基于CFD的深水天然气井喷爆炸危险区域分析

摘要

深水天然气钻采作业程序复杂、技术含量高、作业环境恶劣,井喷事故时有发生.井喷后天然气泄漏扩散易形成爆炸气云,一旦被点燃,对平台作业人员、设备设施及应急救援作业构成巨大威胁.针对井喷天然气泄漏扩散问题,基于计算流体力学(CFD)理论,对平台天然气喷射扩散行为进行数值模拟,分析甲烷爆炸气云时空分布规律.考虑风速、风向对天然气扩散影响,选取1.5、3.0、5.0、10.0m/s 四种环境风速条件,对船艏、船艉、左舷、右舷四个来风方向下天然气的扩散行为和甲烷爆炸气云的时空分布进行分析.分析结果表明,船艏、右舷来风时,受生活楼或泥浆处理室、固井泵室等建筑物的阻挡作用,气流速度下降,甲烷爆炸气云到达稳定状态时间较船艉、左舷来风时长,其分布区域范围也较船艉、左舷来风时大;船艉来风时,天然气沿平台中心线扩散,爆炸危险区域主要分布在生活区;左舷来风时,天然气在来风作用下迅速飘离平台,爆炸危险区域较小.较小风速时,爆炸危险区域分布范围大,形成稳定爆炸气云时间长;风速越大,形成稳定爆炸气云时间越短,爆炸危险区域分布范围越小.