• / 6
  • 下载费用:5 下载币  

含H-2S天然气井事故与核电厂址适宜性评价

关 键 词:
天然 气井 事故 核电 厂址 适宜 评价
资源描述:
第 44 卷增刊 原 子 能 科 学 技 术 44, 2010 年 9 月 2010 收稿日期: 2010修回日期: 2010者简介: 谭承军( 1963—) ,男,重庆人,高级工程师,博士,从事核设施环境影响评价工作 含 然气井事故与核电厂址适宜性评价 谭承军 , 上官志洪 , 沙向东(苏州热工研究院有限公司,江苏 苏州 215004) 摘要: 为评价含 然气井潜在事故对其附近核电厂主控室可居留性的可能影响,假定了含 然气井潜在的最大可信事故及其源项,保守选取污染气象条件,利用核电厂主控室可居留性毒性极限浓度阈值来初步评价含 然气井外部人为事件对核电厂安全运行的潜在不利影响。工程实例计算结果表明,这种方法可供核电厂选址阶段外部人为事件初步评价参考。 关键词: 含 然气井;外部人为事件;最大可信事故及源项;主控室可居留性;毒性极限浓度阈值 中图分类号 : 文献标志码: A 文章编号: 10002010) 15004, In to to of on of of as of in on of by to of 着我国核电行业的快速发展,核电建设的前期选址工作迅速铺开,核电厂前期选址工作几乎覆盖了我国中、东部地区和全部的沿海省份。核电选址初期候选厂址的外部人为事件评价也越来越引起业界的广泛关注,近几年就多次遇到核电候选厂址附近范围内存在含 本文针对含 然气井开发过程中可能的最大可信事故及其源项假定、最大可信事故评价方法、有毒危险气云源泄漏最大可信事故评价准则的选取,举例说明含 然气井外部人为事件评价的资料收集与评价。 1 最大可信事故及源项假定 天然气井开发的潜在事故类型 天然气井泄漏事故可能有以下几种情况。 增刊 谭承军等: 含 然气井事故与核电厂址适宜性评价 621 1)钻井过程中的井喷事故。钻开气层目的层或其它气层时,由于钻开的气层原始地层压力高于钻井泥浆净水柱压力,使天然气由气层涌出,通过钻孔喷出,若未及时处理会导致井喷事故的发生。 2)气井测试过程中的井喷事故。气井在产能测试过程中,可能发生井喷事故。 3)气井生产过程中的泄漏事故。气井生产过程中, 由于油管或套管破损或井口装置失封,会导致气层天然气从油管、套管破损处或井口装置失封处泄漏而进入大气。 4) 气井生产过程中单井地面流程的泄漏事故。单井计量流程或管线由于破损造成的天然气泄漏事故。 天然气井开发潜在的最大可信事故假定 通常,生产井泄漏事故为天然气井井身结构设计缺陷或生产井年久失修造成的油管、套管破损以及井口法兰、管线老化导致的泄漏,这种泄漏事故释放源项要比钻井或试井过程中的井喷事故释放源项小得多。根据核安全导则《核电厂厂址选择的外部人为事件》( 4) 的相关规定, 为保守评价含 然气井泄漏的最大可信事故宜取井喷事故。 天然气井井喷事故源项假定 1)天然气井井喷产量的估算 含 然气井井喷事故期间的井喷产量可考虑取天然气生产井的绝对无阻流量 对无阻流量是假设天然气生产井井底压力为 1 个工程大气压时的气井产量) 。 天然气井的绝对无阻流量因井别(直井、斜井或定向井、水平井)和计算方法(二项式绝对无阻流量、指数式绝对无阻流量)的不同而不尽相同。由于核电厂选址初期宜采取保守的源项计算模式以尽早排除核电候选厂址的颠覆性因素,并考虑到核电厂寿期内水平井在天然气藏开发过程中所占的比重日趋增大,本文选取天然气藏水平气井二项式绝对无阻流量和指数式绝对无阻流量的最大值作为天然气井井喷事故源项的井喷产量输入。 ( 1)水平气井的二项式绝对无阻流量[1]水平气井的二项式绝对无阻流量关系式为: 222P ( ) -=eh wh hh[r r ()=0=( 2)水平气井的指数式绝对无阻流量[1]水平气井的指数式绝对无阻流量关系式为: 22( ) 式中: C 为气井系统试井实际资料,按 lg 理后所得直线的截距; n 为系统试井实际资料,按 lg 理后所得直线的斜率(其余符号见收资 要求) 。 2) 量的取值 由于同一个天然气藏的不同生产井,或同一个生产井的不同气层,其天然气中的 量不尽相同,在进行核电厂候选厂址附近天然气井开发的外部人为事件评价过程中,宜考虑选取天然气藏目前获得的 量最高值进行最大可信事故源项估算。 3)井喷事故持续时间的假定 通常含 然气井井喷事故持续时间可取 24 h(可能的井喷事故持续时间或许大于 24 h,但考虑到井喷事故发生到一定程度后可以在现场对天然气井井口防喷管线处实施点火措施,把 漏事故转变为危害相对较轻的。 4)井喷事故 放量的估算 含 然气井井喷事故期间释放的 量 P 取决于天然气井绝对无阻流量 104m3/d) 、天然气井的 量2 g/井喷事故持续时间 t( h),即: 2 SP 622 原子能科学技术 第 44 卷 2 井喷事故评价的大气弥散模式的选取和评价边界条件的假定 井喷事故 放模型假定 含 然气井井喷事故期间的 放模型可作以下保守假定: 1)释放方式,瞬时释放(比连续释放保守,对于连续释放,美国环保署 为 10 1 h 的平均释放时间的计算结果相同, 模型假定的瞬时释放时间极短,最多为 10~ 15 2)释放类型,中等浮升介质( 携带气体的平衡悬浮混合物)假定下的纯 速释放(相对于高速释放的、以轻气体为 带气的混合物释放类型而言要保守)。 大气弥散模式选取 根据《建设项目环境影响评价技术导则》( 169—2004) ,在危险气云大气扩散事故后评价中,常采用如下的烟团模式来计算泄漏源下风向任意点的最大落地浓度[2]: 222000202πyx σ⋅⎡⎤⎡⎤ ⎛⎞−−−⎢⎥⎜⎟⎢⎥⎝⎠⎣⎦⎣⎦32( , , )=()()()式中: C( x, y, 0)为危险气云源下风向地面( x, y)坐标处的空气中有毒气体最大落地浓度浓度( g/; ( 危险气云泄漏烟团初始中心坐标; Q 为危险气云泄漏飘移事故期间危险气体烟团的排放量( g) ; σx、 σy、 σx、 y、 z 方向上的大气扩散参数( m) (常取 σx= σy) 。 评价边界条件假定 1)污染气象条件假定 根据《核电厂厂址选择的外部人为事件》( 4)附录Ⅲ,计算含 然气井井喷事故期间 泄漏源下风向的最大落地浓度宜采用最保守的大气污染气象条件,即污染气象条件取值如下: ( 1)大气稳定度,取改进帕斯奎尔稳定度 F 类;( 2)年平均风速,取1 m/s;( 3)风向,事故期间风向由泄漏源指向核电候选厂址。 2)地形条件假定 在评价含 然气井井喷事故对其附近核电厂安全运行是否存在潜在不利影响时,含然气井与核电厂候选厂址周围的地形通常简化为平坦、开敞的假想平板模型(在工程实例中,宜根据具体应用条件进行评价,以决定是否需要使用条件更为苛刻的模拟技术和地形条件假定) 。 3 含 然气井外部人为事件评价资料的收集与整理 为初步判断含 然气藏的开发是否对其附近的核电厂安全运行存在潜在不利影响,所收集的资料应该满足以下评价目的和要求。 1)天然气藏的未来发展或变化情况 含 然气藏在核电厂寿期内(如未来60 年)的可能发展情况,以了解现有天然气藏是否会扩边(尤其是向核电候选厂址一侧的扩边) ; 是否可能随着天然气勘探区块物探资料的增多(尤其是高分辨三维地震资料采集、处理、解释精度的提高)而发现新的天然气藏(尤其是靠近核电候选厂址一侧发现新天然气藏的可能性) 。为此,应了解以下资料: ( 1)天然气藏所在油气田勘探区块登记的探矿权和采矿权权属范围,在探矿权和采矿权权属范围内是否存在其它靠近核电候选厂址一侧的勘探靶区; ( 2) 目前已投入开发的天然气藏生产井布井方案或滚动勘探开发井布井方案(尤其是为扩大战果、新增天然气储量而部署一定数量的滚动勘探开发井探边,若这类探边井向核电候选厂址一侧调整,就需要对泄漏源与核电候选厂址间的距离进行适当调整) ; ( 3)天然气藏未来可能的开放战略规划,以了解核电候选厂址附近(现有目的层上下层位或同一目的层周边部位)发现新层位(已开发目的层上下层位)或新气藏 (同一目的层的不同圈闭) 的可能性 (即是否存在其它勘探目的层) 。 2)天然气藏现有基础资料 天然气藏的开发是否对候选厂址核电厂安全运行存在潜在影响,即天然气开发潜在的外部人为事件对核电厂建设、安全运行以及应急撤离计划制定与实施的影响。由此,需要收集如下资料或数据: ( 1)已开发天然气藏、未开发已探明天然气藏和可能发现的新天然气藏与候选厂址的最近距离(这个距离可能比现有天增刊 谭承军等: 含 然气井事故与核电厂址适宜性评价 623 然气生产井与候选厂址的距离要近) (这个距离指天然气井井口与核电候选厂址中心的最小直线距离,不包括井口单井集输管线等地面装置与核电候选厂址的最近距离) ;( 2) 天然气井 (直井、定向井或水平井)最大绝对无阻流量(若无现成数据,必须利用基础数据估算) ; ( 3)天然气藏单井 量。 若需利用天然气藏基础数据估算天然气井的最大绝对无阻流量,则需进一步收集以下数据: ( 1)压力,原始地层压力 气井井底流压 ;( 2)产量数据,水平气井产量 104m3/d) ;( 3)气层数据,气层温度 T( K) ,气层厚度 h( m) ,气层水平渗透率 10- 3μ,气层垂直渗透率 ( 10- 3μ, 气层各向异性比 β(无量纲) ; ( 4)气井数据,水平气井泄气半径 m) ,水平气井有效半径 m) ,水平气井表皮系数 量纲)垂直气井半径 m) ;( 5)天然气数据,气体粘度 μ( s) ,气体偏差系数 (无量纲) , 气体相对密度 量纲) ,天然气中 量2 g/4 泄漏最大可信事故评价准则的选取 体暴露于 典型特征 根据 《含硫化氢油气井井下作业推荐作法》( 6610—2005) ,表 1列出了人体暴露于 表 1 度与职业人员暴露于 典型特征 of in to 气中 浓度 /( mg·m- 3) 暴露于 典型特征 睛可能受到刺激;美国政府工业卫生专家工会推荐的阈限值( 8 h 加权平均值) 国政府工业卫生专家工会推荐的 15 期暴露范围平均值 露时间≥ 1 h 后,眼睛有烧灼感,呼吸道受到刺激。露时间≥ 15 嗅觉丧失;若超过 1 h,可能会头痛、头晕和 /或摇晃;超过 75 mg/出现肺浮肿,也会对眼睛产生严重刺激或伤害 ~ 15 会出现咳嗽、眼睛受刺激和失去嗅觉;在 5~ 20 ,呼吸就会变样、眼睛会痛并昏昏欲睡;在 1 h 后就会刺激喉道;延长暴露时间将逐渐加重这些症状 显的结膜炎和呼吸道刺激(考虑此浓度为立即危害生命或健康,参见美国国家职业安全和健康学会 学危险袖珍指南》 ) 期暴露后就会不省人事,如不迅速处理就会停止呼吸;头晕、失去理智和平衡感;患者需要迅速进行人工呼吸和 /或心肺复苏技术 1 识快速丧失,如不迅速营救,呼吸就会停止并导致死亡 1 即丧失知觉,结果将会产生永久性的脑损伤或脑死亡 个常见的 业暴露值 1)可接受的上限浓度 根据 《含硫化氢油气井井下作业推荐作法》( 6610—2005) , 在 8 业人员可处于污染物低于该浓度的工作环境。但当高于以 8 h 为基准的可接受上限浓度时,规定了 1 个可接受的最高峰值浓度和相应的时间周期。美国职业卫生和安全管理局( 定 接受的上限浓度( 30 mg/《海洋石油作业硫化氢防护安全》( 1989)中 危险临界浓度为 30 mg/称为安全临界浓度,即表明工作人员在露天安全工作 8 h 可接受的 高浓度。 75 mg/每班 8 h 能接受的最高值。 2)危险临界浓度 达到危险临界浓度时,对暴露于该浓度下的职业人员的生命和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响。 《海洋石油作业硫化氢防护安全》( 1989)中 危险临界浓度为 150 mg/ 3)对生命和健康有即时危险的浓度 任何有毒、腐蚀性或窒息性气体在大气中的浓度,达到对生命和健康有即时危险的浓度 624 原子能科学技术 第 44 卷 ( 会立刻对生命造成威胁,或对健康造成不可逆转的或滞后的不良影响,或将影响人员撤离危险环境的能力。 450 mg/浓度基于 30 暴露时间) 。 4) 001 给出的主控室可居留性毒性极限浓度阈值 001 在讨论危化品释放假想事故对核电厂主控室可居留性影响评价时,给出了危险化学品固定源和移动源泄漏事故对核电厂潜在影响的毒性极限浓度阈值,并同时指出:该毒性限值基于的暴露时间为 2 为 2 好防护衣)内成年人个体在丧失行为能力前所能承受的最高浓度(该毒性限值并非是唯一的评价标准,评价标准因案例不同而不尽相同) 。 001 给出的 控室可居留性毒性极限浓度阈值为 150 mg/ 然气井井喷事故外部人为事件评价准则 为保守估算含 然气井井喷事故对其附近核电厂安全运行的潜在不利影响,并考虑到核电厂主控室操纵员暴露于一定浓度 围的伤害特征有别于一般工业项目职业人员,对核电厂主控室操纵员暴露于 伤害特征更关注的是急性效应及急性效应情况下操纵员对核电机组的操控能力(因该急性效应可能导致核电厂主控室操纵员出现人因差错或人因故障而出现核电机组操纵的失控局面,最终可能影响到核电厂的安全运行) 。本文采用 001给出的 50 mg/2S 天然气井外部人为事件初步评价的评价准则。 5 工程实例 然气井基础资料及井喷事故 放 源项 1)天然气井基础资料 某内陆核电厂 A 候选厂址半径 10 围内涉及已开发含 然气藏 B,气藏 B 有 3个开发层系(石炭系、二叠系和三叠系) ,天然气藏圈闭类型为断(层)背(斜)圈闭(但不排除岩性圈闭的可能) , 气藏边界距候选厂址 然气藏埋深 2 200~ 5 600 m; A 候选厂址半径 10 围内涉及 5 口天然气井(均为直井) ,最近的天然气井与候选厂址 A 的最小直线距离约 8 天然气日产量平均为 100×104量最高约198 g/ 根据对天然气藏 B 所在勘探区块勘探靶区、战略规划、滚动勘探开发规划、天然气藏圈闭类型和天然气勘探开发方案的了解,气藏B 不会向候选厂址 A 方向扩边(即天然气井井喷事故泄漏源与候选厂址 A 的最近直线距离大于目前以发现的气藏边界至候选厂址 A 的最小直线距离) 。 2)井喷事故 放源项 根据 B 气藏、气层及天然气基础数据,得出水平气井二项式绝对无阻流量约为 1 027× 104数式绝对无阻流量约为 1 735× 104m3/d,本文保守取 1 735×104m3/d 作为天然气藏水平气井绝对无阻流量的输入值。 天然气中的 量保守取天然气藏 B 目前化验分析获得的最高值,即 198 g/喷事故持续时间取 24 h。则含 然气井井喷事故期间释放的 量= 1 735×104m3/d× 198 g/4 h= 343 530×104g≈ 3 435 t。即含然气井井喷事故期间约有 3 435 t 放后进入大气, 并向候选厂址 A 方向飘移扩散。 井喷事故估算结果 含 然气井井喷最大可信事故计算结果表明,泄漏源下风向 6.5 最大落地浓度约为 266 mg/高于核电厂主控室可居留性 性极限浓度阈值( 150 mg/,即与候选厂址 A 相距 6.5 的含 然井( 量为 198 mg/生井喷事故,对核电厂安全运行存在潜在不利影响,只有当事故井与候选厂址 A 的最小直线距离≥ 7.9 ,才不会对核电厂安全运行造成潜在不利影响。 重庆开县川东北气矿“ 大天然气井喷事故的比较 重庆市开县高桥镇晓阳村境内的 1个山坳中的罗家 16平井) , 2003年 12月 23日 21点 55分左右在钻进过程中发生井喷,事故井 98 g/24日 15时 55分左右井喷主管道封堵成功, 16时防喷管线实施点增刊 谭承军等: 含 然气井事故与核电厂址适宜性评价 625 火后, 气中 时已是事故后 18 h) 。 27日 11时,罗家 16续约 85 事故造成 243人死亡,开县罗家 165 急疏散半径超过 5 ,受灾半径约 10 6 结论 评价含 然气井附近核电候选厂址的适宜性时,选取天然气井井喷事故作为其最大可信事故,选取水平气井绝对无阻流量最大值作为事故井天然气产量,选取天然气藏 量化验分析所得最大值作为源项估算输入、选取 24 h 作为井喷事故持续时间来保守估算井喷事故源项是可行的,采用 2001 给出的 控室可居留性毒性极限浓度阈值 150 mg/ 参考文献: [1] 杨作明,王彬,刘兰芹,等 . 水平气井无阻流量的计算方法及应用 [J]. 石油钻探技术, 2009, 37( 2) : 82et of of ]. 2009, 37(2): 82 [2] 刘铁民,张兴凯,刘功智 . 安全评价方法应用指南 [M]. 北京:化学工业出版社, 2005: 293[3] of a a ]. . C., 1974. [4] of a a R]. . C., 2001. [5] of a a [R]. . C., 2001.
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:含H-2S天然气井事故与核电厂址适宜性评价
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-19574.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开