CLSM浆体充填管道数值模拟分析
Numerical Simulation Analysis of CLSM Slurry Filling Pipeline
摘要: 管道运输是石油的主要运输方式，它的安全性和环保一直是人们所关心的问题。为合理废弃地下油气管道，确保可持续发展，本文以CLSM为主要研究对象，采用计算流体动力学软件，对CLSM浆体在管内的流体动力学特性进行数值仿真。在水平方向上，浆液在水流方向上是一种稳定的分层流流态，但在入口附近的某一区域会有不稳定的流动。在管径不变的情况下，随着流量的增加，核心半径逐渐变小，核心流速逐渐增加，单位长度内的流阻显著增加。与采用流变试验和考虑壁面滑移作用的灌输阻力分析方法进行比较，得出的最大相对误差小于10%。通过对CLSM技术中浆体填充管道的流动特性进行了研究，为其在实际工程中的应用奠定了理论基础。
Abstract: Pipeline transportation is the main mode of oil transportation, and its safety and environmental protection have always been issues of concern. To rationally abandon underground oil and gas pipelines, and ensure sustainable development, this paper takes CLSM as the main research object and uses computational fluid dynamics software to numerically simulate the fluid dynamic characteristics of CLSM slurry in the pipe. In the horizontal direction, the slurry is a stable stratified flow state in the flow direction of water, but there is an unstable flow in a certain area near the inlet. Under the condition of constant pipe diameter, with the increase of flow rate, the core radius gradually decreases, the core flow velocity gradually increases, and the flow resistance per unit length significantly increases. Compared with the pipeline resistance analysis method using rheological tests and considering the wall slip effect, the maximum relative error obtained is less than 10%. Through the study of the flow characteristics of the slurry filling the pipeline in the CLSM technology, a theoretical basis has been laid for its application in actual engineering.
文章引用：刘杰松, 吴玉国, 李小玲, 张浩然. CLSM浆体充填管道数值模拟分析[J]. 石油天然气学报, 2025, 47(2): 151-158. https://doi.org/10.12677/jogt.2025.472018

参考文献

[1] 罗扬, 王文友, 杨林, 等. 浅析油气长输管道报废处置技术要求[J]. 天然气与石油, 2022, 40(6): 8-14.
[2] 文孝贵, 段单峰. 计算流体力学在充填料浆管道输送模拟分析的应用及研究发展方向[J]. 矿业研究与开发, 2022, 42(12): 18-23.
[3] 厉严. 改变大口径管道弯头曲率半径的影响分析[J]. 管道技术与设备, 2025(1): 53-56.
[4] 宋长松, 杨仕奇, 许东波, 等. 充液管道流致振动影响因素分析[J]. 管道技术与设备, 2025(1): 9-14+40.
[5] Zhang, X., Yu, R. and Chen, J. (2018) A CFD Simulation of CLSM Filling with Piping on Herschel-Bulkley Rheological Model. Emerging Materials Research, 7, 128-137. [Google Scholar] [CrossRef] 
[6] 解明洋, 李斌, 崔蕾, 等. 陆上油气管道弃置方案选择依据[J]. 油气储运, 2014, 33(8): 825-828.
[7] 吴东容, 余东亮, 贺焕婷, 等. 山区油气管道废弃处置技术简析[J]. 油气田地面工程, 2021, 40(3): 87-92.
[8] 李亮, 刘炳瑞, 张润辉, 等. 倾斜管道内圆柱状颗粒运动的数值模拟[J]. 力学与实践, 2022, 44(5): 1172-1178.
[9] 董鑫, 单永瑞, 刘易诺, 等. 非牛顿流体气泡羽流涡特性数值模拟研究[J]. 化工学报, 2023, 74(5): 1950-1964.
[10] 李奇, 王鹏. 地下废弃管道破损内渗诱发地面沉降性状研究[J]. 山西建筑, 2023, 49(18): 6-11.
[11] 侯金山, 贾彦琨, 蔡亮, 等. 国内外管道废弃处置标准差异分析[J]. 油气田地面工程, 2016, 35(6): 51-53.
[12] 康叶伟, 左莉, 郭正虹, 等. 陆上油气管道的废弃处理[J]. 油气储运, 2015, 34(2): 122-127.
[13] 陈建宏, 陈峤曦, 张钦礼, 等. 基于Fluent的充填料浆管道输送阻力模拟[J]. 科技导报, 2015, 33(9): 64-68.
[14] 徐华天, 马宏伟, 康叶伟, 等. 油气管道废弃处置技术及其应用[J]. 油气储运, 2015, 34(7): 699-703.
[15] 康叶伟, 左莉, 邵磊, 等. 陆上废弃油气管道的安全环保处置[J]. 油气储运, 2016, 35(12): 1261-1266.
[16] 杨慧, 陈国明, 李新宏, 等. 国内外海底油气管道废弃处置规范[J]. 油气储运, 2017, 36(11): 1326-1331.
[17] 张雪松, 俞然刚, 陈金平, 等. 废弃输油管道充填用可控低强度材料性能研究[J]. 硅酸盐通报, 2017, 36(6): 1823-1829+1840.
[18] 范庆春. 青岛炼化废弃输油管道注浆固化无害化处理工艺研究[D]: [硕士学位论文]. 北京: 中国石油大学, 2018.
[19] Zhang, X., Yu, R. and Chen, J. (2020) Abandonment Research and Environmental Impact Analysis for Retired Dong-Huang Pipelines. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 735, Article 012072.
[20] 张雪松. 充填退役油气管道用可控性低强度材料流变特性及工程应用[D]: [博士学位论文]. 东营: 中国石油大学(华东), 2020.
[21] 周德星, 张晨. 提升石化管道企业油气长输管道废弃判定及处置水平研究[J]. 化工管理, 2022(22): 139-145.