道泄漏风险评估、事故应急疏散、管道设计与施工等提供了参考。     

海底高压输油管道泄漏事故后果研究

为探究海底高压输油管道油品泄漏后在水体中的扩散规律,对水深为20 m的管道,建立二维泄漏扩散模型,采用流体体积法,模拟不同运行工况下的海底输油管道泄漏扩散过程。对比分析运行压力、水流速度以及泄漏孔位置对油品扩散范围的影响,结果表明：运行压力<3 MPa的输油管道正上方发生小孔泄漏时,溢油到达水体表面的时间随管道运行压力的上升而缩短;如果管道运行压力>3 MPa,随着管道运行压力的上升,油品到达水体表面所需的时间基本不再变化;不同管道运行压力下的输油管道侧方发生小孔泄漏时,泄漏油品到达水体表面所需时间相近,均为30～34 s,且泄漏后的相同时间内管道运行压力越大,油品向下游的迁移距离越远。本研究对海底高压管道泄漏的应急抢险具有一定指导意义。     

水下原油管道泄漏扩散规律数值模拟研究

水下原油管道泄漏难以被发现和预测,这对原油泄漏事故处理提出了很大挑战。文章基于FLUENT软件,分析当（河底/海底）水下原油输送管道发生泄漏时,原油在上浮过程中在水体内部的扩散过程,并研究了在无风或有风条件下,泄漏原油到达水面时的扩散形状和扩散规律。结果表明：在本文的研究条件下,当泄漏油品到达水体表面时,在无风条件下,原油在水体表面呈圆形,随着时间发展逐渐向周围扩散,由圆形变为椭圆形,最终在不同方向呈现的破碎、分离形状发生更大范围的扩散;在有风条件下,原油扩散主要表现为随着风的方向发生漂移,原油形状基本保持不变。     

海底原油管道泄漏检测技术

简要介绍了国内外海底管道的基本状况,对海底管道泄漏检测技术从管道内检测、外检测及新兴起的实时检测技术进行了介绍。     

L485M输气管道水压试验泄漏原因分析

针对某L485M钢级输气管道在水压试验中发生泄漏的现象,对泄漏部位进行了外观检验、理化性能及腐蚀产物分析。结果显示,该管线泄漏点位于管道6点钟位置,管线内壁腐蚀严重,主要表现为全面腐蚀及较深的腐蚀坑;泄漏的主要原因是由于土壤及水等进入管道,钢管内壁受腐蚀减薄,钢管承载能力下降,当试验压力大于钢管承载能力时,钢管开裂泄漏。对于新建管线,建议及时进行管道内部清理,避免对钢管内壁造成腐蚀,对于不能及时投入使用的新建管线,应在内部清理、干燥后进行封堵,避免泥土及水分等进入管线内部而导致腐蚀。     

输气管道泄漏音波传声特性及泄漏识别

介绍了音波泄漏检测与定位的基本原理,研究了管道泄漏音波的传声特性,利用输气管道泄漏检测平台进行了不同输气压力下不同泄漏孔径的泄漏检测试验,分析了不同条件下的声谱特征。根据管道泄漏音波不同信号特征量建立不同条件下的隐马尔可夫模型,对管道泄漏进行了分类识别。试验分析结果表明,该方法有较好的识别率,隐马尔可夫模型应用于输气管道泄漏识别是可行的,且比支持向量机具有更高的识别准确率。该方法为天然气管道泄漏的进一步研究提供了理论基础。     

国内外原油海底管道的修复技术

简述了国内外水下管道的基本状况,综述了海底管道的海面和海底修复技术,包括海面焊接维修法、钢套维修法、机械连接器维修法、海底机械式三通维修法、法兰维修法和水下焊接法等,介绍了它们的优缺点和适用范围。     

X65钢级海洋管道全尺寸疲劳性能试验研究

文章针对X65钢级海洋管道,综合考虑焊接残余应力、应力集中、焊接初始缺陷、管道停输及内部介质压力波动等多因素影响,在国内首次开展了管道四点弯曲+内压联合的全尺寸疲劳试验研究。通过管道全尺寸疲劳性能试验,得到不同规格管道在不同应力幅下的疲劳循环次数,而后依据国际通用的标准规范BS 7608与DNV C203对全尺寸疲劳试验结果进行了量化的评定分析。该研究不仅有利于积累海洋管道全尺寸疲劳性能试验数据,且可为评价海洋管道后续的全尺寸疲劳试验寿命及服役期间的安全运行周期提供定量依据。     

基于ALOHA 的输气管道泄漏危害范围研究

为提高输气管道泄漏危害范围的预测精度,以便在管体泄漏发生时快速合理的设置警戒区域。通过控制变量法,利用ALOHA软件对输气管道泄漏事故进行动态模拟和后果趋势分析,并结合多元线性回归拟合影响因素与伤害距离的关系。结果表明,管道长度、管道压力的增大会使管道泄漏导致的危害范围增大,随着泄露孔径的增大,危害范围呈现先增大后减小的趋势,风速增大、地面粗糙度的增加,有利于减小泄漏导致的危害范围;多元线性回归的拟合精度较高,平均相对误差为2.15%;单因素分析表明,泄漏孔径、管道长度、管道压力、风速对泄漏导致的危害范围影响显著,而地面粗糙度对危害范围的影响不显著;通过在最不利条件下进行实地模拟,发现室内外的甲烷扩散体积分数超过了AEGL-1的极限值,说明居民区与管道的安全距离不够,应扩大安全距离或采取其他必要的防护措施。研究结果可为输气管道泄漏事故的有效预防和应急处理提供实际参考。     

沿海地区管道漏油分布模拟及试验验证

某沿海埋地输油管道发生大量漏油事故,为准确定位漏油在地下的分布范围,基于多孔介质中的多相流理论研究该沿海输油管道在地下的泄漏扩散分布特点。通过构建沿海埋地输油管道的泄漏物理模型,对地下漏油的渗流扩散开展计算流体动力学(CFD)仿真模拟。泄漏发生后,漏油在管道输送压力驱动下会驱替周围的水分,形成一个水包油的地下漏油区;泄漏停止后,地下漏油以水包油的形式较稳定地分布在地下区域。结合1 200 t的漏油总量可获得本次泄漏半径约为83 m,通过对泄漏点附近区域钻孔工程试验验证,钻孔测量漏油的分布范围结果与仿真结果吻合较好。模拟获得的漏油分布规律可为沿海埋地输油管道的应急抢险提供理论支持。     

天然气管道阀门内漏声发射检测系统设计及试验研究

针对天然气管道阀门运行过程中承受较高压力易发生内漏且内漏不易被发现的问题,设计了基于声发射理论的阀门内漏检测系统,并在基于LabVIEW图形化编程语言基础上开发相应的检测分析软件。应用该检测系统对某内漏阀门进行室内检测试验研究。试验结果表明：4层小波分解后的声发射信号时域A4,D4,D1频带均方根值,频域A4,D4峰值与阀门内漏程度有良好的相关性,该系统可以有效地对运行过程中天然气管道阀门内漏程度进行无损检测与识别。     

浅谈输气管道试压问题(续完)

对输气管道试压介质及试验压力值进行了论述，阐述了水压试压与输气管道安全、可靠的关系。对ASMEB31．8“输气和配气管道系统试压”进行了解读。提出了输气管道水压试验程序。     

海底热油管道停输温降的数值模拟及影响因素

为研究海底热油管道的停输温降,建立海底热油管道传热计算的二维简化模型,通过结构化网格细化"钢管-保温层-钢管"3层结构,得到在正常工况下海底热油管道周围的海泥温度场,并以此为基础研究海底热油管道停输温降的影响因素,对海底热油管道的设计和生产管理有一定的指导意义。     

海底天然气悬空管道的动力学分析

海底悬空管道在受到波浪或海流的涡激振动作用时易发生共振,严重时会导致管道失效,为了减少或避免共振的发生,有必要弄清导致海底管道发生共振的各因素相关联系。以海底天然气管道为研究对象,在ANSYS中建立了管道模型;采用ANSYS模态分析方法,对海底天然气管道的固有频率进行了研究,分析了管道跨长、边界条件和管径三个影响因素对天然气管道固有频率的影响．总体来说,管道跨度越短,固有频率越大;管道两端约束条件越少,固有频率也越小;管径越小,固有频率越小。这样可以通过改变或优化管道跨长、约束条件和管道尺寸来减少或避免海底悬跨管道发