CNG加气站地下储气井泄漏分析
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西南石油学院.20 5. 0 汪元辉.安全系统工程 M .天津:天津大学出版社 ,
199 . 9
a P ;v l 为气团初始体积, 时 ;姚 为气团压力降至 大气压力时的体积, 耐 在扩散能的推动下, 气团向外扩散,并与周围
空气发生紊流混合 气团内层半径 R l 和浓度 C 可由式(2 和式 (3 计算 : ) ) n A a lysis o n
为 比定 容 热 容,
J/ (掩 K );T l 为气团初始温度 , K ;T Z 为气 团压 力降至 大气压 力时 的温 度, K ;尸 为 环境压 力,
3 4
5
岑康溶 柯熹,李强,等.压缩天然气加气站地下储气井 的腐蚀与防护[ ].腐蚀与防护. 1 ,3 (7 :5 一 5 . J 0 2 0 1 ) 5 2 55 孟少辉.高压气地下储气井安全性研究 D .西安 :
夔建揍未
气泄漏量 其 中, c d 为气体泄漏系数 , 当裂 口形
状为圆形 时取 1.0 , 三角形 时取 0 .9 , 长方形时 0 5
尺 2.72八 乒居 1=
_
Z . r 了
八 ,
产 口 少 . ,
取 0.9 ;A 为泄漏面积 , 讨 , M 为相对分子质量 ; 0
=目 万示万
0 .00 5 97 V n
以也就 难 以采取有 效 的补救措 施 ,视 其实 际情 况 ,
2 \击
, 判 断 为储 气井 内 压缩
天然气 泄漏 时是 音速 流 动 再由 Q = C d彻
黝 \ 兴 1 )州 求出 然 天 t I l 忆甲 /
研究 方向 :石油储 运
9
收稿 日 : 11 一04 一11 期 2 0 作者简介 :陈 玮 (198 一) , 女 , 硕士 5
径及距离扩散中心某距离处混合气体 的浓度
4 结论
天然气扩散时分为两个阶段 ,第一阶段, 气 团 向外扩散至大气压力 ,在扩散过程中, 气团获得动 能 称为 扩散能 ;第二阶段 , 扩散能再将气 团向 外推 ,使紊流混合空气进人气团 , 导致气团范 围扩 大 当内层扩散速度降到一定值时 , 认为扩散过 程结束
_ ._ . 节 叫甘 算 出 尸n < _ / l
厂
化等等川 , 都将引起储气井的泄漏 储 气井 的泄漏 分 为两 种 :井 口装 置 泄漏 和井
下泄漏 井 口装置 的泄 漏一 般发生 在井 口封 头 和 井 管连 接螺 纹处或 井 口装置 中 的阀 门 管 件处 等 而井下 泄漏 则发 生在地 面 以下 , 储气 井 充 满 C N G 后 ,若 井 口压 力表 不能稳 压 , 则表 明井下 发生 了气 体泄漏 , 而且 很难 弄清楚 井 下泄漏 的具体 位 置 , 所
20 9 ,5(1):71 一 ) ( 75.
在混合气团扩散的第一阶段, 扩散气体内能 的一部分用来增加动能, 对周围大气做功,其扩散
能可 由式(1 计算 : )
E = C (T l 一T Z) 一0 .9 P ( 姚 一V l) v 8 0 (1 )
式中 , E 为气 体 扩 散 能, J;C v
p 为气体密度,峪/ 时 ; 为气体常数,J/ ( K ; R 耐 ) T 为气体温度, K
3 .2 扩散能与扩散 半径 压缩天然气在储气井的安全阀异常启动或放
空阀门瞬间错误开启 , 发生瞬时泄漏后 , 首先有一 段快速扩散时间 , 此扩散过程相当快 , 混合气体和 周围环境之间还来不及热交换 , 本文将此扩散过 程看作压缩天然气瞬时泄漏的绝热扩散过程 天
设施 , 由于其 占地少 操作简便 维护费用低等优 点[ , 近年来得到了广泛的应用 储气井主要由井 口装置 井筒 井底封头等部
分组成, 储存介质为符合 车用压缩天然气 (G 18 47 2 0 )规定的天然气 储存在储气井 B 0 - 0
中的经加工净化后的天然气处 于高压状态 , 其主
要成分为甲烷 , 甲烷为易燃气体 , 具窒息性 , 与空 气混合能形成爆炸性混合物, 遇热源和明火有燃 烧爆炸的危险 而 CN G 加气站一般建在人 口密
R Z= 1 456R I (5 )
然气绝热泄漏时, 泄漏天然气的气团呈半球形向 外扩散 根据浓度分布情况 , 将半球分为 内外两
层, 内层浓度均匀分布 ,且具有 5 % 的泄漏量 , 外 0
层浓度呈高斯分布, 具有另外 5 % 的泄漏量 0
式中, R l R : 分别为气团内层 外层半径, m 由此, 可计算储气井天然气泄漏后的扩散半
d in C N G fuell飞 stati n o
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式中, t 为扩散时间, s;V 为在标准温度 压力下 0
气体体积, 衬 ;k己 为紊流扩散系数, 按式(4 计算 : ) k己 0 013 7 了V = 0
一
了E {干梢 } 一
t V 乙 曰
一
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(4)
第二阶段末气团外层 的大小可根据试验观察
得 出, 即扩散终结时外层气团半径 由式(5 求得 : )
CN G 加气站储气系统事故 , 约八成 由储气井所 引 起 , 主要包 括储气 井 泄漏 爆炸 井筒 上窜 或下
沉[ , 其 中储气井泄漏为最常见事故 J 2
1 储 气 井泄 漏的原 因及 类型 造成储 气井 泄 漏 事故 的原 因 较 多 , 随 着储 气
当 刹 气 立,为速动 韵 时 音流; 当 刹 气 ,为音流 ( > 9 亚速动 式中, 尸 为环境压力 , Pa;尸 为容器 内介质压力 ,
L ea a e of U n erg o u d S to a e W ell in C N G F u elin g S ta tion k g d r n r g
C轰 n 认 飞艺
A 加tr ct: T e m i inei n s o t a h a n e d t c i e r
叩 w a d a d dow r n n w a d r l vernent . T r o s h f a o le k
一般不得不采取报废旧井 ,另建新井的办法闭 2 储气井泄漏后果分析[ J 5
扩散类型 速度 泄漏量 扩散半径和气体浓度 的确定方
法, 为储气井的安全评价提供了参考依据
关健词二 G 地下储气井 泄漏 泄漏半径 分析 CN
天然气泄漏后,将会与空气混合, 当达到燃烧 极限时 , 遇到引火源就会发生燃烧或爆炸 天然
气起火的时间不同, 泄漏的后果也不相同 如天
然气从储气井 中往外泄漏 时马上被点燃 , 会发生 扩散燃烧 , 产生喷射性火焰或形成火球 , 此 时, 将 迅速地危及泄漏现场, 但一般不会影响到厂区的 外部 ;如天然气泄漏后与空气混合形成可燃气 团,
高压气地下储气井是近年来我国开发 出的一
种适用于压缩 天然气 (C N G )加气 站的高压储气
并随风飘移 , 遇火源便会发生爆燃或爆炸 , 此种情
况下将产生较大破坏口
3 泄漏天然气的流动状态 3 .1 流速 与泄 漏量
天然气泄漏时裂 口泄漏的速度与天然气 的流 动状态有关 , 在计算泄漏量时, 首先判断泄漏时天 然气流动属于音速还是亚音速流动:
集的城市, 一旦发生事故 ,便可能造成巨大的人员 伤亡和严 重 的财 产 损 失 调 查 近 年 来发 生 的
a P ;k 为气体的绝热指数, 即比定压热容 马 与比
定容热 容 C 之 比 v
井使 用 年 限 的延 续 , 如 储 气 井 卡 套 脱 落 密 封 不 严 井 筒材 料不符 合相应 的技 术标 准要求 组 件 老
由储气井常用参数可知 , 甲烷绝热系数 k 二
1 .3 16 , P = 25 x lo6 凡 , 尸 = 1 .o 13 x ros 几 , 由此
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对储气井 产生泄漏 的原 因及后果 进行 了分 析 , 确定了天然气泄漏后扩散的类型 速度及泄漏
量 扩散半径及气体浓度的计算方法, 为确定储气
井安全距离提供了基础
参考文献
] l 刘清友,何霞,孟少辉.CN G 地下储气井安全性分析 [J].天然气工业.20 5 ,25(1):138 一140 . ) ( 2 陈杰,李求进,吴宗之.10 起 C G 加气站事故的统 0 N 计分析及对策研究 J . 中国安全生产科学技术 , ]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
石 油 库 与 加
油 站 第2 卷 第4 期 总 11 期 201 年8 月出版 0 第 6 1
C N G 加气站地下储气井泄漏分析
陈 玮
西南石油大学化学化工学院 四川成都 61 500 0
摘 要:针对 CN G 加气站储 气井容易发 生的泄漏事
故,介绍了泄漏的类型 原 因和后果, 以及泄漏天然气的
199 . 9
a P ;v l 为气团初始体积, 时 ;姚 为气团压力降至 大气压力时的体积, 耐 在扩散能的推动下, 气团向外扩散,并与周围
空气发生紊流混合 气团内层半径 R l 和浓度 C 可由式(2 和式 (3 计算 : ) ) n A a lysis o n
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岑康溶 柯熹,李强,等.压缩天然气加气站地下储气井 的腐蚀与防护[ ].腐蚀与防护. 1 ,3 (7 :5 一 5 . J 0 2 0 1 ) 5 2 55 孟少辉.高压气地下储气井安全性研究 D .西安 :
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气泄漏量 其 中, c d 为气体泄漏系数 , 当裂 口形
状为圆形 时取 1.0 , 三角形 时取 0 .9 , 长方形时 0 5
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天然气 泄漏 时是 音速 流 动 再由 Q = C d彻
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收稿 日 : 11 一04 一11 期 2 0 作者简介 :陈 玮 (198 一) , 女 , 硕士 5
径及距离扩散中心某距离处混合气体 的浓度
4 结论
天然气扩散时分为两个阶段 ,第一阶段, 气 团 向外扩散至大气压力 ,在扩散过程中, 气团获得动 能 称为 扩散能 ;第二阶段 , 扩散能再将气 团向 外推 ,使紊流混合空气进人气团 , 导致气团范 围扩 大 当内层扩散速度降到一定值时 , 认为扩散过 程结束
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化等等川 , 都将引起储气井的泄漏 储 气井 的泄漏 分 为两 种 :井 口装 置 泄漏 和井
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在混合气团扩散的第一阶段, 扩散气体内能 的一部分用来增加动能, 对周围大气做功,其扩散
能可 由式(1 计算 : )
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式中 , E 为气 体 扩 散 能, J;C v
p 为气体密度,峪/ 时 ; 为气体常数,J/ ( K ; R 耐 ) T 为气体温度, K
3 .2 扩散能与扩散 半径 压缩天然气在储气井的安全阀异常启动或放
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设施 , 由于其 占地少 操作简便 维护费用低等优 点[ , 近年来得到了广泛的应用 储气井主要由井 口装置 井筒 井底封头等部
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中的经加工净化后的天然气处 于高压状态 , 其主
要成分为甲烷 , 甲烷为易燃气体 , 具窒息性 , 与空 气混合能形成爆炸性混合物, 遇热源和明火有燃 烧爆炸的危险 而 CN G 加气站一般建在人 口密
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然气绝热泄漏时, 泄漏天然气的气团呈半球形向 外扩散 根据浓度分布情况 , 将半球分为 内外两
层, 内层浓度均匀分布 ,且具有 5 % 的泄漏量 , 外 0
层浓度呈高斯分布, 具有另外 5 % 的泄漏量 0
式中, R l R : 分别为气团内层 外层半径, m 由此, 可计算储气井天然气泄漏后的扩散半
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天然气泄漏后,将会与空气混合, 当达到燃烧 极限时 , 遇到引火源就会发生燃烧或爆炸 天然
气起火的时间不同, 泄漏的后果也不相同 如天
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高压气地下储气井是近年来我国开发 出的一
种适用于压缩 天然气 (C N G )加气 站的高压储气
并随风飘移 , 遇火源便会发生爆燃或爆炸 , 此种情
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3 泄漏天然气的流动状态 3 .1 流速 与泄 漏量
天然气泄漏时裂 口泄漏的速度与天然气 的流 动状态有关 , 在计算泄漏量时, 首先判断泄漏时天 然气流动属于音速还是亚音速流动:
集的城市, 一旦发生事故 ,便可能造成巨大的人员 伤亡和严 重 的财 产 损 失 调 查 近 年 来发 生 的
a P ;k 为气体的绝热指数, 即比定压热容 马 与比
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井使 用 年 限 的延 续 , 如 储 气 井 卡 套 脱 落 密 封 不 严 井 筒材 料不符 合相应 的技 术标 准要求 组 件 老
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1 .3 16 , P = 25 x lo6 凡 , 尸 = 1 .o 13 x ros 几 , 由此
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对储气井 产生泄漏 的原 因及后果 进行 了分 析 , 确定了天然气泄漏后扩散的类型 速度及泄漏
量 扩散半径及气体浓度的计算方法, 为确定储气
井安全距离提供了基础
参考文献
] l 刘清友,何霞,孟少辉.CN G 地下储气井安全性分析 [J].天然气工业.20 5 ,25(1):138 一140 . ) ( 2 陈杰,李求进,吴宗之.10 起 C G 加气站事故的统 0 N 计分析及对策研究 J . 中国安全生产科学技术 , ]
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石 油 库 与 加
油 站 第2 卷 第4 期 总 11 期 201 年8 月出版 0 第 6 1
C N G 加气站地下储气井泄漏分析
陈 玮
西南石油大学化学化工学院 四川成都 61 500 0
摘 要:针对 CN G 加气站储 气井容易发 生的泄漏事
故,介绍了泄漏的类型 原 因和后果, 以及泄漏天然气的