天然气井喷爆炸下深水平台钻台区响应分析

针对天然气井喷爆炸后爆炸冲击波直接作用对象——钻台装备,采用TNT当量法及多物质耦合模型开展结构位移响应、超压响应及爆炸能吸收大小研究。研究结果表明,司钻房前舱壁钢板及玻璃中部偏左侧、就地工具房及就地电房前舱壁钢板中部为最大变形位置;钻台结构迎爆面连接部位较易发生破坏;司钻房后舱壁钢板比前舱壁钢板吸收更多塑性能,破坏更严重,且集中在连接部位;司钻房后舱壁连接部位等薄弱环节、结构最大变形位置为防爆设计重点考虑对象,可对其采取强化措施以达到优化防爆的目的。     

LNG罐车泄漏火灾罐体超压失效预警及防控

LNG作为清洁能源利用的重要组成部分,带来了大量道路罐车运输需求,并引发对其安全的关注。为此,以实际事故为背景,面向LNG罐车泄漏火灾罐体超压失效过程,特别针对事故凸显的泄漏—火灾—罐体超压循环激励特点,通过耦合罐车泄漏工艺流程和LNG火灾燃烧热模型,并基于压力容器破裂预测公式,建立了LNG罐车泄漏火灾超压失效预测模型及其求解方案,可快速计算罐体超压失效时间、罐内压力、泄漏强度等参数,模型计算结果与事故调查结果具有良好的一致性。研究结果表明:(1)气相泄漏火灾不应导致罐体超压失效;(2)液相泄漏火灾罐体充装率高,罐内压力攀升速度、峰值压力、泄漏速率都将增加,到达峰值压力的时间将降低,意味着更大事故风险。从泄漏火灾超压预警的角度,确定了不同充装率下液相泄漏罐体最危险泄漏孔径、最短预警时间和最大安全泄漏孔径,以及不会发生罐体超压失效的最大安全充装率。结合事故暴露和道路运输存在的问题,提出了罐体设计、道路驾驶和事故应急的注意事项,并推荐罐体不同充装率应对液相泄漏火灾所需的最小消防喷淋降温水量,以期为预防和控制事故LNG罐体超压失效提供支持。     

海洋平台含硫化氢天然气泄漏爆炸连锁事故后果动态评估

硫化氢毒害载荷与油气爆炸载荷是海洋油气作业安全进行的重大威胁。基于此,本文面向海洋平台含硫化氢天然气泄漏爆炸连锁事故,考虑连锁事故发展过程中毒害载荷与超压载荷连续存在的必然性,提出多危险载荷事故后果动态评估方法。以假想的海洋平台含硫化氢天然气泄漏爆炸连锁事故为例,考虑紧急关断系统与放空系统的干预设置动态泄漏速率。以泄漏为触发事件考虑事故的灾变演化,兼顾泄漏硫化氢积聚状态的时空发展与作业人员的应急疏散开展硫化氢毒害后果动态评估;结合延迟点火时刻作业人员实时位置爆炸载荷开展爆炸危害后果评估。引入风险理念,基于风险的可加性对两种危险载荷导致的影响进行综合评估。研究结果可以为海洋平台的应急救援及应急资源的配置提供支持。     

南海深水半潜式钻井平台井喷时可燃气体扩散规律

以南海某半潜式钻井平台为例,通过建立平台简化模型及气体扩散模型,模拟了南海环境下井喷天然气扩散行为,分析了可燃气云分布及发展规律。结果表明,风速5 m/s环境下产能200万m3/d气井井喷天然气在短时间内形成稳定的大范围可燃气云,垂直方向上扩散至井架中部区域,来风作用下钻台下风向区域处于危险状态。风速较小时,可燃气云主要向上部空间发展,发生燃爆后将直接造成井架顶部设备失效;随着风速增大,可燃气云达到稳定状态时间缩短,稳定状态下其空间分布范围减小,向下风向的偏斜角度增大,发生燃烧易导致井架坍塌而引发连锁破坏。由于建筑物阻挡作用,船首和右舷来风强度减弱,气流不稳定,可燃气云达到稳定状态所用时间长,稳定状态下其分布范围最大;船尾来风时,可燃气云主要分布在生活区,燃爆产生的超压、高温和强热辐射会对生活区设备和人员产生较大伤害;左舷来风时,天然气随来风迅速飘离平台,可燃气云分布范围最小,右舷固井泵室、应急发电机室和振动筛房等易受到气云燃爆风险的危害。这些研究结论可以为我国南海深水油气钻采作业应急救援提供科学指导,对深水钻井平台防火灾、爆炸具有一定的参考价值。     

海洋平台泄漏硫化氢中毒事故后果动态评估

综合考虑受灾人员的应急疏散行为与泄漏气体积聚状态的时空变化，结合剂量响应模型提出海洋平台硫化氢泄漏中毒后果动态评估方法。应用所提出的方法对假想的海洋平台硫化氢泄漏事故后果进行评估，事故场景中考虑紧急关断系统（ESD）与放空系统对泄漏速率的影响，结合应急响应时序建立应急撤离时间模型。将基于动态评估方法得出的结果与基于静态评估方法、半动态评估方法得出的结果进行对比。基于静态评估方法、半动态评估方法与动态评估方法所得作业人员硫化氢吸入剂量分别为1.062×10⁵、7.230×10⁴和6.020×10⁴，对应的死亡率分别为5.396×10^-2、2.848×10^-3和4.571×10^-4。对比结果表明所提出的动态评估方法更细致地考虑了事故场景中的动态因素，能有效提高事故后果预测的准确度。。     

插入式隔水管应急装备综合风险分析

针对插入式隔水管应急装备失效问题,应用Bow-Tie与AHP相结合的方法开展综合风险分析。首先构建插入式隔水管失效Bow-Tie分析模型,对Bow-Tie左侧失效致因进行提炼归纳,建立递阶层次分析模型,然后参考Bow-Tie右侧安全屏障及失效发展,构造因素间判断矩阵,确定失效致因权重,并从多角度提出风险预防控制措施。分析结果表明,Bow-Tie与AHP相结合的综合风险分析方法能够全面系统地分析插入式隔水管应急装备在应用过程中的风险,对其他石油装备的风险管理具有重要参考意义。