典型地质灾害下油气管道力学行为研究
计算流体力学在油气管道中的应用分析
计算流体力学在油气管道中的应用分析随着世界经济的迅速发展，油气资源的需求也在不断增加。
然而，油气资源的开发和运输也存在一定的难点和风险。
其中，在油气管道中的流体动力学问题是一个十分重要的问题。
如何预测管道内的流体流动情况，调控流速，降低风险成为了一个亟待解决的问题。
而计算流体力学（CFD）这一技术则为管道的设计、优化和安全控制提供了重要的技术支持。
一、计算流体力学：管道内流体运动的全方位预测分析计算流体力学是一种数值模拟技术，可以对液体、气体等在流动过程中的物理现象进行数值求解、分析、预测和优化设计。
在油气管道中，CFD技术可以对管道内流体的速度、压力、温度等运动状态进行模拟计算，预测管道内液体或气体的流动状态和流速，确保油气资源的顺畅运输。
同时，可以通过CFD技术对管道的结构、材料及安装方式进行优化设计和改进，提高管道的安全性和运输效率。
二、油气管道中流体动力学问题分析油气管道中的流体动力学问题主要涉及以下几个方面：1. 管道内压力和流速的不均匀分布：由于管道内液体或气体的流动不一定完全均匀，会导致管道内压力和流速分布的不均匀，进而影响管道的运输效率和安全性。
2. 液体或气体在管道内的摩擦和热交换：管道内的液体或气体在长距离的运输过程中会产生一定的阻力和摩擦力，同时还会有一定的热交换现象。
这些现象会影响管道内流体的温度、压力和流速，进而对管道产生一定的影响。
3. 管道内的振动和噪音：油气管道在长时间的运输过程中，由于流体的摩擦和振动等因素，会产生一定的振动和噪音。
这些现象会对管道的结构造成损伤和磨损，影响管道的安全性和运输效率。
三、 CFD技术在油气管道中的应用CFD技术已经成为油气管道设计和优化的重要工具。
例如，在油气输送管道的设计和建设中，CFD技术可以对管道内流体的动力学行为进行预测和模拟，为设计和实施提供科学依据。
在管道的运维和安全控制中，CFD技术可以对管道内流体的温度、压力和流速等参数进行监测和分析，实时反馈管道的运行状况，预测可能发生的事故，确保管道的安全和稳定运行。
地质灾害下悬空管道的应力分析及计算
Hale Waihona Puke 管道的失效却不多。为此 ， 本文初步研究 了在地质
灾害作用下悬空管道 的力学模型 ， 并用有限元进行 了计 算 。 ２ 悬空管段的受力模型 当埋设管道的地层发生塌陷、 季节性水流冲涮
自建成投产后 ， 几乎年年发生崩塌、 坍塌等灾 害， 每
年需耗费几十万甚至上百万元 的维修资金 ， 直接影 响了管道安全运营ｌ 。
Ａｂ ｔａ ｔ Ｕ ｄ ｒｔｅｅ ｅ ｔ ｆｇｏｅｈ ｉａ ａａｄ ，ｔｅｓｉ ｕ ｄ ｒｐｐ ｌ ｅｉ ｆｌ ｄ ｗ ｒｓ ｅ ｔａ ｙ Ｔ ｅｅ ｓｒ ｃ ： ｎ ｅ ｆ ｃｓｏ ｅｔｃ ｎｃ ｈ ｚｒ ｓ ｈ ｏｌ ｎ ｅ ｉｅｉ ｌ ｏ ｎｏ ｗ ｐ ｗａ ． ｈ ｒ－ ｈ ｌ ｎ ｓ ｅ ｆｒ ｅｐｐ ｌ ｅｉ ｓ ｓ ｎ ｅ ｄｐｏ ａ ｌ ｄｔ ｉ ｒ ．Ｉ ｅｐ ｐ ｒ ｃ ａ ｉａ ｄ ｌ ａｅ ｎＷ ｉｋｅ ｏｅｔ ｉ ｉ ｕｐ ｄ ｄ ａ ｒｂ ｂｙｌ ｆ ｌ ｅ ｎｔ ａ ，ａｍｅｈ ｎｃ ｌ ｈ ｅ ｎ ｓ ｅ ｎ ｅ ｏａｕ ｈ ｅ ｍｏ ｅ ｓｄｏ ｎ ｌｒ ｂ ｈ ｏｙｗ ｓｉｔ ｕ ｅ ｄ ｓｒ ｅｔ ｎｅａｔ ｅｗ ｅ ｉ ｉ ｌ ｉｉ Ｅｅ ｅ ｔ ｈ ｄ ｔｅｒ ａ ｎｒｄ ｃｄ ｔ ｅｃ ｂ ｅｉｔｒｃｉｎ ｂ ｔｅ ｎｔｅｐｐ ｌ ｅａ ｄｔｅｓｉ ａ ｄ Ｆｎｔ ｌｍ ｎ ｔｏ ｏ ｏ ｉ ｈ ｏ ｈ ｅ ｎ ｎ ｈ ｏ ｎ ｅ Ｍｅ
油气管道经复杂山区地质灾害防治措施
油气管道经复杂山区地质灾害防治措施摘要：文章主要结合油气管道工程的特征分析和探究了复杂区域地带管道周围地质环境条件和地质危害的类型，进而认识到地质灾害对管道产生的危害性。
通过判断地质灾害类型和复杂区域在管道中存在的影响，提出完善的对策，避免地质灾害对管道造成不良危害，从根本上推动管道处于稳定运行的状态。
关键词：油气管道；复杂区域；地质灾害；防治措施0前言当前阶段，油气管道经复杂山区地质灾害普遍存在。
产生该项灾害的具体原因是因为受到自然因素和人为因素的影响。
地质环境或者地质体发生变化，油气管道工程沿着地质灾害发育，沿线地质灾害类型较多，具体表现为滑坡、崩塌、泥石流等多方面。
文章中重点探究了油气管道复杂山区地质灾害情况，提出了有关的治理措施。
1、对于地质灾害类型和产生危害性的探究1.1崩塌危害目前，受到比较陡峭的斜坡上存在岩石或者土体重量因素的影响，岩石或者土体瞬间滑落，最终在山脚下堆积，这种现象被称之为崩塌现象。
通常是出现于油气管道施工前期阶段。
在建设管道过程中，也会因为开挖土体和修路产生崩塌。
当建设管道期间，开挖岩土有着较高的难度，相关人员将会对山体进行爆破。
不过爆破施工对管道自身性能有着一定的影响，基于强烈爆破振动之下，油气管道质量受到了影响。
崩塌现象对于管道造成的危害性极大，通常是管道施工程出现崩塌隐患。
当管道上方崩塌体发生高空坠落以后，坠落物直接冲击管道的重要位置，导致人员伤亡或者管道受损。
1.2滑坡危害对于斜坡中的岩石体来讲，基于各项重力因素影响之下朝着斜坡下方进行整体滑动情况被称之为滑坡。
通常情况下，是在油气管道运输之前或者管道建设期间出现滑坡危害，管道建设完工以后也会出现滑坡。
比如建设过程中遇到暴雨和地震等自然灾害形成的。
滑坡对于油气管道产生的影响极高，因为滑坡的现油气管道被掩埋在土层之下，当坡体继续滑动必定会使管道自身发生变化，坡体滑动幅度特别大的情况下，还会增加油气管道断裂现象出现概率。
特殊地质条件下埋地油气管道安全评估研究
性破坏 ， 工业 中使用 ０５ ．％的纵 向拉伸应变极 限， 即
０． ７ Ｘ０． ５ 。 ７ ％
２ ２ 屈 曲 ．
当管 道 承受 压 缩 载 荷或 严 重 弯 曲时 ， 道截 面 管
会产生压应力和应变 ， 当管壁最大压应变达到或超 过 临界水 平 ， 壁 会 出 现局 部 屈 曲 或褶 皱 。 为 了 防 管 止局 部屈 曲 ， 次载荷 、 次 载荷 或二 者组 合 引起 的 一 二 纵 向压缩应 变应 满 足 以下 最 小强 度要 求 Ｊ ：
ｓｕｔ ｄｍ ｉｔ ａｃ ｆ ｉ ｌｅ ｄｒ ｏｒ ｅｌ ｃ ｎｉｏ ． ｔ ｃｅ ａ ａ ｅ ｎｅｏ ｐｉ ｓ ｅ ｏ ｇｏ ｇ ａ ｃ ｄ ｎ ｒ ｌ ｎ ｎ ｎｎ ｐｅ ｎ ｕ ｎ ｐ ｏ ｌｏ ｔ ｉ ｉ
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６ｆ ｃ ≤ 。 ￡
坑的急倾开采方式 ， 必须避绕或限制地下开采。 洪水的调查 ： 洪水流速 、 含沙量、 影响宽度 、 河床 形状等水文数据 ， 水下管道埋深、 堤岸管道埋设方式
与参数 ， 内介 质参数 。 管 滑 坡 的调 查 ： 区地 质 环境 ， 体 活 动性 规 律 ， 山 坡
地质灾害文献综述
地质灾害文献综述一、引言2008年5月12日14时28分，四川汶川发生里氏8.0级强烈地震。
汶川大地震不仅震级高、释放能量大、破坏力强、波及面广，而且由于强震发生在四川盆地西部地质环境原本就比较脆弱的中、高山地区，因而触发了大量的崩塌滑坡地质灾害，其数量之多、分布之广、类型之复杂、破坏之巨大，举世罕见。
我国是世界上地质灾害最严重的国家之一。
每年因地质灾害造成的直接经济损失占自然灾害总损失的20%以上，直接影响了人民的生活，制约了社会的可持续发展。
1976 年，前国际工程地质协会主席Arnould 教授在发表的题为“地质灾害—保险和立法及技术对策”一文中提出了“地质灾害(geological hazard)”一词，他把滑坡、崩塌、泥石流、地震灾害看成是一种地质灾害。
1987 年12 月11日第42 届联合国大会通过的第169 号决议把20 世纪的最后十年确定为“国际减轻自然灾害十年”(International Decade for Natural Disaster Reduction，IDNDR)行动计划之后，地质灾害一词频繁出现于专业文献及新闻媒体。
地质灾害一词共有三种表达方式:geological disaster，geological hazard，geo-hazard。
地质灾害是自然灾害的一种，地质灾害是指造成人类生命财产损失和环境破坏的地质事件，上世纪中叶以来，我国工程地质灾害发生的数量、发生频率以及地质灾害造成的经济损失等都呈明显上升趋势。
二、国外地质灾害研究概况20世纪60年代以前，地质灾害研究方法及理论不很成熟，地质灾害工作主要局限于灾害形成机理、分布规律及趋势预测研究，重点调查分析灾害的形成与活动过程，具有浓厚的工程地质色彩。
基本以地质灾害调查及风险评价居多，重点通过地质历史背景，地质灾害详细情况分析研究地质灾害形成条件及形成机理；由地质灾害历史及地质灾害遗迹恢复地质灾害发生的时间演化规律及其影像范围。
油气勘探开发中的工程地质力学问题及研究方法
油气勘探开发中的工程地质力学问题及研究方法摘要：市场经济在快速发展，社会在不断进步，工程地质力学强调以地质学为基础，以力学为手段，研究和解决工程尺度的问题。
随着油气勘探开发往深层、非常规迈进，所遇地质构造、岩石力学性质及其影响因素趋于多样化，井下复杂频发、效益建产困难等工程问题突出。
本质在于地质体极具复杂性，尤其是以破碎性岩体和受成岩演化作用影响较大的碳酸盐岩等强非均质岩体为代表，缺乏一套合理的工程地质力学方法去预测和认识它的演化、破坏规律。
关键词：油气勘探开发；工程地质力学；问题；研究方法引言在地质学中石油地质勘探技术是其中一个专业门类，通过测量和观测其中的变化与分布来探索地层构成元素、地层构造及其地层演化情况，同时，分析地层宏观和微观的变化规律，获取部分的地质、构造、资源储量、埋藏深度等相关信息，还能在自然灾害监测与预测起着关键作用。
由于构成地壳的不同岩层的磁性、电性、密度、地震波反射度存在一定的差异，其中差异能够引起地层的局部变化，通过测量这些差异性来了解地层情况，从而基于勘探技术来获取石油勘探目标。
所以，石油地质勘探技术在油田勘探开发中起到至关重要的作用，是探测油气储量的位置、范围及储量的关键技术。
通过石油地质勘探技术来了解矿区内地层情况，一般勘探技术有重力、磁法、电法、地震等来获取对应地层岩石的密度、磁力、导电率及岩石弹性等信息。
对于石油地质勘探技术在不同的区域与空间应用，能分成陆地勘探技术与海洋勘探技术，对于不同的矿区情况，应用不同的勘探技术来达到勘探的最佳效果。
1基本背景与形势“十三五”前3年，受持续低油价影响，国内油气勘探开发明显下行，投资下降，新增油气储量规模下降，石油产量连年下降，天然气产量一度缓慢增长。
同时，国内油气消费持续增长，进口快速增加，对外依存度快速攀升。
根据《全国石油天然气资源勘查开采通报》，2016—2018年，全国年均新增探明石油地质储量连续3年低于10.0×108t，远低于“十二五”年均水平（12.25×108t），其中2017年跌至8.77×108t左右。
油气长输管道地质灾害的监测与预警
油气长输管道地质灾害的监测与预警摘要：目前，我国的各行各业建设的发展迅速，石油天然气行业建设的发展也有了相应的创新。
油气长输管道一般具有长距离输送、沿山地等危险环境敷设、埋深较浅、采用薄壳钢管等特征，因此易受到地质灾害影响。
加之输送易燃易爆介质，具有较高的安全风险隐患。
为有效降低地质灾害对油气长输管道造成的危害，地质灾害监测预警成为油气长输管道生产安全管理的重点。
本文对油气长输管道地质灾害监测预警技术进行探讨。
关键词：油气长输管道；地质灾害；监测与预警引言随着现代化经济水平的提高，国家加强了能源发展的管理，油气资源属于一种有效的能源，对推动工业生产，提高产业建设具有重要的作用，油气资源原产地很远，将之从地理特征特殊的山区运送至城市，需要选择繁琐的长输油气管道项目，但是针对运输材料的独特性，长输油气管的安全性及稳定性在运输环节容易出现很大的意外。
由此，相关管理者需要探究油气长输管道稳定管理及运输，由此优化与提高成输油气管道管理效果。
1地质灾害类型与特征1.1地质灾害类型油气长输管道地质灾害类型丰富，包括滑坡、崩塌、水毁等。
滑坡破坏性极大，能够诱发不同类型的滑动破坏，对管道形成牵引、推挤破坏。
崩塌是比较常见的地质灾害，下落的岩土在重力作用下冲砸破坏油气管道，造成安全事故。
按照水毁发育地段不同，水毁灾害包括坡面水毁、河沟道水毁、台田地水毁，是地质灾害中发育范围最为广泛的灾害，对管道、挡墙、截排水沟造成损坏。
在水流冲刷作用下，易使埋深较浅的油气管道出现悬空、漂管等情况，威胁油气管道安全。
1.2地质灾害空间分布特征油气长输管道地质灾害空间分布广泛，甚至可贯穿整个山区。
山区中的地质条件复杂多变，也是地质灾害发育条件最多的区域。
往往导致管道沿线出现大量地质灾害空间，而且这些地质灾害空间也呈现分布不均匀的特征。
一般而言，导致地质灾害集中发育的空间分布特征主要为规模特征，像滑坡、崩塌、水毁等地质灾害，规模不同，造成的灾害规模特征也不同。
管道地质灾害风险管理技术 pdf
管道地质灾害风险管理技术pdf一、管道地质灾害概述及其对行业的影响管道地质灾害是指由于地质环境变化或人为因素导致的管道设施损坏，包括滑坡、泥石流、地面沉降等自然灾害。
这些灾害对管道行业造成重大影响，如造成输送中断、环境污染和财产损失等。
因此，实施有效的地质灾害风险管理技术，是确保管道安全运行的关键。
二、管道工程面临的主要地质灾害风险和挑战管道工程面临的地质灾害风险包括滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降等。
这些风险可能导致管道裸露、掩埋或变形，影响其正常输送功能。
同时，管道工程面临的地质灾害挑战还包括复杂地形地貌、不良地质条件、气候变化等多种因素，增加了风险管理的难度。
三、风险评估方法与技术为了准确评估管道工程面临的地质灾害风险，需要综合考虑潜在危险性、发生概率和影响程度等多个方面。
具体评估方法包括：危险性分析、概率风险评估和影响程度评估等。
这些方法和技术可以帮助确定地质灾害对管道工程的具体威胁程度，为后续的风险防控提供依据。
四、风险防控措施与应对方案针对管道工程面临的地质灾害风险，采取有效的防控措施和应对方案至关重要。
具体措施包括：地基处理、支护结构选择、施工方法优化等。
例如，在地基处理方面，可以采用换填、夯实等方法提高地基承载力和稳定性；在支护结构选择方面，可根据具体情况选用挡土墙、抗滑桩等不同结构形式。
此外，针对不同类型的地质灾害，应制定具体的应急预案，包括抢险救援、临时处置等方面，以便在灾害发生时迅速响应。
五、监测预警系统建立为了实时掌握管道周边地质环境的变化情况，应建立监测预警系统。
该系统可通过多种传感器和数据采集技术，实时监测管道周边的地应力、位移、地下水位等关键参数，并结合地质条件变化等信息进行综合分析。
一旦发现异常情况或潜在危险，系统将及时发出预警信息，为相关部门和人员提供决策依据。
监测预警系统的建立可有效降低地质灾害对管道工程的影响，提高应对能力。
六、应急响应计划及培训演练为应对突发地质灾害，应制定完善的应急响应计划。
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典型地质灾害下油气管道力学行为研究
随着国民经济发展及工业化水平提高,我国对石油、天然气的需求量逐步增大,而国内油气资源的勘探与开发无法满足需要,2015年石油对外依存度首次超过60%。
管道作为石油、天然气最快捷、经济、可靠的运输方式,被称为生命线工程,其结构安全性和可靠性日益突出并受到广泛关注。
截至2014年,全球油气管道总里程约达196万公里,中国油气管道总里程已经达10.7万公里。
调查发现,地质灾害引起的场地永久变形是造成埋地管道破坏失效的主要原因之一,特别是长输管道沿线的地震断层、山体滑坡、地层沉降、危岩崩塌、地表超载等严重地威胁管道安全运营,极易造成管道失效,引发油气泄漏等重大安全、环境事故。
目前,关于地质灾害下油气管道力学行为的研究,多以弹性理论、弹性地基梁模型为基础,较少涉及管道局部屈曲变形问题。
管道为薄壁圆柱壳结构,当截面出现大变形时,基于梁模型、索模型等理论解析方法很难用于管道失效模式的研究。
而地质灾害引起的管土相互作用较为复杂,管土耦合是研究管道力学必须考虑的因素。
随着油气管道业发展及应用领域拓展,面临的地质工况越来越复杂,研究地质灾害下油气管道的力学行为和失效机理尤有必要。
本文在分析典型地质灾害下油气管道失效形式及原因基础上,基于弹塑性力学、弹性地基梁及有限元原理,建立6种最为常见地质灾害工况下的管土耦合数值计算模型,对油气管道力学行为及失效机理进行系统研究,开发了地质灾害区埋地管道预警软件,设计了一套管道防护装置,并对其可行性和可靠性进行分析。
具体包含以下工作:(1)简要介绍长输油气管道沿线的主要地质灾害特点和危害,提出了研究地质灾害下油气管道力学行为、分析管道失效机理的必要性和可行性,
并概要了国内外的研究状况,进而提出了本文主要研究内容和研究思路。
(2)建立断层作用下埋地管道数值计算模型,分别对软土地层和硬岩地层中的管道力学行为和屈曲现象进行研究,特别对管道出现局部压溃和起皱的原因进行了深入探讨,分析了地层错动量、管道内压、径厚比等对其屈曲行为的影响,得到了断层作用下管道出现局部屈曲的临界应变、地层极限位错量及管道最大应变的半经验解。
(3)针对对管道危害较为严重的横向滑坡,研究了滑坡作用下埋地管道应力应变响应,结果发现位于滑床区的管道拉应变远大于压应变,是造成管道失效的主要原因;讨论了管道参数、滑坡体参数及围土参数对其力学响应的影响,基于CSA设计应变准则,得到了管道处于安全状态时的临界坡体滑移量与各参数之间关系。
(4)以球形和立方体落石为例,研究了受落石冲击后的架设油气管道响应问题;建立了埋地管道所受落石冲击力的简化计算模型,并与数值计算进行对比,验证了冲击力计算模型可靠性;对落石冲击作用下软土和硬岩地层中的埋地管道发生失效的原因进行分析,研究发现埋深较浅区的薄壁管道、无压管道更容易发生失效,软土区管道比在硬岩区更加危险;探讨了回填土参数、管道参数和落石参数对管道响应的影响,得到落石冲击下埋地管道凹陷率的半经验解。
(5)基于开采沉陷区埋地管道变形基本特征,建立简化管道力学模型,得到管道变形及应变解析解,并建立相应数值计算模型,研究了管道参数、围土参数对管道力学性能的影响;同时,修正了地表沉降区埋地管道的位移计算公式,对地表沉降作用下管道应力、应变进行数值模拟,得到管道最大应变及其所承受地表极限沉降量的预测公式。
(6)建立地面超载作用下埋地管道数值计算模型,研究了载荷区面积、载荷大小、管道参数及回填土性质对管道应力、应变的影响规律,以椭圆度作为管道失
效判定准则,分别建立了椭圆度为3%和6%时的地面允许最大载荷预测公式。
(7)深入分析定向穿越管道在运营中的所承受的载荷、失效现象及原因;基于建立的管土耦合模型,对穿越管道的凹陷和挤毁失效进行数值模拟,探究了穿越管道产生凹陷和挤毁不同阶段呈现的力学性能;揭示了无压和压力管道在外载作用下的变形规律,及围工作用下管道截面经历椭圆形、“新月”形、“葫芦”形及“8”字形变化过程。
(8)基于典型地质灾害下埋地管道的最大应变、椭圆度、凹陷度半经验解,开发了地质灾害区埋地管道预警软件,可实现对管道安全状态评价,及管道沿线潜在危险工况判定;针对危险区埋地管道和穿越管道设计了相应的防护装置,并对设置防护装置前后管道的力学行为进行对比研究,证明了该防护结构可靠性较高,可降低管道失效概率。
在现场管道失效情况调研基础上,通过对地震断层、滑坡、崩塌、采空沉陷、地表沉降、地面超载6种典型地质灾害下的埋地管道力学行为,及定向穿越管道的两种常见失效形式进行系统的理论研究和数值模拟,开发了一套地质灾害区埋地管道预警软件,并对危险区管道设计了相应防护装置。
深入研究了管道失效机理,形成了一套较为系统的地质灾害安全评价方法,并提出了相应的管道防护装置,可为油气管道的安全运营提供可靠保障。