天然气管道泄漏数值模拟研究

研究管道气体泄漏的后果,其目的是在于定量描述和评价一个可能发生的重大事故对公众和环境造成危害的严重程度。利用流体动力学的有关理论和有限元方法,建立天然气在大气中的扩散传播的数学模型和有限元模型,借助有限元软件ANSYS对天然气在大气中的扩散传播情况进行动态模拟,说明应用有限元方法来模拟输气管道泄漏问题是可行的。     

含硫天然气管道泄漏事故数值模拟与分析

苏里格气田水平井斜井段钻遇泥岩,发生坍塌易卡钻、影响钻井速度。为此,通过室内试验优选出无机抑制剂、有机抑制剂形成复合盐钻井液,一次回收率85%,二次回收率75%以上,页岩膨胀降低率最低也达到73%左右,具有强抑制、低失水、高润滑性能且加重性能稳定,携砂性能良好。现场试验8口井,无掉块,起下钻顺畅,电测一次成功。     

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。     

含硫天然气管道泄漏事故数值模拟与分析

高含硫天然气管道在运行过程中由于腐蚀等原因经常会发生孔口泄漏事故,对周围人身安全和环境造成危害。利用CFD软件Fluent对有风状态下高含硫天然气管道发生孔口泄漏后CH4和H2S的扩散情况进行了数值模拟。结果表明,CH4受浮力影响向高空扩散趋势明显,其爆炸范围集中在泄漏口附近;H2S由于初始动量较大,在泄漏孔口附近会向高空扩散,但随着动量的减少和扩散距离的增加,在重力的作用下会逐渐降落到地面附近;对比3m/s和1m/s风速情况下CH4和H2S的扩散情况,在1m/s风速下CH4的爆炸范围会略有增加,高浓度H2S会达到更高的范围,且靠近泄漏口附近的地面浓度会更低。     

高压天然气储运管道泄漏定量风险评估研究

为了评估某在役天然气管道与某房地产新建项目邻近段发生天然气管道泄漏的风险,该研究利用中国科学研究院CASST-QRA定量风险模拟软件,进行了管道泄漏定量风险评估,开展了个人风险、社会风险和事故后果模拟等研究工作.结果表明:该项目管道个人风险水平高于容许下限(1×10-6 a-1),影响间距94.5 m,拟建1#～4#建...     

天然气管道泄漏声源特性及传播机理数值模拟

管道泄漏声源特性和传播机理决定了音波法在管道上的可检测性,管道泄漏引发的音波能量大小和其沿管道传播的衰减程度分别与泄漏口径大小、管道内压和管道长度等因素有关。以天然气管道泄漏时的气动噪声为研究对象,采用适用于高马赫数流场的MÖhring声类比对其进行模拟计算,建立了不同压力、不同泄漏孔径条件下的天然气管道泄漏噪声仿真模型,得到了天然气管道泄漏声源的相关特性,利用试验数据验证了计算模型的准确性。以该声源模型为基础,建立了音波在管道内的二维传播模型,通过模拟结果与现场试验的比较分析,表明天然气管道泄漏音波的超低频段（低于5 Hz）可在管道内传播较远距离并能被声波传感器所探测,从理论上验证了音波法在天然气管道泄漏检测领域的良好应用前景。     

天然气高压管道泄漏爆炸后果评价

应用美国石油学会标准API581,对天然气处理装置内部管道泄漏爆炸造成的物料损失、人员伤亡及财产损失进行了风险评价,计算了站内管线和容器的失效后果,确定了损失面积,以便管理人员进行风险评估,并对相应的安全措施提出了建议,确保天然气处理装置安全运行。     

高压天然气管道泄漏扩散的孔口特征研究

选择天然气管道舱的一部分,在天然气管道的泄漏孔上方建立80×2.1m的关于泄漏扩散的物理模型,通过三大基本方程、组分输运方程和湍流方程建立其数学模型,模拟初始条件为舱室内的天然气浓度为0,以管道上泄漏空的泄漏速率为边界条件的天然气管道在不通风条件下的气体泄漏扩散情况,研究泄漏孔口面积和分布状态对泄漏扩散的影响。结果表明:泄漏孔口面积越大,泄漏速率越快;泄漏面积相等时,泄漏孔口越分散,扩散进行的越慢。     

掺氢天然气长输管道泄漏扩散规律数值模拟

目的探究多因素耦合下掺氢导致的天然气长输管道泄漏扩散规律。 方法以西气东输二线工程为研究对象,采用Fluent软件建立管道二维平面泄漏扩散模型,通过单因素和多因素耦合分析掺氢比、泄漏孔径、风速和大气温度对掺氢天然气泄漏扩散的影响。 结果随着掺氢比增加,甲烷扩散区域的质量分数和宽度减小,而氢气则相反;随着泄漏孔径增大,掺氢天然气扩散的质量分数和范围增加;随着风速增加,掺氢天然气泄漏后扩散的质量分数增加,且分布逐渐向下风向偏移,而扩散高度减小;大气温度对掺氢天然气泄漏扩散的影响不显著。不同因素对掺氢天然气管道泄漏扩散范围的影响程度为:泄漏孔径＞风速＞掺氢比＞大气温度。 结论4种影响因素中,泄漏孔径对掺氢天然气管道泄漏扩散的影响程度最大,因此应重点防范掺氢天然气管道因腐蚀等因素引起的管道开裂、穿孔引起的泄漏。      

无边界气体管道泄漏数值模拟研究

根据无边界气体管道模型的数值模拟分析气体冲击射流时的喷流现象,为管道泄漏检测实验研究提供数值分析的依据。通过改变泄漏孔径和泄漏压力,分别进行流场和声场的变化情况分析。运用Fluent软件对泄漏流场进行数值分析,由速度分布云图和最大速度曲线图可得出在压力改变的情况下,速度变化较大。在剖析流场模拟的基础上,运用Matlab软件对泄漏声场进行数值分析,由泄漏噪声声强与流场参数的关系可得出在压力改变的情况下,声强变化较大。     

高压天然气管道内水合物浆液流动特性的数值模拟

高压天然气管道内水合物的沉降堆积会引发严重的安全问题,而理解水合物浆液流动特性是解决问题的关键。文中运用计算流体力学的方法,利用FLUENT软件对高压直管内水合物浆液的流动特性进行数值模拟,探究入口压强、水合物颗粒体积分数、水合物颗粒粒径和水合物颗粒密度对水合物浆液流动特性的影响。结果表明,在高压天然气管道内,水合物颗粒会沿着管道壁面在近壁面区域发生沉降堆积,且其沉积程度会随着入口压力,颗粒体积分数,水合物颗粒粒径的增大而增加,而水合物颗粒密度对其沉积特性整体影响较大。     

湿气混输管道瞬态输送数值模拟研究

湿天然气在混输过程中管道内会产生凝析液和水,由此带来水合物和腐蚀等一系列安全隐患问题,而现有的多相流模型对湿天然气管道低含液率输送工况的计算适用性较差。为准确预测湿天然气管道的低含液率瞬态流动特性,基于双流体模型和特征线算法提出了一个新的低含液率气液混输瞬态水力计算模型,通过实验验证了模型的计算精度,并针对湿天然气管道长距离输送的供气和储气瞬态过程进行了模拟分析。研究结果表明,建立的瞬态水力计算模型能够较准确地预测湿天然气管道的集液量、集气量、起终点压力变化等瞬态输送过程,模型所采用的差分特征线算法具有较好的稳定性和收敛性。     

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。     

天然气管道泄漏模型

为了得到能适用更广泄漏口径范围的数学模型，更切合实际地预测天然气管道泄漏所影响的范围，基于流体状态方程、质量守恒方程、能量方程和动量方程，结合实际中的限流情况和因紧急切断装置动作造成的不稳定状态，以及管道泄漏处天然气的流速（音速或是亚音速），建立了管道泄漏模型。进而求解出各种工况下泄漏口处的天然气状态参数。求解结果与实际基本吻合，将此管道泄漏模型和扩散模型结合，得出该泄漏所造成的影响范围，使抢修工作更加直观。     

天然气管道泄漏燃爆后果研究

天然气管道发生腐蚀泄漏后遇到明火易发生燃爆事故,研究天然气泄漏燃爆后果对制定应急方案具有重要意义。采用phast软件建立了天然气管道泄漏模型,研究了管道压力、泄漏孔径、风速等因素对天然气泄漏燃爆后果的影响。结果表明,随着泄漏孔径的增大,冲击波压力提前急剧升高,在最高点保持的距离变长,延后急剧下降,整体表现为冲击波压力破坏范围加大,燃爆冲击波影响的范围扩大,且范围扩大明显。随着分离器压力的增大,燃爆冲击波影响的范围扩大,影响范围的扩大量逐渐变小。环境风速对下风向冲击波压力几乎没有影响,对燃爆冲击波范围的影响很小。     

天然气管道泄漏声场特性研究

根据莱特希尔理论可确定天然气管道泄漏处声源为四极子声源,用声强方程和莱特希尔气动力声方程,推导出天然气管道泄漏喷流噪声强度与喷流速度间的关系式。用Matlab软件对天然气管道泄漏声场进行数值模拟,分析了天然气管道泄漏时的声场分布及声压级。结果表明,管道内声波形成驻波且整体声压都很大,管道外为四极子声源所产生的声场,声波的辐射和衰减较快;随着泄漏孔直径D和管内运行压力p0的增大,声场声压p和声压级SPL也增大。该项研究为天然气管道泄漏的进一步研究提供了理论基础。     

YC天然气输气站泄漏后果数值模拟分析

输气站是为管道输送天然气或石油伴生气而建立的各种作业站,输气站中设备高效、安全运行是保证天然气输送的关键。输气站的泄漏后果模拟是为了模拟事故发生后可能造成的影响,进而提高对事故及隐患部位的预测能力,减少事故发生所造成的人员伤亡、经济损失和环境破坏。针对YC输气站泄漏事故,利用DNV PHAST软件进行后果模拟。分析结果表明:相同气候条件下,天然气泄漏扩散范围在泄漏孔径为6.4、25、102、152和813 mm时依次增大;泄漏孔径相同、环境风速一样时,大气稳定度为D较之大气稳定度为F朝下风向扩散距离远;泄漏孔径相同、大气稳定度一样时,风速为5 m/s较之风速为1.5 m/s在下风向气体泄漏浓度小。该数值模拟结果对降低输气站事故造成的经济损失,节约输气站设备维护、检测及运营成本,具有十分重大的意义。     

天然气管道注氢掺混过程数值模拟研究

将氢气掺入已有天然气管道混合输送,被视为低成本转运绿色氢能的重要手段。利用计算流体力学方法数值研究了不同浓度氢气注入天然气管道后的混合过程,对比分析了不同注氢位置、不同注氢管径以及不同注氢量对均匀掺混距离的影响。结果表明：相较于从管道上部或下部注入,从管轴注入达到均匀混合的距离最短,这与注氢口下游气流的湍动强度有关;当从中部注入时,随着注氢管径的增加或注氢量的减小,管内气流湍动强度增强,均匀混合所需的距离缩短。因此,在工况允许的条件下,将注氢口伸至天然气管道管轴处,并适当增大注氢管径,可以实现较快的均匀掺混。     

埋地原油管道稳态泄漏数值模拟

埋地管道泄漏常发生在地面以下,因此准确预测管道泄漏的污染范围和泄漏量可以为后期制定应急抢险方案提供理论支撑,也是建立科学高效的应急管理平台的关键。目前针对输送压力对原油泄漏扩散范围的相关研究报道还不多见。鉴于此,以埋地原油管道泄漏事故为研究对象,采用计算流体力学方法,建立了埋地原油管道稳态泄漏三维物理模型和数学模型。利用FLUENT软件模拟了输送压力为4、8和12 MPa下原油在土壤中的泄漏扩散分布范围和速度场。模拟结果表明:三种压力条件下,原油在土壤中的运移趋势相同,泄漏初期为苹果状,逐步发展为灯泡状,最后呈现花瓶状;扩散范围随着输送压力的增大而增大,管道输送压力从4 MPa提升至8 MPa和12 MPa,扩散距离平均提升22%和38%,但泄漏扩散范围的增速逐渐放缓;原油在非饱和区的纵向扩散能力强于横向扩散能力,平均纵向扩散深度是横向扩散宽度的144%。研究结果可为埋地原油管道制定应急抢险方案提供理论支撑。     

基于PHAST软件模拟氢气、天然气管道泄漏

根据氢气及天然气介质的物理特性,利用DNV_Phast软件对不同程度的管道泄漏和扩散进行模拟分析,通过管道10mm穿孔、管道直径的20%~50%破裂程度对比,确定天然气及氢气管道泄漏后的扩散状态及影响范围,以及发生爆炸及燃烧后对周围的热辐射影响距离。