【技術實現步驟摘要】
：本專利技術涉及油氣儲運工程專業領域中的海底輸氣管道泄漏擴散實驗裝置，具體為一種用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置。
技術介紹
0、
技術介紹
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1、近年來，天然氣以其儲量巨大、燃燒清潔的優點，在世界各國的需求量逐年升高。尤其是隨著海底可燃冰儲量的不斷探明，以及開采技術的進步，使得天然氣將成為未來能源市場的主力軍。科學家評價結果表明，全球海底可燃冰分布區多達116處，分布面積達4000萬平方公里，占海洋總面積的四分之一，儲量可供人類使用至少1000年。海底管道是海上天然氣的主要運輸方式，隨著管道服役年限增加，腐蝕、疲勞、磨損、結構與材料缺陷、第三方破壞以及惡劣復雜環境條件等因素影響，引發管道泄漏事故。海底天然氣管道泄漏在海面上產生涌流區域，嚴重威脅海上船舶和平臺穩定性，甚至導致火災和爆炸事故發生，帶來災難性后果。當泄漏天然氣溢出海面擴散至大氣中，積聚到一定程度會產生大體積蒸汽云，當濃度達到爆炸極限范圍遇明火則會引發爆炸事故。
2、為實現海底輸氣管道泄漏事故預防、監測和安全維護，現有諸多學者采用透明實驗裝置對水下輸氣管道泄漏開展了觀測實驗，分析了氣體泄漏后在水中的擴散形態和羽流特征，對氣體在水下的擴散狀態和運移規律進行掌握。然而，受限于現有實驗觀測裝置的結構缺陷，以及裝置尺寸帶來的水深問題難以實現海底輸氣管道的高壓環境構建，故現有實驗研究僅限于淺水管道泄漏氣體擴散觀測。此外，部分海底輸氣管道埋藏于土壤之下，對海底高壓環境下的海底埋地輸氣管道泄漏氣體在土壤-水相中的耦合擴散過程研究更是尚未涉及。因此，
技術實現思路
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技術實現思路
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1、本專利技術的目的是提供一種用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，這種用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置用于解決現有技術中現有實驗裝置無法實現海底高壓環境構建，以及無法實現海底埋地輸氣管道泄漏氣體擴散多情景構建的問題。
2、本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：這種用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置包括可拆卸集氣箱、水箱，可拆卸集氣箱和水箱均為透明的，水箱置于可拆卸集氣箱中，水箱的上部為增壓腔，增壓腔設置有壓力表；水箱的兩側對稱設置錐形過渡管，兩個錐形過渡管均從可拆卸集氣箱伸出，水箱頂設置有自力式調節閥和排氣口，定向密封套管沿同一圓周均勻設置多個定向孔，定向密封套管套裝在泄漏管道外，泄漏管道上設置泄漏孔，泄漏管道和定向密封套管一同插入到水箱內，泄漏管道和定向密封套管位于水箱的一端均是封閉的，泄漏管道的定位法蘭、定向密封套管的定位法蘭和水箱的定位法蘭緊固在一起，泄漏管道的進氣口位于水箱外，泄漏管道的定位法蘭設置有指向針，指向針與泄漏孔在同一軸線方向上，標明泄漏孔方向；
3、模擬時，泄漏管道位于水箱的水中，將氣體充入到增壓腔中構建海底輸氣管道高壓環境，海底管道處的任一目標壓力由自由液面處壓力和液面形成壓力組成，p＝p0+ρgh，增壓腔提供了自由液面處壓力，通過壓力表進行壓力監測；泄漏孔與不同的定向孔配合，模擬海底管道發生的泄漏，實現海底輸氣管道泄漏氣體在水相中的擴散狀態觀測。
4、上述方案中構建海底輸氣管道高壓環境時，對海底管道處的任一目標壓力中液面形成壓力由水箱中水產生；水從水箱兩側的一個錐形過渡管流入，從另一個錐形過渡管流出，每個錐形過渡管連接有法蘭，通過法蘭連接外部進水管和排水管，用于模擬海水流動的整體性，還原海水的真實流動狀態，通過控制水流的流動速度模擬海水流動；從自力式調節閥流出的氣體收集于可拆卸集氣箱中，通過集氣口收集到儲氣容器中，實現可燃氣體回收利用。
5、上述方案中水箱外壁設置間隔定位槽，每個定位槽安裝一個加強帶，加強帶起到增加水箱強度的作用，以實現在高壓環境下的實驗觀測；每個錐形過渡管設置中間加強圈和密封加強圈，密封加強圈與集氣箱連接實現集氣箱內部的密封，同時增加水箱的結構強度；中間加強圈與密封加強圈同步保證水箱的結構強度；定位槽保證加強帶對水箱的定位捆綁，加強帶與中間加強圈、密封加強圈配合起到增加水箱強度的作用，以實現海底高壓環境的物理模擬。
6、上述方案中水箱為可拆卸水箱，箱體與上封板和下封板分別通過螺栓緊固在一起，箱體的上端口和下端口分別設置密封齒，密封齒分別與上封板和下封板嚙合，可保證水箱與上封板和下封板嚙合完整，實現密封。
7、上述方案中上封板從箱體上拆卸下來，形成上端口開放的水箱，實現淺水狀態下的管道泄漏擴散模擬，較淺的水下管可去除上封板。
8、上述方案中可拆卸集氣箱由公口集氣箱和母口集氣箱連接密封構成。
9、這種用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置包括可拆卸集氣箱、水箱、土箱，可拆卸集氣箱、水箱和土箱均為透明的，水箱的上、下端兩端分別連接土箱和上封板，構成封閉箱，封閉箱置于可拆卸集氣箱中，水箱的上部為增壓腔，增壓腔設置有壓力表；水箱的兩側對稱設置錐形過渡管，兩個錐形過渡管均從可拆卸集氣箱伸出，水箱頂設置有自力式調節閥和排氣口；定向密封套管沿同一圓周均勻設置多個定向孔，定向密封套管套裝在泄漏管道外，泄漏管道上設置泄漏孔，泄漏管道和定向密封套管一同插入到土箱內，泄漏管道和定向密封套管位于土箱的一端均是封閉的，泄漏管道的定位法蘭、定向密封套管的定位法蘭和土箱的定位法蘭緊固在一起，泄漏管道的進氣口位于土箱外，泄漏管道的定位法蘭設置有指向針，指向針與泄漏孔在同一軸線方向上，標明泄漏孔方向；
10、模擬時，土箱內裝土，泄漏管道埋于土箱的土中，將氣體充入到增壓腔中構建海底輸氣管道高壓環境，海底管道處的任一目標壓力由自由液面處壓力和液面形成壓力組成，p＝p0+ρgh，增壓腔提供了自由液面處壓力，通過壓力表進行壓力監測；泄漏孔與不同的定向孔配合，模擬海底管道發生的泄漏；水從水箱兩側的一個錐形過渡管流入，從另一個錐形過渡管流出，每個錐形過渡管連接有法蘭，通過法蘭連接外部進水管和排水管，用于模擬海水流動的整體性，還原海水的真實流動狀態，通過控制水流的流動速度模擬海水流動；從自力式調節閥流出的氣體收集于可拆卸集氣箱中，通過集氣口收集到儲氣容器中，實現可燃氣體回收利用，實現海底埋地輸氣管道泄漏氣體在土壤-水相中的耦合擴散狀態觀測。
11、有益效果：
12、1、本專利技術通過結構和方法設計增加管道環境壓力，實現了海底高壓環境構建，采用小尺寸實驗裝置完成了大尺寸實驗，實現了海底高壓環境下管道泄漏氣體擴散狀態觀測；亦可實現低壓條件水下管道泄漏氣體擴散狀態觀測。
13、2、針對工程中的多情景，部分海底管道埋藏于海底土壤之下，本專利技術通過結構設計，實現海底埋地輸氣管道泄漏氣體在土壤-水相中的耦合擴散狀態觀測。
14、3、本專利技術可人為控制海水的流動速度，基本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置包括可拆卸集氣箱、水箱，可拆卸集氣箱和水箱均為透明的，水箱置于可拆卸集氣箱中，水箱的上部為增壓腔，增壓腔設置有壓力表；水箱的兩側對稱設置錐形過渡管，兩個錐形過渡管均從可拆卸集氣箱伸出，水箱頂設置有自力式調節閥和排氣口，定向密封套管沿同一圓周均勻設置多個定向孔，定向密封套管套裝在泄漏管道外，泄漏管道上設置泄漏孔，泄漏管道和定向密封套管一同插入到水箱內，泄漏管道和定向密封套管位于水箱的一端均是封閉的，泄漏管道的定位法蘭、定向密封套管的定位法蘭和水箱的定位法蘭緊固在一起，泄漏管道的進氣口位于水箱外，泄漏管道的定位法蘭設置有指向針，指向針與泄漏孔在同一軸線方向上，標明泄漏孔方向；
2.根據權利要求1所述的用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：構建海底輸氣管道高壓環境時，對海底管道處的任一目標壓力中液面形成壓力由水箱中水產生；水從水箱兩側的一個錐形過渡管流入，從另一個錐形過渡管流出，每個錐形過渡管連接有法蘭，通過法蘭連接外部進水管和排水管，用于模擬海
3.根據權利要求2所述的用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：所述水箱外壁設置間隔定位槽，每個定位槽安裝一個加強帶；每個錐形過渡管設置中間加強圈和密封加強圈，密封加強圈與可拆卸集氣箱連接實現可拆卸集氣箱內部的密封，增加水箱的結構強度。
4.根據權利要求3所述的用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：所述水箱為可拆卸水箱，箱體與上封板和下封板分別通過螺栓緊固在一起，箱體的上端口和下端口分別設置密封齒，密封齒分別與上封板和下封板嚙合。
5.根據權利要求4所述的用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：所述上封板從箱體上拆卸下來，形成上端口開放的水箱，實現淺水狀態下的管道泄漏擴散模擬。
6.根據權利要求5所述的用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：所述可拆卸集氣箱由公口集氣箱和母口集氣箱連接密封構成。
7.一種用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置包括可拆卸集氣箱、水箱、土箱，可拆卸集氣箱、水箱和土箱均為透明的，水箱的上、下端兩端分別連接土箱和上封板，構成封閉箱，封閉箱置于可拆卸集氣箱中，水箱的上部為增壓腔，增壓腔設置有壓力表；水箱的兩側對稱設置錐形過渡管，兩個錐形過渡管均從可拆卸集氣箱伸出，水箱頂設置有自力式調節閥和排氣口；定向密封套管沿同一圓周均勻設置多個定向孔，定向密封套管套裝在泄漏管道外，泄漏管道上設置泄漏孔，泄漏管道和定向密封套管一同插入到土箱內，泄漏管道和定向密封套管位于土箱的一端均是封閉的，泄漏管道的定位法蘭、定向密封套管的定位法蘭和土箱的定位法蘭緊固在一起，泄漏管道的進氣口位于土箱外，泄漏管道的定位法蘭設置有指向針，指向針與泄漏孔在同一軸線方向上，標明泄漏孔方向；
...【技術特征摘要】
1.一種用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置包括可拆卸集氣箱、水箱，可拆卸集氣箱和水箱均為透明的，水箱置于可拆卸集氣箱中，水箱的上部為增壓腔，增壓腔設置有壓力表；水箱的兩側對稱設置錐形過渡管，兩個錐形過渡管均從可拆卸集氣箱伸出，水箱頂設置有自力式調節閥和排氣口，定向密封套管沿同一圓周均勻設置多個定向孔，定向密封套管套裝在泄漏管道外，泄漏管道上設置泄漏孔，泄漏管道和定向密封套管一同插入到水箱內，泄漏管道和定向密封套管位于水箱的一端均是封閉的，泄漏管道的定位法蘭、定向密封套管的定位法蘭和水箱的定位法蘭緊固在一起，泄漏管道的進氣口位于水箱外，泄漏管道的定位法蘭設置有指向針，指向針與泄漏孔在同一軸線方向上，標明泄漏孔方向；
2.根據權利要求1所述的用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：構建海底輸氣管道高壓環境時，對海底管道處的任一目標壓力中液面形成壓力由水箱中水產生；水從水箱兩側的一個錐形過渡管流入，從另一個錐形過渡管流出，每個錐形過渡管連接有法蘭，通過法蘭連接外部進水管和排水管，用于模擬海水流動的整體性，還原海水的真實流動狀態，通過控制水流的流動速度模擬海水流動；從自力式調節閥流出的氣體收集于可拆卸集氣箱中，通過可拆卸集氣箱的集氣口收集到儲氣容器中，實現可燃氣體回收利用。
3.根據權利要求2所述的用于模擬多情景海底埋地輸氣管道泄漏擴散的裝置，其特征在于：所述水箱外壁設置間隔定位槽，每個定位槽安裝一個加強帶；每個錐形過渡管設置中間加強圈和密封加強圈，密封加強圈與可拆...
【專利技術屬性】
技術研發人員：卜凡熙，何宇恒，常朕博，洪家駿，王群，王志華，
申請(專利權)人：東北石油大學，
類型：發明
國別省市：
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