天津市大港油田公司第三采油厂
摘要：石油是一种重要的燃料和化工原料，是我国经济发展的重要战略资源，对我们的日常生活来说也不可或缺。随着我国经济的持续、快速、稳定发展，能源安全问题越来越突出，国家相关部门对此类问题愈加重视。石油具有易燃易爆的特性，危险性高，其输运安全问题非常关键，一旦发生泄漏，不仅会对环境造成污染破坏，还会产生一定的经济损失。管道泄漏事故风险较大、后果严重，因此需要研究不同输运参数对管道内部泄漏流场分布规律以及原油在土壤中的泄漏扩散规律的影响，以更加准确预测不同输运参数对泄漏后原油扩散的影响，从而有效处理事故，减少事故损失，为事故后续处理提供指导。
关键词：集输管道泄漏；输运参数；原油泄漏
引言
油田集输管道大部分铺设于土壤下方，如果发生原油泄漏，不能直接有效发现泄漏情况，也不能对泄漏程度进行判断，因此不能具体有效采取抢险措施，而原油在土壤中的扩散时间越长，对当地生态环境、水源产生污染越严重，进一步可能引发爆炸火灾等次生灾害，对管道公司和沿线居民造成不良影响。
1不同参数对管内泄漏流场的影响
1.1输运温度对泄漏流场的影响
温度20℃、30℃、40℃、50℃时，泄漏管段速度比较一致。但在管道主体的流场略有不同，温度越高，流场形状越接近对称的扇形；在温度较低时，扇形向入口处有偏移。这表明，不同输运温度时，泄漏流场在泄漏管段变化不大，但在管道内的流场有变化。靠近管道入口处流速比出口处略大，其原因可能是温度降低导致粘度提高后，入口与出口的流速差异更加明显。随着温度升高，泄漏速率增大，但增大幅度很小。造成这种现象的主要原因在于随着温度的提高，原油自身性质反生了变化，其粘度有所下降，流动阻力减小。
1.2泄漏孔位置对泄漏流场的影响
重力对于泄漏速率的影响几乎可以忽略；重力对于泄漏流场形状亦无影响。其原因可能在于改变泄漏位置，主要是管输介质的重力会对流场造成影响，而原油介质密度较低，重力较小，所以对流场和泄漏速率的影响未能体现。
1.3输运压力对泄漏流场的影响
随着管道内压力的增大，泄漏速率也增大，但是增大速率由大变小，呈非线性关系。此规律在不同的泄漏孔径2mm、5mm、10mm时均成立，这与之前的理论推导相符合，考虑到重力、温度等其他因素的影响，此结果比理论推导更为接近实际状况。还可以发现，随着泄漏孔径的增大，泄漏速率有所提高。
1.4管道直径对泄漏流场的影响
在其他参数不变的情况下，管径增大，泄漏速率增大，但增大幅度很小。在管道日输量不变的情况下，管径增大，流速减小，从理论推导的公式可以看出，初始流速对于泄漏速率影响较小，因此随着泄漏管径增大，泄漏速率有微小下降。
1.5泄漏孔径对泄漏流场的影响
随着泄漏孔径的增大，泄漏速率增大，且为线性相关，此规律与实际情况符合。
研究表明，泄漏孔位置、输运温度、管道直径对泄漏速率影响小，输运压力、泄漏孔径对其影响较大。
输运压力越大，泄漏速率越高，呈非线性相关；泄漏孔径越大，泄漏速率越高，呈线性相关。
2管外原油泄漏扩散影响因素
原油在多孔介质中的扩散主要包含水动力弥散、溶质的扩散、对流作用等，而水动力弥散问题是原油在多孔介质中扩散的基础理论。集输管道泄漏的原油在土壤中扩散，主要受到三个方面的因素影响，即输运参数、泄漏参数以及环境参数，其中输运参数主要由各站场控制，包括：输运压力、输运温度等；泄漏参数主要体现为泄漏孔径和泄漏位置；环境参数主要与外界的土壤参数有关，还受到当地的地形地貌的影响。其中土壤参数比较多样，主要包括温度、含水率、孔隙率等。
2.1管外原油在土壤中的扩散
研究表明，当泄漏10s时，泄漏的原油从管道正下方的泄漏孔流出，在管道下方的扩散区域呈现圆形，并在重力的影响下扩散的深度略大于扩散宽度。
当泄漏20-30s时，除了向下和作用扩散，部分原油向上扩散，在管道四周呈现左右对称分布，形状从半圆形向苹果形渐变。当泄漏发生40s-60s时，泄漏形状从苹果形变化为圆形，左右分布对称，向下扩散深度大于向上扩散高度，管道正上方浓度低于其他方向。
当泄漏80s时，原油浓度分布几乎围绕管道呈圆形，但在重力作用下，管道正上方浓度依旧较低，管道正下方扩散深度略大于扩散宽度。
当泄漏120s时，原油径向扩散净深度约1400mm，扩散宽度约1300mm，此后随时间变化稳定泄漏。
2.2泄漏速率对管外原油扩散的影响
研究表明，当泄漏10s时，泄漏的原油从管道正下方的泄漏孔流出，在管道下方的扩散区域呈现圆形，并在重力的影响下扩散的深度略大于扩散宽度。
当泄漏20-30s时，除了向下和作用扩散，部分原油向上扩散，在管道四周呈现左右对称分布，形状从半圆形向苹果形渐变。
当泄漏发生40s-60s时，泄漏形状从苹果形变化为圆形，左右分布对称，向下扩散深度大于向上扩散高度，管道正上方浓度低于其他方向。
当泄漏80s时，原油浓度分布几乎围绕管道呈圆形，但在重力作用下，管道正上方浓度依旧较低，管道正下方扩散深度略大于扩散宽度。
当泄漏120s时，原油径向扩散净深度约1480mm，扩散宽度约1310mm，此后随时间变化稳定泄漏。
3结束语
本文针对集输管道输运参数对原油泄漏扩散的影响进行了研究，着重于研究不同输运温度、不同泄漏位置、不同输运压力、不同管道直径、不同泄漏孔径对原油泄漏流场的影响，并在此基础上进一步研究泄漏速率对原油在管外土壤中的扩散规律，得到的一些定性及定量的结论可以对工程实际、事故处理提供指导意见。
参考文献
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