輸油管道泄漏原因探究

劉 睿，吳 明，宋博強(qiáng)

（遼寧石油化工大學(xué) 石油天然氣工程學(xué)院， 遼寧 撫順 113001）

輸油管道泄漏原因探究

劉 睿，吳 明，宋博強(qiáng)

（遼寧石油化工大學(xué) 石油天然氣工程學(xué)院， 遼寧 撫順 113001）

簡要的闡述了通過管線來運(yùn)載和輸送油氣資源的優(yōu)勢以及當(dāng)其由于運(yùn)輸不當(dāng)而泄漏時(shí)對自然和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的的損害，系統(tǒng)的分析了導(dǎo)致管線輸送的多種原因?？偨Y(jié)了不同學(xué)者在管道泄露分析方面所做的研究，對管道泄露分析未來的發(fā)展方向發(fā)表了看法。

輸油管道；管道泄漏；資源浪費(fèi)；環(huán)境污染

說起石油，大多數(shù)人會聯(lián)想到汽車、飛機(jī)等交通工具的燃油。其實(shí)，石油也是生活用品的重要原料，我們身邊的幾乎所有的生活用品都是由石油直接或者間接生產(chǎn)出來的。人們常說石油是工業(yè)的血液，沒有石油就不會有經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，沒有石油，人類的生活就會恢復(fù)到衰退的時(shí)代，它是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的不朽保證。石油是由古代有機(jī)物演變而來的。隨著成千上萬年的地殼變遷，大量生活在天空、陸地以及海洋里的動植物尸體堆積在一起被泥沙覆蓋和掩埋，在長年的積累、微生物的侵蝕以及高溫高壓環(huán)境的作用下，這些動植物尸體逐步分解，就轉(zhuǎn)化成為了石油和天然氣。石油是一種化石能源，這種來自于腐爛有機(jī)物的黑色粘稠液體中包含了多種碳化物，是各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。石油主要是被用來加工成燃油和汽油，燃油和汽油是目前世界上最重要的能源之一。

1 管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢

管道運(yùn)輸是近幾十年發(fā)揚(yáng)起來的的一種既經(jīng)濟(jì)又方便快捷的運(yùn)輸方式。它與鐵路、公路、水運(yùn)和航空并列為五大油氣資源運(yùn)輸方式。不同于車、船、飛機(jī)等其他運(yùn)輸方式，管道運(yùn)輸最大優(yōu)點(diǎn)就是它的方便性和安全性。管道運(yùn)輸?shù)妮斔土看蟆?條管徑為1 200 mm的原油管道年運(yùn)輸量可以達(dá)到1億t。

二是它的平穩(wěn)性和不停的運(yùn)輸。隨著油氣資源大規(guī)模的被利用，不間斷的生產(chǎn)和不間斷的輸出是首先需要解決的大問題。管道運(yùn)輸起到了獨(dú)特的作用。管道不間斷的運(yùn)出化工工業(yè)生產(chǎn)出的成品，推進(jìn)了我國油氣資源的發(fā)展與利用。三是管道建設(shè)的投資相對少許多，占地面積少受環(huán)境和地理位置的限制少。它可以橫穿河流湖泊的下部，也可以翻越高山橫貫平原，不受地域環(huán)境的限制。四是管道運(yùn)輸所需儀器設(shè)備較少，也相對簡單。通過增加先進(jìn)的管道增壓站來做到無人值守?？梢越档瓦\(yùn)輸費(fèi)用。五是管道運(yùn)輸可以最大限度的降低泄漏和污染，保證質(zhì)量。但是管道運(yùn)輸也有其不可避免的缺點(diǎn)，油氣資源運(yùn)輸管道的專用性強(qiáng)，只可以運(yùn)輸石油、天然氣及固體漿料，無法進(jìn)行拓展。而且在油田開發(fā)的初期，采用管道運(yùn)輸困難時(shí)，也需要用其他的運(yùn)輸方式替代管道運(yùn)輸作為過渡。目前，世界上建成的各種類型的管道總長度已超過了世界上鐵路的總里程，管道化運(yùn)輸已占據(jù)發(fā)達(dá)國家油氣資源運(yùn)輸方式中的首要地位。幾乎全世界的油氣資源都是靠管道的運(yùn)輸?shù)竭_(dá)世界各地的。它是國民經(jīng)濟(jì)綜合運(yùn)輸業(yè)的重要組成部分，也是衡量一個(gè)國家的能源利用率高效與否的重要特征之一。我們國家的管道建設(shè)符合國家的戰(zhàn)略利益，隨著我國對能源的需求一直在不斷的增加，管道運(yùn)輸因?yàn)橛兄劝踩纸?jīng)濟(jì)的特點(diǎn)而被廣為運(yùn)用。

2 管道泄漏的危害

1989年3月24日，美國?？松镜摹巴郀柕掀潯碧栍洼喸诿绹⒗辜又萃踝訛硵R淺，3.4萬t原油像潑墨一般流入威廉王子灣，造成大批海鳥和魚類死亡。將近1 300 km的沿海地區(qū)受到相當(dāng)嚴(yán)重的污染。當(dāng)?shù)刂聂~類如鮭魚和鯡魚等都會因?yàn)樵馐芪廴径鵀l臨滅絕。

海水受到泄漏的原油污染后,石油中的有毒化合物如苯和甲苯會很快隨著石油進(jìn)入到海洋中，進(jìn)而迅速的進(jìn)入食物鏈中，不論是低級的藻類植物還是高級的哺乳動物都會被毒害。。而其潛在的損害將會更加擴(kuò)展到當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)中去，那些僥幸存活下來的生物經(jīng)過幾十年的繁衍，這些有毒物質(zhì)也會一代一代的存在在那些生物的后代中，這些影響是不可想象的。

2010年5月5日，美國墨西哥灣石油泄漏事件震驚了世界，為了能盡早的處理漏油所造成的污染問題，聯(lián)合國的許多國家向美國運(yùn)送了大量的技術(shù)人員和設(shè)備，盡最大努力的將污染降到最低，盡量減少生態(tài)環(huán)境的所遭受的損害。但是油污已經(jīng)形成2 000平方英里的污染區(qū)，并沖上了美國路易斯安那州的一些小島。據(jù)估計(jì)，想要封閉泄漏的油井，需要花費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間，而油污的清理工作將會持續(xù)將近十年的時(shí)間，而在這十年中，昔日繁華的墨西哥灣將不復(fù)存在，取而代之的是一片廢海，這次泄漏會給美國帶來數(shù)以千億美元的嚴(yán)重?fù)p失。

3 管道泄漏的原因

產(chǎn)生泄漏的原因可能千差萬別。總結(jié)如下：

（1）管道的制造材質(zhì)過于劣質(zhì)，由此造成材料開裂，存在砂眼；

（2）管道內(nèi)涂層由于長年累月的運(yùn)輸造成損壞或脫落，形成管道腐蝕穿孔；

（3）管道的接頭、閥門因?yàn)榘惭b不良而造成泄露；

（4）由于地下管道擁擠，在施工其他地下工程時(shí)而影響所致；

（5）由于高層建筑工程的重壓，使地基下沉，重壓致使管道開裂；

（6）因?yàn)闆]有提前了解地質(zhì)構(gòu)造，在使用過程中致使地基下沉，造成管道開裂；

（7）穿越公路的管道在重載車輛的通行形成重壓的情況下所造成管道開裂[1]。

4 管道泄漏分析工作的進(jìn)展

唐剛[2]等人結(jié)合管道微裂紋擴(kuò)展的力學(xué)理論知識、借助有限元基礎(chǔ)，應(yīng)用ANSYS軟件強(qiáng)大的分析功能，建立了二維的有限元模型，模擬了輸氣管道點(diǎn)腐蝕損傷缺陷中微裂紋的擴(kuò)展路徑和應(yīng)力分布，動態(tài)地描述了輸氣管道在運(yùn)行過程中加載受損時(shí)微裂紋的擴(kuò)展情況，計(jì)算出了微裂紋單位長度所釋放出來的能量和Von Mises應(yīng)力值分布。

秦政先[3]通過對流體力學(xué)、熱力學(xué)、爆炸力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的掌握，學(xué)習(xí)了有關(guān)專家對氣體泄漏和擴(kuò)散而導(dǎo)致爆炸的研究情況，通過對專業(yè)知識的運(yùn)用，推導(dǎo)了氣體流動的基本控制方程。并且通過建立模型，利用仿真軟件FLUENT對天然氣泄漏擴(kuò)散進(jìn)行了模擬計(jì)算。

鄧宏平[4]等分析管線泄漏的原因，采用合理的檢測定位技術(shù)來檢測管線有無泄漏點(diǎn)、泄漏量等情況，及時(shí)采取有效的處理措施。并且在安裝管線時(shí)要涂敷防腐涂層結(jié)合陰極保護(hù)來預(yù)測泄漏的發(fā)生來增加管線運(yùn)行的可靠性與安全性。

5 結(jié) 語

石油泄漏事故的不斷發(fā)生，已經(jīng)演變成為嚴(yán)重的環(huán)境問題，不僅嚴(yán)重的浪費(fèi)了資源，也造成了人身和財(cái)產(chǎn)的重大損失。這已經(jīng)不是單純的學(xué)術(shù)和技術(shù)問題，是關(guān)系到我們切身利益的經(jīng)濟(jì)和社會問題[5,6]。如何盡早的采取預(yù)防措施，在源頭上解決問題，有效的減少泄漏的發(fā)生，將會是今后工作的重中之重。

［1］顏春者.淺談管道泄漏檢測技術(shù)[C].提高輸油（氣）管道綜合效率技術(shù)研討會文集, 2009,1(1):8-9.

［2］唐剛.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督[J].油氣加工理論和配套技術(shù)研究,2012,6(1): 2-3.

［3］秦政先.天然氣管道泄漏擴(kuò)散及爆炸數(shù)值模擬研究[J].西南石油大學(xué),2007,1(1):2.

［4］鄧宏平.天然氣長輸管道防泄漏研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2014,7(1):67.

［5］白真權(quán).油氣管線腐蝕剩余壽命預(yù)測研究現(xiàn)狀分析[J].天然氣與石油,1998,16(1):28-29.

［6］帥健.腐蝕管線的剩余壽命預(yù)測[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào),2003,27(4):91-93.

Research on the Oil Pipeline Leak Problem

LIU Rui，WU Ming，SONG Bo-qiang
（College of Petroleum Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

Advantages of the oil pipeline were introduced as well as the damage of oil pipeline leakage to the natural and ecological system; reasons of the pipeline leak were analyzed, relevant research results were summarized. Development direction of the research on of the pipeline leakage in the future was discussed.

Oil pipeline; Pipeline leakage; Resource waste; Environment pollution

TE 832

： A

： 1671-0460（2015）10-2460-03

2015-04-13

劉睿（1990-），女，遼寧盤錦人，在讀碩士，就讀于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲運(yùn)專業(yè)，研究工作：管道泄漏分析。E-mail：938763460@qq.com。