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天然氣管道泄露爆炸動力效應(yīng)研究及危險區(qū)

文檔作者：段洪亮文檔來源：陜西延長石油（集團(tuán)）有效責(zé)任公司油氣勘探公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月18日
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化 工 設(shè) 計 通 訊 油氣開采
Chemical Engineering Design Communications Oil and Gas Production
·43·
第43卷第7期
2017年7月
1 天然氣管道泄露爆炸動力效及危險區(qū)域劃分的必要性
天然氣是現(xiàn)代社會發(fā)展的主要資源形式，在現(xiàn)代社會發(fā)
展中占有重要地位，對天然氣管道泄露爆炸動力效及危險區(qū)
域的分析，可以實現(xiàn)社會發(fā)展的整體資源輸送的安全性提升[1]，
為現(xiàn)代社會發(fā)展提供可靠的資源供應(yīng)保障；其次，對天然氣
管道泄露爆炸動力效及危險區(qū)域的分析，是我國西氣東輸?shù)?
大型工程施工建設(shè)的理論基礎(chǔ)，做好天然氣管道泄露爆炸動
力效及危險區(qū)域的規(guī)劃，能夠針對當(dāng)前我國天然氣管道建設(shè)
與資源供應(yīng)中存在的問題，帶來有力的解決途徑，實現(xiàn)天然
氣輸送的資源傳輸結(jié)構(gòu)具有更好的問題解決新途徑，實現(xiàn)現(xiàn)
代天然氣資源應(yīng)用逐步形成合理的層次，為現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)發(fā)
展帶來更有力的發(fā)展結(jié)構(gòu)規(guī)劃需求，從而實現(xiàn)現(xiàn)代社會發(fā)展
的基本動力供應(yīng)結(jié)構(gòu)完善。
2 天然氣管道泄露爆炸動力分析
2.1 天然氣管道泄露傳播距離
天然氣管道泄露爆炸動力分析，與天燃?xì)獾男孤秱鞑ゾ?
離之間存在直接性關(guān)聯(lián)，天然氣擴(kuò)散主要是天熱氣中的甲烷
擴(kuò)散，實施現(xiàn)代天然氣擴(kuò)散氣體的計算中，基于甲烷的基礎(chǔ)上，
實現(xiàn)天然氣的整體數(shù)量上的分析，是實現(xiàn)爆炸振動力分析的
有效途徑?？梢圆扇∮邢拊男问竭M(jìn)行氣體初步估算，例如：
在天然氣泄露計算中，假定氣體流速為自變量[2]，管道內(nèi)的
壓力與泄漏量的傳播距離看作是氣體分析的因變量，當(dāng)氣體
泄露量的數(shù)值發(fā)生變化，依據(jù)相應(yīng)的自變量運(yùn)算公式進(jìn)行氣
體運(yùn)算，可以得到相應(yīng)的氣體輸出計算的整體總量，從而實
現(xiàn)對天然氣的輸出后期擴(kuò)散的范圍進(jìn)行評價，是現(xiàn)代氣體評
價與分析的初始部分。例如：某次天然氣管道建設(shè)前對氣體
擴(kuò)散的泄漏量進(jìn)行分析，假設(shè)自變量為70m，管道內(nèi)部壓力為
50Pa，則依據(jù)密度計算公式，可以得到相應(yīng)的流量的計算結(jié)
構(gòu)數(shù)值變化結(jié)構(gòu)趨勢，實現(xiàn)現(xiàn)代經(jīng)營的基本規(guī)劃結(jié)構(gòu)上的泄
漏量的分析。
2.2 擴(kuò)散系數(shù)
天然氣管道泄露的爆炸動力的分析，可以采用天然氣管道
泄露的擴(kuò)散性分析，一般而言，天然氣管道泄露的擴(kuò)散范圍
的探究，采用網(wǎng)格化分析為主要分析方式，例如：基于天然
氣管道泄露下的初始位置作為原點，并建立網(wǎng)格規(guī)劃結(jié)構(gòu)圖，
建立擴(kuò)大的分布坐標(biāo)，假設(shè)天然氣管道泄露的原點坐標(biāo)為（0，
0），橫坐標(biāo)是天然氣的擴(kuò)散的空間數(shù)，縱坐標(biāo)為擴(kuò)散的速率，
確定天然氣管道泄露的擴(kuò)散范圍，建立氣體計算的相關(guān)數(shù)據(jù)
分析，依據(jù)擴(kuò)散分析的基本結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)現(xiàn)代企業(yè)的綜合控制，
為天然氣管道泄露的危險區(qū)域劃分作基礎(chǔ)。
3 天然氣管道泄露爆炸危險區(qū)域的劃分
3.1 開放性爆炸危險區(qū)域
天然氣管道泄露的開放區(qū)域的計劃，開放性爆炸危險區(qū)
域的預(yù)測，可以建立天然氣爆炸動能和連續(xù)性方程作為區(qū)劃
分的基礎(chǔ)，例如：天然氣體泄露的動能方程計算的公式為：
dp
dt +p ·u→=0
依據(jù)天然氣管道泄露后，氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的熱量因素
進(jìn)行分析，天然氣泄漏的運(yùn)動除了分子內(nèi)部運(yùn)動，同時管道
內(nèi)部的壓力與管道外部溫度變化，都是天然氣開放性爆炸區(qū)
域的影響因素。結(jié)合網(wǎng)格規(guī)劃的相關(guān)性數(shù)據(jù)，對天然氣管道
泄露后的氣體進(jìn)行二維空間的計算，得到計算的最大值和最
小值，假設(shè)氣體運(yùn)行中的d 為15，p 為12，t 為30，依據(jù)計算
公式，可以獲得相應(yīng)的開放性區(qū)域的天然氣爆炸的開放性區(qū)
域的資源結(jié)構(gòu)分析，另一方面，天然氣管道泄露的開放性分析，
也要對天然氣的濃度進(jìn)行綜合檢驗，天然氣的氣體變化的密
度一般具有相應(yīng)的氣體運(yùn)動的上限分析，結(jié)合網(wǎng)格數(shù)據(jù)，對
天然氣的氣體泄露，與空氣中融合密度比重進(jìn)行分配，達(dá)到
對天然氣爆炸的周圍的建筑、人群的范圍進(jìn)行初步評估，從
而實現(xiàn)現(xiàn)代天然氣管道泄露開放性危險區(qū)域的合理規(guī)劃，做
好天然氣管道泄露的開放區(qū)域的劃分。
3.2 沖擊波危險區(qū)域
天然氣管道泄露的危險區(qū)域中，沖擊波區(qū)域也是需要做
好評估的主要區(qū)域，天然氣管道泄露的輻射波對外部人和建
筑的沖擊情況作為分析的重點。其一，依據(jù)氣體輻射公式，
將輻射波分別歸結(jié)為死亡區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)幾部分，例如：
沖擊波的計算公式為：
Δp2=2Δp1+
（i+1）Δp1
2
（i-1）Δp1+2iΔp0
依據(jù)天然氣管道泄露輻射波的計算結(jié)構(gòu)，分別在坐標(biāo)中
確定p 與i 的值，同時對應(yīng)網(wǎng)格坐標(biāo)中的數(shù)據(jù)，整體數(shù)據(jù)分析
結(jié)構(gòu)更加靈活，得到輻射波的輻射的基本結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行輻
射波的等級劃分；其次，輻射波度建筑的損害，也要依據(jù)這
一計算公式，但值得注意的是天然氣管道泄露對建筑的危險
損害，要考慮輻波對建筑的后期影響，其對建筑的損壞評估
上應(yīng)當(dāng)具有相應(yīng)的損壞評估的空間預(yù)留。
4 結(jié)論
天然氣管道泄露，是現(xiàn)代社會資源應(yīng)用的突出性問題，結(jié)
（下轉(zhuǎn)第80 頁）
摘 要：天然氣管道泄露是現(xiàn)代社會發(fā)展的主要危險形式，天然氣管道泄露產(chǎn)生的巨大的震動波容易發(fā)生爆炸?；谔?
然氣管道泄露的爆炸動力為基礎(chǔ)，對天然氣管道泄露爆炸動力效應(yīng)及危險區(qū)域的劃分進(jìn)行分析，為現(xiàn)代天然氣應(yīng)用提供安全
保障。
關(guān)鍵詞：天然氣管道；泄露；爆炸；動力效應(yīng)；危險區(qū)
中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1003–6490（2017）07–0043–02
Study on Dynamic Effect of Explosive Explosive of Natural Gas
Pipeline and Its Hazardous Area
Duan Hong-liang
Abstract ：The leakage of natural gas pipeline is the main dangerous form of the development of modern society.The huge
vibration wave generated by the leakage of natural gas pipeline is easy to explode.Based on the explosion power of natural gas pipeline
leakage，the dynamic effect of natural gas pipeline leakage and the division of dangerous area To provide security for modern natural gas
applications.
Key words ：natural gas pipeline ；leakage ；explosion ；dynamic effect ；hazard area
天然氣管道泄露爆炸動力效應(yīng)研究及危險區(qū)
段洪亮
（陜西延長石油（集團(tuán)）有效責(zé)任公司油氣勘探公司，陜西延安 716000）
收稿日期：2017–05–22
作者簡介： 段洪亮（1985—），男，吉林白城人，助理工程師，主要
研究方向為天然氣開采。
萬方數(shù)據(jù)
新材料與新技術(shù)化 工 設(shè) 計 通 訊
New Material and New Technology Chemical Engineering Design Communications
·80·
第43卷第7期
2017年7月
從圖2 可以看出，云杉木粉的纖維細(xì)胞基本已經(jīng)被破壞，
導(dǎo)致細(xì)胞腔大部分裸露在外；而1 號楊木粉的纖維細(xì)胞大部分
沒有被破壞，2 號楊木粉的粒徑較小，和1 號楊木粉相比，被
破壞的細(xì)胞數(shù)量增加。
2.2 木粉的種類和粒徑對材料性能的影響
將木粉烘干，之后經(jīng)高速和樹脂進(jìn)行混合造粒，最后經(jīng)
過擠出機(jī)擠出成型，將所得到的板材制樣，并對制樣進(jìn)行性
能測試。PVC 份為100phr，當(dāng)木粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是66.7% 時，
在拉伸強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度兩個方面來說，云杉木粉比2 號楊
木粉高，然而，2 號楊木粉比1 號楊木粉高，而且差值較大；
對于彎曲強(qiáng)度來說，大致趨勢也是如此，但是其差值不如拉
伸強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度的差值大。塑料和木粉的兩相界面和所
得制品的性能有著密不可分的關(guān)系，其中，對其起著決定性
作用的因素是木粉的分散程度。木粉分散的程度越高，即越
均勻，則兩相接面積就越大，所得到的的制品的性能就越好。
在SEM 電鏡中可以看出，2 號楊木粉的粒徑小于1 號楊木粉，
則其接觸面積要比1 號鹽母粉的接觸面積大，所以，其各種性
能都比1 號楊木粉好。
上述結(jié)果表明，木粉表面纖維的裸露程度決定了木塑復(fù)
合材料的性能，即細(xì)胞被破壞的程度越嚴(yán)重，表面纖維的裸
露程度就越高，接觸面積越大，性能越好。
2.3 木粉添加量對材料性能的影響
對PVC 木塑復(fù)合材料的性能有較大影響的另一個因素是
木粉的添加量，隨著木粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，沖擊強(qiáng)度不斷下降，
而拉伸強(qiáng)度在木粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.7% 的時候達(dá)到最小值，后逐
漸增加，并趨于平穩(wěn)。隨著木粉用量的增加，復(fù)合材料的彎
曲模量在木粉比例為16.7% 時，達(dá)到最小值，之后逐漸增加；
彎曲強(qiáng)度逐漸降低，在木粉比例達(dá)到34% 時，有最小的彎曲
強(qiáng)度，之后逐漸增加，并趨于平穩(wěn)，達(dá)到58MPa。
沖擊強(qiáng)度下降主要是由于木粉的數(shù)量增加導(dǎo)致沖擊更容
易引起瞬間破壞；而且，隨著木粉用量的增加，一些木粉顆
粒之間會交叉接觸，阻止因外力作用而發(fā)生的形變。當(dāng)木粉
的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小時（16.7%），無法形成連續(xù)相，因此，木粉
顆粒分散不均勻，呈“海島狀”，分散在塑料中，而且，木粉
顆粒之間間距較大，不能相互制約，在外力的作用下，因木
粉顆粒的存在，塑料相會形成銀紋，而其受力屈服會受到阻礙。
隨著木粉數(shù)量的增加（66.7%），由于木粉自身密度較小，而
體積較大，所以使得木粉顆粒之間的間距變小，而且木粉之
間會互相接觸、交叉，使得性能大大提高。
3 結(jié)論
隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們對于材料的要求也在逐漸提高，
漸漸開始不滿足于原有的單一材料，因此，復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。
本文主要研究了PVC 木塑復(fù)合材料的成分以及對PVC 木塑復(fù)
合材料的性能進(jìn)行了分析研究，得出如下相關(guān)結(jié)論：
1）木塑復(fù)合材料的性能和木粉的粒徑以及種類有關(guān)。粒
徑為212μm 的楊木粉所制成的制品的性能不如粒徑為150μm
的楊木粉制品；當(dāng)粒徑相同，均為212μm 時，云杉木粉制品
的性能要好于楊木粉制品的性能，因其表面有較多的裸露的細(xì)
胞腔以及裸露纖維，使得兩相界面能夠更加充分地接觸，因此，
云杉木粉制品的強(qiáng)度較高。
2）隨著木粉用量的增加，PVC 木塑復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度
以及拉伸強(qiáng)度均有小幅度下降，之后提升，并最終趨于平穩(wěn)，
而其沖擊強(qiáng)度隨著木粉用量的增加則會下降。
參考文獻(xiàn)
[1] 鐘鑫，薛平，丁筠. 改性木粉/PVC 復(fù)合材料的性能研究[J]. 中國
塑料，2004，（3）：62-66.
（上接第52頁）
措施，對于不同的開發(fā)區(qū)塊采取不同的開發(fā)方式，使油氣田
的開發(fā)達(dá)到最佳的效果。滿足油氣田生產(chǎn)節(jié)能降耗的技術(shù)要
求，不斷應(yīng)用油氣田生產(chǎn)的新技術(shù)措施，提高油氣田開發(fā)的
水平，逐漸形成數(shù)字化的油氣田生產(chǎn)管理模式。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉曉輝，王建立，劉欣欣. 油氣田開發(fā)新技術(shù)探討[J]. 石化技術(shù)，
2015，（2）.
（上接第49頁）
可持續(xù)發(fā)展性是當(dāng)前石油開采產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。因此，為進(jìn)
一步實現(xiàn)石油開采效益的有效提升，各石油開發(fā)企業(yè)應(yīng)更加
重視對高科技技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳卓. 石油采油工程技術(shù)中存在的問題與對策[J]. 石化技，2016，
（5）：104.
[2] 張傲雪. 石油采油工程技術(shù)中存在的問題與對策[J]. 中小企業(yè)管理
與科技（上旬刊），2015，（12）：110.
（上接第43頁）
合相應(yīng)數(shù)據(jù)，對天然氣管道輸送中存在的安全隱患進(jìn)行綜合
分析，不僅可以及時對危險做出預(yù)測，同時也可以為天然氣
安全輸送帶來更合理的設(shè)計要求，為我國新資源開發(fā)和應(yīng)用
提供更確切的發(fā)展需求，實現(xiàn)現(xiàn)代發(fā)展的資源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的完
善。
參考文獻(xiàn)
[1] 田輝. 天然氣管道泄漏爆炸動力效應(yīng)研究及危險區(qū)域的劃分[D]. 淮
南：安徽理工大學(xué)，2012.
[2] 劉學(xué)通. 爆破振動下埋地天然氣管道的動力響應(yīng)研究[D]. 成都：西
南交通大學(xué)，2015.
（上接第35頁）
制。一定要重視管道的重量不可以直接作用在泵上，防止泵
發(fā)生變形的情況，從而影響到正常的運(yùn)行。
7 結(jié)束語
石油是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常重要的一項能源，對石油管道
進(jìn)行安裝的工作是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，安裝的過程
當(dāng)中必然會發(fā)生很多的問題，這就大大地影響到安裝的進(jìn)度
以及施工的質(zhì)量，石油管道進(jìn)行安裝的過程主要的特點就是：
投資的量非常大而且安裝建設(shè)的規(guī)模特別大等，因此，在對
石油進(jìn)行運(yùn)輸上有著無法替代的作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 王凡. 石油化工工藝管道安裝工程施工管理中的常見問題及處理研
究[J]. 中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，（17）.

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