西北地区埋地输油管道泄漏三维数值模拟研究

试验研奔 李林： 西北地区埋地输油管道泄漏三维数值模拟研究 西北地区埋地输油管道泄漏三维数值模拟研究 李林 摘要 ：以西北某热油管道为例 ，利用有限容积法建立三维流动传质数 学模型，模拟油 水在埋地 管道周围土壤 中的两相流 ；再利 用CF D软件 ，分别模拟冬季不同位置的输油 管道发生泄漏后周 围土壤温度 场的变化和泄 漏油品在土壤 中的扩散 情况。模 拟结果表 明 ：在 输 油 管 道 发 生 泄 漏前 ， 管道 周 围 已经 形 成 了 比较 稳 定 的 温度 场 ； 管道 泄 漏初 期 ，大地温度场 变化迅速 ，并很快形成一个热影响区域 ；泄漏一段 时间后 ，先锋油品 移动 速 度 减 小 ，油 品 开始 向管道 上 方 和 下 方扩散 ；不 同的 泄 漏位 置 ，周 围的 大地 温 度 场也在 变化 ，泄漏 油品在 土壤 中呈现 形状 各不 相 同的扩散 分布 。 关键词：埋地管道 ；泄漏 ；三维数值模拟 ；温度场 Do i ： 1 0 39 6 9 i i s s n 1 0 06 -6 8 9 6 2 01 6 2 0 0 8 Thr ee Di m ensi onal Num er i c al Si m ul a t i on of Bur i ed O i l Pi pel i ne Leaka ge i n t he Nor t hw es t of Chi na Li Li n Ab s t r a c t： U s e d h o t oi l p i p e l i n e i n n or t hwe s t a S a n e x a m p l e s e l e c t fini r e v o ume me t h od t o e s t a bl i s h a t h F e e -d i me n s i on a l flo w a n d ma S S t r a n s f e r ma t he ma t i c a l mo de 1 t o s i m u l a t e t w0一 p h a s e fl ow o f oi l a n d wa t e r i n t he s ol 【a r ou n d t he b u r i e d pi pe l i ne U s i n g CF D s o f t wa r e， s i mu l a t e pi p e l i ne l e a k a t d i ffe r e n t po s i t i o n s i n W i n t e r r e s p e c t i ve l y C a u s e d b y t h e di ffu s i on o f o i l pi p e l i ne t he S U r r o un di n g s oi l t e rnp e r a t u r e fi e l d c h a n g e s a n d oi l l e a k a g e i n t he s oi l s p r e a d Th e s i mu l a t i o n r e s u I t s s h OW t h a t a r e l a t i v e l y s t a b l e t e rnp e r a t u r e fie l d h a S b e e n f or me d a r oun d t h e Pi p e l i n e b e f o r e t h e p i p e l i n e i s l e a k i n g 1 n t he e a r l y s t a g e o F pi p e l i ne l e a k a g e 。 t h e e a r t h t e rn p e r a t ur e fi e l d i s c h a n gi n g r a pi dl y a n d d h e a t a ffe c t e d a r e a i s r a P i dl y f 。r me d Af t e r d p e r i od o f t i me， t h e s p e e d o f mo v e me n t of t h e p i o n e e r oi 【 de c r e a s e d， a nd t h e oi I b e g a n t o s p r e a d t o t h e u p p e r a n d l o we r p a r t o f t h e pi p e Af t e r t h e oi 【 pi pe l i ne l e a k t h e d i f T e r e nt l e a k a g e p os i t i o n， c o r r e s p on di n g t o t h e l o c a t i on o f t he e a r t h a r ou n d t h e t e mpe r a t u r e fie l d i s a l s o c h a n g e d， t h e l e a k a g e o f “ oi l i n t h e s oi l Wa S s i g ni fi c a nt l y di ff e r e nt f r o m t h e s p r e a d of- t h e di s t r i b u t i on K e y W Or d S： bu r i e d pi p e l i n e； l e a k a g e； t h r e e di me n s i on a l nu me r i c a l s i m u l a t i on； t e rnp e r a - t u r e fie l d 埋 地管道作 为主要 的油 品运输工具 ，具有经 济、安全 、环保等优点。但是在近几年 ，由于管道 数量不断增多 、管道使用时间不断增长以及一些人 为因素的影响，经常会发生管道泄漏事故 ，所以制 定一种合理的埋地管道泄漏检测方案尤为重要 。 以西北某热油管道为例 ，利用有限容积法建立三维 流动传质数学模型 ，模拟油水在埋地管道周围土壤 中的两相流 ；再利用 C F D软件 ，分别模拟冬 季不 同位置的输油管道发生泄漏后周 围土壤温度场发生 的变 化 和泄漏 油 品在土 壤 中的扩 散情 况 。 管道泄漏物理模型 建立埋地管道三维物理模 型 ， 对泄漏管道及 周围土壤区域进行模拟 ，其结果如图 1 ( a ) 所示 。所 模 拟 的原 油 管 道 埋 深 为 h，管 径 为 D ，模 拟 的土 壤 区域 为管 道 周 围 L 日 的