高含硫氣田集輸系統(tǒng)泄漏控制與應急方法研究.pdf

1、本文結合“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”國家科技重大專項“高含硫氣藏安全高效開發(fā)技術”及中國石油化工集團2005年度“十條龍”科技攻關項目“普光氣田產(chǎn)能建設關鍵技術研究”外協(xié)課題“普光氣田集輸系統(tǒng)應急體系建設研究”和“普光氣田集輸站場安全控制技術研究”，系統(tǒng)開展高含硫氣田集輸系統(tǒng)設備泄漏事故控制措施和應急方法體系的研究，在集輸系統(tǒng)設備天然氣泄漏機理認識、復雜地形含硫天然氣擴散模擬、降雨對含硫天然氣擴散硫化氫毒害的影響作用、含硫天然氣點火放空二

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

3、模型，并確定控制系統(tǒng)在響應設備泄漏、抑制天然氣泄漏量中的作用。通過簡化模型分析泄漏口近場氣體射流效應，確定含硫天然氣在大空間范圍擴散的初始條件。
　　 2、復雜地形高含硫天然氣擴散研究
　　 針對國內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，研究復雜地形條件下氣體擴散建模方法。通過反演復雜地形、分析大氣擴散條件和確定數(shù)值計算方案，建立集輸系統(tǒng)設備泄漏，含硫天然氣在復雜地形空間內擴散的數(shù)值模型。結合生產(chǎn)井、集氣管道和壓

4、力容器的動態(tài)泄漏計算，預測擴散硫化氫危害區(qū)域，分析不同設備泄漏導致的硫化氫擴散事故特點。對影響氣體擴散過程的大氣擴散和地形條件進行分析，獲得復雜地形條件下擴散硫化氫運動和分布規(guī)律。以此為基礎，分析復雜地形條件下，集輸系統(tǒng)設備泄漏含硫天然氣擴散對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散分析
　　 依據(jù)國內高含硫氣田集輸系統(tǒng)所在地區(qū)多降水的環(huán)境特點，模擬復雜地形條件下大空間范圍內的降雨過程，耦合單個

5、雨滴和擴散含硫天然氣間的質量傳遞和化學平衡計算，在氣體擴散模型的基礎上，建立降雨條件下高含硫天然氣擴散數(shù)值模型。分析降雨過程中的硫化氫動態(tài)清除速率和累積清除質量，并確定降雨強度、風速和地形的影響作用。將無雨和降雨條件下硫化氫危害區(qū)域進行對比，確定降雨在控制擴散硫化氫危害上的作用。根據(jù)分析結果，綜合降雨清除硫化氫的有利因素和可導致的事故救援不利因素，確定降雨對集輸系統(tǒng)設備泄漏含硫天然氣擴散事故控制工作造成的影響。
　　 4、高含硫

6、天然氣泄漏點火放空控制措施評價
　　 開展高含硫氣田集輸系統(tǒng)設備泄漏事故主要控制措施——點火放空的二氧化硫危害分析和抑制人員死亡后果效果評價。針對點火放空過程，分析含硫天然氣燃燒熱化學反應過程，耦合可燃物和助燃物的氣體擴散計算，建立點火放空數(shù)值模型。確定點火放空動態(tài)過程中，硫化氫燃燒轉化為二氧化硫的效率?；诩毙灾卸緞┝?反應關系，明確二氧化硫動態(tài)擴散對集輸系統(tǒng)設備周邊公眾產(chǎn)生的累積毒害作用，詳細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，獲得在復雜地形條件下的分布規(guī)律。在理論上驗證點火放空在抑制集輸系統(tǒng)設備泄漏硫化氫擴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)設備應急計劃區(qū)域劃分研究
　　 針對我國高含硫氣田集輸系統(tǒng)設備在應急計劃區(qū)域劃分上存在的不足，提出涵蓋事故可造成的嚴重危害區(qū)域，全面保護事故條件下公眾生命安全的應急計劃區(qū)域劃分原則，并以集輸系統(tǒng)設備泄漏硫化氫擴散致人員死亡事故作為應急計劃區(qū)域

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