[發明專利]一種模擬高含硫天然氣泄露環境的實驗系統及方法

在審

• 申請號: 201810780913.8
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN109211478A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 麻宏強;伍丹丹;銀永明;劉德緒;韓建平;龔金海;尚德彬;王軍;王秀麗;張堯;吉俊毅;謝天天;李禹;劉誠
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化中原石油工程設計有限公司;蘭州理工大學;中原油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G01M3/02
• 分類號: G01M3/02;G01D21/02
• 代理公司: 濮陽華凱知識產權代理事務所(普通合伙) 41136
• 代理人: 王傳明

本發明屬于石油化工領域，具體涉及一種模擬高含硫天然氣泄露環境的實驗系統及方法。一種模擬高含硫天然氣泄露環境的實驗系統，包括粘土測試單元區、沙土測試單元區和巖土測試單元區，三個測試單元區的布置結構一致；所述的每個測試單元區都包括有用于實驗氣體的儲存和控制的儲氣區、用于測試管道泄露時的各參數的實驗區和用于實驗土石的堆積、混合、分離以及大型實驗用機械設備停放的操作區。本發明可以對各種高含硫天然氣泄露環境進行安全的模擬和實驗，滿足模擬高含硫天然氣管道泄露環境實驗的需求。

技術領域

本發明屬于石油化工領域，具體涉及一種模擬高含硫天然氣泄露環境的實驗系統及方法。

背景技術

長期服役的氣田集輸天然氣管道由于各種自然(腐蝕環境下管道的老化、埋管土壤潮濕及溫度變化、地質不均勻沉降等)或人為破壞等因素使管道遭到破壞，導致管道天然氣泄露事故的發生。氣田的天然氣中通常會含有高濃度硫化氫氣體，硫化氫是劇毒氣體，微量吸入即可致人死亡，因此一旦發生泄露，不僅會造成巨大的資源和經濟損失，同時泄露的硫化氫是劇毒氣體，微量吸入人體即可致人死亡，還嚴重威脅人民的生命財產安全。

集輸天然氣管道中，氣體壓力高達7～9MPa，當天然氣發生泄露時，泄露處管道的溫度場、應力場、聲場均會發生變化。對氣田集輸天然氣管道的泄露狀態的各種場的變化進行研究，就可以獲取天然氣泄露監測的數據資料，通過分析數據資料就可以確定監測方法。這些研究的前提是有真實可靠的天然氣管道泄露環境，但是出于安全考慮，真實的高含硫天然氣泄露環境難以實現，當前的高含硫天然氣管道泄露研究往往以仿真和計算為主，缺少可靠的實驗驗證。

因此，當前迫切需要一種模擬高含硫天然氣泄露的實驗系統及方法，可以通過調節實驗裝置和參數，從而得到不同的泄露速度，不同的泄露點位置，不同的管道埋藏深度，不同的土壤性能，對各種高含硫天然氣泄露環境進行安全的模擬和實驗，獲取數據資料，為高含硫天然氣泄露監測提供可靠的實驗保障。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的問題提供一種模擬高含硫天然氣泄露環境的實驗系統及方法，該系統可以對各種高含硫天然氣泄露環境進行安全的模擬和實驗，滿足模擬高含硫天然氣管道泄露環境實驗的需求。

本發明的技術方案是：

一種模擬高含硫天然氣泄露環境的實驗系統，包括粘土測試單元區、沙土測試單元區和巖土測試單元區，三個測試單元區的布置結構一致；所述的每個測試單元區都包括有用于實驗氣體的儲存和控制的儲氣區、用于測試管道泄露時的各參數的實驗區和用于實驗土石的堆積、混合、分離以及大型實驗用機械設備停放的操作區。

所述的儲氣區內設置地下儲氣罐、若干二級氣體儲罐和高壓輸氣管道，所述的地下儲氣罐通過高壓輸氣管道與每個二級氣體儲罐連通，二級氣體儲罐分別給實驗區提供所需氣體。

所述的實驗區包括五個獨立的實驗坑道、若干隔離墻和地下排水管道；相鄰的實驗坑道之間地下部分通過地下擋土墻隔開，地上部分通過隔離墻分割，所述的實驗坑道內掩埋有試驗管道，不同實驗坑道內的試驗管道分別與一個二級氣體儲罐連通，所述的每個實驗坑道內的兩端處分別設置有地下排水管道。

具體的，所述的二級氣體儲罐設置于地下隧道內。

具體的，所述的實驗坑道的上方設置有可折疊雨棚板。

具體的，所述的實驗坑道的上半部分深度為0～2.5m，是可反復操作的挖埋區域，用于掩埋試驗管道、實驗用傳感器和進行試驗；實驗坑道下半部分深度為2.5～5m，是土石基礎區，用于提供基本的土石基礎。

一種使用如上所述模擬高含硫天然氣泄露環境的實驗系統進行模擬實驗的方法，包括如下步驟：

一、實驗前準備工作，首先根據實驗大綱或者實驗條件的規定，對氣體壓力、泄漏時間、埋藏深度、土石堆料成分包括濕度、密度和力學性能和實驗管道的規格進行配置；