一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法，包括：S1：建立油田敞開(kāi)型工藝池VOCs排放量模型；S2：通過(guò)6因素試驗(yàn)進(jìn)行模擬計(jì)算；S3：建立工藝池VOCs排放量快速核算方法。本發(fā)明專利技術(shù)考慮多種因素的影響，基于多場(chǎng)耦合數(shù)值模擬技術(shù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和響應(yīng)面統(tǒng)計(jì)分析方法，建立敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算模型，并與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果的誤差低于20％。本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法可以快速得到敞開(kāi)型油田工藝池VOCs年累計(jì)排放量的核算結(jié)果，以期為油氣田行業(yè)的VOCs的有效控制提供技術(shù)支持。油氣田行業(yè)的VOCs的有效控制提供技術(shù)支持。油氣田行業(yè)的VOCs的有效控制提供技術(shù)支持。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法


[0001]本專利技術(shù)涉及環(huán)境污染
，特別涉及一種適用于敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量的快速核算方法。

技術(shù)介紹

[0002]石油行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，為社會(huì)發(fā)展提供必要的石油能源和化工產(chǎn)品，但同時(shí)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題也日益突出。石油行業(yè)排放的廢氣組分復(fù)雜，以揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)為主，石油行業(yè)VOCs排放源不僅多，而且產(chǎn)生量大。
[0003]部分學(xué)者雖然對(duì)油田行業(yè)VOCs排放源進(jìn)行了解析，但對(duì)其源強(qiáng)及濃度分布沒(méi)有進(jìn)行探討，目前關(guān)于敞開(kāi)型油田工藝池有機(jī)揮發(fā)物排放的定量研究較少，且國(guó)內(nèi)關(guān)于對(duì)此類研究缺乏一定的規(guī)范性、準(zhǔn)確性及有效性。要想有效控制油田VOCs，必須首先對(duì)其源強(qiáng)進(jìn)行快速準(zhǔn)確核算，然后根據(jù)核算結(jié)果有針對(duì)性的采取相關(guān)防治措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種適用于敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量的快速核算方法。目的在于針對(duì)目前油田站場(chǎng)內(nèi)的大部分工藝池為敞口設(shè)置，含油污水儲(chǔ)存過(guò)程中有大量VOCs排放到周圍環(huán)境中，造成較嚴(yán)重的環(huán)境污染，建立油田敞開(kāi)型工藝池VOCs排放量快速核算方法，從而定量化確定VOCs對(duì)周邊環(huán)境與人員的影響。
[0005]為了對(duì)披露的實(shí)施例的一些方面有一個(gè)基本的理解，下面給出了簡(jiǎn)單的概括。該概括部分不是泛泛評(píng)述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實(shí)施例的保護(hù)范圍。其唯一目的是用簡(jiǎn)單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說(shuō)明的序言。
[0006]本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法，其改進(jìn)之處在于，包括：
[0007]S1：建立油田敞開(kāi)型工藝池VOCs排放量模型；
[0008]S2：通過(guò)6因素試驗(yàn)進(jìn)行模擬計(jì)算；
[0009]S3：建立工藝池VOCs排放量快速核算方法。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟(1)包括基于Fick第二定律和Navier
?
Stokes方程建立VOCs排放量擴(kuò)散模型。
[0011]進(jìn)一步的，所述Fick第二定律用于描述VOCs擴(kuò)散通量隨時(shí)間和距離的變化，所述Navier
?
Stokes方程則用于描述外力對(duì)流體運(yùn)動(dòng)速度的影響，利用COMSOL仿真模擬軟件以1:1比例建立實(shí)際油田工藝池仿真模型，耦合求解VOCs排放量擴(kuò)散模型。
[0012]進(jìn)一步的，所述Fick第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
[0013][0014]式中，為濃度隨距離的變化率；為在距離x處，濃度隨時(shí)間的變化率；
[0015]Navier
?
Stokes方程描述流體在空間區(qū)域的自由流動(dòng)數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
[0016][0017]采用結(jié)合連續(xù)性方程求解流體的速度場(chǎng)，表達(dá)式為：
[0018][0019]式中，表征速度隨時(shí)間變化；V
?
ΔV表征流體運(yùn)動(dòng)的速度和方向；ΔP表征流體的內(nèi)部壓力梯度的變化；ρg表征作用在流體上的外力；表征作用在流體上的內(nèi)部應(yīng)力，并且考慮粘性效應(yīng)；ρ表征將氣體體現(xiàn)為理想氣體計(jì)算的密度，kg/m3。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟(2)包括利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法中的D最優(yōu)方法，設(shè)計(jì)38組模擬方案，每組方案的VOCs年累計(jì)排放量根據(jù)建立的油田工藝池VOCs排放量模型進(jìn)行模擬計(jì)算得到，從而形成38組方案樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0021]其中，6個(gè)影響因素為自變量，VOCs年累計(jì)排放量為因變量。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟(2)中6個(gè)因素包括通過(guò)環(huán)境風(fēng)速、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、水油比、儲(chǔ)液高度和污油
?
空氣接觸面積6個(gè)影響因素。
[0023]進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)液高度為工藝池內(nèi)儲(chǔ)存的液體高度占工藝池容器總高度的百分?jǐn)?shù)，所述污油
?
空氣接觸面積為工藝池表面污油與空氣的接觸面積占工藝池面積的百分?jǐn)?shù)。
[0024]優(yōu)選的，所述步驟(3)包括采用響應(yīng)面統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法進(jìn)行指標(biāo)分析，利用Box
?
Cox診斷圖版，結(jié)合殘差正態(tài)分布圖和預(yù)期值vs實(shí)際值圖來(lái)驗(yàn)證模型的精度，得敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算模型。
[0025]進(jìn)一步的，通過(guò)所述敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算模型完成任意影響因素條件下，敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量的快速核算。
[0026]進(jìn)一步的，所述敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算模型核算的單位面積VOCs擴(kuò)散速率結(jié)果與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果之間的相對(duì)誤差低于20％。
[0027]本專利技術(shù)實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：
[0028]本專利技術(shù)建立VOCs排放量擴(kuò)散模型，通過(guò)基于Fick第二定律和Navier
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Stokes方程建立擴(kuò)散模型的方法，可以1:1比例建立實(shí)際油田工藝池仿真模型，描述VOCs擴(kuò)散通量隨時(shí)間和距離的變化和各種外力對(duì)流體運(yùn)動(dòng)速度的影響。
[0029]本專利技術(shù)考慮環(huán)境影響因素全面，考慮了環(huán)境風(fēng)速(0～8m/s)、環(huán)境溫度(
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10～40℃)、環(huán)境濕度(0～100％)、水油比(0～100％)、儲(chǔ)液高度(0～100％)和污油
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空氣接觸面積(0～100％)等6個(gè)影響因素；設(shè)計(jì)38組模擬方案。以影響因素為自變量，VOCs年累計(jì)排放量為因變量，利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法中的最優(yōu)方法，設(shè)計(jì)38組模擬方案，形成38組方案樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。
[0030]本專利技術(shù)利用design
?
expert軟件，采用響應(yīng)面統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法進(jìn)行38組方案樣本點(diǎn)的指標(biāo)分析，利用Box
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Cox診斷圖版確定VOCs排放量模型的擬合方程。利用該模型即可完成任意影響因素條件下，敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量的快速核算，模型核算的單位面積VOCs擴(kuò)散速率結(jié)果與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果之間的相對(duì)誤差低于20％。
[0031]本專利技術(shù)考慮多種因素的影響，基于多場(chǎng)耦合數(shù)值模擬技術(shù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和響應(yīng)
面統(tǒng)計(jì)分析方法，建立敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算模型，并與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果的誤差低于20％。本專利技術(shù)提供的方法可以快速得到敞開(kāi)型油田工藝池VOCs年累計(jì)排放量的核算結(jié)果，以期為油氣田行業(yè)的VOCs的有效控制提供技術(shù)支持。
[0032]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本專利技術(shù)。
附圖說(shuō)明
[0033]此處的附圖被并入說(shuō)明書中并構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分，示出了符合本專利技術(shù)的實(shí)施例，并與說(shuō)明書一起用于解釋本專利技術(shù)的原理。
[0034]圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法流程示意圖。
[0035]圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法中按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量規(guī)模1：1建立油田敞開(kāi)型工藝池VOCs排放量模型示意圖。
具體實(shí)施方式
[0036]以下描述和附圖充分地示出本專利技術(shù)的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法，其特征在于，包括：S1：建立油田敞開(kāi)型工藝池VOCs排放量模型；S2：通過(guò)6因素試驗(yàn)進(jìn)行模擬計(jì)算；S3：建立工藝池VOCs排放量快速核算方法。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法，其特征在于，所述步驟(1)包括基于Fick第二定律和Navier
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Stokes方程建立VOCs排放量擴(kuò)散模型。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法，其特征在于，所述Fick第二定律用于描述VOCs擴(kuò)散通量隨時(shí)間和距離的變化，所述Navier
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Stokes方程則用于描述外力對(duì)流體運(yùn)動(dòng)速度的影響，利用COMSOL仿真模擬軟件以1:1比例建立實(shí)際油田工藝池仿真模型，耦合求解VOCs排放量擴(kuò)散模型。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法，其特征在于，所述Fick第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中，為濃度隨距離的變化率；為在距離x處，濃度隨時(shí)間的變化率；Navier
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Stokes方程描述流體在空間區(qū)域的自由流動(dòng)數(shù)學(xué)表達(dá)式為：采用結(jié)合連續(xù)性方程求解流體的速度場(chǎng)，表達(dá)式為：式中，表征速度隨時(shí)間變化；V
·
ΔV表征流體運(yùn)動(dòng)的速度和方向；ΔP表征流體的內(nèi)部壓力梯度的變化；ρg表征作用在流體上的外力；表征作用在流體上的內(nèi)部應(yīng)力，并且考慮粘性效應(yīng)；ρ表征將氣體體現(xiàn)為理想氣體計(jì)算的密度，kg/m3。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種敞開(kāi)型油田工藝池VOCs排放量快速核算方法，其特征在于，所述步驟(2)包括利用...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：和虎，趙金剛，孫恩呈，劉曉，曲波，張衛(wèi)東，姜春娟，謝雪瑩，顧真齊，李墨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：