第5期
静水条件下海底管道二维溢油敏感性分析
蒋梅荣1.2.3，李志刚"2，余建星，尹汉军，姜瑛
(1.海洋石油工程股份有限公司，天津300451）(2.天津大学建筑工程学院，天津300072）
(3.中海油研究总院，北京100028)
- 37 -
[摘要]基于有限体积法，对静水海洋环境条件下海底管道二维溢油进行了研究，数值模型选用k一两方程模型，采用 V0F方法追踪油水界面。基子前期模型验证结果，对水下溢油间题进行了敏感性计算。计算中考虑不同原油密度、原油轴
度，溢出速度的影响，对溢油到达海面时间进行了分析。【关键词】静水条件：海底管道；溢油；敏感性分析
海底输油管道在海洋石油开发过程中起者举足轻重的作用。然而，由于介质腐蚀、海洋环境作用、施工操作不当及落物撞击等原因，损坏事故不断发生。海底管道事故的诱因主要有以下4 类：腐蚀破坏、碰撞破坏、疲劳破坏和稳定性问题。其中，腐蚀是海底管道失效最主要的原因约占总事故率的37%]。严重的腐蚀会导致管道穿孔，进而引起原油泄漏，可能造成巨大的环境灾害和经济损失。如能对海管澄油进行预测和模拟，则可为事故处理提供参考，解决溢油事故的处理。
目前，在海底管道澄油扩散研究方面，国内外学者已经进行了一些工作。Fannelop和Sjoen建立了油井垂直溢油模型，考虑了气体的膨胀，但没有考虑海流的作用。Bemporad[3]对分层流环境中圆孔浮射流轨进行了模拟。Yapa等和Zheng 等[5]基于Lagrangian积分法，建立了一个比较完善的溢油模型，该模型考虑了溢油的扩散和溶解过程，但没有考虑乳化过程。Johansen(和Zheng等() 建立了适用于深水溢油的DeepB1ow模型和CDOG 模型。汪守东采用Yapa的溢油模型并基于POM和 FVCOM水动力学模型，对海底管道澄油扩散及淘面漂移进行了模拟。基于Fluent软件，Li等例与Zhu 等[分别研究了不同操作压力、流速和波长变化下的溢油轨迹与不同原油密度、泄漏率和流速对溢油过程的影响。陈海波等"基于Lagrange积分法和粒子追踪法对水下溢油轨迹进行了模拟。
在对溢油模型完成验证后，如何进行敏感性
分析，对溢油机理进行探索，是研究中的一个重点。影响溢油的因素众多，包括原油物性参数、溢油泄漏参数、海洋环境因素等等。如果考虑所有因系，计算紧。而对溢油机理进行分析，首先应该对简单的情况进行分析。在不考虑溢油泄漏参数和海洋环境因素的情况下，对静水海洋环境条件下的原油物性参数进行缴感性分析，应该是在模型验证完成后首先应进行的研究。王品112] 以Goncharov模型为基础，研究了静水条件下水下孔口溢油的油滴形态。王卫强等3采用静水模型对穿越河流管道泄漏油滴的扩散形态进行了研究。本文在泄漏油滴形态研究基础上，对静水海洋环境条件下海底管道二维溢油进行了敏感性分析。数值模型基于有限体积法，采用VOF方法追踪油水界面。基于前期模型验证结果，对水下海管溢油进行了敏感性计算。计算申考虑不同原油密度、原油粘度、溢出速度的影响，对澄油到达
海面时间进行分析。 1模型设置
海底输油管道溢油扩散模型如图1所示，模型计算海域长（x方向）L=200m，高（y方向）20 m，水深h=20m。原油从破损孔径澄出，以初始速度ui竖直流入海水中。水流速度uwaler平行于海床、沿x正向流动。
作者简介：蒋梅荣（1983一），男，湖南永州人，博士学位，工程师，主要从事海底管道油气泄漏扩散研究工作。