法兰垫片式注氮口的制作及应用

石油天然气管道及场站二级及一级动火作业前通常需完成对管道、设备系统进行氮气置换天然气的作业,以确保施工动火作业的安全。而注氮口、注氮器具的选择在一定程度上影响着氮气置换方案的适应性、合理性以及经济性。文章通过对西气东输二线六座分输站场改扩建项目新旧管道动火连头施工前氮气置换的工程实践,提出法兰垫片式注氮口的制作与应用,满足了在运场站不停输及确保施工安全的要求,降低了氮气置换的费用及作业时间。

低瓦斯自燃采空区注氮工艺优化研究

为了分析注氮口埋深和注氮流量对采空区氧化带范围的影响,优化低瓦斯自燃煤层采空区注氮防灭火工艺,采用数值模拟和现场实测相结合的方法,分别模拟了未注氮,注氮流量为设计量且注氮口埋深为15 m、30 m、45 m、60 m和75 m,注氮口埋深为45 m且注氮流量为0.50倍、0.75倍、1.00倍、1.25倍、1.50倍和1.75倍设计量时采空区氧化带范围;现场实测了注氮口埋深为45 m且注氮流量为设计量时采空区氧化带范围。研究结果表明:随着注氮口埋深增加氧化带面积逐渐减小,注氮口埋深分别为15 m、30 m、45 m、60 m和75 m时,氧化带面积为未注氮时的100.8%、96.1%、90.5%、95.0%和79.1%;随着注氮流量增加,氧化带面积逐渐减小,注氮流量为0.50倍、0.75倍、1.00倍、1.25倍、1.50倍和1.75倍设计量时,氧化带面积为未注氮时的95.8%、93.4%、90.5%、87.1%、83.3%和79.2%;增加50%的注氮流量,氧化带面积减小7.9%,减少50%的注氮流量,氧化带面积增加5.9%。现场实测结果与数值模拟结果基本一致。对于9202工作面,合理的注氮口埋深为30~60 m,最佳注氮口埋深为45 m,注氮流量为设计量的1.00~1.50倍比较合适,最优注氮流量为设计量的1.25倍。

刘庄矿综采工作面动态注氮参数的优化

为了研究注氮对采空区遗煤自燃"三带"分布的影响,基于"O"型冒落压实和Bachmat非线性渗流模型,运用Fluent软件对刘庄矿171101工作面采场的漏风分布情况进行了数值模拟,模拟得到的工作面风量分布与现场实测结果基本吻合。在此基础上,利用组分输运模型,对不同注氮位置下的采空区内多组分气体浓度场进行模拟分析,结果表明:注氮前、后的采空区内氧气浓度分布发生了明显的变化,特别是在注氮口附近,氧气浓度降低较为明显;甲烷浓度无明显变化。通过多方案比较,优化得到注氮口设置在距离工作面在10~30 m,注氮效果较佳。

采空区注氮对瓦斯爆炸危险区的影响数值模拟

为研究注氮对高瓦斯矿井采空区内瓦斯爆炸危险区的影响,以安徽许疃煤矿3235工作面为实例,使用COMSOL多物理场耦合模拟软件建立采空区注氮模型,分析了不同注氮流量及注氮位置条件下采空区气体运移规律,并依据线性叠加的数学原理对采空区瓦斯爆炸危险区进行划分,分析其分布特征。通过对比研究发现:随采空区注氮流量的增加,爆炸所需最低浓度的氧气和爆炸极限内的甲烷,分别有向工作面和采空区移动的趋势,瓦斯爆炸危险区的最大宽度以及面积均呈现减小趋势;注氮位置和瓦斯爆炸所需氧气体积分数的危险区域,在一定范围内呈现负相关性。

天然气长输管道阀室工艺流程的优化

针对在生产作业过程中,天然气长输管道阀室存在无法从阀室直接完成干线氮气置换,无法从阀室直接向用户接气的问题。从工艺流程入手,对阀室工艺进行优化改造:合理设置标准注氮口及供气预留口,既可实现从阀室注氮口直接对作业段干线进行氮气置换,又能满足新增用户直接从预留口连头接气的需求。对阀室改造后的新工艺进行HAZOP分析,结果表明:将改造后阀室工艺纳入管道SCADA系统中进行实时监控,并在作业过程中增加气体泄漏检测装置及检测频次,便于新工艺的顺利实施,最大限度保障生产安全。科学合理增设标准阀室注氮接口及供气预留接口,可优化作业流程、提高作业效率、降低作业风险、减小工程量、节约物资成本,保证管道的完整性及下游用户用气不受影响。