1、本文結合國家科技重大專項項目“高含硫氣藏安全高效開發(fā)技術”下屬課題——“高含硫氣田集輸工藝與安全控制技術”，系統(tǒng)開展高含H2S氣田集輸管道系統(tǒng)運行風險分析與安全控制技術及應用研究，通過理論分析、數(shù)值計算和計算機仿真，在高含H2S濕氣管道運行風險影響因素辨識、高含H2S濕氣管道穩(wěn)態(tài)及動態(tài)運行過程風險特性研究、集輸處理工藝過程風險定量評價和管道過程對泄漏影響及泄漏控制研究等方面取得較大研究進展。主要成果總結如下：
　　 1.高含硫濕

2、氣集輸管道基本工藝參數(shù)風險特性
　　 對比天然氣濕氣管道壓力計算方法，計算濕氣天然氣集輸管道壓力特性，分析穩(wěn)態(tài)條件下管道壓降梯度和溫度分布規(guī)律，對比不同濕氣天然氣水氣比(WGR)值對壓力和溫度的影響，并評估水合物堵塞風險。研究天然氣流量變化影響因素與天然氣組分性質(zhì)及含量之間的關系。在相同壓力條件下，體積流量變化隨H2S摩爾含量增加不是單純的負增長下降趨勢，壓縮系數(shù)和分子量共同影響體積流量的變化。研究高含H2S天然氣水合物堵塞風險

3、識別方法，結果表明濕氣天然氣始終處于過飽和水條件，具有生成水合物的必要條件。對比不同H2S濃度對水合物生成條件的影響，并基于管道壓力和溫度分布規(guī)律分析濕氣天然氣水合物生成和發(fā)生堵塞風險和相關安全問題。
　　 2.濕氣集輸工藝過程風險定量評價
　　 通過危險可操作分析(HAZOP)分析，系統(tǒng)識別直接影響集氣站和出站管道安全平穩(wěn)運行的各種風險偏差和過程工藝風險，結合動態(tài)過程模擬技術，提出基于過程的HAZOP偏差定量化解決方法

4、。針對典型的不可接受過程偏差進行定量模擬分析，研究高壓濕氣集輸工藝過程中的超壓風險，并對超壓的形式和原因進行分析，計算超壓安全泄放量，提出高含硫集氣站超壓風險分析理論方法和計算過程。對火災條件下安全閥泄放能力進行定量研究，包括分析高壓天然氣集輸設備火災發(fā)生特點和形式，對不同火災規(guī)模下設備火災受熱導致的超壓過程進行模擬，結果表明：火災導致的超壓風險遠低于過程超壓風險。建立井口水合物抑制劑注入動態(tài)模型，得到水合物抑制劑濃度動態(tài)變化規(guī)律，提出

5、量化注入指標。
　　 3.非正常生產(chǎn)工況條件下高含硫濕氣管道風險特性
　　 濕氣天然氣處于飽和水狀態(tài)下，在低溫和高壓下極易形成水合物，穩(wěn)態(tài)條件下可以通過提高溫度和水合物抑制劑控制水合物產(chǎn)生，但在啟輸和停輸階段溫度、壓力存在大幅度的動態(tài)變化，形成水合物并可能帶來嚴重的堵塞和超壓風險。利用ACTIVE技術，結合HYSYS和MATLAB偏微分工具PDETOOL，通過建立天然氣濕氣埋地管道的輸送及熱傳遞動態(tài)模型，預測管道在啟輸和

6、停輸過程中水合物形成風險。結合實例，對啟輸及停輸過程的管道沿程壓力、溫度變化特征進行動態(tài)模擬，得出非正常運行時，避免水合物生成的安全時間。對不同水氣比(WGR)值下的濕氣天然氣游離水析出特性進行分析。提出基于準力學平衡方程的濕氣天然氣積液臨近流速計算方法，并結合物性計算工具進行計算，分析了該方法的適用性。研究積液形成段塞流后，不同頻率下的段塞流特征和產(chǎn)生的管道超壓特性，為風險控制提供參考。
　　 4.高含硫濕氣天然氣管道過程內(nèi)腐

7、蝕影響參數(shù)分析
　　 研究管道運行參數(shù)對高含硫濕氣管線內(nèi)腐蝕影響，應用內(nèi)腐蝕評價技術(ICDA)評價高含硫濕氣輸送管道風險，分別針對三方面要素展開分析，分析濕氣高含硫管道流態(tài)和腐蝕速率確定技術路線。定量分析流動參數(shù)與腐蝕率問的影響關系，定性討論了其它與濕氣管線內(nèi)腐蝕分布相關的影響因素。
　　 5.高含硫天然氣管道泄漏過程與控制優(yōu)化研究
　　 通過對兩種主要的事故形式——高含硫天然氣泄漏導致的硫化氫中毒和氣體爆炸事

8、故的研究，利用HYSYS模擬管網(wǎng)運行條件下的各種臨界參數(shù)條件，估計最大潛在物質(zhì)量和最壞的后果。通過實例，利用Pasquill-Gifford模型計算最大可能的H2S濃度、利用等效TNT方法估計最壞的爆炸后果，得到死亡和破壞概率曲線，提出基于本質(zhì)安全的安全控制方法?，F(xiàn)有天然氣管道的泄漏速率計算基本在兩種假設條件下得到，即泄漏壓力恒定的穩(wěn)態(tài)泄漏，或緊急關斷閥(ESDV)同時關閉后，壓力變化的動態(tài)泄漏，與實際存在差別。結合管道輸送過程，構建基