高书鹏 卢 进 蔡永桥

（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452 2、中海石油技术检测有限公司，天津 300452）

海底管道在油气输送方面扮演着至关重要的角色，管道建造与维修成本较高，因此确保海底管道在役期间的运行安全十分重要[1]。在实际生产过程中，由于管材腐蚀、海床冲刷、机械破坏等因素的影响，海底管道可能发生穿孔、裂缝以及断裂等导致海底管道发生泄漏事故。

对于大面积腐蚀、破裂导致的泄漏而言，需要及时对泄漏点处的管段或阀组进行更换维修。在更换维修过程中需要向管段内注入氮气用以置换海水和推动封堵球。管道恢复正常输气后，通过气体间的直接接触，氮气将随着天然气的流动而运移扩散。然而该部分氮气在管道中随天然气流动，可能会造成海底管道终端销售气中氮气含量超标，影响用气设备的运行。为确定复产后管线内封堵用氮气是否会影响下游用户的正常使用，有必要对天然气输送过程中氮气段在管段内运移扩散情况进行了数值模拟研究。

1 数值计算模型建立

以某实际海底管道为背景，泄漏点距离管道终端278 km，即复产时氮气段需要运移278 km 后抵达管道终端。为简化计算，采用SolidWorks 软件建立了长5 km 的28 吋海底天然气管道物理模型，用ICEM CFD 软件进行了网格划分，最后利用Fluent 对氮气瞬态运动及扩散情况进行数值计算。模拟5.65 MPa 下35 m 长的氮气段在天然气管道复产后运移至管段1 km、2 km、3 km、4 km 以及5 km 处时氮气在管段轴向及管段各截面处分布情况，从而判断管道内氮气的存在是否会影响管道终端下游用户的正常用气。……