水下管道微孔溢油扩散特性及油滴尺寸分布

对水下油管微孔泄漏进行了有关数值模拟及实验研究。首先采用计算流体动力学(CFD)方法对微孔泄漏后的油气两相混合物的运动特性进行了数值模拟,模拟结果表明随着含气率的增大,溢油在海表面横向扩散范围逐渐增大,且其变化接近线性分布;泄漏速度对溢油羽射流形态影响较大,随着泄漏速度的增大,水下溢油羽射流的截面宽度逐渐增大,油滴上升速度较快,且油滴直径不断减小;其次,对泄漏后的油滴尺寸进行了实验测试,实验结果表明泄漏量对油滴尺寸大小有较大的影响,随着泄漏量的增大,油滴获得了更大的出流速度,形成更多更小的油滴,当泄漏量增大到一定程度时油滴逐渐趋于雾化。     

海底管道油品泄漏速度的影响研究

为了预测海底管道泄漏油品的扩散规律,解决油品泄漏后的回收处理问题,文中基于计算流体力学CFD的基础,选取k-ε模型和VOF模型建立数值模拟仿真模型,根据不同泄漏速度,模拟了原油泄漏后的扩散情况。通过不同的泄漏速度的分析可以得出:泄漏速度低时,射流持续时间短,发生在海底且横向扩散位移呈线性变化,泄漏速度高时射流时间长,发生位置较高,横向扩散位移分成三个阶段:扩散-短暂停止-扩散。且随着泄漏速度的增加,其对横向位移的影响越来越小。该研究可为海底管道漏油应急预报系统提供理论参考。     

水下输油管微孔溢油的实验研究

目前大部分溢油研究都是针对大孔径泄漏进行的。文中对水下管道微孔(直径小于5 mm的孔)泄漏溢油进行了实验研究,获得了不同尺寸微孔泄漏与出流系数的关系、不同泄漏量时溢油油滴上升至水面的时间以及泄漏产生的浮羽射流的形态。实验结果表明,出流系数会随着泄漏孔孔径的增大而变大,而泄漏量的增加则会明显缩短溢油上浮至水面的时间,增大羽射流宽度。研究对水下微孔泄漏的溢油扩散提供了实验参考,为今后微孔溢油的相关研究打下基础。     

套筒对波流作用下桩基局部冲刷防护试验研究

为减轻桩基局部冲刷对近海结构物稳定性造成的影响,采用套筒作为冲刷防护措施。在波流水槽中开展局部冲刷物理模型试验,改变波流条件、套筒相对高度和直径,记录套筒内外冲刷过程及冲刷深度发展历时,利用地形扫描仪测量冲刷后的床面形态,分析各工况下冲刷坑形态的差异,讨论影响套筒冲刷防护效果的主要因素。试验结果表明：套筒结构具有较好的防冲效果,本试验工况下,筒内冲刷深度最高可减小70%,筒内外最大冲刷深度可减小40%左右。套筒高度对筒内冲刷的影响比套筒直径更为显著,筒内最大冲刷深度随套筒高度的增大而减小。套筒直径主要影响筒外冲刷,套筒埋置于初始床面以上时,筒外最大冲刷深度随直径的增大而减小;随着套筒高度逐渐减小,直径对筒外冲刷的影响越来越小。     

波流联合作用下海底管道侧向运动数值分析

研究旨在提出波流联合作用下海底管道侧向运动数值模拟分析方法。通过建立三维离散刚体模拟海床,梁单元模拟海底管道,设置了两个载荷步模拟管道与土壤接触的过程,解决了实体模型不易收敛的问题。分析了不同管—土法向行为接触刚度、不同管—土切向行为摩擦系数、不同波流参数以及不同单位长度管道水下质量对海底管道侧向运动的影响。研究表明：海底管道的最大等效应力、最大侧向位移、最大接触压力以及最大横向摩擦剪应力对于管—土法向行为接触刚度的变化并不敏感;管道的最大侧向位移随着管—土切向行为摩擦系数增大而减小,呈现出线性变化的关系;当波高一定时,管道的最大侧向位移随着流速的增加而增大,并且波高越小,最大侧向位移随流速增加的速度明显越大;管道最大侧向位移随着单位长度管道水下质量的增加而减小,并且呈现出线性变化的关系。     

基于VOF方法的海底管道溢油扩散数值模拟研究

在海底输油管道运行过程中,管道渗漏、穿孔及破碎都会导致原油泄漏。对溢油运动的轨迹及其扩散范围作出预报可为溢油事故的处理提供及时、准确的信息,指导应急处理的正确实施。基于工程实际需求,采用有限体积法,结合k-ε紊流模型,建立了海流作用下海底输油管道溢油扩散数值模型。采用VOF方法(volume of fluid method)追踪多相流界面。首先,将数值模拟结果与Fan的实验值及Zheng和Yapa的数值结果进行了对比,验证数值模型的可靠性;其次,研究了不同原油溢出速度与环境水深对不同时刻溢油轨迹、到达海面时间、横向漂移距离与海面扩散范围的影响。研究表明:随原油溢出速度增大,溢油到达海面时间逐渐减小,溢油横向漂移距离与海面扩散范围则逐渐增大;随环境水深增大,溢油到达海面时间逐渐增大,且其变化接近线性分布。     

垃圾场填埋气泄漏过程高密度电阻率法监测效能分析

垃圾场填埋气近年来被开发为一种生物能资源,但开采过程填埋气的泄漏也会带来爆炸、加剧温室效应等环境问题。实时监测填埋气泄漏过程对合理开采填埋气资源具有重要意义。本文基于电阻率法对封场系统中填埋气的逸出过程进行监测实验,探究电阻率法对于该过程的监测能力。实验结果表明,高密度电阻率方法对填埋气泄漏均具有较好的定性监测能力。气体泄漏区域在电阻率监测剖面中表现为高电阻率变化比区域,并且泄漏量可以根据电阻率变化幅度定性表征,该方法可大致确定气体泄漏通道位置及气体泄漏范围。电阻率法易受降雨等外界条件的影响且对含气区域的边界界定不明显,应选择适宜的天气条件进行监测,为得到更精确的结果,可与土壤剖面气体采集探针相结合。     

海流作用下海底管道溢油扩散实验研究

采用物理模型试验研究了海流作用下海底输油管道溢油扩散特性。水槽中的原油从管道的泄漏点溢出,并从海底扩散到海面。采用非接触式光学测量技术,设计了图像采集与数据分析系统,研究原油泄漏机理和特性。通过该系统获得了溢油的轨迹、速度和海面上升时间。从定性和定量两个角度分析了水流和溢油量对溢油行为的影响。之后给出了特征物理量对各种因素的敏感性研究。溢油在水下主要以不同粒径的散状颗粒的形式分布。原油的上升过程可分为三个阶段：饱满、分散和聚集阶段。溢油量是影响油粒子上升时间的主要因素。在油粒子的上升过程中,原油的垂直速度主要受溢油量的影响,横向速度则更依赖于水流速度。不同水流与溢油量下,横向溢油速度的偏差远大于海面上升时间和垂直溢油速度的偏差。该研究可为溢油应急预测系统提供理论参考。     

开孔双壁圆形钢吊箱围堰消波效果影响因素分析

跨海大桥桥墩基础施工若采用双壁钢围堰,则在其外壁进行开孔可有效减小波浪力,有利于降低钢围堰的制作造价和提高基础施工的安全性。以某跨海大桥基础施工采用的双壁圆形钢吊箱围堰为研究对象,引入波浪力折减系数K_d对消波效果进行评价,采用数值方法着重分析波浪参数和围堰自身结构设计参数对消波效果的影响规律。结果表明:K_d随波陡增大呈先快后缓的增大趋势,波陡超过0.032后,消波效果基本不再变化;随着相对水深的增大,K_d呈先减小后增大并趋缓的规律,在相对水深d/L约为0.455时取得最小值;K_d随开孔率的增大呈线性减小,开孔率越大,消波效果越好。随着双壁间距s的增大,K_d总体上呈减小趋势,且减小速率先快后慢;双壁间距较小时,开孔的消波作用较弱。开孔率和双壁间距两种因素间存在耦合作用,两者越大,其耦合作用也越强。围堰设计中可适当增大开孔率并选取合适的双壁间距以得到最佳消波效果。     

储层和开采参数对天然气水合物开采产能的影响分析

开展储层参数和开采参数对天然气水合物开采产能影响的研究有助于其实际开采场址和开采方法的选择。以中国南海神狐海域SH7站位的地质参数为背景，采用TOUGH+HYDRATE软件系统地分析了储层压力、温度、孔隙度、水合物饱和度、渗透率、上覆层和下伏层渗透率等储层参数，以及降压幅度、降压井长度和出砂堵塞（通过改变井周网格渗透率反映出砂堵塞）等开采参数对天然气水合物降压开采产能的影响。数值模拟结果表明：(1)随着储层渗透率的增大，产气量有明显的增加；随着储层压力、孔隙度的增大以及上覆层和下伏层渗透率的减小，产气量有较大的增加；随着储层温度的增大，产气量有一定的增加；产气量随饱和度的增大先增大后减小。因此，实际开采时可优先选择渗透率大、上覆层和下伏层渗透率小、孔隙度大、温度较高、水合物饱和度适中的储层。(2)随着降压幅度的增大以及降压井长度增大，产气量有明显的增加；而随着出砂堵塞程度的加剧，产气量有非常明显的减少。因此，实际开采时可以通过增大降压幅度和降压井长度以及采取减轻出砂堵塞的措施来提高产气量。研究结果可以为我国将来天然气水合物开采区域及开采方式的选择和确定提供参考。     

冷泉气体渗漏过程海洋多电极电阻率法探测效果模拟分析

为分析评价一种新型海洋多电极电阻率法对海底沉积物中冷泉气体渗漏过程的探测能力,根据前人理论研究,结合具体实例构建沉积物中快速及慢速冷泉气体汇聚、渗漏、喷发阶段地电模型,模拟采用海洋多电极电阻率法进行探测,利用数值计算方法得到理论剖面图像,并和室内实验实测剖面图像进行对比分析。研究结果表明,在快速冷泉探测剖面图像中,含气层和渗漏通道会因冷泉气体扩散状态不同表现为不同的电阻率异常特征,但易于识别。在慢速冷泉探测剖面图像中,浅层沉积物中气体富集区呈明显的高阻异常区,随着气体渗漏异常区逐步消失。两种喷发过程形成的微地貌特征也可在探测图像中得到反映。海洋多电极电阻率法是一种可以图化描述沉积物中含气层、渗漏通道及气液界面空间分布位置的有效方法。     

海底宏渗漏气体走航式海洋电阻率法探测效果模拟与观测系统设计

为实现海底宏渗漏气体连续调查,提出了一种走航式海洋电阻率探测技术。根据前人原位观测资料和含气水体电阻率特征构建地电模型;采用数值模拟和室内试验方法获得不同参数电阻率映像剖面,分析确定探测剖面异常特征,评价探测效果。在此基础上进一步进行了探测系统设计和实验测试。研究结果表明,走航式海洋电法探测电缆可由2个供电电流极和8个电位测量极组成,电位极距需小于0.05 m;测量可采用偶极装置通过并行采集方式实现。气体分布区表现为高阻异常,异常模式由走航速度、排列长度和气体分布区横向宽度共同决定,可分为7种情形;探测电阻率极大值和气体喷出流速存在正相关指数关系。该技术可实现气体分布范围和喷出速率快速探测。     

渤海溶解CH4分布和通量的季节变化及其影响因素

甲烷(CH₄)是影响地球辐射平衡的主要温室气体,海洋是大气CH₄的自然源,而陆架等近海是释放CH₄的热点海域。于2021年4月、7月和10月对渤海进行了调查,以认识其分布特征并估算其海-气交换通量。春、夏和秋季表层海水CH₄浓度分别为(4.56±2.60)、(8.31±4.01)和(4.99±1.31) nmol/L,夏季明显高于春秋季。CH₄的垂直分布规律为底层普遍高于表层,不同站位的垂直分布空间差异较大。渤海CH₄分布主要受河流输入、油气泄漏、生物活动以及沉积物-水界面交换等因素的影响,其中黄河向渤海输入CH₄约为每月1.4×104～2.8×105mol,秋冬季沉积物-水界面CH₄交换通量范围为–4.0～0.42μmol/(m²·d),表明秋冬季沉积物既可能是渤海水体CH₄的源,也可能是其汇。春、夏和秋季渤海CH₄海-气交换通量分别为(1.1±...     

基于粗糙集理论的船舶"三漏"故障诊断

故障诊断是与有效决策密切相关的复杂问题。粗糙集理论可以有效地分析、处理不完备信息。应用粗糙集理论挖掘工具,对故障信息系统“约简”,在故障诊断系统中提取最小诊断条件集,可为设备维护人员提供快捷、有效的诊断依据。对“三漏”问题中机械装配不当故障诊断作了实例分析。     

青岛液体化工码头苯罐泄漏对大气环境的影响

预测和评价了青岛港液体化工码头苯贮罐苯泄漏对大气环境的影响．结果表明，苯罐一旦发生泄苯事故，会对大气环境造成不同程度的影响；在最不利天气条件下，泄漏挥发量为3375kg，会导致22人死亡；泄漏挥发量为1237kg，会导致4人死亡；如果同样的泄苯挥发量，发生在微风条件下，则分别有4人死亡和无人死亡；若发生33kg泄漏挥发量，无论在何种天气条件下，都不会导致人员伤亡。     

非稳定性砼裂缝的处理

裂缝渗漏是引起钢筋混凝土破坏的原因之一,而非稳定性裂缝更因其不稳定性而难于处理。结合实例,介绍了一种针对非稳定性裂缝的堵漏施工方法。     

福岛核泄漏污染物漂移轨迹影响分析

日本东北部海域地震引发的海啸造成福岛第一核电站核泄漏事故,已经成为全世界关注的环境问题,大量受污染海水排人太平洋.基于北太平洋多年Argos漂流浮标海流资料在去除涡旋运动的基础上进行了分析,分段计算了污染海水前锋到达北太平洋不同区域的路径及时间,并与日本公布的计算结果进行了比较,结果表明二者之间存在较大差异.     

Ocean wave heave time series as the sum of nonharmonic sinusoids

A discrete wave displacement time-series record is usually analyzed by a Discrete Fourier Transform (DFT), which represents the record as the sum of a finite number of harmonic sinusoids. When the dominant sinusoid of the record is not one of these harmonics, DFT “leakage” produces a distorted picture of the dominant wave, particularly for records not much longer than the largest period in the record. This paper proposes a non-Fourier method for determining the dominant wave period that is applicable even when the record is short relative to the largest period present in the record.     

海上气田气井排液采气技术应用及发展浅谈

目前国内海上气田排液采气工艺措施主要分成两类,一类是可以较长时问采用的工艺技术,主要以连续和间歇气举为主,一类是临时采用的工艺技术,主要有固体泡排和连续油管作业。从排液采气工艺技术应用来看,已经取得了一定的效果,但仍未形成成套技术系列,应用范围受限较大。而受海上气田平台操作空间、气田流体性质、气田完井工艺以及措施成本等各方面的影响,陆地上常用泡沫排水、柱塞气举、小油管排液采气等技术在海上平台应用还有很多瓶颈无法实施。针对目前海上天然气开发实际,初步提出了下阶段可能在海上气田可以适用的排水采气工艺技术和发展方向。     

西沙海槽潜在天然气水合物成因及形成地质模式

西沙海槽具备良好的热解成因气及断层通道、深部异常压力等运移条件,分析海底表层沉积物所含甲烷气来源可以很好地指示潜在天然气水合物成因.西沙海槽海底表层沉积物所含甲烷气以热解成因气为主,可能混有少量生物成因气.表层沉积物所含甲烷气为断层渗逸-自由扩散作用双重运移结果,主要有3种来源：（1）直接来自于下部断层通道中气态烃的释放;（2）来自于动态变化的水合物分解,再由渗滤作用或沿浅部微小断层向上运移;（3）来自于原地少量的生物气.不同地区有不同的气体来源,这是海底表层沉积物甲烷高值区与下部断层相关性较大而与BSR区域并非完全一致的原因.甲烷气来源及运聚条件综合分析表明,潜在天然气水合物以热解成因为主,为断层-渗滤综合地质模式.