PDF《SLABVi ew 软件在含硫天然气井》

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1 石油与天然气化工第4 4卷第3期CHEM I C A LE N G I N E E R I NG O FO I L &

G A S 作者简介: 罗钦(

1 9

8 6-) , 女,

2 0

0 7年6月毕业于西南石油大学, 学士, 工程师, 现任职于中国石油西南油气田公司安全环保与 技术监督研究院,从事科研项目管理. l u o _q i n @p e t r o c h i n a . c o m. c n 风险管理工具, 可以通过输入相关的源项数据、 边界条 件和气象参数建立事故模型, 通过模拟计算, 可得出在 特定气象条件下污染物云团随时间变化的扩散状态以 及在指定浓度平均时间下的影响范围.该软件的3 D 平台集成了可视化工具, 可生成气体扩散过程动态图, 能更直观预测事故泄漏扩散后果和影响范围.

1 S L A B重气泄漏扩散模型 S L A B模型以泄放源为原点、 以下风向为x 轴方 向、 横风向为y 轴方向、 竖直方向为z轴方向建立坐标 系统, 并且假设气体的泄漏方向为x 轴正方向.对稳 定状态的烟羽扩散将气体云分成高h, 宽2 B, 厚Δx的气体云板块, 如图1所示.通过其总体质量平衡方程、 扩散质量平衡方程、 动量平衡方程、 能量平衡方程, 并 考虑由于湍流而引起气体云对周围空气的卷吸, 三维 空间内的每一点气体浓度可由平均浓度及浓度分布函 数得到式(

1 ) .对于瞬时泄漏( 见图2 ) , 泄漏物质围绕 泄漏源形成气团, 随时间推移, 气团一边向四周扩散, 一边随风漂移, 气体浓度用式(

2 ) 计算[

2 -

7 ] . C( x, y, z, t ) =2・B・ h・C( x)・C 1( y, b, β) ・C 2( z, Z c, σ) (

1 ) C( x, y, z, t ) =4・Bx・By・ h・C( x)・C 1( x-Xc, b x, β x) ・C 1( y, b y, β y) ・C 2( z, Z c, σ) (

2 ) 式中: C( x)= Ma・m Ms+( Ma-Ms) ・m (

3 ) C 1( y, b, β) =

1 4 b e r f y+ b 2・ ? è ? ? ? ÷ β -e r f y- b 2・ ? è ? ? ? ÷ é ? ê ê ù ? ú ú β (

4 ) B2 = b

2 +3 β

2 (

5 ) C 2( z, Z c, σ) =

1 2 é ? ê ê ù ? ú ú π

1 2 ・1 σ ・ e x p - ( z-Z c)

2 2・ σ ? è ? ? ? ÷

2 +e x p - ( z+Z c)

2 2・ σ ? è ? ? ? ÷ é ? ê ê ù ? ú ú

2 (

6 ) σ

2 = h

2 /

1 2 Z c>

h /

2 ( h-Z c)

2 /

3 Z c≤ h / {

2 (

7 ) 式中, x 为下风向距离, m;

y 为横向距离, m;

z 为垂直 方向距离, m;

t为时间, s ;

σ为扩散参数, 与泄漏参数和 气象参数有关;

m 为品质分率, k g / k g ;

Ma 为干空气的 摩尔 质量, k g / k m o l ;

Ms 为泄放气体的摩尔质量, k g / k m o l ;

B 为气云宽度, m;

h 为气云高度, m;

b 为气 云半宽 参数, m;

β 为特征宽度, m;

Z c 为气云高度参数, m;

C

1 为水平侧风向浓度轮廓函数,

1 0-6 ;

C

2 为垂 直浓度轮廓函数,

1 0-6 .

2 软件模拟应用及分析 2.

1 模拟条件 假设某高含硫气井发生井喷失控( 该井的工程基 本参数见表1 ) , 则可能导致大量含硫天然气泄漏并引 起中毒死亡事故.假定 H2 S释放时间为1 5m i n [ 8] , 在 大气稳定度为F, 风速为3. 0m / s的情况下, 计算 H2 S 危险临界质量浓度为1

5 0 m g / m3[ 9] 对人员生命和健 康产生不可逆转或延迟性影响的危害范围, 得出 H2 S 体积分数达到1

0 0*1 0-6 、

3 0 0*1 0-6 和10

0 0*1 0-6 的扩散距离. 表1 工程基本参数 T a b l e1 B a s i cp a r a m e t e r so f t h ep r o j e c t 无阻流量 H2 S体积分数 天然气相对密度 井口尺寸

10 2 6.

7 7*1

0 4 m3 / d

1 0.

4 1% 0.

9 9

5 /