惰性气体抑制管道中可燃气体爆炸的数值模拟

管道内可燃气体的防爆抑爆研究对于石油及天然气工业的安全生产具有重要意义。以RNG 湍流模型及EBU Arrehnius燃烧模型为基础，建立了管道内可燃气体单步化学反应湍流爆炸模型；并以有限体积法求解了爆炸流动及反应控制方程，从而对二维管道中惰性气体抑制可燃气体爆炸的过程及规律进行了数值模拟。模拟结果与实验数据有着较好的吻合性，可为燃气管道中惰性气体防爆抑爆技术的工艺实施、系统设计和关键参数计算提供理论依据。     

设置障碍物密闭容器内气体爆炸数值模拟

运用均相反应流时均方程组、湍流模型k-ε、EBU-Arrhenius燃烧模型和SIMPLEC算法,对密闭容器二维空间内丙烷-空气的爆燃过程进行数值求解。计算结果反映了障碍物对火焰阵面、速度场、流场、爆炸压力以及爆炸强度的影响,得到了爆炸压力和爆炸强度与可燃气体摩尔分数之间的关系。     

海上采油平台可燃气体探测系统

从探测报警器布置选型等方面较系统地阐述了可燃气体探测系统的设置。提出了有关的注意事项。     

氮气泡沫、水交替驱采油数值模拟研究

根据M井区油藏的地质特征、流体特征、氮气泡沫驱油试验数据和注水开发生产历史 ,利用多组分模型软件 ,在完成地层原油相态拟合、驱油试验数值模拟拟合、三维地质模型的建立和油田开发生产历史拟合之后 ,研究其剩余油分布规律。在动态预测方案中 ,模拟计算了 3种氮气泡沫、水交替驱采油方案 ,共计 1 9套采油方案。在分析对比了各个采油方案的主要开采动态指标之后 ,该井区通过氮气泡沫、水交替驱采油与注水采油相比 ,9a后增产原油(1 .6～ 4.2 )× 1 0 4 m3,而万方氮气换油率为 3 3 7～ 42 6m3。     

管道容器连通系统内气体爆炸影响因素的数值分析

采用数值模拟方法,通过对小型连通容器爆炸过程的分析,系统研究了管道和容器连通的系统内可燃介质发生爆炸时着火点位置和容器的几何尺寸对系统爆炸强度的影响,模拟结果与已有的实验结果基本一致。该研究结果可为大型连通容器系统安全防爆设计提供参考。     

管道内可燃气体爆炸的研究进展

对近20年来管道内可燃气体爆炸过程的实验和数值模拟研究的进展情况进行评述,以便从整体上了解这一方向目前的研究程度、研究热点和研究方法.并对管道内可燃气体爆炸过程研究的前景提出展望.     

可燃气体-空气-氮气混合物爆炸极限的预测

可燃气体爆炸是工业生产中时有发生的重大灾害事故类型之一,爆炸极限是判断其爆炸危险性的一个重要参数。工业过程中常采用向被保护的设备中引入惰性气体的方法来防止爆炸事故的发生。本研究采用计算绝热火焰温度法,对几种常见的有机可燃气体与氮气混合物的爆炸极限范围进行预测计算,并将计算值与文献值进行比较。结果表明该方法对爆炸下限的预测与实验值吻合程度较好,对爆炸上限的预测则存在一定的误差,并对产生误差的主要原因进行分析。     

输气管道氮气置换过程气体混合规律数值模拟

目前,国内输气管道投产置换时,注入氮气用量主要依据人工经验确定,存在一定的盲目性。文章以长呼天然气输送管道投产为背景,对该管道投产置换过程进行了计算机数值模拟,获得了气体置换速度对混合段长度的影响规律,即气体的置换速度在2.81~6.50 m/s范围内,混合长度随着流速的增加而增大,但混合长度的增长率随流速的增加而降低。     

有障碍物空间可燃气体扩散规律的数值模拟

有限空间内可燃气体泄漏扩散容易引发危险事故,而对于有限空间障碍物存在时气体泄漏扩散规律的研究较少。为此,针对有限空间障碍物对可燃气体泄漏扩散的影响,采用雷诺平均的N-S方程,湍流模型以及无反应多组分输运方程,对障碍物影响下可燃气体泄漏扩散进行了数值模拟,并进一步分析了泄漏位置和障碍物高度对可燃气体泄漏扩散的影响。结果表明:障碍物对可燃气体扩散过程有阻碍作用;障碍物影响下不同位置泄漏扩散形成的浓度场不同,泄漏口与出口异侧,距离障碍物越近,房间内形成的爆炸区域越大;障碍物高度越高,有限空间内形成的爆炸区域越大,增大了危险事故发生的可能性。该模拟结果有助于室内燃气管道安全设计,可为制订室内可燃气体爆炸事故的预防措施提供参考。     

可燃气体爆炸载荷作用下海洋平台舱室结构动态响应的数值模拟研究

采用大型有限元软件MSC.DYTRAN,对泄漏气体爆炸载荷进行数值计算,并对辽河作业一号海洋平台某舱室结构在爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值模拟研究。分别从结构的变形失效形式和构件能量吸收等方面研究了海洋平台舱室结构在可燃气体爆炸载荷作用下的破坏机理和响应特征。     

空气驱油可燃气体爆炸安全风险分析

目的目前,安全问题仍然是限制空气驱大规模应用的主要原因,为此进行了针对其爆炸极限计算方法的研究。 方法通过对6种可燃气体的单组分计算方法、单组分文献值与2种多组分计算方法进行组合,得到了14种计算组合,将其与国内某油田3口井的爆炸实测值进行比较,以判断哪种组合适应性最好。 结果含碳原子单组分燃气计算法与多组分燃气计算中查图-理·查特里修正法组合得到的计算结果整体误差相对较小,更符合爆炸极限实测值。 结论可为C₁~C₃轻烃体积分数达90%以上的井流物的爆炸极限理论计算方法的选择提供参考。      

塔河油田单井注氮气采油技术现场应用

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏经过多年开发后,底水锥进、油水界面抬升,剩余油主要以阁楼油形式富集。现场实践证实注氮气采油开发碳酸盐岩缝洞型油藏是可行的,能有效动用阁楼型剩余油,并且在实践中总结了注氮气采油的选井经验,建立了高效注气井分类模型,为同类碳酸盐岩缝洞型油藏开发提供了参考依据。注氮气采油技术是一种高效提高采收率的技术手段。     

高温高压注蒸汽采油三维比例物理模拟新技术

为了解决现有热采物理模拟装置模型热损失大、模型内压控制精度低、实验过程监控不足等问题,自主研制成功了新型高温高压三维比例物理模拟实验装置并提出了注蒸汽采油高温高压三维比例物理模拟实验技术路线。该装置采用热流数值模拟、PID自动控制及三维数据场平面设计方法,重点解决了以下难题并形成特色技术：①采用高温高压热采模型热损失比例模化技术,比例控制模型顶底散热量,实现汽腔持续发育;②采用高温高压三维地层温/压模拟技术,实现模型压力均匀稳定控制,高压舱内各点温差小于±2 ℃;③采用模型三维数据场在线监测与可视化分析技术,实时监测与调控油藏动态。利用该实验装置开展了特稠油水平井与直井组合热采及超稠油双水平井SAGD三维比例物理模拟实验研究,完整刻画了汽腔发育规律,深化了对双水平井SAGD开采机理和生产动态规律的认识。图5参15     

氮气气举采油技术的应用

油田常规排液存在速度慢、不灵活、深度浅且安全性差等问题.现场制氮注氮装置采用先进的膜分离技术,直接从空气中分离制取氮气,车载、可移动、现场制氮的特点,使氮气气举采油技术应用范围更广,适应性更强.几年来,成功地进行了氮气气举返排压裂液,氮气气举排水采气,氮气气举深度掏空地层排出泥浆等工艺试验.氮气气举不仅成为常规油井排液的主要手段,而且在高凝油井的成功尝试,使辽河油田利用氮气气举工艺技术在特种油的开采方面拓展了新的途径.     

注入井井筒二维瞬态温度场的数值模拟

在油气井挤酸、注水等过程中,井筒温度场遵循能量守恒原理.以基本假设条件为基础,根据能量守恒方程,将整个井筒二维剖面按轴向和径向划分成一定数目的控制体,建立一系列控制体的瞬态能量平衡方程,便可得到整个井筒在不同注入时间的温度分布.根据注入井工艺特点,建立注入过程中井筒二维瞬态温度场预测模型,给出模型的定解条件,并采用有限差分法求解预测模型.     

管状容器气体燃爆泄放过程的数值模拟

工业过程中管状容器气体爆炸事故时有发生，严重威胁着过程工业的安全生产。为预防这类事故，通常会在容器上安装泄压装置，这就要求对该类容器进行防爆泄压设计。对管状容器气体爆炸泄放过程进行分析，特别是容器内压力发展特性的分析是进行防爆泄压设计的关键。为此，首先分析了管状容器内气体爆炸泄放过程，根据其燃爆发展规律建立了描述整个泄爆过程的物理模型。从能量守恒方程和质量守恒方程出发，结合气体状态方程、绝热压缩方程和气体泄放速率方程建立了泄爆过程的数学模型，利用四阶龙格-库塔方法对该过程进行了数值模拟，得到了不同时刻燃爆压力、压力上升速率、火焰位置和火焰传播速度。另外还讨论了泄压面积和泄爆压力对泄爆过程的影响，对于该类容器的防爆泄压设计具有指导意义。     

强底水白云岩油藏注氮气非混相驱数值模拟

英买321油藏是塔里木盆地唯一进入开发阶段的白云岩油藏。该油藏水体能量强,开发井以水平井为主,油井进入高含水期后,找水、堵水措施实施困难,开发效果逐渐变差,大量剩余油富集在构造高部位,天然水体无法波及。为有效动用该类剩余油,开展了油藏工程和数值模拟研究。研究结果表明,在强底水条件下,可以采用注氮气非混相驱的方式动用这部分剩余油,水平井和直井注气吞吐10轮次,采出程度分别可提高3.30~4.10百分点和3.30~3.60百分点,增产效果显著。     

压缩机厂房可燃气体泄漏扩散的数值模拟

为了对长输管道压缩机厂房内可燃气体泄漏进行定量分析,使用CFX软件,对长输管道压气站压缩机厂房内的可燃气体泄漏进行了数值模拟计算。计算中介质为中亚天然气和常温常压下的空气,采用标准的κ-ε双方程湍流模型,对压缩机厂房内潜在泄漏点发生泄漏时进行计算。研究结果表明,可燃气体在厂房顶部呈"倒7"型分布,除泄漏点周围外,可燃气体含量最大的区域贴近屋顶处,该研究为压缩机厂房内可燃气体探测器的布置提供了量化的参考。计算结果得到了厂房内可能存在的可燃气体聚集点,并针对性地增设了通风口,消除了可燃气体聚集情况。     

任11井山头注氮气可行性研究

碳酸盐岩潜山油藏是华北油区的主要油藏类型,其动用地质储量占全油区的60%左右,目前已进入高含水开发期,如何挖潜剩余油潜力,进一步提高采收率,是目前的主要工作方向。针对任11井山头块状底水潜山油藏的地质及生产特点,分析了注氮气提高采收率的机理及有利地质条件;在数值模拟的基础上,论证了任11井山头注氮气提高采收率的可行性,对注气井数、油气水平衡时间、采液速度、注气采油方式、注气速度、注气时机和开发井网等技术政策界限进行了优化研究。研究结果表明,任11井山头在一定工艺技术保障下,注氮气提高采收率是可行的,预计注气形成的富集油带厚度约200m,采收率提高4%左右。     

特高含水期油藏氮气驱提高采收率数值模拟研究

针对特高含水期油藏剩余油分布的复杂情况,以国内某区块为实例,进行了氮气驱的数值模拟研究。氮气和水的注入方式分两种:同时注入(类别A)和交替注入(类别B)。对预测的生产指标进行分析,得出最适合该区的方案为氮气和水交替半周期为15d、交替轮次为2次、单井注气量为6000m3/d。该方案比水驱方案提高采收率5.7个百分点。