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基本信息

項(xiàng)目名稱：
埋地管道泄漏過(guò)程原油滲流及土壤傳熱規(guī)律的數(shù)值研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
此作品基于數(shù)值分析法，模擬了管道泄漏過(guò)程原油滲流規(guī)律及土壤熱波動(dòng)。清晰地展示了原油滲流分布規(guī)律，以及土壤溫度場(chǎng)的變化。為我國(guó)實(shí)施分布式光線溫度傳感技術(shù)提供了一定的理論基礎(chǔ)。
詳細(xì)介紹：
分布式光纖溫度傳感技術(shù)是目前比較前沿的管道檢測(cè)技術(shù)之一，國(guó)內(nèi)還尚未使用。該技術(shù)是以管道泄漏前后周圍空間溫度場(chǎng)的變化為依據(jù)而制定的檢測(cè)方法。具有精度高，數(shù)據(jù)傳輸及讀取速度快，自適性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，極具發(fā)展前景。實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)先研究管道泄漏前后空間溫度場(chǎng)的變化。采用有限容積法建立埋地管道泄漏多孔介質(zhì)流固耦合相變數(shù)學(xué)模型。利用FLUENT軟件數(shù)值模擬了冬季熱油管道不同位置泄漏前后大地溫度場(chǎng)的變化及原油在土壤中的分布規(guī)律。通過(guò)對(duì)泄漏前后土壤溫度場(chǎng)的對(duì)比，結(jié)果表明：管道泄漏后，一定時(shí)間內(nèi)管道周圍土壤溫度波動(dòng)劇烈，由于受環(huán)境溫度的影響，泄漏前鋒原油溫降較快，很快達(dá)到凝點(diǎn)，并出現(xiàn)不同形態(tài)的動(dòng)態(tài)凝油層，致使原油滲流速率降低，熱影響區(qū)范圍變化逐漸趨于平穩(wěn)。且隨泄漏位置的不同，地表溫度變化及土壤中原油分布差異較大。應(yīng)用分布式光纖溫度傳感技術(shù)檢測(cè)管道泄漏是可行的。

作品圖片

  • 埋地管道泄漏過(guò)程原油滲流及土壤傳熱規(guī)律的數(shù)值研究
  • 埋地管道泄漏過(guò)程原油滲流及土壤傳熱規(guī)律的數(shù)值研究
  • 埋地管道泄漏過(guò)程原油滲流及土壤傳熱規(guī)律的數(shù)值研究

作品專業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

撰寫(xiě)目的：分布式光纖溫度傳感技術(shù)是目前比較前沿的檢測(cè)技術(shù)。研究埋地?zé)嵊凸艿佬孤┻^(guò)程土壤溫度場(chǎng)變化及原油滲流規(guī)律，為今后實(shí)施分布式光線溫度傳感技術(shù)檢測(cè)管道泄漏提供一定理論依據(jù)。 基本思路：用室內(nèi)試驗(yàn)觀測(cè)泄漏后土壤溫度場(chǎng)變化及溫度波動(dòng)范圍，用數(shù)值模擬法模擬冬季熱油管道不同位置泄漏前后大地溫度場(chǎng)的變化及原油在土壤中分布規(guī)律，將數(shù)值模擬結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際管線上，為分布式光線溫度傳感器合理布點(diǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

分布式光纖溫度傳感技術(shù)是目前比較前沿的管道檢測(cè)技術(shù)之一。該作品通過(guò)數(shù)值模擬和試驗(yàn)的方法預(yù)測(cè)熱油管道泄漏后土壤熱波動(dòng)變化及原油滲流規(guī)律，得到了比較合理的研究結(jié)果，將研究結(jié)果指導(dǎo)管線可視化在線監(jiān)測(cè)，是科學(xué)合理的。本項(xiàng)研究緊密跟蹤國(guó)際理論與技術(shù)的最新發(fā)展，內(nèi)容深廣，帶有較強(qiáng)基礎(chǔ)性和前瞻性。通過(guò)數(shù)值模擬可以清晰的得到熱油管道泄漏后土壤熱波動(dòng)變化及原油滲流規(guī)律圖像，為實(shí)現(xiàn)可視化在線監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支持。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

提高管線系統(tǒng)泄漏定位精度，不僅可以減少大量的油氣損失，而且還可以保護(hù)環(huán)境及生命財(cái)產(chǎn)不受破壞，管線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)精度對(duì)于管道穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)在應(yīng)用分布式溫度光纖傳感器檢測(cè)管道泄漏之前，必須掌握管道不同位置泄漏后空間土壤溫度場(chǎng)的變化規(guī)律，因此，對(duì)泄漏過(guò)程土壤熱波動(dòng)規(guī)律的探尋具有重大的實(shí)際意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

分布式光纖溫度傳感技術(shù)具有精度高，數(shù)據(jù)傳輸及讀取速度快，自適性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是目前比較前沿的管道檢測(cè)技術(shù)。實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)先研究管道泄漏前后空間溫度場(chǎng)的變化。作品采用有限容積法建立埋地管道泄漏多孔介質(zhì)流固耦合相變數(shù)學(xué)模型，數(shù)值模擬了冬季熱油管道不同位置泄漏前后大地溫度場(chǎng)的變化及原油在土壤中的分布規(guī)律。得出管道在不同位置發(fā)生泄漏后，周圍空間溫度場(chǎng)的變化以及受泄漏點(diǎn)位置不同的影響，溫度波動(dòng)范圍的差異，不同泄漏點(diǎn)泄漏后不同時(shí)刻土壤中原油的分布規(guī)律。研究結(jié)果可為我國(guó)今后實(shí)施分布式光纖溫度傳感技術(shù)檢測(cè)管道泄漏提供一定的科學(xué)依據(jù)。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

[1]陳志剛，張來(lái)斌，梁偉，陶華．復(fù)雜工況下熱油管道泄漏識(shí)別與定位方法研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（6）：151-160． [2]張東領(lǐng)，王樹(shù)青，張敏．熱輸油管道泄漏定位技術(shù)的研究[J].石油學(xué)報(bào)，2007，28（1）：135-138.

同類課題研究水平概述

國(guó)內(nèi)外對(duì)管道泄漏檢測(cè)技術(shù)的研究已不少。并取得了階段性的成果，應(yīng)用較廣范的主要有，噪聲監(jiān)測(cè)，漏磁探測(cè)，放射性示蹤劑檢測(cè)，負(fù)壓波檢測(cè)，壓力梯度檢測(cè)，超聲波檢測(cè)，熱紅外檢測(cè)等，基于埋地管道系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜體系，受多重因素的影響，單一的檢測(cè)方法很難滿足工程實(shí)際要求；面對(duì)復(fù)雜工況往往需要采用幾種檢測(cè)技術(shù)共同作用才能準(zhǔn)確定位。分布式光纖溫度傳感技術(shù)是目前比較前沿的檢測(cè)技術(shù)之一，國(guó)外已經(jīng)成功的應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行管道在線監(jiān)測(cè)，并對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)分布式光纖溫度傳感器所采集的溫度變化可以精確到0.1℃，只要在管道周圍一定空間內(nèi)科學(xué)布點(diǎn)，即可準(zhǔn)確檢測(cè)到管線的泄漏位置。 國(guó)內(nèi)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究還處于初步探索階段。一些學(xué)者基于管道內(nèi)外存在溫差的事實(shí)，通過(guò)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定，當(dāng)管道發(fā)生微小泄漏時(shí)，布置在管道外側(cè)的分布式光纖溫度系統(tǒng)便可感知到溫度的變化 ， 從而發(fā)現(xiàn)泄漏并能精確定位。分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)主要基于拉曼光反射、布里淵光反射和光纖光柵原理，其中基于拉曼光反射的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)( DTS )應(yīng)用較多，基于拉曼散射的分布式溫度傳感技術(shù)最為成熟．該方法可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) ，精確定位( 精度為 (0.5m-2.0m) 基于光纖光柵原理的準(zhǔn)分布式溫度傳感系統(tǒng)在國(guó)外有所應(yīng)用，目前，國(guó)內(nèi)也正在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行某段 10k m管道的泄漏檢測(cè)，可對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)而在實(shí)際管道泄漏檢測(cè)中，由于受到季節(jié)性氣候環(huán)境，管道埋深，泄漏位置，泄漏孔徑大小及土壤孔隙含水率等不同因素的影響，將會(huì)導(dǎo)致熱影響區(qū)的影響范圍大小不等，因此，就需要科學(xué)合理的優(yōu)化管道沿線光纖溫度傳感器的布點(diǎn)位置，以便快速準(zhǔn)確的檢測(cè)到管線的泄露位置，對(duì)管道泄漏后空間溫度及流場(chǎng)分布規(guī)律的基礎(chǔ)理論研究至關(guān)重要。
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