深水内波条件下井喷原油扩散规律数值仿真分析

为研究深水内波条件下井喷原油扩散问题,基于计算流体动力学CFD方法,建立深水内波条件下的溢油扩散后果预测模型,研究深水溢油在内波流场中的扩散规律,评估溢油在内波流中的上浮时间、扩散距离等关键风险参数,探讨内波工况、井喷流量及海况条件对深水溢油扩散行为和后果的影响。研究表明:泄漏原油喷射涌入海水中形成射流和羽流,向下部海流出口方向偏移,上升至250m处原油破碎分散为小油滴,受内波剪切作用,扩散范围增大,并向上部海流出口方向偏移,溢出点位置位于泄漏口正上方附近;内波流速变化对原油运移至海面所需时间无明显影响,对横向扩散参数有较明显影响;泄漏速率变化对原油的溢出时间和横向扩散参数均有较明显影响;海况条件对原油溢出时间、运移过程和扩散范围均有较明显影响,其中内波条件下,井喷溢油造成的危害最大。     

基于PERT图的LMRP集油罩深水井喷应急作业设计

底部隔水管总成(LMRP)集油罩可高效回收深水井喷海底漏油,为有效支持应急演练和事故现场救援的开展,基于计划评审技术(PERT)进行LMRP集油罩应急作业设计。面向1500m水深事故场景,将LMRP集油罩作业分为15项子作业并编制应急作业PERT图,计算LMRP集油罩应急作业在不同规定期限内的完成概率。结果表明:PERT图可直观定量描述深水井喷应急作业,得到LMRP集油罩作业关键路线总时长为575h并给出作业优化建议。LMRP集油罩作业在规定期限45、50、55、60、65、70h内完成的概率分别为00002、00174、02420、07580、09826和09998。随着规定期限时间延长,应急作业完成概率提高,且在关键路线总时长附近增长率最大。     

海底管道泄漏风险演化复杂网络分析

为了控制海底管道泄漏连锁风险,基于复杂网络,提出针对管道系统泄漏演化的半定量风险演化评价方法,将复杂的事故风险发展过程转化为简洁的网络分析计算。首先,构建包含30个风险节点与54条连接边的海底管道泄漏演化复杂网络模型;其次,采用无权有向网络中的节点出入度和聚类系数进行风险分析,确定影响管道泄漏的关键节点,提出断链控制方案;最后,将演化模型转化为带权的有向网络,采用Dijkstra算法计算各初始事件导致泄漏事故的最短路径。结果表明:海底管道系统泄漏网络的聚类系数为0.13,网络聚集程度偏低而演化性较强;各初始事件的最短路径均不超过10,表现出明显的小世界网络特征,初始事件的风险经少数几步传递即可导致泄漏事故的发生。海底管道泄漏风险演化规律的研究可为抑制初始事件、控制传递事件和减轻后果事件提供理论依据,对预防海底管道泄漏事故发生、保障管道持续安全运行具有现实意义。     

海洋钻井平台井喷硫化氢扩散规律研究

针对海洋酸性气田开发过程中的井喷硫化氢扩散问题,以计算流体力学(CFD)为理论基础,建立一套数值模拟方案和毒害评价模型.选取静风、平均风速和季风风速3种典型环境风速条件,对左舷、右舷、船艏、船艉4个来风方向的硫化氢扩散过程进行模拟,分析了硫化氢扩散的时空分布以及风速对硫化氢扩散的影响作用.结果表明,静风条件下,硫化氢对平台空间危害最为严重;有风条件下,船艏和船艉来风,平台空间危害较为严重;其他方向来风时,硫化氢对平台空间区域危害较小.风速越大,硫化氢对平台空间的危害程度越小.最后,据此提出了相应的应对措施.     

基于RPN-BN的平台-隔水管系统遇内波风险分析

为保障内孤立波作用下的深水半潜式钻井平台-隔水管系统的安全,同时解决海洋平台系统设备失效数据的缺失问题,提出1种风险优先系数（RPN）与贝叶斯（BN）结合的定量风险分析方法。首先,基于故障树和安全屏障方法,建立平台-隔水管系统Bow tie模型和贝叶斯风险演化模型;其次,根据贝叶斯推断和风险优先系数中的事故发生频度估计,得到平台-隔水管系统失效事故的发生概率;最后,通过贝叶斯网络的逆向推理能力辨识内孤立波作用下引起平台-隔水管系统失效的主要风险节点,实现对平台-隔水管系统失效事故的定量风险分析。结果表明:RPN-BN法可应用于平台-隔水管系统遇内波的定量风险分析;加强对平台漂移量的控制,提高动力定位系统控制设备的可靠性可有效抵御内波对系统造成的影响。     

近海埋地管道泄漏气体扩散安全评估研究

为评估近海埋地管道泄漏气体扩散风险,基于流体体积与多孔介质方法,建立水下埋地管道泄漏气体扩散预测模型,模拟气体在海底土壤及海水中的运移扩散过程。研究结果表明:泄漏气体在海底土壤中扩散时间较短,扩散直径变化经历快速增长期、缓慢增长期和平稳期3个阶段,海水中羽流直径与羽流高度均随时间增加,且相比羽流高度,羽流直径的增长速度呈现先大后小的态势;增加泄漏孔径与泄漏压力,气体在海底土壤中扩散直径增大,海水中气泡体积明显增加,上浮时间减少,水平偏移量和海面处羽流直径减小。该模型可实现对近海埋地管道气体泄漏的准确预测,得出扩散轨迹等关键羽流数据,为后续的安全评估提供数据支撑和理论支持。     

水深对海底管道泄漏水下气体扩散行为的影响研究

针对海底输气管道泄漏气体扩散问题,基于计算流体动力学CFD方法,建立海底输气管道泄漏水下气体扩散模型,重点考虑水深的影响,对不同水深条件下的气体扩散行为进行模拟与分析,预测水下气体扩散路径、上浮时间、海面溢出点位置及溢出区域范围等关键参数,通过数值仿真与数据拟合,建立海底输气管道泄漏水下气体扩散参数快速计算模型。研究结果表明:海底输气管道泄漏水下气体扩散至海面时,形成不规则的倾斜倒锥形羽流结构;水深对气体扩散过程中羽流的倾斜角度和气泡分散程度具有重要影响;随着水深增加,气体扩散至海面的时间增长,溢出区域范围增大;不同水深条件下,气体羽流水平和垂向参数整体变化规律基本一致。     

基于DBN的深水井控人机界面系统可靠性分析

为改善深水井控人机配合情况,运用动态贝叶斯网络(DBN)方法分析深水井控人机界面系统的可靠性。基于深水井控人机交互流程,构建系统安全屏障结构图,并转化为对应的DBN模型;依据DBN方法的时间属性,研究系统及各子系统不维修与维修状态下可靠度时间分布;借助贝叶斯后验推理及敏感性分析能力,辨识人机界面系统薄弱风险点。研究结果表明:维修因素是影响深水井控人机界面系统可靠性的关键因素;维修条件下,人因可靠性对深水井控人机界面系统可靠性的影响最大。     

设计阶段高含硫天然气管道泄漏、爆炸危险的本质安全化分析与改进

通过对两种主要的事故形式——高含硫天然气泄漏导致的硫化氢中毒和气体爆炸事故的研究,利用HYSYS软件模拟管网运行条件下的各种临界参数条件,估计最大潜在物质量和最坏的后果。通过实例,利用Pasquill-Gifford模型计算最大可能的H2S浓度、利用等效TNT方法估计最坏的爆炸后果,进而得到死亡和破坏概率曲线,提出设计阶段基于本质安全的改进结论。结果表明:可早在高含硫天然气管道过程设计阶段就提出改进建议,使人员、财产和设备得到保护;中毒风险应通过快速关断阀门设置和划分应急区消减,通过管道和设备优化布局则可有效降低气体爆炸风险。     

基于DEMATEL/ISM的深水井喷风险影响因素研究*

为提高深水井喷事故风险管理水平,提出研究深水井喷风险影响因素的分析方法。从技术、人员、环境和管理4个方面,识别深水井喷事故风险致因因素,建立深水井喷事故风险评价指标体系;运用矩阵决策实验室分析法（DEMATEL）,研究风险因素之间的相互影响关系,计算不同风险因素的中心度和原因度,确定关键风险因素;进一步基于解释结构模型（ISM）划分不同影响因素的层次结构,分析风险因素之间的综合影响关系,建立深水井喷事故风险影响因素模型。结果表明:层级1为近邻致因,可直接导致井喷事故的发生;层级2~7为过渡致因,在风险传递过程中起到桥梁作用,对井喷事故的直接影响较小;而层级8则为本质致因,重视本质致因的改善有利于从根源上降低井喷事故的风险。研究结果可为深水井喷事故风险的预防和控制提供理论依据。