LNG储罐泄漏危险性数值计算

为解决LNG储罐泄漏扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程过于复杂的问题,通过选取适当的气体扩散模型,利用Matlab编写程序,对甲烷气体的扩散进行快速模拟计算,形成气体扩散浓度分布图,预测甲烷蒸汽在向下风向扩散的过程中形成爆炸危险区域,并模拟分析风速、地表粗糙度、泄漏速率等因素对LNG泄漏气体扩散影响。研究结果表明,当风速方向和泄漏源泄漏方向一致时,甲烷蒸汽扩散距离和危险区域面积随风速增大呈减小趋势;甲烷蒸汽在下风向扩散距离及危险区域面积随着地表粗糙度的增大而减小;甲烷蒸汽扩散距离和危险区域面积随泄漏速率的增大而增大。     

SLAB View软件在含硫天然气井井喷泄漏扩散模拟中的应用

介绍了SLAB重气泄漏扩散模型,并运用SLAB View软件模拟了某含硫气井发生井喷事故H2S云团的扩散过程和危害区域,得出了H2S云团在指定浓度平均时间下的影响范围,以及指定浓度H2S云团出现在最远距离的时间和最远下风向扩散距离。结果表明,SLAB View软件能方便、快速地模拟平坦地形下含硫天然气井喷泄漏扩散过程,预测事故泄漏扩散后果和影响范围。     

天然气管道气体泄漏扩散过程研究

天然气管道发生气体泄漏将造成一定的危险范围。通过对泄漏气体扩散边界的研究，可确定泄漏气体扩散形成的危险域。研究得到，提高风速或气体泄放速度均会加大气体扩散速度，而使沿下风向的扩散浓度减小。将风速和气体泄放速度分别提高20%，风速对气体扩散速度的影响较大，而泄放速度对气体扩散浓度的影响较大。风速加大，泄漏危险域减小；风速减小，气体受浮力作用较明显，泄漏危险域变大。该研究成果可对泄漏气体扩散的危险域进行有效预测，有助于预防泄漏重大事故的发生。     

含硫天然气管道泄漏事故数值模拟与分析

高含硫天然气管道在运行过程中由于腐蚀等原因经常会发生孔口泄漏事故,对周围人身安全和环境造成危害。利用CFD软件Fluent对有风状态下高含硫天然气管道发生孔口泄漏后CH4和H2S的扩散情况进行了数值模拟。结果表明,CH4受浮力影响向高空扩散趋势明显,其爆炸范围集中在泄漏口附近;H2S由于初始动量较大,在泄漏孔口附近会向高空扩散,但随着动量的减少和扩散距离的增加,在重力的作用下会逐渐降落到地面附近;对比3m/s和1m/s风速情况下CH4和H2S的扩散情况,在1m/s风速下CH4的爆炸范围会略有增加,高浓度H2S会达到更高的范围,且靠近泄漏口附近的地面浓度会更低。     

风速对综合管廊天然气管舱泄漏扩散影响的数值模拟

为了揭示换气通风风速对天然气管舱泄漏扩散特性的影响,本文采用Realizable k-ε湍流模型和组分输运模型对地下综合管廊天然气管舱不通换气工况下的泄漏扩散过程进行数值模拟研究。结果表明:无风时,扩散过程主要受湍流涡对及舱顶反射作用,各泄漏工况下天然气向管舱两侧对称卷吸扩散,小孔泄漏管舱内甲烷浓度分布分层现象比大孔泄漏明显,可燃气体监测报警时间呈"V"型分布。有风时,上风向区域天然气浓度逐渐降低;下风向区域大涡团失稳分裂成小涡团,湍流强度增大,卷吸作用增强,天然气呈"蜗牛"状漂移扩散。风速逐渐增大时,报警时间与泄漏口至监测点的距离成线型增长关系;风速超过3.81m/s后,天然气泄漏后迅速与空气混合稀释,管舱内甲烷浓度均低于爆炸下限的20%,可燃气体监测报警器不再报警。     

含硫天然气泄漏扩散的后果评估

含硫天然气发生连续泄漏时,危害区域的面积随风速的增大而减小,随泄漏孔径的增大而扩大。发生大规模瞬态泄漏时,在泄漏初期,人员产生不适症状的危害区域及爆炸危险区域都随时间的增加而逐渐扩大;随着时间的延长,泄漏气体不断被空气稀释而使得浓度降低,若时间足够长,危害区域将逐步消失。通过含硫化氢天然气泄漏扩散后果的计算和模拟,可以得出含硫天然气扩散浓度与距离及高度的关系。     

井喷后含硫气体的扩散模拟分析

含硫气井井喷后,H2S气体在空间的迁移扩散受井口压强、地形、气象等多因素影响,准确预测其在空间中的浓度分布,是制定安全应急措施的关键。为此,采用CFD方法对不同井口压强和不同风速条件下井喷后含硫气体的扩散情况进行模拟,获得了H2S气体在计算区域内的浓度分布以及危险区域范围。静风时,在喷口附近及垂直上方H2S浓度很高,安全区域位于井口两侧,占整个计算空间的比例较小;有风时,H2S危险区域明显右倾,井口压强越大,气体扩散高度越高。模拟计算结果可为气井风险评估、应急处理、事故分析提供一定的参考。     

普光气田集输系统安全控制与应急管理

我国高含硫气田大规模开发尚属首次,缺乏成熟配套的安全控制技术、标准规范和管理体系,安全生产和应急处置面临一系列技术难题。普光气田硫化氢含量高、压力高、集输系统点多线长,泄漏监测与安全控制要求高,同时由于地形复杂,人口密集,应急处置和应急疏散难度大。为此,①通过建立含硫天然气泄漏山地扩散模型,对不同生产区域的安全防护距离进行了优化,确定了我国高含硫气田的安全防护距离;集成红外、激光、电化学和无线远程监测,形成了平面布局、立体布防、全方位的天然气泄漏多元监测体系;优化气井、集输、净化、外输紧急关断系统的逻辑关系,创建了大型高含硫气田上下游一体化的4级联锁关断系统。②应用含硫天然气泄漏山地扩散模型划分应急区域,建设了最大规模的紧急疏散通讯系统,通过应急疏散能力评估对应急道路进行了优化,研发了山地消防坦克和远程点火等装备,建立了完整的应急处置、人员疏散与应急救援体系,形成了复杂山地高含硫气田大规模应急疏散与救援技术。这些措施为该气田绿色、高效开发提供了安全保障。     

含硫天然气管道破裂硫化氢扩散的影响分析

气体扩散过程十分复杂,受诸多因素的影响。同时,含硫天然气的运输存在一定的安全风险,因此,研究含硫天然气管道破裂后硫化氢扩散的影响范围具有重要的意义。通过对不同长度的含硫天然气管道泄漏后硫化氢扩散影响范围的分析,得出硫化氢含量,风速、破裂面积以及地形地貌对事故后果的影响规律,以期为含硫天然气管道的安全标准提供参考。     

南海深水半潜式钻井平台井喷时可燃气体扩散规律

以南海某半潜式钻井平台为例,通过建立平台简化模型及气体扩散模型,模拟了南海环境下井喷天然气扩散行为,分析了可燃气云分布及发展规律。结果表明,风速5 m/s环境下产能200万m3/d气井井喷天然气在短时间内形成稳定的大范围可燃气云,垂直方向上扩散至井架中部区域,来风作用下钻台下风向区域处于危险状态。风速较小时,可燃气云主要向上部空间发展,发生燃爆后将直接造成井架顶部设备失效;随着风速增大,可燃气云达到稳定状态时间缩短,稳定状态下其空间分布范围减小,向下风向的偏斜角度增大,发生燃烧易导致井架坍塌而引发连锁破坏。由于建筑物阻挡作用,船首和右舷来风强度减弱,气流不稳定,可燃气云达到稳定状态所用时间长,稳定状态下其分布范围最大;船尾来风时,可燃气云主要分布在生活区,燃爆产生的超压、高温和强热辐射会对生活区设备和人员产生较大伤害;左舷来风时,天然气随来风迅速飘离平台,可燃气云分布范围最小,右舷固井泵室、应急发电机室和振动筛房等易受到气云燃爆风险的危害。这些研究结论可以为我国南海深水油气钻采作业应急救援提供科学指导,对深水钻井平台防火灾、爆炸具有一定的参考价值。     

高含硫气田开发安全防护距离探讨

在高含硫气田作业场所设置安全防护距离,可以在发生井喷、含硫天然气泄漏事故时减少火灾、爆炸、H2S中毒等造成的人员伤亡,是控制和降低安全风险的有效手段之一。为此,分析了国内外相关安全标准对含硫气田安全防护距离的要求,并以四川盆地某高含硫气田为例,应用国内外相关标准或方法计算井场、集气管道及净化厂的安全防护距离,开展对比分析。结果表明,依据不同的方法确定的安全防护距离偏差较大,因此建议采用定量风险评价的方法作为确定搬迁距离的依据,采用EUB推荐的查图法及公式快速确定或依据计算的150 mg/m~3 H_2S包络线范围确定应急撤离距离。针对高含硫气田开发,建议采用以下措施降低风险:(1)设置紧急截断系统,减少含硫天然气潜在泄漏量;(2)提升装置本质安全,减少事故发生概率;(3)提高应急保障水平,减轻事故影响。     

基于H2S毒性负荷的山区含硫气井应急计划区的划分方法

研究山区含硫气井应急计划区划分方法,为制订其安全生产标准提供科学依据。选择典型山区地形的3口含硫气井,采用大涡模拟方法,模拟了不同H₂S释放速率、不同风速和风向、不同井喷点火时间的组合条件下H₂S在大气中的扩散浓度场。用积分方法计算了各井H₂S毒性负荷的时空分布,研究了H₂S毒性负荷与H₂S释放速率之间的关系,建立了以H₂S释放速率为指标的山区含硫气井应急计划区的划分方法。结果表明,本次分析所用的591口H₂S释放速率大于零的川渝地区含硫气井中,16.75%的含硫气井应急计划区半径大于公众安全防护距离。对于中国主要含硫气井集中分布在人口密集的川渝地区的实际情况而言,该方法是比较适用且可行的。     

高含硫天然气埋地集输管道的安全管理研究

高含硫天然气从井场开采出来后通过集输管道输送到天然气净化厂处理,高含硫天然气集输管道是高危管道,一旦发生泄漏将会导致严重的安全事故,因此必须重视对集输管道的安全管理。为了确保高含硫天然气埋地集输管道的完整性和安全使用,某高含硫气田从预防和响应角度采取了一些管理措施,实施了智能清管、阴极保护等措施对管道内外部腐蚀进行控制和监测,以及时发现管道缺陷并修复,避免因腐蚀穿孔、应力腐蚀开裂等导致高含硫天然气泄漏事故的发生;在管道沿线安装了气体云成像泄漏监测系统和硫化氢点式探测器对管道进行实时监控,提升了高含硫天然气泄漏时的检测能力和响应能力,能够有效防止事故的扩大。     

高含硫天然气开发公众安全防护距离标准的分析及建议

我国高含硫天然气开发已经形成规模并进入持续发展阶段,其公众安全防护问题一直受到企业、政府和社会的高度关注。为此,针对我国高含硫天然气开发中所面临的集输管道、站场和净化厂公众安全防护距离难以确定的问题,分析了我国高含硫气田开发所依据的标准和规范的现状,并提出了相关的建议。研究结果认为:(1)现有标准只规定了硫化氢平均含量为13%~15%的特定工况下的安全防护距离,存在规定范围的不连续性和实际操作的不确定性等问题,在含硫化氢气田和高含硫气田开发方面都需要补充相应的标准和规定条款;(2)涉及公众安全方面标准的制订应以安全行业标准为主,并与国家标准和石油天然气行业标准相互配合;(3)对于高含硫气田的采输管道,目前应以本质安全为基础,辅以降低强度设计系数、提高设计施工要求等措施;(4)现有的模拟计算方法得到的结果只能用于制订应急计划的参考,不能作为搬迁原住户的实际依据;(5)由于管道事故的危害后果往往大于公众安全防护距离所设定的范围,因此必须引入风险管理的理念,制订事故分析报告技术要求和程序格式方面的标准规范;(6)建议高含硫气田开发参考国外先进管理模式,在高含硫气田集中的地区完善政府属地管理。     

高含硫气井罐装电潜泵系统排水采气工艺

为了将常规气井常用的电潜泵排水采气工艺应用于高含硫气井,同时满足高含硫气井保护套管的要求,基于高含硫气井的完井方式及电潜泵排水采气工艺自身的技术特点,针对套管保护、气体干扰及深井电潜泵机组振动等问题,在完井管柱设计、工具配套等方面开展了攻关研究,并在L2井进行了排水采气工艺设计。结果表明:(1)所研发的一套以罐装电潜泵系统为主体、结合锚定式插管封隔器形成的高含硫气井完井管柱系统能够实现电潜泵的正常运行,并且满足保护套管的要求;(2)采用多相流泵及放气管线可以应对气体干扰的问题,使用自动换向阀可以降低电潜泵复杂流道对气井自喷的影响,配套带锚定机构的插管封隔器能够降低管柱振动;(3)所设计的罐装电潜泵系统可应用于?244.5 mm和?177.8 mm套管,其中?244.5 mm套管对应的电潜泵最大排量为900 m3/d、最高扬程为4 500 m;?177.8 mm套管对应的电潜泵最大排量为300 m3/d、最高扬程为3 000 m。结论认为,该项研究成果为高含硫气井实施电潜泵排水采气工艺提供了技术支撑。     

天然气管线泄漏扩散及危害区域分析

对天然气扩散浓度进行研究，可以解决泄漏气体沿地面扩散所形成的危险区域预测问题，为管道运行和抢修提供安全保障，对于输气管线的风险后果定量分析具有重要的意义。为此，考虑到天然气泄漏扩散的特殊性，选取高斯模型作为扩散危害基本模型，给出了非正常泄漏状态下模型的修正函数。结合3种典型的泄漏扩散事故情景，模拟分析了天然气职业接触浓度限值和爆炸上、下限浓度所对应的扩散距离和危害区域面积；此外还对比分析了风速、泄漏孔径及泄漏时间等因素对扩散危害面积的影响。算例结果表明，管道发生连续泄漏时，危害区域的面积随风速的增大而减小，随泄漏孔径的增大而扩大。发生大规模瞬态泄漏时，在泄漏初期，人员产生不适症状的危害区域及爆炸危险区域都随时间的增加而逐渐扩大；随着时间的延长，泄漏气体不断被空气稀释而使得浓度降低，若时间足够长，危害区域将不再存在。     

高含硫气藏安全清洁高效开发技术新进展

我国的高含硫气藏大多赋存干海相碳酸盐岩储层中,具有埋藏深、地质条件复杂、高温高压、高含硫化氢和二氧化碳的特点,在气田开发工程建设和安全清洁生产保障上存在着诸多技术难题。我国高含硫天然气资源丰富,主要集中分布在在四川盆地,目前累计探明储量已超过1×10~(12)m~3,自20世纪60年代在四川盆地威远震旦系高含硫气藏进行开发实践以来,陆续成功开发了卧龙河、中坝等一批中小规模、中低含硫气藏,2009年以来龙岗、普光等一批高含硫气田的相继成功投产,标志着我国高含硫气藏开发技术取得了新的突破。为此,重点介绍了"十二五"以来针对我国高含硫气藏安全、清洁、高效开发的实际需要,在气藏工程、钻完井工程、采气工程、地面集输与腐蚀控制工程、天然气净化和安全环保工程技术领域所取得的新进展。最后,分析了目前我国高含硫气藏开发面临的挑战,指出了下一步技术发展的方向:降低安全风险,降低环境危害,提高高含硫气藏开发效益。     

含硫化氢天然气安全防护若干问题探讨

以重庆开县12.23事故发生为例,对我国含硫天然气安全防护技术标准体系的发展现状进行了分析,并以含硫天然气生产作业现场的危害分析为切入点,就生产作业场所员工安全防护有关问题进行探讨,提出相应的指导意见,以此推动和完善含硫天然气安全防护工作。