注氮气采油井筒内可燃气体爆炸数值模拟

注气驱油过程中井筒内存在可燃气体爆炸风险,为了明确热采注氮井筒内发生可燃气体爆炸事故后果及爆炸演化规律,开展了高温高压条件下油管大长径比空间内,轻烃组分爆炸的数值模拟研究工作。研究结果表明,管内爆炸超压峰值随初始温度的升高而降低,此现象是由于升温引起管内可燃气体总量降低,升温对燃爆反应速率的增强作用被抵消,但管内爆炸超压峰值随初始压力的升高而快速增大,同时在相同的初始压力和温度下,与中部和顶部点火相比,超压的最高值出现在管内底部点火时的井口位置,且在井筒两端由于爆炸冲击波反弹使得超压迅速上升,爆炸产生的超压最高可达300 MPa以上,足以对油管和井筒等设施造成严重破坏。研究成果为注气采油井筒爆炸安全防控提供参考依据。     

液化石油气罐区爆炸危险性分析

从物理性爆炸和化学性爆炸两方面分析了液化石油气罐区发生火灾爆炸的危险,着重 就罐区化学性爆炸进行了详细的分析和阐述。为确保液化石油气罐区的安全,提出了液化石油气 罐区在设计和生产管理方面要考虑的安全对策,可为液化石油气罐区的安全管理提供借鉴。     

重大危险源评价法在液化石油气储罐火灾爆炸危险性评价中的应用

应用重大危险源评价法,对液化石油气储罐固有危险性和现实危险性进行评价。通过评价,进一步全面了解和掌握该重点生产要害部位的安全生产现状,最后得出其火灾爆炸危险性等级,提出了事故预防与风险控制措施,可为液化石油气罐区的安全管理提供可靠依据。     

液化气储罐无控泄漏着火（爆炸）事故抢险应急预案

液化气储运中可能碰到危害极大的液化气储罐无控泄漏着火(爆炸)事故,给出了抢险 应急报告、应急行动、应急措施和事后恢复的基本预案方案。     

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液化石油气储罐因外部火灾导致其内部压力迅速上升，同时伴以材料强度下降，极易引发BLEVE爆炸和火球，危及人员和财产的安全，造成严重后果。因此研究火灾对储罐的影响对于预防和控制事故意义十分重大。中重点探讨了液化石油气储罐中最常用的16MnR钢在火灾作用下的力学响应规律：首先进行高温下的力学性能试验研究，得出了16MnR钢在温度不超过600℃时的各项力学性能指标(包括应力-应变曲线、屈服强度、极限强度、延伸率、弹性模量等)随温度变化的规律；同时研究了储罐对火灾的温度、压力响应规律；并利用实验数据对储罐的失效压力进行了分析研究，从而可以预测储罐的爆炸时间。试验结果表明，16MnR钢在高温下强度、延伸率等明显下降，600℃时仅为常温下的20％～30％。储罐壁温在火灾中迅速上升，最高温度可以达到600～700℃，此时液化石油气储罐的爆破压力仅为常温下的25％，而储罐内部压力则上升到正常压力的2倍以上，储罐在10分钟左右即发生爆炸。     

火灾环境下LPG储罐压力与温度响应的数值模拟

建立了火灾环境下液化气(LPG)储罐热响应的模型,针对立式液化石油气储罐进行了数值模拟。结果表明,LPG储罐内介质的温度上升速率随着充装率的增大而减小,压力上升速率随着充装率的增大而增大;储罐介质的升温和升压速率随着热流密度的增大而增大,储罐壁温度的上升速率也随之增大;储罐局部受热时,侧壁受热对储罐压力热响应的影响比底部受热大;升压速率随着导热系数的增大而增大,壁面温度的上升速率随之减小。     

液化石油气吞吐开采稠油物理模拟试验研究

以蒸汽吞吐为主的热力采油技术经过多轮次蒸汽吞吐后,采油效果变差,目前急需寻找相应的接替技术,以便大幅度地提高稠油、超稠油的采出程度.为此,开展了液化石油气(LPG)吞吐开采稠油试验研究.介绍了LPG吞吐开采稠油物理模拟的室内研究,利用宏观物理模拟技术,进行LPG吞吐试验,研究了LPG萃取剂的注入方式、注入压力、注入速度以及焖井时间对LPG吞吐提高辽河油田稠油采收率的影响.研究结果表明,LPG吞吐开采稠油效果显著,为稠油开采技术探索了新的途径.     

浅析液化石油气火灾的预防与扑救

液化石油气具有闪点低、易扩散、受强热时剧烈汽化、燃烧值大、燃烧温度高、爆炸范围宽且爆炸极限低等特点,因此,一旦发生火灾爆炸事故,将直接造成财产损失、人员伤亡,还会发生爆炸、建筑物与设备塌崩飞散,引起火情的进一步扩大等次生灾害,造成严重后果。对液化石油气的物理和化学性质以及火灾危害进行分析,并提出一些切实有效的预防和扑救措施。     

天然气处理站重大突发性事件情景构建研究

重大突发性事件情景构建是当前公共安全领域最前沿科学问题之一。文中基于底线思维,通过现场调研、资料整理分析、研讨和后果量化风险分析(QRA)等方法,建立了某气田处理站装车区液化石油气槽车充装作业过程中液化石油气泄漏、火灾爆炸事故的情景模型,确定孕育、发生、扩大、爆发、应急结束、恢复6个演化过程,核算火灾热辐射强度半径、爆炸冲击波过压半径,以确定可能影响的范围和程度,保证推演过程的合理性,推算可能造成的环境影响、财产损失、人员伤亡等后果,提出具有针对性和实效性应急培训和演练提供重要参考,节约部分应急演练所需的水、电、人力和财力等资源,对同类重大突发事件风险的应对也具有一定示范意义。     

应用计算流体动力学模拟液化气装卸站的爆炸影响

以某企业液化气汽车装卸场站为例,针对液化气装卸区危险特性,采用计算流体动力学（CFD）模拟技术,建立全尺寸三维模型,对装卸栈台发生液化气泄漏、蒸气云在附近停车场集聚爆炸后的场景进行模拟计算,评估爆炸对周围构筑物和生产设施的影响,同时研究停车场停车数量和爆炸超压的关系。结果表明,在一定距离内,非防爆的控制室等构筑物会受到爆炸冲击发生损毁倒塌,威胁控制室内人员安全;附近停车区车辆数量与爆炸超压呈线性关系,车辆越多,产生的危害越大。     

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。     

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随着我国汽车保有量的不断增长，汽车尾气排放污染已成为城市的重要污染源，而使用LPG（主要成分是C₃H₈和C₄H₁₀，我国的LPG中C₄H₁₀含量比较大）则可大大降低污染。对电喷发动机上分别使用汽油、纯C₃H₈和75% C₃H₈+25%C₄H₁₀三种燃料进行了对比试验。结果表明：与汽油燃料发动机相比，尽管C₃H₈燃料发动机的功率下降11%、转矩下降7.3%，75% C₃H₈燃料发动机的功率下降5.8%、转矩下降3.7%；但以C₃H₈为燃料的发动机，其CO、HC排放量分别下降98%和78.5%，以75% C₃H8为燃料的发动机，其CO、HC排放量分别下降98.3%和78.5%；排放物中几乎没有SO_x；当提高C₄H₁₀在LPG中的比例到25%时，发动机功率下降幅度减少，同时排放物继续下降。作为清洁燃料，LPG在电喷发动机上的应用有着广阔的前景。     

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液化石油气储罐在火灾作用下，内部的温度和压力将迅速上升，如不能有效控制则会导致储罐爆炸，并酿成危害性更大的二次灾害。为此，介绍了液化石油气储罐在火灾作用下的热响应过程和机理，并应用计算流体力学软件（CFD）对热响应过程进行模拟研究，还对各影响因素对热响应的影响进行了定量模拟分析。分析结果对于安全设计和灭火救援具有参考价值。     

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液化石油气储罐周围一旦发生火灾，在火灾环境的影响下储罐内液化石油气的温度和压力会迅速升高，同时储罐的强度会迅速下降，在一定条件下储罐即会发生破裂和爆炸，进而引发BLEVE爆炸，并引起爆炸冲击波、容器碎片抛出及巨大的火球热辐射，对周围的人员、建筑和设备造成更大的破坏。为此，对液化石油气罐区的安全防护方法进行了分析，对各种方法的特点进行了比较，并提出了进行安全设计时选择安全防护方法的基本原则。根据液化石油气储罐在火灾作用下的响应规律的数值模拟方法，提出了液化石油气储罐安全防护设计的模拟安全设计法，这种方法比传统的方法具有更强的针对性，更为合理和科学。     

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随着我国国民摩托车保有量的不断增长，摩托车尾气排放污染已成为城市机动车排气污染的一个不容忽视的部分。减小摩托车排气污染的理想清洁燃料首选LPG。为解决摩托车LPG发动机动力性下降的问题，分析了LPG的物化特性，并进行了LPG进气道气态喷射、进气道液态喷射和缸内液态直接喷射的对比试验。结果表明，液态LPG缸内直接喷射发动机的最大扭矩较燃用汽油时提高约10%，能有效解决LPG常规供应方式发动机动力性下降的问题，具有良好的发展前景。     

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开敞空间可燃气云爆炸，尤其是在障碍物诱导下具有极大破坏力的爆炸，会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，研究约束条件对气云爆炸场的影响，对进一步提出可行的防爆、抑爆方案提供理论依据具有重要意义。为此，建立了开敞空间可燃气云爆炸的实验系统，对半球形乙炔—空气预混气云内半球条栅形障碍物对爆炸威力的影响进行了实验研究。障碍物半径为0.1～0.3 m，条栅宽度为15～60 mm，空隙率为20%～75%，气云半径为0.25～1.25 m。通过对实验数据进行曲线拟合回归，并经方差检验，得到了对实际应用具有指导作用的拟合关系式。     

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在石油、化工、矿业等行业中，密闭容器内可燃气体爆炸的事故屡屡发生，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。有效地预测爆炸超压，研究可燃气体爆炸成灾模式及其防治技术具有重要的社会意义和经济意义。为此，从流体力学和化学反应动力学方程出发，建立了数学模型，采用SIMPLE算法，对大型球形密闭容器内可燃气体爆炸过程进行了数值模拟，获得了不同时刻爆燃的速度场、密度场、浓度场、温度场，为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。     

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可燃气体或低沸点可燃液体的事故性泄漏，会引发可燃气云爆炸事故。气体爆炸概率成为厂站、陆地及海上油气钻采平台设计中需要考虑的要素之一。为确保生产安全及对相关人员的有效保护，必须确定现场障碍物对爆炸的加强作用。为此，实验研究了内置半球栅条形障碍物半径、栅条宽度与空隙宽度3个参数对可燃气云爆炸场的影响。基于流体力学控制方程组、PDR模型和Bakke Hjertager燃烧模型，通过修改方程源项，考虑障碍物对流动的附加作用及对燃烧速度的影响，建立了可燃气云爆炸的理论模型，并采用SIMPLE算法进行了数值求解。实验结果表明，该类型障碍物对可燃气云爆炸威力有较大的增强作用，最大超压可达无障碍物时的10倍以上。计算结果与实验值相比较，最大相对偏差17.9%，平均相对偏差6.34%。     

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连接底水和近井带的大裂缝显著加快气井的见水时间并让含水率急剧上升,众多应用事例表明,这一现象无法用双重连续介质模型来成功拟合,主要原因在于大裂缝的表征单元体尺寸和所考虑的研究范围相比较大,因此不能作为连续介质,否则所建立的模型不能反应大裂缝的渗流特征。文章首先提出大裂缝加快底水的推进的主要原因是由大裂缝渗透率高和绝对储存体积小这一性质决定的;然后在此基础上建立了考虑大裂缝的渗流模型,建模的要点在于把裂缝分为微小裂缝和大裂缝,在模型中把微小裂缝和基质当作普通的双重连续介质,而将大裂缝作为非连续介质处理,并将其简化为一系列的平板,大裂缝介质与双重连续介质在空间上不相重叠;在建立数值模型时,针对双重连续介质和大裂缝介质建立了两套网格系统;最后通过实例对比,利用数值实验方法对大裂缝底水气藏的渗流规律进行了解释。     

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对预混可燃气体在圆形管道内的爆炸过程进行了实验研究，根据实验结果将超压的变化过程分为4个阶段，将气体燃烧的变化过程分为3个阶段。得出了计算火焰传播速度的经验公式。随着火焰的传播，火焰传播速度不断加快，且测点处的火焰传播速度越快、测点距点火处越远，燃烧时间就越短。对前驱冲击波与火焰面的相对时间及相对位置关系进行了分析。对爆燃转爆轰过程（DDT）进行了初步研究，观察到此过程中前驱冲击波阵面仍然行进在火焰面的前方，但二者的间距在减小。火焰面紧跟在激波前缘的后面，二者同速传播，超压峰值的位置与火焰面重合。