浅海平台油气火灾事故模拟评估应用

全球海洋油气开发重特大火灾事故频发,油气生产安全面临严峻挑战,以我国浅海某中心平台组为研究对象,对可能发生的三相分离器喷射火火灾、管线交叉处喷射火火灾、生产平台池火火灾以及储罐平台池火火灾,采用FDS软件建立该平台组的火灾动力学模型,对油气泄漏后火灾的发展态势、火场温度、热辐射强度、设备温度以及不同火灾工况的对比分析,研究火灾发生后对人员伤害,以及平台上油气管线、分离器、油气储罐、平台栈桥等重要设备安全性的影响,并提出操作人员和重要设备的安全距离。针对火灾事故风险控制提出建议措施,对海上火灾风险分析未来研究方向进行阐述。     

油气泄漏火灾下FPSO热-结构耦合分析

针对FPSO油气泄漏引发的火灾风险,建立热-结构耦合分析模型,采用ANSYS Workbench软件对工艺区设备泄漏、火灾事故及灾害下结构响应进行数值模拟,重点分析工艺处理模块Ⅰ区设备温度分布及热变形情况。通过对比不同油气泄漏速率和环境风速下火灾发展、危害范围和结构受损程度,探讨油气泄漏孔孔径和风速对火灾后果的影响。结果表明:稳定发展火灾下工艺处理模块Ⅰ区设备周围环境维持高温状态;泄漏孔附近结构受损最严重,原油热处理器受火灾损害发生大的变形;随泄漏孔孔径增大,火灾危害范围扩大,结构发生大变形的区域增大,d=40 mm时原油热处理器受损最严重,d=60mm时结构受损区域最大,大部分结构受损程度加剧;来风风速的变大使得火灾更加剧烈,设备受损区域扩大,受损程度加剧,结构火灾风险加大。     

海洋平台井喷含硫天然气扩散危险区域研究

针对海洋酸性气田开采过程中含硫天然气井喷失控扩散问题,采用CFD方法建立井喷含硫天然气扩散后果预测与评估模型。综合考虑天然气爆燃与硫化氢毒害风险因素,对不同场景条件下的含硫天然气扩散过程开展数值模拟,研究硫化氢浓度、风向、风速等因素对含硫天然气扩散行为的影响,预测和评估天然气扩散所形成的危险区域和硫化氢气体扩散所形成的毒害范围。研究表明:随着硫化氢浓度的增加,燃爆区域无明显变化,而毒害区域明显增加;船艉来风导致的事故后果最为严重,左、右舷来风有利于危险气体的扩散与消散;风速越大,燃爆区域和毒害区域范围越小,但是在船艏来风且风速较大的工况下,硫化氢气体竖直扩散距离降低且逐渐贴近生活区,容易造成作业人员中毒事故的发生。     

泄漏油气燃爆灾害下FPSO结构响应分析

为评估FPSO泄漏油气燃爆事故中结构损伤风险,采用等效TNT法结合AUTODYN软件分析结构在爆炸冲击波下动态响应,分析其塑性、变形及应力分布,评估不同工况下结构损伤程度。结果表明,TNT起爆后冲击波高速传播,10ms时已覆盖工艺I区,经反射叠加耦合后破坏力增强;原油热处理器和电脱盐器发生失效和变形,生产甲板边缘位置受约束较小,发生较大变形,部分区域屈曲破坏;参与反应的油气越多,相同结构等效应力及变形越大,大应力、大变形区域分布越广;d=60mm时部分结构完全失效。     

非典型约束形式下海洋平台波纹板舱室抗爆能力评估

针对非典型约束条件即底部端面梁固定约束、其他各端面梁连接约束的海洋平台关键舱室,其波纹板舱壁在油气爆炸载荷下抗爆能力研究不足,采用数值模拟方法,结合考虑材料应变率效应的实验验证,分析爆炸载荷下舱壁动力响应及破坏模式。由传统位移指标不能准确评估该模型的抗爆能力,提出基于应变的评价指标,以此建立P-I评估曲线。研究表明舱壁与底部端面梁连接部位首先达到最大破裂应变发生破裂,其为超压与冲量共同作用结果;舱室可抵抗超压40 kPa、冲量230 kPa·ms的载荷而不发生塑性变形;舱室可抵抗超压85 kPa、冲量400 kPa·ms的载荷而不发生破裂。提出的以应变为指标的P-I曲线可量化舱壁损伤评估区间,结合爆炸载荷值,准确评估舱壁抗爆能力及损伤大小,为工程人员优化舱壁抗爆能力、确定灾后控制措施提供指导。