井喷后硫化氢扩散数值模拟研究现状

随着含硫天然气藏的勘探与开发,井喷后硫化氢扩散的研究显得非常重要.通过查阅大量文献资料,从井喷后硫化氢扩散数值模拟的不同模型入手,对箱及相似模型、API模型、浅层模型、高斯烟羽模型和CFD模型进行了阐述和分析,对比了各类模型的基本原理和优缺点,指出了硫化氢数值模拟的研究方向和完善措施.     

海洋平台井喷含硫天然气扩散危险区域研究

针对海洋酸性气田开采过程中含硫天然气井喷失控扩散问题,采用CFD方法建立井喷含硫天然气扩散后果预测与评估模型。综合考虑天然气爆燃与硫化氢毒害风险因素,对不同场景条件下的含硫天然气扩散过程开展数值模拟,研究硫化氢浓度、风向、风速等因素对含硫天然气扩散行为的影响,预测和评估天然气扩散所形成的危险区域和硫化氢气体扩散所形成的毒害范围。研究表明:随着硫化氢浓度的增加,燃爆区域无明显变化,而毒害区域明显增加;船艉来风导致的事故后果最为严重,左、右舷来风有利于危险气体的扩散与消散;风速越大,燃爆区域和毒害区域范围越小,但是在船艏来风且风速较大的工况下,硫化氢气体竖直扩散距离降低且逐渐贴近生活区,容易造成作业人员中毒事故的发生。     

海上钻井平台井喷天然气爆燃特性研究

针对海上钻井平台井喷事故特点,基于计算流体动力学(CFD)理论,建立了海上钻井平台井喷天然气爆炸事故的风险预测与评估模型,对不同风况、不同场景条件下的井喷天然气爆燃特性进行模拟和分析,探讨爆燃超压和爆燃火焰的发展规律,并评估其危害程度和影响范围。结果表明:钻台区域最大超压值为6.1 kPa,对平台结构及设备不会造成明显破坏,对作业人员有轻微伤害;悬臂梁内部最大超压值达到10.4 kPa,会造成平台结构、设备轻微损坏,对作业人员伤害严重;分析了不同场景条件下爆燃火焰的发展规律;高温燃烧火焰会严重影响平台结构、设备等钢材性能,导致设备损坏、结构失效甚至坍塌,对附近作业人员会有致命伤害。     

井喷硫化氢扩散分析

井喷有毒气体扩散对周围居民的危害很大[1],由于井场所位于的山区地形下垫面特殊,气体扩散的过程比较复杂,无法用普通的烟羽模式进行模拟,本文采用大涡模型以及贴体网格技术、卫星遥感技术,对某地区发生泄漏进行研究并进行三维数值模拟,模拟结果显示了气体扩散的时空分布以及对人员的危害,通过模拟结果,可以对井场地区的安全情况作出评价,能够对应急人员疏散策略及安全区域规划的制定提供帮助。     

含硫化氢天然气井井喷事故应急疏散技术研究

井喷事故后果严重,特别是当井喷物质中含有H2S等有毒气体时,会造成重大的人员伤亡和财产损失.为了研究含H2S天然气井喷事故后的安全疏散问题,建立了含H2S天然气井井喷事故模型,对含H2S天然气井喷事故进行数值模拟.模拟得到了含H2S天然气井喷事故中井喷气体的浓度场分布情况.以此为依据确定安全疏散时间和最小安全疏散半径的计算方法,并通过模拟算例验证了方法的可靠性.     

气田井喷硫化氢风洞模拟试验研究

为研究高含硫气田发生井喷事故后硫化氢的扩散运动规律,以重庆开县"12·23"井喷事故为研究对象,利用北京大学的2号环境风洞,制作了1∶2000的比例模型,利用乙烯和丙烯的混合气为示踪气体,采用长采样管方法测量浓度,首次在国内进行了井喷事故后硫化氢扩散的风洞试验,获得了低风速下(源处10m高风速为0.5m/s)N,NE,E,SE,S,SW,W,NW8个风向情况下的硫化氢浓度分布随时间的演化动画,定量地给出了各风向情况下硫化氢的最大浓度分布和各点的浓度时间序列,认为在低风速下,最大硫化氢浓度区域在撞山爬坡时出现,而爬过山坡后在背风区的硫化氢浓度会迅速降低。研究成果将为气田的井喷风险分级以及井喷事故后的应急处理提供参考。     

从重庆井喷事故谈硫化氢中毒

2003年12月23日，重庆市开县境内发生天然气井喷事故，这次事故中共有243人中毒死亡，中毒人数达万人之多。发生井喷事故的是罗家16号矿井，其所在气田共有五、六百亿立方米的天然气储量，是西南地区的大气田，同时也是高含硫气田。事故发生时，高含硫化氢和二氧化碳的天然气喷至30米高，硫化氢是有毒气体，短时间内大量吸人会致人死亡。     

新疆油田钻井井喷风险分级及井控管理

为了减少新疆油田钻井溢流井喷事件,杜绝井喷失控事故,在统计新疆油田影响钻井井喷风险的地质环境因素的基础上,利用模糊数学理论建立了油田基于地质环境因素的钻井井喷风险分级模型,对各个区块的钻井井喷风险程度进行了分级,结果表明南缘山前构造勘探开发区块及克拉美丽气田的钻井井控风险值最高。建议对新疆油田钻井井控进行分级管理,针对不同的钻井井喷风险等级,制定了针对性的井控对策,建议在井控设计时考虑钻井井喷风险分级设计。     

海洋平台密集作业空间内H_2S扩散分析

针对含硫油气田开发生产中,硫化氢(H_2S)在振动筛房等密集作业空间内泄漏扩散造成的潜在人员毒害问题,从确定H_2S扩散规律、建立事故控制措施的角度展开分析.根据海洋平台空间环境特点,采取计算流体动力学(CFD)建立用于分析H_2S扩散过程的理论模型和数值模拟方案.就某海洋平台振动筛房在舱门关闭、打开和房内安装换气机3种条件下的H_2S扩散过程进行分析,确定H_2S浓度变化和分布规律.通过对比不同舱室条件下的H_2S影响程度,推荐在平台生产过程中封闭可能出现H_2S泄漏的舱室并安装换气机.进一步分析了换气机的工作效率,建立了简化数学模型以快速预测换气机工作时间,并与CFD结果进行了验证.     

深水内波条件下井喷原油扩散规律数值仿真分析

为研究深水内波条件下井喷原油扩散问题,基于计算流体动力学CFD方法,建立深水内波条件下的溢油扩散后果预测模型,研究深水溢油在内波流场中的扩散规律,评估溢油在内波流中的上浮时间、扩散距离等关键风险参数,探讨内波工况、井喷流量及海况条件对深水溢油扩散行为和后果的影响。研究表明:泄漏原油喷射涌入海水中形成射流和羽流,向下部海流出口方向偏移,上升至250m处原油破碎分散为小油滴,受内波剪切作用,扩散范围增大,并向上部海流出口方向偏移,溢出点位置位于泄漏口正上方附近;内波流速变化对原油运移至海面所需时间无明显影响,对横向扩散参数有较明显影响;泄漏速率变化对原油的溢出时间和横向扩散参数均有较明显影响;海况条件对原油溢出时间、运移过程和扩散范围均有较明显影响,其中内波条件下,井喷溢油造成的危害最大。     

基于FLACS的海上钻探平台井喷爆炸事故后果模拟分析*

为研究海上钻探平台井喷燃爆事故后果,运用FLACS软件对某深海钻探平台井喷爆炸事故进行模拟,研究在不同事故场景下气云爆炸发展过程及平台荷载分布规律,讨论井喷速率、风向、点火位置等对爆炸超压的影响。研究结果表明:随泄漏速率增加,爆炸强度和爆炸范围均增大,爆炸严重程度不仅与井喷速率密切相关,同时也受平台结构影响;点火位置会对爆炸超压产生影响,在可燃气体与空气混合气体比例为化学理论当量比处点燃气体,生活区承受的爆炸超压最大;在设施及建构筑物分布较为密集、拥塞度较高的地方产生的爆炸超压更大。研究结果可为可为平台的阻隔防爆性能设计与应急响应提供指导。     

钻井井喷爆炸事故分析及对策

针对井喷爆炸事故造成的巨大经济和环境问题,从消除井场点火源出发,讨论了井喷发生后防止爆炸的问题。基于井喷爆炸事故统计信息,利用事故树法,分析了井场可能存在的点火源,在此基础上提出井场防止井喷爆炸的措施。分析发现井喷爆炸主要分布在井喷后小于5分钟和井喷后大于1小时时间段,点火源主要为井场存在的点火源和后续抢救工作时带入的点火源;井场点火源主要分为明火、电火花、撞击火花和静电火花,通过井喷爆炸事故统计分析,电火花和撞击火花同样应该引起重视。     

海上钻井平台安全风险预警模型应用研究

2010年美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台爆炸和2011年我国蓬莱钻井平台井涌事故,引发社会各界对海上钻井平台安全问题的关注.介绍了海洋钻井平台的组成结构,对海洋钻井平台的危险源进行了系统辨识,试图通过对海上钻井平台作业现场危险因素加以观察,诊断、分析警源、警情,警兆,警级,结合专家意见,从人员、设施设备、安全管理、工程地质、海上环境等几个方面建立海上钻井平台安全风险预警体系,采用改进的层次分析法,得出指标权重,构建海洋钻井平台安全风险预警模型,得到量化的预警结果.并通过对某钻井平台的实例分析,提出安全风险的预控对策,以期本模型对海上钻井平台的事故的发生起到一定的防范作用.     

阿尔法钻井平台大爆炸

1988年7月6日晚10点多钟,距离苏格兰海岸120英里的阿尔法钻井平台突然发生猛烈爆炸,平台上共有226人,其中165人在事故中丧生。     

基于模糊数学钻井井喷概率计算模型研究

针对目前钻井井喷风险主要是单因素定量分析或者多因素的事故树定性分析,不够全面,定量性差等问题,基于层次分析法和模糊综合评价法,建立了钻井井喷的多因素定性定量分析方法.通过层次分析法对影响钻井井喷的地质、井型井别、钻井参数和人员资质等因素进行分析,根据各因素在钻井井喷中作用大小,采用“1-9”标度法确定各因素的权重.基于模糊数学理论,采用不同的隶属度函数确定方法,建立了适合不同因素的隶属度函数,在此基础上形成了钻井井喷概率计算方法.通过实例计算表明,此模型可以预测钻井井喷的概率,符合现场实际情况,对钻井过程中预防井喷具有一定的指导借鉴作用.     

近海埋地管道泄漏气体扩散安全评估研究

为评估近海埋地管道泄漏气体扩散风险,基于流体体积与多孔介质方法,建立水下埋地管道泄漏气体扩散预测模型,模拟气体在海底土壤及海水中的运移扩散过程。研究结果表明:泄漏气体在海底土壤中扩散时间较短,扩散直径变化经历快速增长期、缓慢增长期和平稳期3个阶段,海水中羽流直径与羽流高度均随时间增加,且相比羽流高度,羽流直径的增长速度呈现先大后小的态势;增加泄漏孔径与泄漏压力,气体在海底土壤中扩散直径增大,海水中气泡体积明显增加,上浮时间减少,水平偏移量和海面处羽流直径减小。该模型可实现对近海埋地管道气体泄漏的准确预测,得出扩散轨迹等关键羽流数据,为后续的安全评估提供数据支撑和理论支持。     

CFD simulation study on gas dispersion for risk assessment: A case study of sour gas well blowout

Compared with general blowout, the process of sour gas well blowout is more complex. The exchange of gas state is affected by many factors, and the consequences of the accident are serious. It is difficult to find out the rule of gas dispersion and predict the distribution of toxic gas. Fluent code was used to model the sour gas dispersion in the atmosphere after well blowout. The “12.23” sour gas well blowout, which was happened in Kai County, Chongqing, Sichuan, China, was the research background. The blowout accident model was set up to simulate the real process. Models were built based on real topography. Wind speed and atmospheric stability of the day which the accident happened were set as the operation conditions, and the composition, injection rate, and temperature of the gas at the actual time were set as the boundary conditions of numerical simulation. The analysis of gas dispersion based on simulation results conducted from two aspects, height and dispersion time. A comparison of field data with simulation data demonstrated that CFD technology can be an effective aid to describe the process of sour gas dispersion and can also predict the tendency of gas dispersion and gas distribution. Furthermore, it can provide guidance on design emergency response zone (ERZ).