高含硫氣田集輸系統(tǒng)泄漏控制與應(yīng)急方法研究.pdf

1、本文結(jié)合“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“高含硫氣藏安全高效開(kāi)發(fā)技術(shù)”及中國(guó)石油化工集團(tuán)2005年度“十條龍”科技攻關(guān)項(xiàng)目“普光氣田產(chǎn)能建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”外協(xié)課題“普光氣田集輸系統(tǒng)應(yīng)急體系建設(shè)研究”和“普光氣田集輸站場(chǎng)安全控制技術(shù)研究”，系統(tǒng)開(kāi)展高含硫氣田集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏事故控制措施和應(yīng)急方法體系的研究，在集輸系統(tǒng)設(shè)備天然氣泄漏機(jī)理認(rèn)識(shí)、復(fù)雜地形含硫天然氣擴(kuò)散模擬、降雨對(duì)含硫天然氣擴(kuò)散硫化氫毒害的影響作用、含硫天然氣點(diǎn)火放空二

2、氧化硫危害評(píng)價(jià)及事故控制有效性分析、復(fù)雜地形集輸系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)急計(jì)劃區(qū)域劃分、高含硫氣田集輸系統(tǒng)泄漏事故應(yīng)急救援體系框架建設(shè)等方面取得了較大的研究成果。研究進(jìn)展歸納如下：
　　 1、高含硫氣田集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏機(jī)理分析
　　 分析集輸系統(tǒng)工藝流程，將導(dǎo)致含硫天然氣大量釋放和硫化氫廣泛擴(kuò)散的高含硫氣田集輸系統(tǒng)設(shè)各歸類為生產(chǎn)井、集氣管道和壓力容器。針對(duì)各類設(shè)備泄漏具有的不同機(jī)理，分別建立考慮控制系統(tǒng)影響作用的含硫天然氣動(dòng)態(tài)泄漏計(jì)算

3、模型，并確定控制系統(tǒng)在響應(yīng)設(shè)備泄漏、抑制天然氣泄漏量中的作用。通過(guò)簡(jiǎn)化模型分析泄漏口近場(chǎng)氣體射流效應(yīng)，確定含硫天然氣在大空間范圍擴(kuò)散的初始條件。
　　 2、復(fù)雜地形高含硫天然氣擴(kuò)散研究
　　 針對(duì)國(guó)內(nèi)高含硫氣田集輸系統(tǒng)多位于川東北山區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)，研究復(fù)雜地形條件下氣體擴(kuò)散建模方法。通過(guò)反演復(fù)雜地形、分析大氣擴(kuò)散條件和確定數(shù)值計(jì)算方案，建立集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏，含硫天然氣在復(fù)雜地形空間內(nèi)擴(kuò)散的數(shù)值模型。結(jié)合生產(chǎn)井、集氣管道和壓

4、力容器的動(dòng)態(tài)泄漏計(jì)算，預(yù)測(cè)擴(kuò)散硫化氫危害區(qū)域，分析不同設(shè)備泄漏導(dǎo)致的硫化氫擴(kuò)散事故特點(diǎn)。對(duì)影響氣體擴(kuò)散過(guò)程的大氣擴(kuò)散和地形條件進(jìn)行分析，獲得復(fù)雜地形條件下擴(kuò)散硫化氫運(yùn)動(dòng)和分布規(guī)律。以此為基礎(chǔ)，分析復(fù)雜地形條件下，集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏含硫天然氣擴(kuò)散對(duì)事故控制工作造成的不利影響。
　　 3、降雨條件下高含硫天然氣擴(kuò)散分析
　　 依據(jù)國(guó)內(nèi)高含硫氣田集輸系統(tǒng)所在地區(qū)多降水的環(huán)境特點(diǎn)，模擬復(fù)雜地形條件下大空間范圍內(nèi)的降雨過(guò)程，耦合單個(gè)

5、雨滴和擴(kuò)散含硫天然氣間的質(zhì)量傳遞和化學(xué)平衡計(jì)算，在氣體擴(kuò)散模型的基礎(chǔ)上，建立降雨條件下高含硫天然氣擴(kuò)散數(shù)值模型。分析降雨過(guò)程中的硫化氫動(dòng)態(tài)清除速率和累積清除質(zhì)量，并確定降雨強(qiáng)度、風(fēng)速和地形的影響作用。將無(wú)雨和降雨條件下硫化氫危害區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，確定降雨在控制擴(kuò)散硫化氫危害上的作用。根據(jù)分析結(jié)果，綜合降雨清除硫化氫的有利因素和可導(dǎo)致的事故救援不利因素，確定降雨對(duì)集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏含硫天然氣擴(kuò)散事故控制工作造成的影響。
　　 4、高含硫

6、天然氣泄漏點(diǎn)火放空控制措施評(píng)價(jià)
　　 開(kāi)展高含硫氣田集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏事故主要控制措施——點(diǎn)火放空的二氧化硫危害分析和抑制人員死亡后果效果評(píng)價(jià)。針對(duì)點(diǎn)火放空過(guò)程，分析含硫天然氣燃燒熱化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，耦合可燃物和助燃物的氣體擴(kuò)散計(jì)算，建立點(diǎn)火放空數(shù)值模型。確定點(diǎn)火放空動(dòng)態(tài)過(guò)程中，硫化氫燃燒轉(zhuǎn)化為二氧化硫的效率。基于急性中毒劑量-反應(yīng)關(guān)系，明確二氧化硫動(dòng)態(tài)擴(kuò)散對(duì)集輸系統(tǒng)設(shè)備周邊公眾產(chǎn)生的累積毒害作用，詳細(xì)分析二氧化硫毒害區(qū)域的面積、影響

7、距離和主要分布方向，獲得在復(fù)雜地形條件下的分布規(guī)律。在理論上驗(yàn)證點(diǎn)火放空在抑制集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏硫化氫擴(kuò)散致人員死亡上的有效性，為事故控制和決策提供支持。
　　 5、高含硫氣田集輸系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)急計(jì)劃區(qū)域劃分研究
　　 針對(duì)我國(guó)高含硫氣田集輸系統(tǒng)設(shè)備在應(yīng)急計(jì)劃區(qū)域劃分上存在的不足，提出涵蓋事故可造成的嚴(yán)重危害區(qū)域，全面保護(hù)事故條件下公眾生命安全的應(yīng)急計(jì)劃區(qū)域劃分原則，并以集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏硫化氫擴(kuò)散致人員死亡事故作為應(yīng)急計(jì)劃區(qū)域

8、的建立基礎(chǔ)。從集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏條件、大氣擴(kuò)散條件、控制系統(tǒng)作用和復(fù)雜地形影響確定生產(chǎn)井、集氣管道和壓力容器可導(dǎo)致的嚴(yán)重事故后果，針對(duì)不同設(shè)備建立應(yīng)急計(jì)劃區(qū)域計(jì)算所需的參數(shù)和流程，并在綜合考慮事故救援影響因素的基礎(chǔ)上，形成一套復(fù)雜地形高含硫氣田集輸系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)急計(jì)劃區(qū)域劃分方案。
　　 6、高含硫氣田集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏事故應(yīng)急救援體系框架構(gòu)建
　　 從功能上將高含硫氣田集輸系統(tǒng)設(shè)備泄漏事故應(yīng)急救援體系分為7大模塊：人員組織體系