页岩气采输过程出现泄漏会造成不同的后果，可能会对作业现场人员、泄漏地点附近居民的生命和财产造成巨大的威胁。结合页岩气采输井场实际，发生泄漏时，气体大多呈音速流动。考虑到页岩气采输井场的地址和地形复杂，其扩散选用高斯烟团模型。同时，页岩气采输井场的页岩气泄漏大多在地面以上，且无论作业人员还是附近居民都在地面活动，只考虑地面的页岩气质量浓度。⑤ 安全防护距离的确定。......
2023-06-28
优化页岩气采输井场作业的安全防护数学模型
【摘要】：表6-9不同地面粗糙度下页岩气采输井场动火作业燃爆区域扩散距离6.模型优化利用事故风险后果定量模拟实验进行反演，页岩气采输井场作业安全防护数学模型优化的重点在于泄漏量的确定，而影响泄漏量的因素包括泄漏孔径、大气稳定度、地面粗糙度等。因此，页岩气采输井场作业安全防护距离的确定应综合考虑地形、人口分布、工艺、环境等因素，并注意其差异性。
1.不同泄漏孔径下蒸汽云爆炸的爆炸波伤害范围
对于微小孔、小孔、中孔，分别选择具有代表性的孔径5 mm，25 mm和100 mm，计算其相应的蒸汽云爆炸的爆炸波伤害范围，如表6-5所示。
表6-5 不同泄漏孔径下蒸汽云爆炸的爆炸波伤害范围
续表
由表6-5可知，随着孔径的增加，相应的蒸汽云爆炸的爆炸波伤害范围亦会增加。
2.不同泄漏孔径下蒸汽云爆炸的爆炸火球伤害范围
对于微小孔、小孔、中孔和大孔/破裂，分别选择具有代表性的孔径5 mm，25 mm和100 mm，计算其相应的蒸汽云爆炸的爆炸火球伤害范围，如表6-6所示。
表6-6 不同泄漏孔径下蒸汽云爆炸的爆炸火球伤害范围
由表6-6可知，随着孔径的增加，相应的蒸汽云爆炸的爆炸火球伤害范围亦会增加。
3.不同泄漏孔径下页岩气采输井场动火作业燃爆区域
对于微小孔、小孔、大孔和大孔/破裂，分别选择具有代表性的孔径5 mm，25 mm，100 mm和200 mm，利用自编程序模拟页岩气采输井场动火作业燃爆区域，采用的浓度分别为1×104 mg/m3、1.8×104 mg/m3、2.5×104 mg/m3、3.2×104 mg/m3和4×104 mg/m3，如图6-11至图6-14所示。
图6-11 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（泄漏孔径5 mm）
图6-12 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（泄漏孔径25 mm）
图6-13 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（泄漏孔径100 mm）
图6-14 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（泄漏孔径200 mm）
由图6-11至图6-14，不同泄漏孔径下页岩气采输井场动火作业燃爆区域下风向X的扩散距离和Y的扩散距离，如表6-7所示。随着泄漏孔径的增大，会伴随泄漏量的增大，进而导致页岩气采输井场动火作业燃爆区域相应增大。
表6-7 不同泄漏孔径下页岩气采输井场动火作业燃爆区域扩散距离
4.不同大气稳定度下页岩气采输井场动火作业燃爆区域
当泄漏孔径为5 mm，地面粗糙度为1 m，选取大气稳定度分别为A、B、C、D、E、F，得到不同大气稳定度下的修正系数分别为0.042、0.115、0.15、0.38、0.3、0.57。当扩散达到稳定状态后，页岩气采输井场动火作业燃爆区域如图6-15至图6-20所示。
图6-15 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（大气稳定度A）
图6-16 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（大气稳定度B）
图6-17 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（大气稳定度C）
图6-18 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（大气稳定度D）
图6-19 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（大气稳定度E）
图6-20 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（大气稳定度F）
由图6-15至图6-20，不同大气稳定度下页岩气采输井场动火作业燃爆区域下风向X的扩散距离和Y的扩散距离，如表6-8所示。随着大气稳定度越稳定，页岩气采输井场动火作业燃爆区域也相应增大。因为大气越稳定，泄漏气云不易向高空消散，而贴近地表扩散；大气越不稳定，空气垂直运动越强，泄漏气云消散得越快。
表6-8 不同大气稳定度下页岩气采输井场动火作业燃爆区域扩散距离
5.不同地面粗糙度下页岩气采输井场动火作业燃爆区域
其他条件不变，选择0.01 m、0.2 m、1 m和2 m作为地面粗糙度。当扩散达到稳定状态后，页岩气采输井场动火作业燃爆区域如图6-21至图6-24所示。
图6-21 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（地面粗糙度0.01 m）
图6-22 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（地面粗糙度0.2 m）
图6-23 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（地面粗糙度1 m）
图6-24 页岩气采输井场动火作业燃爆区域（地面粗糙度2 m）
由图6-21至图6-24，分析得出不同地面粗糙度下页岩气采输井场动火作业燃爆区域下风向X的扩散距离和Y的扩散距离，如表6-9所示。随着地面粗糙度的增加，页岩气采输井场瞬时泄漏达到稳定状态后沿地表的扩散距离相应减小。
表6-9 不同地面粗糙度下页岩气采输井场动火作业燃爆区域扩散距离
6.模型优化
利用事故风险后果定量模拟实验进行反演，页岩气采输井场作业安全防护数学模型优化的重点在于泄漏量的确定，而影响泄漏量的因素包括泄漏孔径、大气稳定度、地面粗糙度等。因此，页岩气采输井场作业安全防护距离的确定应综合考虑地形、人口分布、工艺、环境等因素，并注意其差异性。
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因此，页岩气采输井场作业安全防护距离的确定应结合邻井地质资料和无阻流量，并综合考虑地形、人口分布、工艺、环境等因素，同时注意其差异性。......
2023-06-28
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2023-06-28
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2023-06-25
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