基于FLACS的海上钻探平台井喷爆炸事故后果模拟分析*

为研究海上钻探平台井喷燃爆事故后果,运用FLACS软件对某深海钻探平台井喷爆炸事故进行模拟,研究在不同事故场景下气云爆炸发展过程及平台荷载分布规律,讨论井喷速率、风向、点火位置等对爆炸超压的影响。研究结果表明:随泄漏速率增加,爆炸强度和爆炸范围均增大,爆炸严重程度不仅与井喷速率密切相关,同时也受平台结构影响;点火位置会对爆炸超压产生影响,在可燃气体与空气混合气体比例为化学理论当量比处点燃气体,生活区承受的爆炸超压最大;在设施及建构筑物分布较为密集、拥塞度较高的地方产生的爆炸超压更大。研究结果可为可为平台的阻隔防爆性能设计与应急响应提供指导。     

水下气体泄漏海面火灾后果预测及评估

为评估水下气体泄漏在海面形成的火灾后果,针对某海洋钻井平台上风向浅层气井喷导致的火灾场景,构建水下泄漏海面气体火灾后果预测与评估模型;模拟分析风载荷作用下的海面气体火灾演化过程,预测火灾高温和热辐射通量的时空分布特征;评估海面气体火灾对临近下风向海洋钻井平台钢结构及作业人员安全的影响。结果表明:海面气体火灾在风载荷作用下约40 s达到稳态,稳态火焰几乎覆盖整个海洋钻井平台上部,最大火焰高度约96 m;整个海洋平台都会受到火灾高温和热辐射的影响,火灾影响区域的最高温度达到1 500℃,热辐射通量为539 kW/m~2;持续的高温和热辐射作用会使平台钢结构发生断裂或坍塌,造成作业人员严重伤亡。     

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。     

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。     

中国海油:有条不紊提升全员安全技能

海洋石油作业被认为是风险系数较高、风险较大的行业,具有技术要求高、施工难度大、海上自然环境条件恶劣、海上设施空间小、人员集中、远离陆地和逃生困难等特点,易发生群体伤亡事故,且事故救援困难,易造成重大事故灾害。历史上发生的海洋石油作业事故屡见不鲜,如1988年7月英国北海Piper Alpha平台爆炸着火事故,1979年11月渤海2号钻井船翻沉事故,2010年4月墨西哥湾"深水地平线"钻井平台井喷爆炸着火溢油事故等,都造成了大量人员伤亡和环境污染。     

海上钻井平台安全风险预警模型应用研究

2010年美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台爆炸和2011年我国蓬莱钻井平台井涌事故,引发社会各界对海上钻井平台安全问题的关注.介绍了海洋钻井平台的组成结构,对海洋钻井平台的危险源进行了系统辨识,试图通过对海上钻井平台作业现场危险因素加以观察,诊断、分析警源、警情,警兆,警级,结合专家意见,从人员、设施设备、安全管理、工程地质、海上环境等几个方面建立海上钻井平台安全风险预警体系,采用改进的层次分析法,得出指标权重,构建海洋钻井平台安全风险预警模型,得到量化的预警结果.并通过对某钻井平台的实例分析,提出安全风险的预控对策,以期本模型对海上钻井平台的事故的发生起到一定的防范作用.     

井喷点火过程天然气爆炸后果分析

井喷失控事故发生后，尽快点火是减少人员伤亡的最有效措施之一。然而，点火过程中一旦发生天然气爆炸，其可能的爆炸伤害范围、破坏范围以及是否在可接受风险范围，就成为决策能否点火的关键。本文应用蒸汽云爆炸的肿当量模型和冲击波峰值超压模型，提出了天然气井喷失控后，发生天然气爆炸的人员死亡区、重伤区和轻伤区的计算方法；假设井喷的天然气无阻流量，计算了可能的人员伤害范围，并对计算结果进行了分析。分析发现，在井喷失控后，最大限度地减少井喷失控时间，以及最大限度地防止天然气在某一区域的大量积聚，是减轻井喷失控天然气爆炸后果的最佳措施。     

海上钻井职业伤害事故统计分析及预防对策

我国海洋油气产业正处于高速发展期,职业伤害事故在海洋油气开采特别是海上钻井过程中频繁发生,不仅严重影响作业进度和工程质量,而且造成人员伤亡,预防职业伤害事故至关重要。首先对亚太海域钻井职业伤害事故按照工种、作业类型、事故发生位置、人员受伤部位、工龄进行统计分析,然后分析事故的原因,总结事故发生规律,找到预防海上钻井职业伤害事故的重点监督工种、重点保护部位并提出重视新人的安全教育,加强安全监督,做好警示标志,减少事故高发位置人员的数量等预防对策,并为进一步改善海上钻井安全水平提出建议。     

关注高发的海上钻井作业夜间事故

正海上石油钻井是一个多工种、多工序、立体交叉、连续作业的系统工程。在海上石油钻井作业过程中,由于钻井作业环境恶劣,以及设备、人员、环境和管理上的缺陷等众多危险因素的存在,决定了海上钻井是一个相对高危的行业,钻井作业过程中的事故发生率也相对较高。某海上钻井服务公司2012年共发生8起事故,其中6起事故发     

海上钻井平台井喷事故人因失误分析

井喷是海上钻井平台的重要威胁，而人因失误又是造成井喷的主要原因，所以对井喷事故人因失误分析对指导海上钻井安全有重要意义。本文建立了井喷事故人因失误类故障树模型，并对此进行定量分析。根据井喷事故的4个指标并结合风险图得到降低风险所需的置信水平，然后使用训练屏障和 GPS 定位屏障将风险降低到可接受水平。最后通过蝴蝶结模型将安全屏障对风险的影响清楚的展示出来，为人因失误的预防和控制提供指导。     

天然气钻井井口安全距离研究分析

分析天然气钻井井场可能发生的事故类型及事故的破坏程度,选择适合的事故后果模型,对天然气井井喷失控后可能发生的蒸气云爆炸及硫化氢扩散的后果进行量化分析,根据超压-冲量准则、热剂量准则和硫化氢扩散行为规律,计算出爆炸波、爆炸火球及硫化氢扩散的危害范围。笔者建立了天然气钻井井口安全距离的计算模型,并提出一种确定安全距离的方法。通过计算给出不同无阻流量、不同硫化氢体积含量的20种条件下的天然气钻井井口安全距离,并应用该模型对某含硫气井井口安全距离进行了计算。实例表明,该方法具备实用性,值得在天然气井选址规划中推广和使用。     

石油钻井行业违章分析与应对

正违章是事故的根源,通过对某钻井公司近5年20余起有人身伤害的事故调查发现,仅有一起事故中受伤人员无违章现象,这仅有的一起受害人未违章的事故,也是由于他人违章造成的。一定意义上说,事故的发生多数因人员违章造成的,不论是设备保养不到位,还是操作方法不正确,或是工作环境影响等,起决定意义的仍然是作业人员。1钻井作业特点(1)设备特殊性。钻井施工机械多为钻井石油专用机械,设备的特殊性、单一性决定了研发的局限性,更新频率远不及市场通用设备更新,     

基于PHAST软件的站场冷放空燃爆事故模拟分析

为提高天然气长输管道阀室冷放空作业的安全性,针对冷放空作业中的意外闪燃、爆燃事故现象,基于UDM模型并运用PHAST计算机软件,先模拟了泄放气体发生闪燃事故的影响域,分析冷放空气体闪燃范围随风速、大气稳定度、放空压力及放空速率4种影响因素而变化的趋势;后又讨论了放空速率对爆燃超压伤害范围的影响。结果表明:闪燃范围随风速、大气稳定度、放空压力及放空速率增加而递增,后两者对其影响较大,应重点关注并控制;在模拟工况下,最远轻伤距离达60 m,因此在实际工程中,控制放空速率对减轻意外燃爆事故的后果极为重要,应注重对放空作业参数的调整。     

大尺度障碍物与泄爆面对天然气内爆炸的协同作用规律研究

为阐释民用建筑内部大尺度物品与门窗等泄爆面对天然气爆炸灾害的协同作用机制,基于典型厨房空间布局及内部物品特征,借助计算流体动力学技术研究了不同泄爆面开启压力和不同大尺度障碍物体积阻塞率条件下天然气内爆炸火焰速度、爆炸超压的分布规律。研究结果表明:大尺度障碍物与泄爆面对室内天然气爆炸过程具有显著的协同作用,共同促进火焰速度与爆炸超压的显著增长,并缩短峰值超压到达时间;大尺度障碍物的存在虽然显著降低了室内天然气的体积,但从增加房间内湍流源和相对长径比的角度进一步促进了泄爆效应;大尺度障碍物与泄爆面协同作用下,室内火焰速度呈现明显的阶段性特征,并在泄爆面附近发生波动。研究结论可为民用建筑物内气体爆炸事故调查分析和灾害评估提供科学依据。     

井喷失控点火时间与方位探讨

利用计算流体力学方法(CFD)对井喷失控后天然气扩散过程进行研究,在有限元基础上建立模型,采用κ-ε紊流模型求解得出井喷失控后可燃性蒸气云随时间、风速变化的影响情况,求出稳态以后易爆区域的蒸气云形状。取5.0%和15%作为甲烷的爆炸上、下限,在不同区域进行点火求解爆燃结果,通过比较给出推荐的点火时间和点火方位。该研究成果可对井喷失控蒸气云爆燃危害性进行预测,有助于指导井喷失控进行点火放喷工作,避免爆燃事故的发生。     

天然气净化厂内设备设施失效后果定量评价

天然气作为清洁能源,属于易燃易爆介质,突发状况下可能造成严重事故后果。天然气净化场站多分布在城市周边区域,但场站内设备布置比较拥挤,某台设备设施发生失效,可能会对设备本体及邻近设备造成影响,形成财产损失,更严重的情形会造成人员伤亡。本文通过事故后果分析工具SAFETI模拟酸气后冷器在2种风速下,水平方向发生3种不同孔径泄漏时,天然气遇到明火,发生喷射火和爆炸的场景。根据模拟结果,当泄漏介质总量较大时,风速越大,失效后果越严重,因为容器体积小,发生完全泄漏的时间较短,因此风速对其事故后果影响较小;在风速相同的情况下,事故后果影响范围也随着泄漏孔直径的增大而增大。由此可见,最严重的事故后果会发生在风速较大时水平方向的较大孔径泄漏。根据喷射火热辐射和爆炸超压的影响范围,可为后续场站设备安全运行管理提供决策依据。     

煤气化装置泄漏爆炸事故伤害作用区域研究

利用FARO-Phonton三维激光扫描设备结合Microstation软件对某煤气化装置进行精确建模,根据厂区的实际情况设定可能的爆炸事故场景,运用计算流体力学软件FLACS研究不同爆炸事故对周边环境的作用过程及伤害区域,并与传统蒸气云爆炸伤害作用区域计算方法进行了比较分析.对比研究结果显示,基于FLACS的技术方法能综合考虑复杂装置设备对爆炸后果的影响,预测爆炸后空间各个部位超压的变化趋势及规律,能够弥补传统经验公式法的不足,更加适用于煤气化装置爆炸事故状态下应急救援区域的划分与确定.     

含硫化氢天然气井井喷事故应急疏散技术研究

井喷事故后果严重,特别是当井喷物质中含有H2S等有毒气体时,会造成重大的人员伤亡和财产损失.为了研究含H2S天然气井喷事故后的安全疏散问题,建立了含H2S天然气井井喷事故模型,对含H2S天然气井喷事故进行数值模拟.模拟得到了含H2S天然气井喷事故中井喷气体的浓度场分布情况.以此为依据确定安全疏散时间和最小安全疏散半径的计算方法,并通过模拟算例验证了方法的可靠性.     

“我们就是和不完美做斗争”——访中海油服钻井事业部作业安全环保部经理杨军

<正>中海油田服务股份有限公司钻井事业部(以下简称钻井事业部)主要从事海上石油及天然气勘探与开发的钻完井作业。目前,该钻井事业部运营着48个作业平台,包括海上平台、陆地钻井和模块钻机,作业范围遍布我国海域、东南亚、墨西哥湾、中东、澳洲等海域和地区,现拥有动力定位的深水钻井平台、半潜式钻井平台、自升式钻井平台,所有的钻井平台都配有先进的顶部驱动装置、大功率柴油机、泥浆泵,以及大功率振动筛在内的现代净化系统,     

井喷失控可燃性蒸气云形成数值模拟研究

利用计算流体力学方法(CFD)对井喷失控发生后天然气喷射流进行数值模拟研究,在有限元的基础上建立模型,采用紊流模型求解Navier-Stokes方程,计算井喷失控后任意时刻可燃气体浓度分布,考察不同风速对气体扩散的影响,最后得出井喷后易爆蒸气云稳定时间随风速变化规律.数值模拟计算结果与实验结果吻合较好,验证了紊流模型和数值算法的可靠性.该研究成果可对井喷失控后所形成的可燃性天然气易燃区域进行预测,有助于预防井场重大天然气着火、爆燃事故的发生.