基于页岩气返排液中污染气体浓度及扩散模型研究

作     者：成潇潇 刘建国 徐亮 徐寒杨 金岭 束胜全 薛明 Cheng Xiao-Xiao;Liu Jian-Guo;Xu Liang;Xu Han-Yang;Jin Ling;Shu Sheng-Quan;Xue Ming

作者机构：中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 中国石油集团安全环保技术研究院北京102206 

基　　金：国家自然科学基金专项基金(批准号:41941011) 中国科学院前沿科学重点研究项目(批准号:QYZDY-SSW-DQC016) 国家重点研发计划(批准号:2016YFC0201002,2016YFC0803001-08) 安徽省重点研究和开发计划(批准号:1804d08020300) 科技部国家油气重大专项项目(批准号:2016ZX05040-004)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2021年第70卷第13期

页      码：20-28页

摘      要：针对页岩气开发过程中污染气体浓度与扩散分布不确定性问题,利用自主设计并搭建的开放光路傅里叶变换红外光谱(FTIR)测量系统,对返排液中污染气体进行浓度反演,并通过返排液流速及污染源大小,计算出污染源源强.结合现场环境,建立参考坐标,对高斯扩散模型进行数学推导,构建污染源面源扩散模型并进行仿真分析.结果表明:源强、距离、风速、大气稳定度影响气体浓度扩散.对返排液进行80 h连续测量,确定主要污染气体浓度及面源源强.实验结果表明:返排液排放的主要污染气体为丙烷、戊烷、丙烯、一氧化碳、二氧化硫;对应的最大浓度分别4.689,25.494,30.324,0.656,4.620 mg/m^(3).最大面源源强分别为1.9872,10.9750,12.8513,0.2707,1.9064 g/s.结合风速及日间环境情况,选取大气稳定度,将源强代入面源扩散模型,进行污染气体扩散浓度构建,实现对不同污染气体不同位置上浓度分布的实时监测.相对于传统测量方法,利用FTIR方法并结合面源扩散模型,不仅能够实现对污染源的非接触远距离在线测量,还能对污染气体分布进行安全区域划分.

主 题 词：页岩气 污染气体 面源扩散模型 浓度分布 

学科分类：083002[083002] 0830[工学-生物工程类] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0704[理学-天文学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.70.20210017

馆 藏 号：203104334...