[发明专利]一种海相气田高含硫天然气集输装置泄漏快速模拟方法

摘要

本发明公开了一种海相气田高含硫天然气集输装置泄漏快速模拟方法，通过分析人口密集区高含硫天然气泄漏扩散分布规律和对高斯扩散模型参数选取方法的优化，获取针对集输管道含硫天然气、净化厂脱硫装置含天然气泄漏的扩散模拟程序，实现对气体泄漏扩散后果的快速模拟。本发明选用高斯模型，充分考虑地面粗糙度、大气稳定度、泄漏量对气体泄漏扩散的影响，结合井场周边环境对相关参数进行修正，实现了含硫天然气集输管线泄漏、净化厂脱硫装置含硫化氢富液泄漏、管线含硫化氢富液泄漏、场站管线气体泄漏四种情况下泄漏扩散后果的快速定量模拟，得到泄漏扩散后硫化氢浓度100ppm、1000ppm所能到的最远距离。

主权项

1.一种海相气田高含硫天然气集输装置泄漏快速模拟方法，其特征在于，所述海相气田高含硫天然气集输装置泄漏快速模拟方法选择高斯烟羽模型为基础进行建模，采用高斯模型确定泄漏源强以及大气扩散系数，通过初始源强及泄漏达到稳态前各时刻源强可计算得到等效源强，利用等效源强进行含硫化氢天然气泄漏扩散模拟；所述海相气田高含硫天然气集输装置泄漏快速模拟方法包括以下步骤：首先，计算初始源强，则：式中：C_d为气体泄漏系数；A为裂口面积；p为管内气体压强；M为相对分子质量；R为气体常数，j/mol*k；T为气体温度；计算等效源强，根据气体状态方程：PV＝nRT；式中：P为气体压强；V为气体体积；n为气体摩尔数；R为气体常数；T为气体温度，泄漏过程中等式右边部分可视为常量，则：PV＝P′V+P₀V₀；式中：P′为管道内剩余气体压强；P₀为环境压强；V₀为泄漏到大气中的混合气体在标准大气压下的体积；根据高斯烟团模型，模拟源强即为硫化氢泄漏总量，即：Q＝Q₀；式中，Q为源强，mg；Q₀为硫化氢泄露总量，mg；其次，扩散系数计算；最后，计算最远防护距离及到达时间：根据高斯烟羽模型变形得到100ppm、1000ppm的浓度曲线：式中，C为连续源物质泄漏达到稳态后在空间任意一点(x,y,z)的有毒物质的质量浓度，mg/m³；Q为源强，对于连续泄露源强为有毒物质的泄露速率，mg/s；u为泄漏时环境的平均风速，m/s；H为泄漏源有效高度，m；σ_x、σ_y、σ_z分别为x、y、z方向的扩散系数，与大气稳定度和下风向距离x有关；根据高斯烟团模型，在源强确定后，硫化氢云团中心硫化氢浓度降至1000ppm或100ppm时刻，云团中心距泄露源点的距离即为相应浓度能够达到的最远距离。