井口泄漏的煤層氣擴散規(guī)律及安全相關問題研究.pdf

1、煤層氣作為一種優(yōu)質(zhì)、高效的清潔能源,越來越受到社會各界的關注,隨著我國煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,煤層氣開采過程中的安全問題也越來越突出。煤層氣井口設備,以及井口泄漏的煤層氣都可能是造成井場事故的源頭。煤層氣泄漏到空氣中后發(fā)生擴散,與空氣混合,當達到煤層氣的主要組分甲烷的爆炸極限時,可能會引發(fā)火災爆炸,而煤層氣中硫化氫在一定的濃度下,可能會導致中毒或生命危險,即使泄漏量很少,暫時不會造成重大事故,但是這些危險性氣體滯留在空氣,也會對周圍環(huán)境和人類

2、健康造成一定程度的傷害,因此,煤層氣泄漏,不僅會造成人員傷亡和財產(chǎn)損失,還可能危害我們?nèi)祟愘囈陨娴沫h(huán)境,留下長久的安全隱患,因此,對井口泄漏的煤層氣進行擴散數(shù)值模擬,意義重大。
　　 本論文首先比較分析了煤層氣與天然氣的異同點,并介紹了煤層氣的開采機理和在開采煤層氣過程中的排水采氣設備,然后運用系統(tǒng)安全分析的方法——事故樹分析法和預先危險性分析法分別對煤層氣的井口設備采氣樹和抽油(水)機系統(tǒng)進行了風險分析,得出井口采氣樹發(fā)生泄

3、漏的主要原因,此外,還指出了抽油機系統(tǒng)可能出現(xiàn)的事故類型和事故原因;其次,介紹了煤層氣的物理、化學性質(zhì),并簡單說明了煤層氣的主要組分甲烷和硫化氫的毒害機理,為下面對煤層氣的FLUENT模擬結(jié)果進行分析做了鋪摯;再次,運用流體力學理論,推導出煤層氣泄漏后在空氣中的擴散方程組,然后簡要介紹了計算流體動力學理論CFD理論,為下文對泄漏的煤層氣進行FLUENT數(shù)值模擬提供理論指導;然后,建立模型,基于煤層氣擴散方程組和CFD理論,選擇合適的計算

4、參數(shù),運用計算機模擬軟件FLUENT軟件對井口泄漏的煤層氣在空氣中的泄漏狀況進行了模擬,分別對入口速度、風速、重力和地形等擴散因素進行了比較分析研究,得出煤層氣在不同影響因素下的擴散結(jié)果,并展示了入口速度為20m/s,風速為3m/s時,泄漏后5min以內(nèi),各時刻的濃度變化情況:最后,概述了應急預案和應急響應的基礎理論,并根據(jù)煤層氣泄漏后的FLUENT模擬結(jié)果,建立了煤層氣井口發(fā)生泄漏時的應急預案。
　　 本論文將系統(tǒng)安全分析的方