一種海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法，通過分析人口密集區高含硫天然氣泄漏擴散分布規律和對高斯擴散模型參數選取方法的優化，獲取針對集輸管道含硫天然氣、凈化廠脫硫裝置含天然氣泄漏的擴散模擬程序，實現對氣體泄漏擴散后果的快速模擬。本發明專利技術選用高斯模型，充分考慮地面粗糙度、大氣穩定度、泄漏量對氣體泄漏擴散的影響，結合井場周邊環境對相關參數進行修正，實現了含硫天然氣集輸管線泄漏、凈化廠脫硫裝置含硫化氫富液泄漏、管線含硫化氫富液泄漏、場站管線氣體泄漏四種情況下泄漏擴散后果的快速定量模擬，得到泄漏擴散后硫化氫濃度100ppm、1000ppm所能到的最遠距離。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于氣體泄漏擴散
，尤其涉及一種海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法。
技術介紹
為減少集輸管線或脫硫裝置發生泄漏事故，因此，實現氣體泄漏擴散后果的快速模擬，確定公眾安全防護距離，對事故應急救援具有重要意義。國外學者提出了很多氣體擴散模型，并開展了大量的風洞試驗中高斯模型、Sutton模型、BM模型、FEM3模型是比較經典的幾種氣體擴散模型(桑博等，2011)。高斯模型是最早開發的也是應用最廣泛的管道氣體泄漏擴散過程的數學模型，基于統計方法，考察擴散質的質量分數分布(Arystanbekova N K，2004；Spijkerboer H P，Beniers J E，Jaspers D，et al，2002)，適用于點源的擴散。BM模型也稱為唯象模型，該模型與實驗曲線吻合較好(Britter R E，Mc Quaid J，1988)，主要適用于中性或重氣體的擴散研究。FEM3模型的原型由1979年提出，該模型采用有限元法，使用K理論(梯度運輸理論)來處理湍流問題(Ermak D L，Chan S T，1986)，適用于重氣連續及有限時間內的泄放，但計算量較大。國內一些學者在研究氣體擴散規律的同時，將氣體擴散模型與GIS集成可視化，對天然氣泄漏擴散情況進行模擬分析(王旭東等，2010；陳浩鵬，2013)。另一些學者利用ArcGIS Engine平臺，采用不同的方法模擬并分析含硫天然氣的高后果區域(冷海芹，2012；王超群，2012)。與此同時，很多學者利用Fluent軟件對氣體擴散進行數值模擬(于洪喜等，2008；侯志強等，2015)。對于高含硫天然氣泄漏擴散后的安全防護距離研究，王洪德等(2014)模擬分析了天然氣儲罐瞬時泄漏后的擴散距離和面積。李冰晶等(2013)利用高斯煙團模型對脫硫裝置發生特大災害性事故狀態下的硫化氫泄漏進行模擬，最后確定安全距離為下方向250m。然而，在已有的研究中更多的關注風速、風向、介質泄漏壓力等對氣體泄漏擴散的影響，有關復雜地形等因素對氣體泄漏擴散的影響關注不多，對于氣體泄漏后的安全防護距離的確定更少。在很多實際場站安全防護距離評價中，需要一種快速簡便的計算方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法，旨在解決現有的氣體擴散方法存在關注風速、風向、介質泄漏壓力等對氣體泄漏擴散的影響，對復雜地形等因素對氣體泄漏擴散的影響關注不多，所帶來的無法準確確定氣體泄漏后的安全防護距離，降低救援效率的問題。本專利技術是這樣實現的，一種海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法，所述海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法選擇高斯煙羽模型為基礎進行建模，采用高斯模型確定泄漏源強以及大氣擴散系數，通過初始源強及泄漏達到穩態前各時刻源強可計算得到等效源強，利用等效源強進行含硫化氫天然氣泄漏擴散模擬。進一步，所述海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法包括以下步驟：首先，計算初始源強，則： Q 0 = C d A p ( M K R T ) ( 2 k + 1 ) ( k + 1 k - 1 ) ...... ; ]]>式中：Cd為氣體泄漏系數；A為裂口面積；p為管內氣體壓強；M為相對分子質量；R為氣體常數，j/mol*k；K為氣體溫度；計算等效源強，根據氣體狀態方程：PV＝nRT；式中：P為氣體壓強；V為氣體體積；n為氣體摩爾數；R為氣體常數；T為氣體溫度，泄漏過程中等式右邊部分可視為常量，則：PV＝P′V+P0V0；式中：P′為管道內剩余氣體壓強；P0為環境壓強；V0為泄漏到大氣中的混合氣體在標準大氣壓下的體積；根據高斯煙團模型，模擬源強即為硫化氫泄漏總量，即：Q＝Q0；式中，Q為源強，mg；Q0為硫化氫泄露總量，mg；其次，擴散系數計算；最后，計算最遠防護距離及到達時間：根據高斯煙羽模型變形得到100ppm、1000ppm的濃度曲線： y = ± 2 σ y 2 · l n { Q 2 πuσ y σ z · C ( x , y , z ) { exp [ - ( z - H ) 2 2 σ z 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法，其特征在于，所述海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法選擇高斯煙羽模型為基礎進行建模，采用高斯模型確定泄漏源強以及大氣擴散系數，通過初始源強及泄漏達到穩態前各時刻源強可計算得到等效源強，利用等效源強進行含硫化氫天然氣泄漏擴散模擬。

【技術特征摘要】
1.一種海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法，其特征在于，所述海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法選擇高斯煙羽模型為基礎進行建模，采用高斯模型確定泄漏源強以及大氣擴散系數，通過初始源強及泄漏達到穩態前各時刻源強可計算得到等效源強，利用等效源強進行含硫化氫天然氣泄漏擴散模擬。2.如權利要求1所述的海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法，其特征在于，所述海相氣田高含硫天然氣集輸裝置泄漏快速模擬方法包括以下步驟：首先，計算初始源強，則： Q 0 = C d A p ( M K R T ) ( 2 k + 1 ) ( k + 1 k - 1 ) ...... ; ]]>式中：Cd為氣體泄漏系數；A為裂口面積；p為管內氣體壓強；M為相對分子質量；R為氣體常數，j/mol*k；K為氣體溫度；計算等效源強，根據氣體狀態方程：PV＝nRT；式中：P為氣體壓強；V為氣體體積；n為氣體摩爾數；R為氣體常數；T為氣體溫度，泄漏過程中等式右邊部分可視為常量，則：PV＝P′V+P0V0；式中：P′為管道內剩余氣體壓強；P0為環境壓強；V0為泄漏到大氣中的混合氣體在標準大氣壓下的體積；根據高斯煙團模型，模擬源強即為硫化氫泄漏總量，即：Q＝Q0；式中，Q為源強，mg；Q0為硫化氫泄露總量，mg；其次，擴散系數計算；最后，計算最遠防護距離及到達時間：根據高斯煙羽模型變形得到100ppm、1000ppm的濃度曲線： y = ± 2 σ ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊洋，劉曉歡，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：發明
國別省市：四川;51