海底石油資源的開發(fā)重點已經(jīng)由淺海逐漸轉(zhuǎn)向深海,且由于深海環(huán)境的極度惡化,雙層輸油管道在海底石油資源的開采過程中已得到了廣泛的應(yīng)用。然而,由于諸多因素的影響,管道泄漏時有發(fā)生,并且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染及巨大的經(jīng)濟(jì)損失。海底雙層輸油管道的安全維護(hù)已成為石油產(chǎn)業(yè)亟待解決的難題,而管道泄漏檢測是管道安全維護(hù)的必要手段。目前,光纖法、電容法、生物傳感器法及特性阻抗法等泄漏檢測技術(shù),由于其準(zhǔn)確、快速測量等優(yōu)點在輸油管道泄漏檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景,但是其制造成本已相對阻礙了這些技術(shù)的發(fā)展。本課題通過海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物的遷移研究,為泄漏檢測傳感器及光纖的布置提供一些參考性依據(jù)及意見,能夠在一定程度上解決管道泄漏檢測的成本問題。因此,開展海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物多相遷移研究具有重要的應(yīng)用價值。本文以海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物為研究對象,運用介觀模擬及宏觀模擬兩種方式,對漏污染物的多相遷移進(jìn)行了研究;且分析了不同影響因素條件下海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物的介觀、宏觀遷移規(guī)律。主要研究內(nèi)容如下:(1)保溫材料多孔結(jié)構(gòu)模型構(gòu)造。參考實際海底雙層輸油管道保溫材料的孔隙結(jié)構(gòu)特點,利用QSGS方法進(jìn)行理想保溫材料多孔結(jié)構(gòu)模型構(gòu)造。當(dāng)分布概率取0.01,生長率取0.01時,所構(gòu)造不同孔隙率保溫材料多孔結(jié)構(gòu)模型較為理想。(2)保溫材料多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油水遷移介觀模擬。進(jìn)行保溫材料多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油水遷移的介觀模擬,且分析不同控制參數(shù)條件下油水的介觀遷移規(guī)律。雖然油水的遷移過程受多種因素的影響,但保溫材料多孔結(jié)構(gòu)的孔隙率及流體驅(qū)動壓力是多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油水遷移的主要影響因素。(3)保溫材料多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油水遷移阻力系數(shù)獲取。利用以上介觀模擬數(shù)據(jù),獲取不同孔隙率保溫材料多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油水遷移的阻力系數(shù)及阻力系數(shù)隨孔隙率的變化曲線。多孔結(jié)構(gòu)孔隙率越小,油和水所受粘性阻力及慣性阻力皆越大;同時,粘性作用皆大于慣性作用,并且水的粘性作用明顯高于油,而油和水的慣性作用基本一致。(4)海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物多相遷移宏觀模擬。通過模擬分析不同影響因素對海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物的多相遷移作用規(guī)律。泄漏時間、泄漏口位置、輸油管道規(guī)格、泄漏速度、泄漏孔徑、保溫材料孔隙率等對海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物的多相遷移有明顯作用,但流體密度的作用不是很明顯。通過本文研究,獲得了海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物的介觀、宏觀遷移規(guī)律以及保溫材料多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油水遷移阻力系數(shù)隨孔隙率的變化曲線,為泄漏檢測技術(shù)中傳感器及光纖等的布置提供一些參考性依據(jù)及意見。
【學(xué)位單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE88
【部分圖文】：

東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文第一章 緒論1.1 研究背景及意義海洋蘊藏著豐富的石油資源，對海洋石油資源的開發(fā)重點轉(zhuǎn)向深海已是必然[1,2]。高效的開發(fā)海洋石油資源，對我國的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。然而，在開采過程中，管道運輸是石油外輸中最為主要，也是最為快捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的方式[3]。為了提高輸油管道的使用安全系數(shù)，國內(nèi)外進(jìn)行了大量的雙層輸油管道研究。其中，國外對于雙層管的研究始于 20 世紀(jì) 80 年代，主要研究內(nèi)容包括管道的表面性及耐腐蝕性。90年代初，我國也開始了雙層輸油管的研究和開發(fā)[4]。目前，雙層輸油管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致可分為內(nèi)鋼管、防腐層、絕熱保溫層、外套管及內(nèi)管支撐件等五個部分，如圖 1.1 所示；且雙層管保溫結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其中，國外在實際生產(chǎn)中已用于 3000 米的水深。我國綏中油田中心平臺至綏中路上終端的海底管道亦采用了雙層保溫管道。

圖 1.2 海底輸油管道的泄漏及其危害研究海底雙層輸油管道內(nèi)層泄漏污染物多相遷移的問題，有助于解決海底雙層輸油管道設(shè)計施工過程中的實際工程問題、管道泄漏檢測及泄漏污染防治等問題；同時，還可以推動污染物在多孔介質(zhì)中的遷移研究進(jìn)一步向前發(fā)展�？傊�，進(jìn)行海底雙層輸油管道內(nèi)層泄漏污染物多相遷移研究，對控制石油安全生產(chǎn)[12-15]、管道泄漏檢測[16-24]、減少經(jīng)濟(jì)損失[25]以及防止環(huán)境污染[26]都具有顯著的理論和實際意義。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀海底雙層輸油管道的保溫材料為多孔結(jié)構(gòu)，輸油管道泄漏污染物在多孔結(jié)構(gòu)中遷移時，污染物是在多孔結(jié)構(gòu)孔隙中運動的，多孔結(jié)構(gòu)固體骨架表面構(gòu)成了流動的邊界。然而多孔結(jié)構(gòu)骨架和孔隙的幾何形狀是極其復(fù)雜的，亦是極其微觀的。污染物是固、液、氣三相維持動態(tài)平衡的宏觀表現(xiàn)，在污染物遷移的過程中，伴隨著污染物相與相之間以及與多孔結(jié)構(gòu)固體骨架之間的相互作用，其中包括有：污染物的水動力彌散、吸附與解吸作用、化學(xué)反應(yīng)作用等。目前，國內(nèi)外對于海底雙層輸油管道泄漏的研究較少，大部分研究只集中在埋地輸油管道及海底單層管泄漏等方面，然而，以上研究可為海底雙層輸油管道泄漏的研究提供理論與技術(shù)參考。國內(nèi)外對于輸油管道泄

際海底雙層輸油管道保溫材料的孔隙結(jié)構(gòu)特點，利用 QSGS 方構(gòu)模型的構(gòu)造，且通過不同控制參數(shù)條件下的多孔結(jié)構(gòu)模型的為合適的控制參數(shù)構(gòu)造理想保溫材料多孔結(jié)構(gòu)模型。溫材料多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油水遷移介觀模擬上獲取的理想模型，利用 LBM 方法進(jìn)行保溫材料多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油分析不同控制參數(shù)條件下保溫材料多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油水的介觀遷移溫材料多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)油水遷移的阻力系數(shù)擬合上介觀模擬數(shù)據(jù)，通過擬合法獲取不同孔隙率保溫材料多孔結(jié)數(shù)及阻力系數(shù)隨孔隙率的變化曲線。底輸油管道內(nèi)層泄漏物多相遷移宏觀模擬上所獲取的阻力系數(shù)隨孔隙率的變化曲線，計算相應(yīng)孔隙率保系數(shù)，以此系數(shù)作為海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物多相遷移宏通過模擬分析不同影響因素對海底輸油管道內(nèi)層泄漏污染物多研究技術(shù)路線如圖 1.3 所示：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2817966