长距离成品油管道水体溢油范围定量计算方法研究与应用

发布时间：2020-08-02 21:07

【摘要】：截至2015年我国输油管道总里程已达4.8万公里,其中成品油管道穿越大量河流、湖泊等水体环境敏感区。管道一旦在此区域发生泄漏,将会对水环境造成严重的污染。通过预测管道泄漏后的油品在水环境中的溢油进程可以评估泄漏的影响程度,指导管道泄漏应急工作。本文通过分析油品的理化性质和在水环境下的溢油进程,对输油管道在水环境中发生泄漏时所造成的影响进行了定性分析。基于河流湖泊的水体环境特征,采用理论研究和数值模拟相结合的方法,建立了两种成品油管道水体溢油范围定量计算方法。方法一通过对溢油行为与归宿的相关计算模型进行系统研究,建立成品油管道水体环境溢油影响计算模型,运用伯努利方程估算油品泄漏量,采用Lehr扩散修正模型、简化的Navy漂移模型、Fingas简化性蒸发方程及准二级吸附速率方程模拟了溢油的扩散、漂移等过程,基于该模型编制成品油管道泄漏水体污染影响评价软件。方法二建立了河流穿越成品油管道泄漏扩散数值模拟模型,应用CFD软件对水底管道和埋地管道两种情况的溢油扩散范围进行定量计算,并研究了泄漏孔径、泄漏速度、水流速度和风速变化对溢油扩散的影响。以某管道穿越段泄漏事故为案例,应用两种模型定量计算泄漏事故溢油扩散范围,并对比分析了两种方法的计算结果,给出了推荐的应用场景。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE88
【图文】：

浮油,水流方向,风向

惯性力和粘滞力四种因素的约束[44]。起初，重力起主要作用，当发生瞬间大量其扩散速度要比连续缓慢溢油大得多。随着时间的推移，重力对油的影响减小界面张力的力量继续使油扩散，溢油在水面形成中间部分比边缘部分厚的薄膜量之间的转换发生在泄漏发生后的最初几个小时。此后油膜在粘度的阻力作用速度显著降低。随着溢油在水面上扩散形成薄膜后，进一步的扩散主要是靠水作用。3.2 漂移过程除了其自然扩散的趋势外，水面上的浮油还会在风场和流场的作用下沿着水面浮油靠近陆地且风速低于 10 公里/小时，浮油通常以表面水流速的 100%和风3%的矢量和运动，在这种情况下，风一般不起重要作用。然而，如果风速大于 20 公里/小时，且浮油离陆地较远，则风力对浮油的运动用。图 1 给出了浮油在风和水流的作用下引起的运动。另一个非常小的影响因里奥利效应现象，即地球的旋转将一个在北半球移动的物体稍微向右边偏转，球则向左边偏转。

蒸发曲线,蒸发曲线,溢油,油膜

图 2-2 几种典型油的油蒸发曲线程油进入水体后，油组分以分子状态均匀进入水相中的过总量的 1%，相对于蒸发量，溶解量很小，因此在分析油的溶解量和溶解速率取决于溢油组分的物理性质和周最大，其余组分在水中的溶解度都很低。溢油组分溶解过 8~12 个小时之后，溶解率呈指数关系下降。溶解于水当溶解于水体中的油组分浓度达到 0.01-0.1mg/dm2时，程膜破碎形成微小油滴进入水体的过程。分散过程通常分膜破碎成油滴的成粒阶段；破碎波和浮力的净作用使油油滴在油膜内的再结合阶段。溢油分散程度的大小受坏力等因素的制约，其中水体紊动越强，油膜越薄，油膜

事故统计,管道泄漏,加拿大,严重事故

—2011 年美国重大管道事故原因比例，可以看最多(占 23.5%)，其他原因、腐蚀和材料/焊接18.5%和 18.4%。对于危险液体管道和输气管道在 23%左右，挖掘破坏和其他原因也比例较高环境较为复杂，易出现材料/焊接/装备和腐蚀件屡见不鲜。集气管道长度则相对较短，但由高的腐蚀性，所以腐蚀失效事故最多（占 50设施工活动频繁，挖掘破坏（占 37.8%）为配事故分为严重事故、重大事故和一般事故。严治疗的管道事故。重大事故则比严重事故的涵财产损失和泄漏后果也考虑在内，可定义为以 5 万美元；③高挥发性液体泄漏 5 桶以上或其意外火灾或爆炸。一般事故指除严重事故和重。

【参考文献】