【摘 要】
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在深水钻井过程中有相当的可能性出现可燃流体泄漏,而由此引起的火灾、爆炸是海洋钻井作业中最恶劣的风险后果。因此,有必要对深水钻井过程中的井喷场景进行起火风险分析,对起火风险屏障保障平台安全的有效性进行分析。本文基于WOAD世界海上事故数据库数据统计对海上火灾事故的原因、后果、事故类别、事故关键影响因素等进行数据归纳和分析;并依据可燃气体的起火理论,对海上平台进行起火风险分析,基于蒙特卡洛方法对各类点
【基金项目】
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国家重点基础研究发展计划(973计划)课题(课题编号:2015CB251206)“海洋深水油气安全高效钻完井基础研究”之子课题“深水钻完井工程设计理论与风险管控”;
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在深水钻井过程中有相当的可能性出现可燃流体泄漏,而由此引起的火灾、爆炸是海洋钻井作业中最恶劣的风险后果。因此,有必要对深水钻井过程中的井喷场景进行起火风险分析,对起火风险屏障保障平台安全的有效性进行分析。本文基于WOAD世界海上事故数据库数据统计对海上火灾事故的原因、后果、事故类别、事故关键影响因素等进行数据归纳和分析;并依据可燃气体的起火理论,对海上平台进行起火风险分析,基于蒙特卡洛方法对各类点火源的起火概率风险进行分析;并对真实的半潜式平台建模,基于FLACS软件对平台的气体井喷场景进行模拟,分析井喷天然气在平台空间的扩散规律及其影响因素,并对气体井喷场景中包括通风措施和可燃气体探测系统在内的起火屏障对于减缓平台起火风险的有效性进行分析。对数据库的数据分析表明,由井喷导致流体泄漏而引起爆炸或火灾这一重大事故情景是钻井火灾事故中最恶劣最严重的事故场景类型,井喷起火事故的致伤亡率显著高于井喷未起火事故;对各类点火源的起火概率风险分析表明,电火花、静电、明火类别的点火源对井喷产生的可燃气体云造成起火事故是“大概率”事件,在井喷场景中,可燃气体浓度是影响可燃气体易燃性的主导因素,井喷天然气的危险浓度区间约为0.56-1.33(ER值);对井喷天然气在平台上的扩散规律分析表明,井喷发生后30 s后,井喷天然气形成气云基本趋于稳定;风速越大,井喷流量越小,平台空间的起火风险越小,井喷方向不同,对起火风险造成的影响差异呈指数倍,同时,钻台区域的挡风墙设计很大程度地加剧了钻台区域的起火风险,且对天然气的扩散路径有显著影响;对所模拟的平台的相关起火屏障的有效性分析表明,钻台区域的通风措施能够对于钻台区域起火概率风险的减缓程度能够达到45.5%,对于钻台区域起火风险后果的减缓程度能够达到31.4%;该平台的可燃气体探测系统对于钻台区域、左舷区域的预警效果较好;泥浆处理区的预警效果较差,泥浆泵房可燃气体探测器布置存在缺陷,导致未能监测到进入本区域的处于预警值浓度的天然气。
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