随着海洋石油工业的发展,海底管道失效风险也随之增加。海底输油管道一旦泄漏不仅会影响油气生产,带来经济损失,更会造成海洋环境污染,甚至引发生态灾难。采用泵抽负压的方法对泄漏管道进行控制,具有良好的环境效益和经济效益。本文针对我国杭州湾海底输油管线实际运行情况,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对海底管线泄漏负压控制技术开展相关研究,提出通过在海底管线近岸端设置负压抽油装置,在管道泄漏后应急启动抽负压装置来实现控制原油继续泄漏的目的。本文的主要内容有:对海底管道泄漏负压控制系统方案进行相关研究,在建立泄漏负压控制系统工艺方案流程基础上,对负压控制系统进行了水力计算和设备选型计算,并对泵的安装高程、输量及管道泄漏点位置、原油粘度等之间的关系进行了推导;建立了泄漏抽油过程数学模型并给出了运用特征线法求解思路,通过比较评估不同工况组合下的泵运行工率和控油效果验证了负压抽油方案的可行性,通过对泄漏发生发展过程中泄压函数和泄漏抽油时间的推导对负压控制前后的泄漏量大小进行了估算;建立了泄漏溢油数学模型,通过UDF编程泄压函数并导入FLUENT软件进行仿真模拟,再现了泄漏发生发展和泄漏控制过程,在此基础上进一步分析和研究了不同工况下泄漏发生时的管内流动和泄漏扩散特征;通过管道力学理论计算与AUTOPIPE软件计算相结合对系统耐负压能力和可靠性进行应力核算,最后针对研究结论提出相关工程设计建议。