Page 62 - 电力与能源2021年第二期

第 42 卷第 2 期
电力与能源
2 1 0 2021 年 4 月

DOI : 10.11973 / dl y n y 202102014

油管泄漏的声场特性计算与分析

孙 鹏 , 李景翠 , 万继方 , 何 青 1
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( 1. 华北电力大学能源动力与机械工程学院, 北京 102206 ; 2. 中国石油集团工程技术研究院有限公司, 北京 102206 )
摘 要: 超声检测是目前采气井管道泄漏检测中比较常用的一种方法。为了提高泄漏检测的准确性, 以天然
气井油套管为研究对象, 建立了管道泄漏的仿真模型, 对油管泄漏时的声源特性及声场分 布 进 行 了 仿 真 计
算, 并探究了油管内外压差对声源及声场的影响。结果表明: 油管泄漏时的气体流速较大, 泄漏声源以四极
子声源为主; 声源域的声压级在 20~60kHz范围内存在峰值, 整体上随频率的增大震荡减小; 管内外压差只
影响声源的强度, 而对声源的特性基本无影响; 沿管道轴向, 越接近泄漏孔正下方, 声压级的峰值越大; 沿管
道径向, 越接近于泄漏孔, 声压级的峰值越大。
关键词: 天然气井油管; 管道泄漏; 气动噪声; 声场仿真计算
作者简介: 孙 鹏( 1994 —), 男, 硕士研究生, 从事管道气体泄漏的噪声检测工作。
中图分类号: TE973 文献标志码: A 文章编号: 2095-1256 ( 2021 ) 02-0210-05
CalculationandAnal y sisofAcousticFieldCharacteristicsofGasWellTubin gLeaka g e

1 , 2 2 1
SUNPen g LIJin g cui , WANJifan g , HEQin g
( 1.SchoolofEner gyPower& MechanicalEn g ineerin g , NorthChinaElectricPowerUniversit y , Bei j in g102206 , China ;
2.CNPCEn g ineerin gTechnolo gyR&DCo. , Ltd. , Bei j in g102206 , China )

Abstract : Ultrasonictestin g isacommonmethodfor p i p elineleaka g edetectionof g as p roductionwell.Forthe
p ur p oseofim p rovin g theaccurac y ofleaka g edetection , thenatural g aswelltubin g andcasin gwastakenasthe
researchob j ect.Thesimulationmodelof p i p elineleaka g ewasestablished , thesoundsourcecharacteristicsand
soundfielddistributionoftubin g leaka g eweresimulatedandcalculated , andtheinfluenceofp ressurediffer-
enceoftubin g andcasin gonsoundsourceandsoundfieldwasex p lored.Astheresultsshow , the g asflowve-
locit y islar g e , andtheleaka g esoundsourceismainl yq uadru p ole ; thesoundp ressurelevelinthesoundsource
domainhasa p eakvalueintheran g eof20kHz-60kHz , andtheoverallvibrationdecreaseswiththeincrease
offre q uenc y ; thep ressuredifferenceinsideandoutsidethe p i p eonl y affectstheintensit yofthesoundsource ,
buthasnoeffectonthecharacteristicsofthesoundsource.Alon g the p i p elineaxis , theclosertothebottomof
theleaka g ehole , theg reaterthep eakvalueofthesoundp ressurelevel ; alon g theradialdirectionofthe p i p e ,
theclosertotheleaka g ehole , theg reaterthep eakvalueofsoundp ressurelevel.
Ke ywords : g aswelltubin g , p i p elineleaka g e , aerod y namicnoise , soundfieldsimulationcalculation

从 2014 年至 2019 年, 我国的天然气对外依 置, 对于油气开采和运输的安全性和经济性具有
[ 1 ] 。提高天然气的产
存度从 32.2% 升至 45.2% 重要意义。
量, 保证天然气供应的稳定可靠对国家经济的快 由于管道发生泄漏时会产生噪声, 这种噪声
速发展和能源安全具有重要意义 [ 2 ] 。在油气资源 是宽频带噪声包括次声波、 声波、 超声波三个频
开采及运输的过程中, 由于天然气运输管道常受 段, 通过检测泄漏产生的噪声便可以实现泄漏情
到高温、 高压、 具有腐蚀性介质的冲刷, 加之自身 况的准确判断。检测管道泄漏噪声来判断管道泄
老化等因素, 管壁不可避免地会发生破裂、 穿孔等 漏的方法具有精度高、 灵敏度高等特点, 已广泛应
问题。这些问题轻则影响油气产量和环境, 重则 用于管道( 包括采气井管道) 泄漏的检测。文献
影响 油 气 生 产 和 运 输 的 安 全 性, 造 成 严 重 后 [ 5 ] 以四川油田采气井泄漏的超声检测为研究对
果 [ 3-4 ] 。由此可见, 研究管道泄漏检测技术, 从而 象, 分析、 评价了管道泄漏的超声检测方法。结果
保证能够准确地检测天然气管道的泄漏情况及位 表明, 超声泄漏检测能够较为准确地检测到采气