低渗透和特低渗透油藏CO2驱油封存监测体系的建立

利用CO_2开展低渗透和特低渗透油藏驱油技术研究,涉及CO_2注入、驱油、采出和回收、回注等多个环节。但是超过一定程度的CO_2泄漏会对环境安全和人体健康产生危害,并且降低CO_2的驱油效果。通过辨识低、特低渗透油藏CO_2驱油封存的泄漏特征,分析了在驱油封存不同运营时期以及各个空间维度上的监测需求,剖析了不同监测技术的应用及技术之间的相互关系,建立了一套完整的低、特低渗透油藏CO_2驱油封存监测体系。该体系贯穿CO_2驱油封存全过程,覆盖地下、地表及大气,可以为低、特低渗透油藏CO_2驱油封存项目的实施提供安全有效的保障,促进二氧化碳的捕集、利用和封存技术的发展。     

BLEVE超压模型与试验对比分析

为研究液化气体泄漏时的沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)现象,从热力学和动力学角度出发,根据液化气体或超过常温沸点的高温液体泄漏特性,建立了液化气体泄漏发生BLEVE现象的滞止时间数学模型。在前期理论研究基础上,利用试验测定过热水爆沸反应的时间,验证所建滞止时间模型的有效性。采用电磁阀控制压力容器泄放管泄压,模拟发生泄漏,对采集的压强变化数据进行分析,确定过热水发生BLEVE现象的滞止时间。对试验测定与理论计算得到的滞止时间进行分析比较,得出相对平均误差小于6%,表明所建模型的有效性较高。滞止时间的研究是分析BLEVE机理及压力容器是否失效或发生更严重事故的关键。     

液化石油气罐区危险性模拟评价及预防措施

本文对液化石油气罐区的主要危险性及其特点进行了分析 ,分别对主要危险事故类型:蒸气云爆炸 (VCE)和沸腾液体扩展蒸气爆炸 (BLEVE),给出了相关评价数学模型.以某罐区为实例,对其危险性进行了定量模拟评价,并对结果进行了分析,确定了其火灾、爆炸事故的严重度、伤害范围等.最后,提出了相应的事故预防技术措施.     

液化石油气罐区危险性模拟评价及预防措施

本文对液化石油气罐区的主要危险性及其特点进行了分析，分别对主要危险事故类型：蒸气云爆炸（VCE）和沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE），给出了相关评价数学模型。以某罐区为实例，对其危险性进行了定量模拟评价，并对结果进行了分析，确定了其火灾、爆炸事故的严重度、伤害范围等。最后，提出了相应的事故预防技术措施。     

沸腾液体扩展蒸气爆炸机理及相关计算理论模型研究

剖析了沸腾液体扩展蒸气爆炸 (BLEVE)的发生、发展过程 ,阐述了其机理及相关条件 ,研究并提出了两种BLEVE火球热辐射模拟计算理论模型 ,即近地面和抬升火球模型 ,以及爆炸超压模型。与有关实验结果比较和与已有模型的对比计算表明了所建模型的有效性     

基于有限元的含腐蚀缺陷P110油管失效分析与安全评价

含有腐蚀缺陷油管在复杂的工作荷载下容易发生失效。建立了在内压与轴向力共同作用的复杂工作载荷下,含椭球型蚀坑缺陷与轴向沟槽型缺陷两种腐蚀缺陷的油管有限元模型。基于该模型研究了不同载荷工况下缺陷宽度、深度与长度对油管安全性及失效模式的影响。研究结果表明:腐蚀位置深度较浅时,椭球型蚀坑缺陷更危险,油管主要发生由轴力引发的断裂失效;腐蚀位置深度较深时,轴向沟槽型缺陷更危险,主要发生由内压引发的破裂失效。研究成果可为含腐蚀缺陷油管的安全评估提供依据。     

沸腾液体膨胀蒸气爆炸滞止时间模型

为研究液化气体泄漏时发生沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)现象,基于杨-拉普拉斯公式及汽泡形成和成长的条件特性,应建立液化气气体泄漏发生BLEVE现象的滞止时间模型。根据泄漏气体的喉部泄漏特性,建立气体泄漏速度公式;依据泄漏压力容器内部气体比体积变化情况,建立压力容器内部比体积数学模型;基于气体泄漏速度公式及压力容器内部比体积数学模型得到液化气体泄漏发生BLEVE现象的滞止时间数学模型。结果表明,过热度足够高时,将使汽泡内部的饱和蒸气压强打破汽泡表面张力形成的势垒,汽泡破裂,发生蒸气爆炸现象,在汽泡形成和上升过程中,汽泡平均上升时间较长,实验结果验证了模型的有效性。     

水煤浆管道爆裂事故管道失效原因分析

针对一起20G水煤浆管道爆裂事故,采用宏观形貌分析、化学成分分析、金相显微组织分析 、SEM微观形貌分析、力学性能测试等试验方法,分析了水煤浆管道失效的原因.结果表明 , 管道破裂是由于管内压力突跃导致,薄膜方程估算得爆炸压力应在200MPa以上,推测为工艺过程中物理化学变化引起的.     

机械加工伴生粉尘爆炸危险性分析

为客观认识打磨、抛光、切削等不同机加过程中粉尘爆炸危险性,开发一种既使用哈特曼管也使用20 L球形爆炸测试装置改进的粉尘爆炸筛分测试方法。用此法对常见机加过程产生的85种铝及铝合金粉尘样品展开测试。分析不同加工方法对粉尘爆炸性的影响,使用X射线荧光法(XRF)分析粉尘在不同铝和铁含量下的爆炸性差异。利用热重分析-差示扫描量热法(TG-DSC)研究铝粉尘氧化程度和粉尘爆炸性的关系。研究表明:用所改进的方法,可将粉尘分为易爆、可爆、未爆等3类;抛光、打磨等机加过程粉尘爆炸危险性较高;各工业粉尘样品中易爆粉尘大多有40%以上铝含量或70%以上铁含量,可爆粉尘大多有40%以上铁含量;铝粉尘的爆炸危险与其氧化程度负相关,当单质含量小于5. 0%时铝粉尘已不再具有爆炸危险性。     

粒径对镁粉爆炸特性的影响

在简要分析了镁粉爆炸的过程和特性基础上,结合在20 L球型爆炸测试装置中对粒径D50为6,47,104,173 μm镁粉的爆炸特性实验数据,着重分析了粒径对镁粉爆炸特性所产生的影响.实验结果表明,随着粒径的增大,镁粉的爆炸危险性随之减小.     

LPG球罐BLEVE过程中超压与热耦合效应模拟研究

为评估LPG球罐发生BLEVE过程中超压与热耦合效应对化工企业抗爆控制室和避难所选址的影响,采用TNO多能法数学模型计算冲击波超压,采用多源数学模型计算火球热辐射。编写MATLAB计算程序,并应用ANSYS模拟二者破坏效应的耦合作用。LPG球罐发生BLEVE过程中,爆炸冲击波的传播速度、持续时间和火球的传播速度、持续时间不同,爆炸冲击波主要在燃料高速抛散的初期形成,之后基本与火球脱离。分别模拟计算冲击波超压和火球热辐射对抗爆控制室和避难所的影响,结果表明：抗爆控制室选址只需考虑爆炸冲击波的影响;避难所选址需要考虑冲击波超压和火球热辐射作用双重影响。在研究基础上提出,LPG球罐附近人员逃生的避难所应设置在球罐防火堤外紧邻防火堤处的地下,应具有抗震、防渗、防火、防中毒窒息等功能。人员应在BLEVE发生前进入避难所才能逃生。     

Study on Hazard Assessment Model of Grain Dust Explosion

在对粮食粉尘生产、运输过程中的火灾、爆炸危险性进行辨识的基础上对粮食粉尘物理、化学、爆炸特性等参数进行实验研究,分析粮食粉尘爆炸的主要影响因素及权重;运用模糊理论,建立粮食粉尘爆炸危险性分析模型,为粮食粉尘爆炸危险性的预测提供依据.     

基于蒙特卡洛法的储罐爆炸碎片冲击失效模型研究

为定量研究相邻储罐间爆炸碎片冲击的多米诺效应,基于蒙特卡洛方法建立爆炸碎片冲击失效模型。该模型共包括爆炸能量与碎片初始速度、考虑风速及碎片初始位置的碎片三维抛射轨迹、空气阻力、碎片冲击穿透等4个分步模型。基于上述模型,研究储罐爆炸后碎片的初始状态、抛射轨迹以及对相邻储罐的冲击效应。在数值模拟结果的基础上,用储罐最高允许工作压力代替泄放装置的泄压压力来计算爆炸压力,绘制碎片质量及初始速度的直方图,定量分析储罐间距对击中概率的影响。结果表明,热辐射、超压和碎片冲击3种能量作用方式均可能导致储罐间火灾爆炸事故多米诺现象发生,但爆炸碎片冲击导致相邻罐失效的概率较低。     

煤层注热CO2驱替CH4特性实验研究*

为研究注CO2增产煤层气过程中注气温度对煤层渗透特性变化的影响,利用自主研发的CO2置换驱替CH4实验系统,在注气温度为40,50,60 ℃条件下进行CO2置换驱替CH4实验,定量分析置换驱替过程中出口气体流量、孔隙压力以及煤层渗透率等变化规律。研究结果表明:在实验测试的40~60 ℃范围内,提高CO2注入温度有助于产出更多的CH4及封存CO2,CO2注入温度越高,出口混合气体流量和CH4气体流量越大,呈现出先升高后降低并趋于稳定的变化趋势,实验结束时置换体积比分别为2.704,2.741和2.595,注气温度为60 ℃时驱替效果较好,每产出单位体积的CH4注入的CO2量最少;煤层孔隙压力随注气时间呈现先逐渐上升后趋于平稳的变化趋势,逐渐趋近注气压力0.8 MPa;注CO2置换驱替CH4及提高CO2注入温度会降低煤层的渗透性,注气温度恒定时,渗透率随注气时间增加呈现先逐渐降低后趋于平稳的变化规律,注气温度由40 ℃升至60 ℃时,渗透率从0.017 1×10-15 m2下降至0.009 8×10-15 m2,降低幅度为34.50%~42.69%。     

BLEVE事故后果分析软件化实现

对BLEVE的三种主要灾害模式，火球辐射、超压以及碎片抛射进行了研究，研究总结了各自的灾害计算模型及相关的伤害准则，采用STATLSTICA6．0对火球直径、持续时间进行了重新拟合，给出了爆炸能量计算模型中不确定性参数的选取方法，对碎片抛射的各个不确定性参数的分布进行了总结。根据总结得出的模型，采用VB6．0编制了BLEVE事故后果分析软件，并分别以球罐、丙烷的热BLEVE算例及卧罐、二氧化碳的冷BLEVE算例对软件的计算功能进行演示。     

氮化油管工艺危害识别及液氨槽事故树分析

对氮化油管工艺和设备存在的问题进行了危险分析,用事故树分析了液氨槽的爆炸危险性,并提出安全对策。     

半“O”型冒落采空区注CO_2防灭火的数值模拟

为确定采空区注入CO_2防灭火的相关技术参数,研究注CO_2过程中多组分气体浓度场分布、扩散及自燃温度场变化的规律,基于实测数据,建立采空区非均质多孔介质3D数值模型。运用FLUENT软件,解算按半"O"型圈描述冒落岩层碎胀系数分布的数学公式、通用控制方程、遗煤耗氧与放热公式。模拟结果表明:未注入CO_2时,CO_2浓度及O_2浓度随距工作面距离的增加而逐渐降低,采空区最高温度出现在回风侧;注入CO_2时,CO_2浓度随着注入口距工作面距离的增加和注入量的增大而逐步升高,O_2浓度则反之。采空区CO_2注入口的最佳位置在进风侧距工作面20~30 m处,合理注入流量为540~720 m~3/h,此时采空区氧化带最大宽度稳定在64 m,最高温度下降13℃。模拟结果与现场标志气体监测数据相符。     

高瓦斯低透气性煤层CO_2相变致裂增透技术研究北大核心CSCD

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采效果差,且炸药爆破增透存在危险性大等问题,采用理论分析与计算、数值模拟及现场实验等方法,分析了液态CO_2致裂增透煤层原理及煤层损伤,计算了液态CO_2致裂当量,模拟优化了关键部件释放管几何类型及参数,研究了相变致裂点数对致裂效果的影响。结果表明:CO_2相变致裂利用高压气体冲击破碎煤岩体,增强了煤岩层的裂隙发育及透气性;1 kg液态CO_2相变致裂爆炸的当量相当于398 g TNT炸药;关键部件释放管最优结构为空心圆柱结构,最优长度18 mm,最优直径24 mm,最优压力276 MPa;瓦斯抽放影响半径与致裂管数满足三次函数关系,单孔一点致裂方案能够实现增透促抽;致裂后增透促抽瓦斯效果显著,为安全高效抽采瓦斯提供了有效的技术支撑。     

高瓦斯低透气性煤层CO_2相变致裂增透技术研究

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采效果差,且炸药爆破增透存在危险性大等问题,采用理论分析与计算、数值模拟及现场实验等方法,分析了液态CO_2致裂增透煤层原理及煤层损伤,计算了液态CO_2致裂当量,模拟优化了关键部件释放管几何类型及参数,研究了相变致裂点数对致裂效果的影响。结果表明:CO_2相变致裂利用高压气体冲击破碎煤岩体,增强了煤岩层的裂隙发育及透气性;1 kg液态CO_2相变致裂爆炸的当量相当于398 g TNT炸药;关键部件释放管最优结构为空心圆柱结构,最优长度18 mm,最优直径24 mm,最优压力276 MPa;瓦斯抽放影响半径与致裂管数满足三次函数关系,单孔一点致裂方案能够实现增透促抽;致裂后增透促抽瓦斯效果显著,为安全高效抽采瓦斯提供了有效的技术支撑。     

五氯硫酚锌盐粉尘爆炸下限浓度的实验研究

五氯硫酚锌盐的一些基本的危险性参数,如燃烧爆炸性能,目前国内外报道极少。笔者采用野外定性燃烧试验、哈特曼管实验及20 L球实验,对该物质粉尘爆炸的危险性进行研究。结果表明,该物质具有燃烧爆炸危险性,但与细小片状铝粉(燃爆危险性很强烈)相比,其粉尘的燃爆危险性很弱。以硅系点火具作为点火源,在20 L爆炸球中测试获得该粉尘爆炸下限浓度约为213 g/m3。根据ISO-6184及VD I-3673等标准,认为该粉尘的爆炸猛烈度为1级。所得结果为该物质的生产及使用安全提供了重要的参考。