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。     

障碍物不同坡度对H2S扩散影响研究

针对在复杂地形下发生的天然气井井喷事故,设置了20°、30°、40°、50°和60°五个不同的障碍物坡度,利用CFD软件Fluent对不同坡度下的H2S扩散规律进行数值模拟。结果表明,在设定的条件和范围内,当连续释放的H2S扩散至稳定状态时,不同坡度的障碍物对H2S的扩散影响不同。随着障碍物坡度的增加,H2S在障碍物的迎风侧和背风侧的地面浓度均有所上升,且迎风侧的变化程度比背风侧的要大。模拟结果对研究井喷中H2S在复杂地形下的扩散规律和井场位置的选择有一定的指导意义。     

井喷H2S扩散环境风险数值模拟与风洞实验验证

川渝地区高含硫气田的开发具有相当大的环境风险和安全风险。本文以位于四川盆地的某气井为例．考虑到环境风险．模拟了地表浓度在10mg／m3～30mg／m3的H2S扩散情况．并将风洞实验结果与CFD模拟结果进行了比较。风洞试验结果显示地表浓度在10mg/m3～30mg／m3的扩散区域从井口延伸到2km远,这与CFD模拟结果10mg／m3硫化氢扩散距离最远达到计算流场2km范围基本一致。考虑到安全风险,应用CFD模拟H2S扩散地表浓度为150mg／m3的扩散情况。通过与风洞实验结果的比较表明,CFD能比较准确地模拟发生井喷后H2S扩散过程中浓度的变化,因此可以应用于实际的风险分析和安全评价中。     

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。     

特大井喷H2S扩散的数值模拟分析

含H2S气体的高压井喷是一个非常复杂的扩散问题,涉及多组分气体的混合、运移、扩散、气象条件以及复杂的地形空间影响。为此,采用可行的计算流体动力学（CFD）对这一复杂的大空间流场问题进行了数值模拟研究,根据重庆开县特大井喷事故现场三维地貌等高线数据建立了井喷H2S扩散的CFD流场计算的有限元模型,结合当时气象条件,用Fluent软件的UDF功能编写了边界间歇风速的函数,数学模型中采用了适合于预测大气流动的大涡模拟运动方程,将CFD有限元模型和建立的数学模型用Fluent软件的解算器,对H2S气体的扩散和运移规律进行了详细的数值模拟研究,获得了H2S气体在该井场周围山谷地形的积聚、运移规律以及风向对气云扩散的影响,获得了H2S和CH4两种气体扩散的时空分布云图。模拟结果和事故现场调查结果一致。     

H2S废气反应炉燃烧数值模拟

针对某炼油化工厂H_2S反应炉设计的不同结构的燃烧器进行三维数值模拟,研究了不同燃烧器结构参数、燃料气成分与分配比例、反应炉花墙结构等因素对炉内流动与燃烧的影响,并确定了合理的燃烧器结构。结果表明:原始燃烧器结构下,单烧酸性气工况时,降低内圈酸性气比例有利于H_2S的完全燃烧,炉膛出口烟温有所提高;优化后的燃烧器结构较原始结构下,增强了内圈酸性气与空气的混合,更有利于H_2S气体的燃烧;反应炉内花墙结构能造成炉膛内烟气回流,提高了烟气的停留时间,有利于H_2S气体的燃烧完全;掺烧天然气工况较单烧酸性气工况,炉内燃烧变差。     

基于建筑物布局的H2S气体扩散流场特征分析

为研究不同建筑物布局情况下的H_2S气体扩散流场分布情况,利用CFX计算流体力学软件,针对7种建筑物布局条件的H_2S气体扩散流场进行数值模拟研究,并基于某天然气净化厂综合楼区域进行实例验证,得到以下结论:①气体流速停滞区域的大小与建筑物布局形式关系密切,在建筑物间距处气流速度增大,在建筑物背风面容易出现气流的停滞区;②建筑物迎风面宽度越宽,其背风面气流停滞区与面积越大;③使用CFX数值模拟软件,能够较好地模拟复杂建筑物布局情况下的气流运动,为发生H_2S气体泄漏事故后人员的逃生路线制定提供了理论依据。     

铁路运输原油中H2S挥发特征模拟试验装置设计

通过建立相平衡模型、换热模型,进行模拟计算并与现场测试相结合,分析长途运输商品原油H2S的析出规律以及各种影响因素,对影响挥发的参数进行单因素敏感性分析,运用正交试验方法对参数进行优化,确定主要因素和次要因素;综合分析温度、运输里程、海拔等参数对原油中H2S挥发程度的影响。该装置综合考虑了塔河原油的铁路外运过程,实现了铁路运输原油中H2S挥发特征模拟试验的功能要求。     

塔河含硫原油铁路运输中H2S的挥发特征

塔河油田原油伴生气中H2S含量较高,平均在20 597 mg/m3,最高达到43 653 mg/m3.。为了确保原油铁路运输的安全,对这个区块原油采用了物理法和化学法联合脱除H2S的工艺技术,使装车原油烃蒸气中H2S的浓度控制在2～4 mg/m3的水平。试验结果表明:在相同的温度和振动强度条件下,原油中初始H2S浓度越高,运输过程析出的H2S气体浓度水平越高,且初始H2S浓度低于15～22.5 mg/m3(10～15ppm)的情况下,运输过程中挥发出的H2S浓度最高不大于45 mg/m3;温度对原油中H2S挥发的影响相当显著;振动频率增加1倍,H2S挥发量变化不明显,这说明加大振动强度对原油中H2S挥发有促进作用,但不显著。     

高含硫气田开发过程中H2S含量变化规律

对流体相平衡及高温高压下H₂S气体在水中溶解度的实验研究表明,在高含硫气田开发过程中,H₂S含量增加缘于原始地层水中所溶解的H₂S气体在地层压力降低后部分脱附而进入地层气相中。基于H₂S气体在水中溶解度实验数据和物质平衡方法,建立了高含硫气田H₂S气体含量长期变化规律模型。对H₂S含量变化规律进行的敏感性分析结果表明:在高含硫气田开发早期,产出气体中H₂S含量增加较为缓慢,在气田进入开发的中后期时,H₂S含量增加速度不断加大。同时,地层原始含水饱和度对H₂S含量增加的影响较大。在同样条件下,原始含水饱和度高的气藏其H₂S含量增加速度更快。     

酸性气田井喷点火有效空间范围数字模拟

在井喷酸性天然气形成射流的可燃空间范围内进行主动点火是控制酸性气田井喷事故危害范围与危害程度的有效方法。对含CO₂、H₂S的天然气井喷情况进行了理论分析,建立了与实际情况接近的几何模型,采用CFD模拟的方法,对不同压力、不同风速、不同酸性气体含量的井喷情况进行了模拟研究,获得了射流速度场、浓度场,得到了不同情况下的有效点火空间范围。     

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。     

天然气中硫化氢的激光吸收光谱法在线分析

硫化氢具有强烈的毒性和腐蚀性,为了贯彻实施新的国家天然气标准,增强含硫天然气生产的安全性,提高生产效益,对含硫天然气气质的在线监测,尤其是硫化氢含量的监测就显得非常重要。但现有的测量方法或者精度不高,或者操作复杂、运行维护困难。为此,提出了基于可调谐半导体激光器吸收光谱技术（TDLAS）的在线硫化氢分析方法,并采用波长调制（WMS）技术减少杂质的影响和提高测量精度,试制了测量范围为1 000～20 000 μmol/mol的在线分析系统。离线标定和在线测试结果表明该系统最快响应时间仅0.25 s,最大测量误差为1.3%。在川东北某含硫气井进行了较长时间的在线测量,结果显示该系统稳定可靠。结论认为,该系统具有维护成本低和操作方便简单等特点,它的成功运用,有望弥补现有方法的不足,为我国高含硫天然气的安全开采服务。     

化工装置硫化氢泄漏的风险事故模拟

运用计算流体动力学(CFD)理论,模拟了硫化氢气体泄漏事故,得到硫化氢泄漏10 min时,在不同风速和风向情况下扩散过程的运动特征与浓度分布规律,并以浓度场分布及变化特征为依据,分析了风速和建筑物对硫化氢扩散的影响规律。研究结果对认清重气扩散规律、事故预防及人员疏散有一定的指导意义。     

塔二联轻烃站脱硫系统参数调整分析

针对塔二联轻烃站脱硫装置天然气中H2S含量变化较大,脱硫不达标的实际情况,对脱硫装置的运行参数进行敏感性分析。分析结果表明,吸收塔操作压力、操作温度及MDEA循环量对净化气中H2S含量影响不大,而再生塔操作参数对脱硫效果的影响非常显著。因此,只对MDEA再生塔操作参数进行调整。结果表明,在塔二联天然气中H2S质量分数增加58%的条件下,对MDEA再生塔操作压力和温度进行微调,可有效降低净化气中H2S含量并使其达标。     

城市埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对城市埋地天然气管道穿孔泄漏扩散问题,结合有限容积法,利用Gambit 2.4建立了天然气管道不同泄漏位置的CFD仿真模型,利用Fluent 6.3分别对天然气管道上部、下部及背风侧3种泄漏工况下,气体在土壤中和空气中的扩散规律进行了数值模拟。研究结果表明,下部泄漏在土壤和空气中的危险范围最大,关闭泄漏管段两端阀门以后,气体扩散危害范围逐渐变小。研究结果为城市埋地天然气管道泄漏事故现场人员疏散及安全抢修提供了理论依据。     

环形防喷器封井过程的数值模拟

环形防喷器是石油钻井行业常用的重要设备,但是国内在大口径、高压力级别的环形防喷器的设计和制造方面,还不能完全满足生产需要。为此,在建立锥形胶心环形防喷器的三维有限元模型的基础上,通过对无钻杆和φ89mm钻杆2种状态下封井过程的数值模拟,得到了胶心变形时各部分橡胶的运动规律和应力、应变的分布状况,指出容易发生破坏的部位,分析了封井时密封部位接触压力的分布形态和变化规律,为设计和使用环形防喷器提供了理论参考依据。