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。     

半封闭空间LNG泄漏安全性数值模拟研究

为了定量评价液化天然气(LNG)加注船上"冷箱"内发生泄漏后的风险,利用计算流体力学软件Fluent对"冷箱"在有、无强制通风条件下发生LNG泄漏后扩散和爆燃的过程进行了模拟研究。结果表明,在无强制通风时,"冷箱"内发生连续泄漏后,箱内可燃浓度区域随时间先变大后减小,在泄漏后60s、90s、120s、150s分别点燃时,达到的最大超压依次为29kPa、89kPa、76kPa、70kPa,会对箱体和人员造成严重伤害;在有强制通风时,泄漏后箱内甲烷浓度场在约100s后达到稳定,在泄漏后60s、90s、120s、150s分别点燃时,达到的最大超压依次为1.8kPa、1.9kPa、3.0kPa、3.1kPa,超压损害很小,但在爆燃后继续燃烧,会对箱体及内部设备造成高温热辐射损害。计算方法和结果可应用于"冷箱"等半封闭空间泄压防爆的安全设计。     

楼宇排列方式对天然气泄漏扩散影响的数值模拟

探究楼宇排列方式对天然气管道泄漏扩散的影响,可为实际楼宇排列以及天然气管道敷设提供一定的依据。针对天然气管道的泄漏,采用不发生反应的组分输运模型和标准的湍流模型,基于计算流体动力学方法 （CFD）,建立了简化的三维几何模型和天然气泄漏速率随时间变化的函数关系,通过瞬态模拟探讨了等高、由高向低、由低向高三种楼宇不同排列方式对天然气泄漏扩散的影响。结果表明：天然气从泄漏孔喷出后顺着楼体贴壁流动进行扩散,楼宇排列方式从泄漏口方向由高向低可有效减缓天然气扩散;由低到高排列时,后方较高建筑相当于一个天然屏障阻碍天然气扩散,使得天然气在楼体间加速积聚,会造成较大安全隐患。因此,在天然气管道敷设设计时,尽量将天然气主管道敷设在较高建筑物的一侧。     

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。     

YC天然气输气站泄漏后果数值模拟分析

输气站是为管道输送天然气或石油伴生气而建立的各种作业站,输气站中设备高效、安全运行是保证天然气输送的关键。输气站的泄漏后果模拟是为了模拟事故发生后可能造成的影响,进而提高对事故及隐患部位的预测能力,减少事故发生所造成的人员伤亡、经济损失和环境破坏。针对YC输气站泄漏事故,利用DNV PHAST软件进行后果模拟。分析结果表明:相同气候条件下,天然气泄漏扩散范围在泄漏孔径为6.4、25、102、152和813 mm时依次增大;泄漏孔径相同、环境风速一样时,大气稳定度为D较之大气稳定度为F朝下风向扩散距离远;泄漏孔径相同、大气稳定度一样时,风速为5 m/s较之风速为1.5 m/s在下风向气体泄漏浓度小。该数值模拟结果对降低输气站事故造成的经济损失,节约输气站设备维护、检测及运营成本,具有十分重大的意义。     

天然气管道泄漏燃爆后果研究

天然气管道发生腐蚀泄漏后遇到明火易发生燃爆事故,研究天然气泄漏燃爆后果对制定应急方案具有重要意义。采用phast软件建立了天然气管道泄漏模型,研究了管道压力、泄漏孔径、风速等因素对天然气泄漏燃爆后果的影响。结果表明,随着泄漏孔径的增大,冲击波压力提前急剧升高,在最高点保持的距离变长,延后急剧下降,整体表现为冲击波压力破坏范围加大,燃爆冲击波影响的范围扩大,且范围扩大明显。随着分离器压力的增大,燃爆冲击波影响的范围扩大,影响范围的扩大量逐渐变小。环境风速对下风向冲击波压力几乎没有影响,对燃爆冲击波范围的影响很小。     

天然气站场露天区域可燃气体泄漏检测技术研究

与天然气长输管道相比,天然气站场露天区域具有设备设施多,工艺流程复杂,焊接和密封点分布高度集中等特点,更容易发生泄漏事件。目前人工巡检方式准确性和效率较低,不适应站场区域化发展要求。通过对常用的可燃气体泄漏检测技术进行分析,明确了各种方法的优势和局限性,测试了探测距离、响应时间和示值误差等性能指标,提出了兼顾泄漏检测可行性和可靠性的技术要求和配置建议。由于超声气体泄漏探测器对于微量泄漏检测效果较差,激光可燃气体探测器容易受大风影响,一般天然气站场露天区域可燃气体泄漏检测推荐采用云台扫描式激光可燃气体探测器,大风环境下可采用云台扫描式激光可燃气体探测器和超声气体泄漏探测器相结合的方式。     

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。     

风力对天然气管道泄漏后扩散过程的影响研究

天然气管道发生泄漏扩散是输气管道事故危害的根本原因，而风力是影响泄漏后天然气扩散过程的一个极为重要的因素，建立有风条件下天然气泄漏扩散的位移量计算模型是正确评估输气管道事故损失后果的关键技术之一。通过风速与风压关系的研究，确定了风速分布关系式；并结合管道泄漏扩散过程的特殊性,在考虑管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应,以及重力作用影响效果的基础上, 重点考虑了水平风速的影响，给出了在风力作用下泄漏后天然气团偏移量的计算公式，建立了三维空间内的位移量计算模型，并进行了实例计算。结果表明，风力的存在将加剧天然气的扩散，使泄漏的天然气团顺风向偏移，其偏移尺寸远大于其他两个方向，大大增加了天然气泄漏后的危害面积。     

海上水平井找漏堵漏工艺研究

对于海上水平故障井而言,找漏堵漏施工操作比常规直井更加困难。针对海上水平井井身结构的特点,对比分析了目前国内外适合于水平井找漏和堵漏相关工具及其工艺技术;针对海上水平井开发工艺和平台空间情况,给出了适合海上水平井找漏堵漏技术的工艺原理、施工步骤、管柱设计结构。可为海上水平井找漏堵漏设计和施工提供科学依据,对实现海上水平井稳产及长远开发具有重要意义。     

地层压差漏失分析研究

提出地层压差漏失的概念,并对不同岩性的压差漏失机理进行分析研究,同时借鉴油田注水开发模型给出了压差漏失的漏失量和漏失速度计算公式。结果认为,在渗透性良好的裂缝性或缝洞性等易漏地层中,漏失类型主要是压差漏失,压裂漏失很少发生,所以在安全钻井密度窗口分析时,应该把压差漏失作为主要的预防对象。     

有杆泵漏失新模型

分析了传统泵漏失模型中存在的2个问题:1认为剪切漏失与压差漏失方向不同;2在计算压差漏失量时忽略液柱在抽汲过程中产生的动载。在此基础上,提出了一种新型的有杆泵偏心环隙压差-剪切流漏失模型。该模型在计算漏失压差时全面考虑了柱塞上部液柱的静载荷与动载荷,同时利用数学方法证明了井下往复泵环隙剪切漏失与压差漏失是同向的,提高了抽油泵漏失计算的准确性。使用该模型对冲次、泵深等参数进行敏感性分析,其结果与现场实际情况相吻合。最后,与实际试验数据对比表明,该模型的精度高于传统漏失模型,对现场实际生产有一定的指导意义。     

对有杆泵环隙压差-剪切漏失方向问题的研究

对目前国内文献关于抽油泵偏心环形间隙流量(即偏心环隙漏失)中的压差漏失和剪切漏失的方向存在争议的问题,提出压差漏失与剪切漏失方向相同的观点,并由此修改了现有的有杆泵环隙漏失公式,建立了新的环隙偏心压差-剪切同向漏失模型。使用该模型对漏失量与冲次、泵间隙之间的关系进行分析,发现冲次越高,漏失量越大;泵间隙越大,漏失量越大。指出快速抽汲可以减少漏失的说法是错误的,快速抽汲对漏失的影响不是减少而是增加。该结论符合现场实际情况,对现场实际生产有一定的指导意义。     

CNG加气站地下储气井泄漏分析

针对CNG加气站储气井容易发生的泄漏事故,介绍了泄漏的类型、原因和后果,以及泄漏天然气的扩散类型、速度、泄漏量、扩散半径和气体浓度的确定方法,为储气井的安全评价提供了参考依据。     

地层漏失压力研究在哈拉哈塘凹陷的应用

在碳酸盐岩地层中,裂缝和溶洞较发育,若按照地层破裂压力确定钻井液安全密度窗口,极易引起井漏事故.根据漏失发生的不同机理,将漏失压力分为破裂漏失压力和自然漏失压力,并建立了这2种漏失压力的计算模型,据此预测了哈拉哈塘凹陷哈斜1井的漏失压力.利用破裂漏失压力计算模型,预测了哈斜1井新近系、白垩系和二叠系井段的破裂漏失压力,最大误差为3.15％,能够满足钻井工程需要,可将其应用到哈拉哈塘凹陷开发井设计、施工中.利用自然漏失压力计算模型,预测了哈斜1井奥陶系漏失压力,结果与现场实际情况一致,说明该预测模型准确,在哈拉哈塘凹陷开发井设计中,可根据该模型预测奥陶系的自然漏失压力.     

抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失研究进展及方向

准确预测抽油泵柱塞与泵筒环隙漏失量,对抽油泵间隙的选择至关重要。间隙选择过大,会使抽油泵漏失量增加,严重影响其泵效和油井产量; 间隙过小,虽然漏失减小,但加剧了柱塞与泵筒的摩擦,影响柱塞和抽油泵的使用寿命。基于国内外对抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失方程的研究,分析了理论推导法、试验推导法、数值模拟法3种漏失模型的推导方法,阐述了抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失量的研究进展。研究结果表明:当间隙<0.127 mm时,柱塞偏心对漏失量影响较小; 当间隙>0.127 mm时,偏心对漏失量影响较大; 剪切漏失量在总的漏失量中所占比重较大,剪切漏失与压差漏失异向时,会出现负漏失。指出了抽油泵柱塞-泵筒环隙漏失方程的发展方向:从试验角度确定剪切漏失和压差漏失的方向; 同时要对特殊抽油泵的间隙漏失模型开展研究。为更好地指导油井的生产,应结合泵效的其他相关影响因素,借助大数据处理分析,获得最佳的泵效。     

化工厂几种特殊部位带压堵漏卡具的结构设计

介绍乙烯化工装置几种特殊泄漏部位带压堵漏卡具的设计构思,并扼要说明卡具设计及堵漏作业有关注意事项。     

循环水系统便携式红外快速检漏仪开发应用

循环水系统泄漏是石化装置常见的故障,为了解决快速检漏的问题,开发了一种便携式红外快速检漏仪。介绍了便携式红外快速检漏仪的原理及结构特点,并通过实验及现场检测证明是可行的,具有广阔的应用前景。     

液相管道流量与压力对小孔泄漏速率的影响

泄漏速率计算是计算泄漏量、评估泄漏风险的前提和基础,通过搭建液相管道小孔泄漏实验系统,构建不同泄漏场景,研究管道流量、压力对管内液体压力及泄漏速率变化的影响规律,提出了小孔泄漏稳定压力计算方法,有效解决经典计算公式中压力求解问题;通过对泄漏模块仿真模拟,得到了泄漏孔口界面的速度分布情况,并研究了管道流量、压力对速度分布的影响。实验和数值模拟结果表明:泄漏发生后,管道压力下降明显,泄漏稳定压力与初始压力、管道流量呈对数关系,初始压力、管道流量越大,泄漏稳定压力越高,但相较于初始压力,泄漏稳定压力差值减小;管道流量越大,达到泄漏稳定的时间越短,泄漏达到平衡越快;泄漏孔处,面对来流方向壁面附近速度较高,背向来流方向壁面附近有负压、涡旋,且随着管道流量、初始压力的增加,最大泄漏速度增加,但负压范围、程度减小。