三高气田硫化氢泄漏扩散模拟及分级预警研究

摘要

天然气作为清洁能源在国民生产中的重要地位日趋显现,需求量也呈不断上涨趋势。为了满足国内天然气的消费,越来越多的天然气藏投入了开发,这其中也包括“硫化氢等毒性气体含量高、压力高、产能高”的三高气田。由于三高气田具有硫化氢含量高这一特殊性,其勘探开发过程中存在着巨大的风险,一旦发生含硫化氢气体泄漏事故,影响范围广、危害区域大,并且给人民群众的生产生活带来重大损失。
　　 基于这一情况,本文以“十一五”国家科技支撑计划重点项目“三高气田钻完井安全技术体系研究与应用”为依托,以数值模拟方法为理论依据,建立井场物理模型,运用FLUENT软件对三高气田井场发生硫化氢泄漏扩散事故进行模拟,通过对模拟结果的分析,结合我国标准规范和实际情况,为三高气田分级预警提供理论依据。
　　 研究表明,静风条件下硫化氢气体发生泄漏,风场对硫化氢气云的影响微弱,云团形状基本不随风场发生变化,危险区域分布在泄漏点周围,且范围较小。
　　 硫化氢在泄漏天然气中的含量对危险应急区域的范围影响极大,随着硫化氢含量的增加,下风向处的危险区域急剧增大。而在硫化氢气体泄漏量较小的情况下,静风条件下,下风向安全区域的变化范围不大。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 研究背景和意义

1.1.1 三高气田含硫化氢天然气的勘探开发开采状况

1.1.2 三高气田高含硫化氢天然气开发的安全问题

1.1.3 我国现有分级预警体系存在的不足

1.2 国内外研究现状

1.2.1 重气模拟研究

1.2.2 分级预警研究

1.3 CFD数值模拟软件

1.3.1 CFD数值模拟软件概述

1.3.2 FLUENT软件介绍

1.4 主要研究内容

第二章 硫化氢气体泄漏扩散模拟基础理论

2.1 气体扩散理论基础

2.1.1 气体扩散一般理论

2.1.2 气体泄漏过程分析

2.1.3 紊动射流理论

2.1.4 影响硫化氢气体泄漏扩散的因素

2.2 硫化氢泄漏扩散数值模拟理论基础

2.2.1 CFD数值模拟介绍

2.2.2 流体动力学控制方程

2.2.3 湍流模型

第三章 井场硫化氢泄漏扩散FLUENT数值模拟

3.1 模型建立及网格绘制

3.1.1 几何模型的建立

3.1.2 模拟空间网格的绘制

3.2 FLUENT求解过程

3.2.1 求解器的选择

3.2.2 湍流模型的选择

3.2.3 组分输运模型的选择

3.2.4 混合物的定义

3.2.5 操作条件的确定

3.2.6 边界条件的确定

3.3 模拟参数选择

3.3.1 天然气泄漏量的选择

3.3.2 泄漏天然气硫化氢含量的选择

3.3.3 风速的选择

3.4 模拟过程

3.5 模拟结果及分析

3.5.1 不同风速下的风场湍流情况

3.5.2 不同风速下井场硫化氢浓度分布情况

3.5.3 不同硫化氢含量对浓度分布的影响

3.5.4 不同泄漏量对硫化氢浓度分布的影响

第四章 三高气田硫化氢泄漏扩散分级预警研究

4.1 分级预警原则

4.2 三高气田硫化氢分级预警依据

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 今后研究展望

参考文献

致谢