埋地热油管道预热过程周围土壤温度场蓄热量计算

采用原油参数模拟了热油管道预热的热力过程,建立了相应的热力计算模型,并利用有限体积法对东北地区输送大庆原油某管线的预热过程进行了数值模拟,计算得出了预热完成后土壤的蓄热量。对预热过程土壤温度场的变化规律进行了描述。     

埋地管道夏季泄漏土壤温度场及原油分布数值计算

基于分布式温度光纤传感技术检测管道泄漏机理,研究了埋地管道泄漏传热特点,并采用有限容积法建立了管道泄漏多孔介质流固耦合换热控制方程,针对夏季埋地热油管道不同位置泄漏前后大地温度场的变化及原油在土壤中的分布规律进行数值计算,得出了管道正上/下方穿孔泄露后土壤温度场及原油分布随时间的变化关系.研究表明:夏季泄漏初期管道周围土壤温度场变化剧烈,泄漏位置对土壤温度场分布影响较大,检测管道发生泄漏可以使用分布式温度传感技术.     

崩塌落石冲击埋地输气管道数值模拟研究

崩塌是指处在悬崖或高陡斜坡上的岩土体,在重力的长期作用下,发生断裂、倾倒,突然失稳脱离母体,以翻滚、跳跃等形式跌落到坡下的块体运动现象。崩塌后的落石从高处落下冲击到地面,其冲击作用对埋地管道产生很大的影响,严重时将影响管道安全运行。为研究崩塌落石对冲击埋地输气管道的影响,利用LS-DYNA软件对落石冲击埋地输气管道进行数值模拟,根据模拟结果分析了落石冲击力、土体应力以及管体应力和变形情况,得出崩塌落石最大冲击力与速度近似成正比关系,冲击应力在土体中的衰减,其衰减速度比布辛尼克斯法计算的小,土体竖向应力在埋地管道表面将出现应力集中现象,最大有效应力出现在管道顶部。     

挖掘载荷作用下埋地输气管道损伤过程数值模拟

挖掘载荷损伤已成为城市埋地燃气管道损伤的常见形式。挖掘机破坏管道过程就是齿斗直接作用在管道上引起穿孔或者裂缝的过程。利用ANSYS Workbench有限元商业软件,基于非线性分析理论和动力学分析理论,在半无限土介质中,通过对动力参数和接触参数的合理设置,控制挖掘机齿斗的位移随时间变化,对埋地输气管道损伤过程进行数值模拟。结果表明埋地输气管道承受挖掘荷载作用的过程是一个瞬态受力过程,挖掘荷载作用位置点是输气管道最易发生破坏的地方。     

埋地管道原油停输时间的计算

在建立埋地输油管道周围土壤温度场的物理模型时,大多认为温度分布是关于管道中心对称的,因此只考虑对称的一侧,且都为二维计算,简体化了很多方面,这样的考虑是不精确的。结合横向,纵向建立了三维运算模型,使土壤温度场的模拟更接近现实,模拟的结果更加精确。     

天然气集气站场内输气管道小孔泄漏数值模拟

主要对站场内输气管道小孔泄漏扩散的相关规律进行了研究。针对站场内输气管道小孔泄漏的实际情况,采用有限体积法对站场内输气管道的持续泄漏进行数值模拟。同时,在考虑风速、泄漏孔径、泄漏时间等这些对天然气小孔泄漏扩散的影响因素的情况下,用FLUENT 15.0进行数值模拟并总结出泄漏扩散对站场风险的影响等相关结果。通过模拟研究得到:①风速越大,泄漏的天然气越容易扩散,且处于上风向区域的危险区域减小,处于下风向区的危险性增大;②泄漏时间越长,危险性越大;③孔径越大,危险区域越大;④对于天然气泄漏扩散的探测器位置优先选择位于下风向的区域和靠近障碍物背风侧的区域;⑤虽然小孔泄漏的泄漏孔小,但难以检测出来,随着泄漏时间的增长,所产生的风险也是不容小觑的,采用有效的措施,尽可能地杜绝危险的发生。     

某管道防腐层大修土壤温度场的测定研究

原油管线一般采用加热方式输油。管线运行一段时期后,管道外防腐绝缘层会逐年老化,影响管线正常运行,因此需要有计划地安排防腐层大修。大修时,热油管线与土壤建立的稳定温度场遭到破坏,为了保证管线安全生产运行,常常需要对管线周围土壤温度场进行测量。以便监测管道内原油温度的变化。在本文中,详细查阅了大量有关热电偶和土壤温度场的资料,掌握了热电偶测温原理及测温方法,并在实践中进行应用。通过查阅前人关于土壤温度场的研究,对管道周围土壤温度的分布情况有了较为深刻的理解和认识。并分析了采用热电偶测温装置测得的土壤、大气温度数据,得到了管道周围土壤温度场分布的一般规律及其影响因素。     

埋地输气管道泄漏特性实验研究

为给埋地输气管道发生泄漏事故的后果分析提供边界条件，采用自行设计的环道装置，以空气作为实验介质，在不同土壤埋深（0~60 cm）、泄漏孔径（1~4 mm）和泄漏压力（10~50 kPa）条件下进行埋地管道气体泄漏实验，研究不同条件下气体泄漏量、动态压力、泄漏点前压力降的变化规律。对实验数据进行拟合，得到泄漏量与土壤埋深、泄漏孔径、泄漏压力的定量关系式，泄漏量与动态压力幅值的定量关系式，泄漏量与泄漏点前压力降的定量关系式。将计算结果与架空管道气体泄漏量计算的理论模型做对比，通过引入系数 \alpha ，得出适用于小孔泄漏（d ≤ 20 mm）、亚音速流动（P≤ 90 kPa）条件下埋地输气管道泄漏量预测的定量关系式。     

水下输气管道泄漏扩散特性模拟研究

建立了水下输气管道泄漏三维CFD数值模型,同时基于积分模型建立了预测数学模型,研究了不同泄漏速率和水深下气体在水体中扩散的速度、羽流半径以及上升到水面时形成泉涌高度的变化规律,并利用实验验证了两种模型的准确性,两种模型可以准确地模拟羽流特征参数的变化。结果表明：水下天然气管道泄漏扩散经历了初始阶段、充分发展阶段和表面流动阶段三个阶段,在气泡羽流上升过程中伴随着卷吸和紊动沸腾现象;羽流的径向速度近似呈高斯分布并且随着径向距离的增加逐渐降低;羽流的轴向速度随着水深的增加而降低,且在接近泄漏孔口的位置,轴线上羽流的速度急速衰减;随着气泡羽流紊动的发展,羽流半径逐渐向两侧发展并且随着水深近似呈线性增长。     

埋地输气管道腐蚀与防护综述

金属天然气管道在工作环境中容易发生变质和破坏,从而造成腐蚀。文章简述了天然气管道的材料与结构,分析了埋地金属管道腐蚀原因与防护手段,着重介绍了管道防腐涂层技术及其相关内容。     

冷热原油顺序输送土壤温度场数值模拟

摘冷热原油顺序输送不同于输送单种原油,建立了非稳态传热的数学模型,采用CFD软件对输送冷热原油20h后距出站口不同距离管道周围的土壤温度变化规律进行了数值模拟。模拟发现,输送热油,管道周围土壤温度场有不同程度的上升。距出站日越近其温度上升的越明显。随着热油在管道内向前运行,管外土壤温度会有较大幅度的升高但随输油时间的延长增加的幅度会逐渐减小;输送冷油,其周围土壤温度有不同程度的降低。距出站口越近,与管段相对应的土壤温度降低得越大,受管内冷油影响的周围土壤区域越大。     

水下埋地管道泄漏数值模拟

管道泄漏是长输管道的典型事故,也是引起其他一些事故的重要原因。基于水下埋地管道受多种因素的影响,使得研究水下埋地管道泄漏实验有一定难度。采用仿真模拟软件对不同漏口及不同水速下水下埋地管道泄漏情况进行了模拟。通过研究泄漏速度和水流速度分别发生改变时对泄漏油品油相运动的影响,得到了工程实际中水下埋地管道常见泄漏情况的油品运动规律。并进行分析了泄漏速度和水流速度对泄漏油品的影响。模拟的结果与相关理论能够很好的吻合,该结果可为较复杂的水下环境下长输管线的维护和运行技术体系的建立提供一定的理论帮助。     

输气管道安全运行探讨

管道运输具有经济、便捷、安全、输量大、环境友好等优势,是天然气的主要运输方式之一。输气生产中,如果忽视安全工作,就会引起爆炸、火灾、中毒等事故,这不但影响正常输气生产,而且会造成巨额经济损失,并危及职工的生命和财产安全。因此输气工作人员在进行输气生产和管理工作中,必须对日常工作给予高度重视,认真落实安全生产中的每个环节。     

埋地天然气管道泄漏温度场模拟

为了解埋地管道泄漏后附近温度场的分布情况,以便对管道发生小孔泄漏进行泄漏检测,本文对埋地输气管道泄漏前后建立了二维物理模型和数学模型并给出了相应的边界条件。利用计算流体软件Fluent对环境温度、输送压力、泄漏口孔径与泄漏方向四种泄漏工况分别进行了管道泄漏后的数值模拟。结果表明:环境温度、输送压力是决定管道泄漏后土壤温度场分布的决定性因素;泄漏口孔径也会对土壤温度分布造成影响,但影响效果小于环境温度和输送压力的影响;泄漏方向更大程度影响冷影响区的相对位置,而对冷影响区域的大小影响不大。本文最终得到了不同工况下管道泄漏后周围土壤温度场的分布情况,对当前广泛应用的光纤传感器的现场应用有一定的指导意义。     

输气管道投产置换过程工艺研究进展

对目前国内输气管道在投产过程中气体置换现状进行了分析,重点介绍了比较常见的置换工艺,并从安全、效果以及现场实际操作难易程度等方面,考察了不同置换方式的优缺点,确定了不加隔离器的氮气置换方法为最佳的置换工艺。此外还重点介绍了输气管道投产置换过程气体混合规律的研究进展和成果,通过对目前研究现状分析,指出了各研究手段的利弊,在今后的研究过程中需对各置换参数进行更加深层次的研究,不仅要有理论推导和数值模拟,更要对所得结果与现场进行反复验证和修正。     

城镇建筑物附近天然气管道泄漏模拟分析

城镇天然气管道往往分布在人群和建筑物集中的区域,且天然气输送管网越来越复杂,使得城镇天然气泄漏事故成为相较于其他易燃易爆气体泄漏事故发生更频繁、危害更严重的事故。不仅妨碍管道的安全运行、污染环境、造成巨大的经济损失,还会引起中毒、火灾、爆炸等重大人员伤亡事故。对多种泄漏情况进行了模拟分析,掌握天然气管道泄漏扩散的规律,对城镇管网的安全运营有着现实意义。     

埋地管道在不同含水率的土壤中泄漏数值模拟

针对管道在土壤中发生泄漏问题,借助CFD软件及采用有限容积法建立土壤多孔介质中油气水三相流的流固耦合数学模型,分别模拟了管道在土壤含水率为0、0.1及0.2的三种情况下泄漏前后周围土壤温度场变化及油品在土壤中扩散分布情况。模拟结果表明:泄漏前,管道周围温度场分布相同,均呈椭圆形分布,热影响区温度由内向外逐渐降低。泄漏后,三种情况下,油品在土壤中运移趋势基本相同,但由于土壤含水率不同,管道周围温度场变化情况及相同时间内油品的泄漏量不同。     

埋地热油管道原油全凝时间影响因素分析

针对寒区埋地热油管道,采用焓—多孔介质法建立多场耦合作用下停输原油热力模型,以稳定运行时的土壤温度场为土壤热历史,利用Fluent软件迚行停输传热数值模拟与分析。以管道中心点温度降至凝点为管道内原油全凝的判断依据,获得不同工况下的管道中心温降曲线,开展土壤埋深、大气温度、原油初始温度、保温材料等因素对管道内原油全凝时间的影响分析。     

含裂缝缺陷输油管道的抗震性能分析

输油管道是我国石油工业的重要输送手段,由管道裂缝引起的破坏时常发生。为了研究裂缝缺陷对输油管道抗震性能的影响,文章以断裂力学为原理,用有限元方法对埋地管道在有缝和无缝两情况下进行了地震反应的数值模拟,并将结果进行了对比和分析。结果表明,裂缝缺陷会引起管道在地震荷载作用下应力的高度集中,降低管道的抗震性能,进而可能导致管道断裂。因此,在输油管道的设计和研究中,应更加重视裂缝缺陷对管道抗震性能的影响。     

水热耦合对冻土区埋地管道土壤温度场的影响

冻土区埋地热油管道最常见的安全问题是冻害破坏。当环境温度降至冰点以下,土壤中水分的冻结将伴随着水分向冻结前锋迁移,产生不均匀冻胀,加之周期性不可逆的冻融循环,极易造成管道失稳甚至破裂。研究管道冻害成因,应先预测埋地管道周围土壤冻融过程中温度场的变化,以及温度场与水分场的变化关系。采用有限体积法,建立土壤多孔介质水热耦合相变模型,利用SIMPLER算法进行数值求解,为了研究水分对土壤温度场的影响,这里对无水土壤和饱和含水土壤两种极限情况进行对比分析,结果表明：在输油管道运行初期,两种情况土壤温度场接近,随着运行时间的延长,饱和含水土壤温度场偏高,水分迁移和冰水相变对土壤温度场具有一定影响。