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。     

FPSO系统火灾风险因素综合评价方法及应用北大核心CSCD

采用基于结构熵权和多属性理想现实比较分析的方法对浮式生产储油(FPSO)系统的火灾风险进行定性和定量分析。利用改进的结构熵权法对评估指标进行赋权,通过计算火灾风险因素实际评判矩阵与理想评判矩阵间的偏差度对其排序,以识别影响系统安全的关键火灾风险因素;通过与多准则妥协解排序法、逼近理想解排序法等方法的计算结果进行对比,验证该方法的合理性和优越性。结果表明,油气处理及储存区电气故障、特定危险区域误操作、特定危险区域明火、油气处理及储存区域碰撞或摩擦火花、油气处理及储存区明火是重要程度较高的5个火灾风险因素。     

落石冲击作用下架设油气管道响应分析

针对影响油气管道安全运营的落石冲击问题,基于弹塑性力学、Cowper-Symonds本构模型和有限元方法,建立了球形落石冲击油气管道的计算模型,对管道动态响应过程进行了数值模拟。对冲击速度、落石半径、管道内压力和落石冲击位置进行了参数敏感性分析,研究了各参数对管道冲击变形的影响规律。结果表明:落石的冲击能量主要用于管道塑性变形;冲击过程中,落石与管道的接触区域由初始的椭圆斑逐渐变成了椭圆环;管道塑性变形随着冲击速度和落石半径的增大而增大,随内压和落石偏移度的增大而减小。该研究工作为油气管道的安全评价及防护工程的设计提供了参考依据,对保障油气安全运输具有重要的工程意义。     

风暴灾害下海洋油气工业重大事故演化层次研究

为保证风暴灾害等极端环境下海洋油气作业安全,提出基于扎根理论和决策实验室分析法-解释结构模型(DEMATEL-ISM)的事故演化层次研究方法.首先,通过风暴灾害下海洋油气工业重大事故案例的统计分析,探讨事故发生与外部环境因素和内部特征因素的相关关系;然后,利用程序化扎根理论开展自下而上的客观归纳,对事故致因因素编码并形...     

高温-动态冲击作用下页岩微纳米孔隙结构演化特征

为阐明甲烷原位燃爆压裂载荷对页岩储层的微观改性特征,开展高温-动载协同作用下页岩微纳米孔隙结构的演化特征研究,选取典型页岩样品,综合应用3D轮廓测量、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD),分析高温-动态冲击作用后的页岩碎块的宏微观粗糙特性、孔裂隙结构及矿物组分随高温的变化特征。结果表明：随温度升高,页岩断面毫米级粗糙度先略有降低后急剧升高。随温度升高,页岩有机质纳米孔减少,石英中出现复杂裂缝,碳酸盐矿物产生气孔,黏土矿物层间结构破坏,页岩体孔隙度由常温的1.488%逐渐上升至700℃的1.997%。不同高温下页岩物性组成差异显著,XRD定量分析结果显示,石英的质量占比升高,方解石和白云石总占比降低,从微纳米尺度说明燃爆载荷对页岩储层有改性效果。     

B/S构架下基于JavaEE与Comet技术的油气泄漏实时监控系统

针对传统WEB监控技术实时性较差、服务器负担重、监控人员任务繁琐等问题,提出了一种基于JavaEE(Java 2 Platform Enterprise Edition)与Comet技术(服务器推技术)的油气泄漏实时在线监控技术。该技术采用多层B/S(Browser/Server)模式软件体系结构,充分利用JavaEE分布式计算平台的优越性,建立了基于Comet目标参数实时在线监控技术的系统模型。通过实时监控实例,对其工作性能进行了验证,实现了实时、远程应急管理与控制。     

爆炸冲击环境下内凹蜂窝型梯度结构响应特性研究*

为提升应急救援人员防护服抗爆能力,减少爆炸事故中人员伤亡数量,以内凹蜂窝型梯度结构为研究对象,采用爆炸冲击实验与数值有限元法相结合的研究手段,通过改变胞元尺寸与胞元凹角对梯度蜂窝结构进行优化,分析梯度结构在爆炸冲击环境下冲击波衰减效率和力学响应规律。结果表明:同等质量条件下,内凹蜂窝结构尺寸梯度为2.58 mm-3.40 mm-2.58 mm、角度梯度30°-22.5°-30°时对冲击波的衰减效应最佳,衰减效率分别为85.44%,82.29%。研究结果可为同时满足轻质、高强抗爆要求的防护服结构设计提供技术支撑。     

内凹型蜂窝结构在冲击载荷作用下的力学行为及响应特性研究

为减少危险化学品爆炸事故造成的大量应急救援人员伤亡,提升应急救援人员防爆服的防爆能力,有效抵御由爆炸产生的冲击波、破片及高温对人体造成的伤害。研究了具有负泊松比效应的内凹蜂窝结构,通过准静态及激波管冲击实验,对比分析了传统蜂窝结构与内凹蜂窝结构在力学特性、吸能效果与冲击波衰减效率等方面的差异;通过改变内凹蜂窝中结构单元的凹角、尺寸以及构成蜂窝结构的原材料实现对蜂窝结构的优化设计,并对优化后的蜂窝结构吸能特性以及冲击波在结构中的衰减规律进行研究和综合分析。结果表明:内凹蜂窝结构单元的最佳尺寸为3.4 mm,最佳凹角为30°,最佳材料为钛合金。研究成果为寻求同时满足轻质高强、抗冲击和吸能效果要求的结构设计方案提供了理论基础。     

2 000 m超深水水下分离器泄漏油气扩散特性研究

深水水下分离器服役过程中由于腐蚀、地质灾害和环境高压作用,存在失效泄漏风险。针对2 000 m超深水水下分离器可能存在的失效泄漏问题,基于计算流体动力学CFD方法,建立分离器失效泄漏后果数值仿真分析模型,对分离器泄漏场景进行模拟与分析,研究2 000 m水深条件下分离器泄漏油气扩散规律,并考虑不同泄漏位置对油气扩散行为的影响。结果表明:水下分离器泄漏包括压力扩散和自由扩散两个阶段,压力扩散阶段历时极短,自由扩散阶段耗时较长;泄漏口位置对泄漏结果有较为明显的影响,分离器上部泄漏,油气全部溢出,分离器中下部泄漏,大部分油气保留于分离器内部,最终形成分明的油气水界面;分离器内部压力随时间迅速上升,t=0.25 s左右接近于20 MPa,后期在20 MPa左右呈极微小波动,泄漏速率随分离器内部压力增大迅速减小,达到最低点之后,呈微小波动状变化。     

穿越城市生活区的天然气管道泄漏连锁爆燃后果评估研究

为评估城市天然气管道泄漏连锁爆燃事故后果,基于计算流体力学(CFD)方法构建穿越城市区域的天然气管道泄漏连锁爆燃后果预测与评估模型,以某城市生活区域为例,在城市生活区域建筑物内风场流动计算的基础上,模拟风场作用下可燃气体在城市建筑物空间内的运移规律,预测可燃气云的积聚区域;考虑意外点火的情况,计算城市生活区域内可燃气云爆燃灾害特征,预测爆燃超压、热辐射和高温的影响。研究结果表明：由于建筑物之间的阻挡与反射作用,建筑物下风向有明显的低风速区域,并在一定时间段后扩散过程趋于稳定;在爆燃火焰作用下,高温和热辐射会造成建筑物部分钢结构发生失效变形。     

陆上油田油气集输站场安全现状评价探讨

陆上油田油气集输站场安全现状评价的目的是根据该类站场安全管理和设施设备运行现状,查找出生产运行过程中各个系统存在的事故隐患,并提出针对性、技术可行性、经济合理性的安全对策措施建议。本文从安全管理和安全技术方面对油气集输站场安全现状评价的重点、存在的主要隐患、隐患产生的主要原因进行了阐述,对于加强油气集输站场的安全管理、生产过程中的安全运行和隐患治理资金的合理投入具有一定的现实意义。     

油气管道剩余强度评价方法适用性研究

为了研究油气管道剩余强度评价方法的适用性,介绍了完整管道失效压力的计算方法以及NG-18,B31G,DNV RP-F101和PCORCC等4种计算含缺陷管道剩余强度的方法。对4种方法中的流变应力和膨胀系数进行了分析,同时采用4种计算方法计算了30组不同钢级管道的剩余强度。结果表明:流变应力的选取对中低强度钢管的影响较大,对中高强度钢管的影响较小,当管道钢级为X80及以上时,流变应力对剩余强度计算结果的影响可以忽略不计;各评价方法中,改进的B31G中的膨胀系数表达形式更加接近实际情况; NG-18和B31G适用于评价中低强度的钢管,其中,改进的B31G结果更为准确;DNV RP-F101和PCORCC适用于评价中高强度的钢管,其中,DNV RP-F101的计算结果优于PCORCC的计算结果;对于高钢级管道的评价方法还需要进一步研究和改进。     

油气管道本质安全影响因素分析及启示

管道运输是油气运输的主要方式,为了研究油气管道本质安全的影响因素和薄弱环节,通过分析美国和加拿大油气管道的事故原因,识别了3种影响因素和7个薄弱环节;通过统计管道工程各阶段的事故和影响因素的数量,分析了每个阶段存在的本质安全问题。结果表明:施工阶段的事故和影响因素的数量远多于其他阶段;施工和制管阶段的影响因素种类多,事故原因分散,本质安全提升难度较大;设计和运营阶段的影响因素种类少,事故原因相对集中,本质安全提升难度相对不大;各阶段都存在技术和管理的不足。根据油气管道本质安全影响因素分析结果,得出管道本质安全5个方面的启示。     

Numerical study of dynamic response and failure analysis of spherical storage tanks under external blast loading

The performance of energy infrastructures under extreme loading conditions, especially for blast and impact conditions, is of great importance despite the low probability for such events to occur. Due to catastrophic consequences of structural failure, it is crucial to improve the resistance of energy infrastructures against the impact of blasts. A TNT equivalent method is used to simulate a petroleum gas vapor cloud explosion when analyzing the dynamic responses of a spherical tank under external blast loads. The pressure distribution on the surface of a 1000 m³ spherical storage tank is investigated. The dynamic responses of the tank, such as the distribution of effective stress, structural displacement, failure mode and energy distribution under the blast loads are studied and the simulation results reveal that the reflected pressure on the spherical tank decreases gradually from the equator to the poles of the sphere. However, the effects of the shock wave reflection are not so evident on the pillars. The structural damage of the tank subjected to blast loads included partial pillar failure from bending deformation and significant stress concentration, which can be observed in the joint between the pillar and the bottom of the spherical shell. The main reason for the remarkable deformation and structural damage is because of the initial internal energy that the tank obtained from the blast shock wave. The liquid in the tank absorbs the energy of impact loads and reduces the response at the initial stage of damage after the impact of the blast.     

煤油气共生矿井瓦斯含量主控因素分析及工作面瓦斯治理

针对崔家沟煤矿煤油气共生、瓦斯含量分布复杂、瓦斯涌出不均的特点,在分析瓦斯含量影响因素的基础上,采用灰熵关联分析法确定影响瓦斯含量的主控因素,通过顶板岩层含油强度研究2303工作面瓦斯含量分布规律,提出2303工作面瓦斯治理方案并进行应用。结果表明:顶板岩层含油强度与瓦斯含量的灰熵关联度最大为0.993 3,是影响崔家沟煤矿4-2号煤层瓦斯含量的主控因素;根据顶板含油强度可将2303工作面划分为2个瓦斯含量分布单元;采取高位钻孔与顶板走向长钻孔相结合的工作面瓦斯治理方案可有效降低高瓦斯含量分布单元回采时回风流中的瓦斯浓度,能有效确保工作面的安全高效回采。     

油气管道风险分析的质量评价研究

从风险分析的不确定性入手,建立了管道风险分析的质量评价观点.基于油气管道风险分析的实施步骤,提出用检查表法对风险分析的完整过程进行质量评价,利用风险评价员的一致性和有效性指标对其评价结果进行质量优劣评定.鉴于油气管道风险分析中普遍采用评分指标法对事故发生概率进行估计,依据采取这种行为所要承担损失风险的大小程度,提出用风险函数法对这种半定量评价法的合理性进行质量评价.实例应用分析表明,本文提出的质量评价方法不仅可以辨识风险分析过程中的人因缺陷,而且可对油气管道风险分析结果的质量进行量化评价,有利于提高人们对风险分析结果的认同度.     

石油天然气钻井工程风险量化技术

基于风险的概念,在对石油天然气钻井工程设计、工艺设备、施工管理、复杂情况和事故等总体分析的基础上,提出钻井工程风险量化方法———风险评估指数系统。此方法结合科学计算和专家经验,确定了固有风险指标、事故易发性指标和后果严重度指标等三个指标及量化标准,并将钻井工程风险划分为4个等级,最终建立了由指数体系、评分体系、风险分级标准组成的风险评估系统。本方法可用于专业机构的风险评估,也可用于安全管理部门的检查,以指导采取相应措施降低工程的危险性。