[发明专利]一种天然气枝状管网泄漏管段识别方法

说明书

本发明提供了一种天然气枝状管网泄漏管段的识别方法，包括：确定所研究天然气枝状管网的管长、管径等基础参数；根据初始条件与边界条件，利用质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程等构建管网的双流体模型；利用多相流计算实时获取管网沿线压力、温度、气体流速等参数泄漏前后的变化规律；以压力的变化规律作为初步判断管网是否发生泄漏的依据，并做出泄漏后管段压力相比未泄漏管段压力的变化幅值曲线，根据压力幅值变化的快慢准确识别出泄漏管段。本发明采用多相流计算来分析天然气枝状管网工作状态，能够提高管网泄漏管段识别的准确度；同步分析系统中压力、流速等管道参数的实时变化信息，有效地降低了泄漏管段识别的误报率。

技术领域

本发明涉及油气管网泄漏检测技术领域，尤其涉及一种天然气枝状管网泄漏管段的识别方法。

背景技术

天然气是清洁的化石能源，是当今世界的主要能源供应，也是社会建设的重要保障。随着人们对环境保护的日益重视和天然气利用效率的提高，天然气的消耗量呈逐年增加的趋势，并有可能超过石油，因为与油田相比，已经发现和生产了更多的气田。管道在天然气运输中起着非常重要的作用，是保证天然气安全运输的必要条件。然而，由于自然灾害和人为破坏，管道泄漏是现实生活中常见的问题。如果这些危害没有被及时发现，它们不仅会造成经济损失，还会损害环境和健康。

为了防止天然气集输管道泄漏事故造成的严重安全问题，需要分析天然气管道泄漏后压力、温度和气体流速等参数的变化规律，然后通过这些参数的变化规律对天然气集输管网的泄漏管段进行识别。

识别泄漏是防止管道故障、降低管道风险的重要手段，从而减少天然气泄漏造成的经济损失和人员伤亡，对提高天然气输送管道的效率具有重要意义。

管道识别技术最早是从输油管道泄漏识别开始研究，对于输气管道泄漏识别技术目前还处于不断吸收引进、研制开发的阶段。外专家在天然气管网泄漏识别领域做了大量的工作，但是至今为止，外对天然气管网泄漏的研究大多是在管道单管单点和单管多点泄漏的情况下进行。

目前对天然气管道单点和多点泄漏识别研究较多，但是对天然气管网单点泄漏识别的研究相对较少，对气液两相流管网的泄漏识别研究更少，并且识别方法比较局限，不适用于突发性泄漏以及识别不够快速准确，缺乏一定的精准度。

综上所述，需要一种针对含水天然气枝状管网泄漏的识别方法，实现对含水天然气枝状管网泄漏管段的识别，能够广泛应用，可靠性高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是设计一种针对含水天然气枝状管网泄漏的识别方法，实现对含水天然气枝状管网泄漏管段的识别，能够广泛应用，可靠性高。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种天然气枝状管网泄漏管段的识别方法，包括以下步骤：

步骤1：确定所研究枝状天然气集输管网的管长、管径、管网沿线高程以及泄漏孔径等基础参数；

步骤2：根据管网的基础参数以及管网的初始条件与边界条件，利用管网一维流动的控制方程组建立正常管网和单点泄漏管网水力热力数值模拟模型，同时进行水力计算；

步骤3：利用多相流计算实时获取天然气管网沿线压力、温度和气体流速这些参数泄漏前后随时间和空间的变化规律；

步骤4：根据泄漏规律，以压力和气体变化规律两个参数作为判断管网中管段是否发生泄漏的依据，并做出泄漏后管段压力相比未泄漏管段的压力变化幅值随时间的变化图，以此根据压力幅值变化的大小准确识别出泄漏管段。

在上述方法中，管道内的流动并不是单相流动而是气液两相流动。天然气在运输过程中往往会产生大量饱和水蒸气和少量轻烃，在管网中，温度和压力会沿着管道从支管起点下降到管汇处，管网中的蒸发碳氢化合物会逐渐凝结。随着输送距离的增加，集输管网沿线温度与压力逐渐下降，气体中的水蒸气将在管壁处凝结为液滴而析出，使得管路中持液率发生改变，管线中的流动从简单的气相单相流动变为复杂多变的气水两相流。