井口泄漏的煤層氣擴(kuò)散規(guī)律及安全相關(guān)問題研究.pdf

1、煤層氣作為一種優(yōu)質(zhì)、高效的清潔能源,越來越受到社會各界的關(guān)注,隨著我國煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,煤層氣開采過程中的安全問題也越來越突出。煤層氣井口設(shè)備,以及井口泄漏的煤層氣都可能是造成井場事故的源頭。煤層氣泄漏到空氣中后發(fā)生擴(kuò)散,與空氣混合,當(dāng)達(dá)到煤層氣的主要組分甲烷的爆炸極限時,可能會引發(fā)火災(zāi)爆炸,而煤層氣中硫化氫在一定的濃度下,可能會導(dǎo)致中毒或生命危險,即使泄漏量很少,暫時不會造成重大事故,但是這些危險性氣體滯留在空氣,也會對周圍環(huán)境和人類

2、健康造成一定程度的傷害,因此,煤層氣泄漏,不僅會造成人員傷亡和財產(chǎn)損失,還可能危害我們?nèi)祟愘囈陨娴沫h(huán)境,留下長久的安全隱患,因此,對井口泄漏的煤層氣進(jìn)行擴(kuò)散數(shù)值模擬,意義重大。
　　 本論文首先比較分析了煤層氣與天然氣的異同點,并介紹了煤層氣的開采機(jī)理和在開采煤層氣過程中的排水采氣設(shè)備,然后運用系統(tǒng)安全分析的方法——事故樹分析法和預(yù)先危險性分析法分別對煤層氣的井口設(shè)備采氣樹和抽油(水)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了風(fēng)險分析,得出井口采氣樹發(fā)生泄

3、漏的主要原因,此外,還指出了抽油機(jī)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的事故類型和事故原因;其次,介紹了煤層氣的物理、化學(xué)性質(zhì),并簡單說明了煤層氣的主要組分甲烷和硫化氫的毒害機(jī)理,為下面對煤層氣的FLUENT模擬結(jié)果進(jìn)行分析做了鋪摯;再次,運用流體力學(xué)理論,推導(dǎo)出煤層氣泄漏后在空氣中的擴(kuò)散方程組,然后簡要介紹了計算流體動力學(xué)理論CFD理論,為下文對泄漏的煤層氣進(jìn)行FLUENT數(shù)值模擬提供理論指導(dǎo);然后,建立模型,基于煤層氣擴(kuò)散方程組和CFD理論,選擇合適的計算

4、參數(shù),運用計算機(jī)模擬軟件FLUENT軟件對井口泄漏的煤層氣在空氣中的泄漏狀況進(jìn)行了模擬,分別對入口速度、風(fēng)速、重力和地形等擴(kuò)散因素進(jìn)行了比較分析研究,得出煤層氣在不同影響因素下的擴(kuò)散結(jié)果,并展示了入口速度為20m/s,風(fēng)速為3m/s時,泄漏后5min以內(nèi),各時刻的濃度變化情況:最后,概述了應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急響應(yīng)的基礎(chǔ)理論,并根據(jù)煤層氣泄漏后的FLUENT模擬結(jié)果,建立了煤層氣井口發(fā)生泄漏時的應(yīng)急預(yù)案。
　　 本論文將系統(tǒng)安全分析的方