基本信息
- 项目名称：
- 埋地管道泄漏过程原油渗流及土壤传热规律的数值研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 此作品基于数值分析法，模拟了管道泄漏过程原油渗流规律及土壤热波动。清晰地展示了原油渗流分布规律，以及土壤温度场的变化。为我国实施分布式光线温度传感技术提供了一定的理论基础。
- 详细介绍：
- 分布式光纤温度传感技术是目前比较前沿的管道检测技术之一，国内还尚未使用。该技术是以管道泄漏前后周围空间温度场的变化为依据而制定的检测方法。具有精度高，数据传输及读取速度快，自适性强等优点，极具发展前景。实施该项技术，应先研究管道泄漏前后空间温度场的变化。采用有限容积法建立埋地管道泄漏多孔介质流固耦合相变数学模型。利用FLUENT软件数值模拟了冬季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。通过对泄漏前后土壤温度场的对比，结果表明：管道泄漏后，一定时间内管道周围土壤温度波动剧烈，由于受环境温度的影响，泄漏前锋原油温降较快，很快达到凝点，并出现不同形态的动态凝油层，致使原油渗流速率降低，热影响区范围变化逐渐趋于平稳。且随泄漏位置的不同，地表温度变化及土壤中原油分布差异较大。应用分布式光纤温度传感技术检测管道泄漏是可行的。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：分布式光纤温度传感技术是目前比较前沿的检测技术。研究埋地热油管道泄漏过程土壤温度场变化及原油渗流规律，为今后实施分布式光线温度传感技术检测管道泄漏提供一定理论依据。 基本思路：用室内试验观测泄漏后土壤温度场变化及温度波动范围，用数值模拟法模拟冬季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分布规律，将数值模拟结果应用到实际管线上，为分布式光线温度传感器合理布点提供科学依据。
科学性、先进性及独特之处
- 分布式光纤温度传感技术是目前比较前沿的管道检测技术之一。该作品通过数值模拟和试验的方法预测热油管道泄漏后土壤热波动变化及原油渗流规律，得到了比较合理的研究结果，将研究结果指导管线可视化在线监测，是科学合理的。本项研究紧密跟踪国际理论与技术的最新发展，内容深广，带有较强基础性和前瞻性。通过数值模拟可以清晰的得到热油管道泄漏后土壤热波动变化及原油渗流规律图像，为实现可视化在线监测提供技术支持。
应用价值和现实意义
- 提高管线系统泄漏定位精度，不仅可以减少大量的油气损失，而且还可以保护环境及生命财产不受破坏，管线监测系统精度对于管道稳定运行至关重要。国内在应用分布式温度光纤传感器检测管道泄漏之前，必须掌握管道不同位置泄漏后空间土壤温度场的变化规律，因此，对泄漏过程土壤热波动规律的探寻具有重大的实际意义。
学术论文摘要
- 分布式光纤温度传感技术具有精度高，数据传输及读取速度快，自适性强等优点，是目前比较前沿的管道检测技术。实施该项技术，应先研究管道泄漏前后空间温度场的变化。作品采用有限容积法建立埋地管道泄漏多孔介质流固耦合相变数学模型，数值模拟了冬季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。得出管道在不同位置发生泄漏后，周围空间温度场的变化以及受泄漏点位置不同的影响，温度波动范围的差异，不同泄漏点泄漏后不同时刻土壤中原油的分布规律。研究结果可为我国今后实施分布式光纤温度传感技术检测管道泄漏提供一定的科学依据。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]陈志刚，张来斌，梁伟，陶华．复杂工况下热油管道泄漏识别与定位方法研究[J].西南石油大学学报，2008，30（6）：151-160． [2]张东领，王树青，张敏．热输油管道泄漏定位技术的研究[J].石油学报，2007，28（1）：135-138.
同类课题研究水平概述
- 国内外对管道泄漏检测技术的研究已不少。并取得了阶段性的成果，应用较广范的主要有，噪声监测，漏磁探测，放射性示踪剂检测，负压波检测，压力梯度检测，超声波检测，热红外检测等，基于埋地管道系统是一个复杂体系，受多重因素的影响，单一的检测方法很难满足工程实际要求；面对复杂工况往往需要采用几种检测技术共同作用才能准确定位。分布式光纤温度传感技术是目前比较前沿的检测技术之一，国外已经成功的应用了该项技术进行管道在线监测，并对实测数据进行分析，发现分布式光纤温度传感器所采集的温度变化可以精确到0.1℃，只要在管道周围一定空间内科学布点，即可准确检测到管线的泄漏位置。 国内对该项技术的研究还处于初步探索阶段。一些学者基于管道内外存在温差的事实，通过室内和现场试验测定，当管道发生微小泄漏时，布置在管道外侧的分布式光纤温度系统便可感知到温度的变化 ， 从而发现泄漏并能精确定位。分布式光纤温度传感器系统主要基于拉曼光反射、布里渊光反射和光纤光栅原理，其中基于拉曼光反射的分布式光纤温度传感系统( DTS )应用较多，基于拉曼散射的分布式温度传感技术最为成熟．该方法可实现实时监测 ，精确定位( 精度为 (0.5m-2.0m) 基于光纤光栅原理的准分布式温度传感系统在国外有所应用，目前，国内也正在应用该项技术进行某段 10k m管道的泄漏检测，可对关键点进行实时监测而在实际管道泄漏检测中，由于受到季节性气候环境，管道埋深，泄漏位置，泄漏孔径大小及土壤孔隙含水率等不同因素的影响，将会导致热影响区的影响范围大小不等，因此，就需要科学合理的优化管道沿线光纤温度传感器的布点位置，以便快速准确的检测到管线的泄露位置，对管道泄漏后空间温度及流场分布规律的基础理论研究至关重要。
