一种确定有毒气体保护装置关断时间的方法和系统与流程

本发明涉及一种确定有毒气体保护装置关断时间的方法和系统，属于油气集输。

背景技术：

1、油气田开发过程中，采出油气中可能含有硫化氢、一氧化碳等有毒组分。在油气集输过程中，可能存在腐蚀穿孔、人为误操作、密封失效等导致设备或管线出现泄漏，从而导致有毒气体进入场地内，对现场操作人员带来威胁。为了确保油气集输过程的安全运行，通常会对含有有毒气体的集输场地内布置监测探头。当出现有毒气体泄漏时，监测探头响应发出警报，并联锁有毒气体安全保护装置触发关断，切断有毒气体的来源，从而尽可能减少有毒气体的泄漏量，降低事故危害后果，对现场操作人员进行保护。关断时间过长，即没有及时切断毒气源的泄漏，会导致事故中有毒气体积聚浓度升高，毒害危险性增大，中毒死亡风险大；关断时间短，越短当然越好。但是如果没有定量的分析，无法确定其可以短到什么程度。而且关断时间要求越短，对阀门选择的要求越高，投资成本升高，经济性变差。目前对于有毒气体安全保护装置的关断时间，缺少相应的指南或推荐做法，常依据既往经验进行定性判断，缺少一种定量客观的确定有毒气体安全保护装置关断时间的方法。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供了一种确定有毒气体保护装置关断时间的方法和系统，其能够客观、定量、准确的确定场地内有毒气体泄漏情况下的合理关断时间。

2、为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种确定有毒气体保护装置关断时间的方法，包括以下步骤：针对有毒气体泄漏工况开展扩散动态仿真，模拟场地内有毒气体的浓度变化情况；根据所述有毒气体的浓度变化情况计算场地内各有毒组分的伤害率；根据所述伤害率获得各个有毒气体的危险区域；判断所述有毒气体的危险区域内是否存在参考点，若存在，则缩短关断时间，并重复上述步骤，直至所述有毒气体的危险区域内不存在参考点；若不存在，则输出有毒气体保护装置的关断时间。

3、进一步，所述伤害率的计算公式为：

4、

5、其中，dn为气体各有毒组分伤害率；a和b均为中毒经验系数；t为有毒气体暴露时间；q为有毒气体浓度；c为有毒组分特征系数，x是伤害率函数求解的自变量。

6、进一步，模拟场地内有毒气体的浓度变化情况的方法为：使建立的有毒气体泄漏模型在无气体泄漏时稳定运行若干时间；随后，在所述有毒气体泄漏模型中某处设置气体泄漏，并设定气体泄漏流量；监测整个泄漏过程中有毒气体泄漏模型场地内各位置处的有毒气体组分浓度变化情况。

7、进一步，根据所述有毒气体组分浓度变化情况，对有毒气体泄漏模型场地内各有毒气体组分浓度随时间变化情况作图，生成有毒气体组分浓度记录图。

8、进一步，所述扩散动态仿真可通过流体仿真软件fluent、flacs或kfx实现。

9、进一步，所述根据所述伤害率获得各个有毒气体的危险区域的方法为：设置有毒气体泄漏模型场地中各位置的伤害率上限；计算场地各个位置处各有毒气体组分的伤害率；将所述伤害率达到伤害率上限的位置标识出来；连接所有伤害率达到伤害率上限的位置，形成一个封闭区域，所述封闭区域为各个有毒气体的危险区域。

10、进一步，所述参考点的位置根据场地内人员活动范围和频次确定。

11、进一步，所述有毒气体包括：一氧化碳和硫化氢。

12、本发明还公开了一种确定有毒气体保护装置关断时间的系统，包括：动态仿真模块，用于针对有毒气体泄漏工况开展扩散动态仿真，模拟场地内有毒气体的浓度变化情况；伤害率计算模块，用于根据所述有毒气体的浓度变化情况计算场地内各有毒组分的伤害率；危险区域获得模块，用于根据伤害率上限获得各个有毒气体的危险区域；关断时间确定模块，用于判断所述有毒气体的危险区域内是否存在参考点，若存在，则缩短关断时间，并重复上述步骤，直至所述有毒气体的危险区域内不存在参考点；若不存在，则输出有毒气体保护装置的关断时间。

13、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述任一项所述的确定有毒气体保护装置关断时间的方法。

14、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

15、1、本发明中方案能够客观、定量、准确的确定场地内有毒气体泄漏情况下保护装置的合理关断时间，通过有毒气体组分记录图可以快速的获得有毒气体浓度的分布情况，可以获得有毒气体超过伤害率上限的区域，避免有工作人员误入危险区域造成的伤害，确保人员安全。

16、2、本发明中方案解决了以往只能依靠经验的定性分析方法，现在有了定量计算的方法，通过确定合理的关断时间，避免了关断时间过长毒害危险性增大，人员中毒死亡的风险；同时不建议关断时间太短，避免关断阀门选型冗余，经济成本过度投入。

技术特征：

1.一种确定有毒气体保护装置关断时间的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的确定有毒气体保护装置关断时间的方法，其特征在于，所述伤害率的计算公式为：

3.如权利要求1所述的确定有毒气体保护装置关断时间的方法，其特征在于，模拟场地内有毒气体的浓度变化情况的方法为：

4.如权利要求3所述的确定有毒气体保护装置关断时间的方法，其特征在于，根据所述有毒气体组分浓度变化情况，对有毒气体泄漏模型场地内各有毒气体组分随时间变化情况作图，生成有毒气体组分记录图。

5.如权利要求1-4任一项所述的确定有毒气体保护装置关断时间的方法，其特征在于，所述扩散动态仿真通过流体仿真软件fluent、flacs或kfx实现。

6.如权利要求1-4任一项所述的确定有毒气体保护装置关断时间的方法，其特征在于，所述根据所述伤害率获得各个有毒气体的危险区域的方法为：

7.如权利要求1-4任一项所述的确定有毒气体保护装置关断时间的方法，其特征在于，所述参考点的位置根据场地内人员活动范围和频次确定。

8.如权利要求1-4任一项所述的确定有毒气体保护装置关断时间的方法，其特征在于，所述有毒气体包括：一氧化碳和硫化氢。

9.一种确定有毒气体保护装置关断时间的系统，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-8任一项所述的确定有毒气体保护装置关断时间的方法。

技术总结本发明属于油气集输技术领域，涉及一种确定有毒气体保护装置关断时间的方法和系统，包括：针对有毒气体泄漏工况开展扩散动态仿真，模拟场地内有毒气体的浓度变化情况；根据有毒气体的浓度变化情况计算场地内各有毒组分的伤害率；根据伤害率获得各个有毒气体的危险区域；判断有毒气体的危险区域内是否存在参考点，若存在，则缩短关断时间，并重复上述步骤，直至有毒气体的危险区域内不存在参考点，若不存在，则输出有毒气体保护关断时间。其能够客观、定量、准确的确定场地内有毒气体泄漏情况下的合理关断时间。技术研发人员：马晨波,张明,陆心怡,刘向东,宫景雯,衣华磊,郝蕴,胡冬,贾创受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2