海洋平台安全监测与控制系统安全完整性评估技术研究

摘要

经济的快速发展,使得人类对能源的需求越来越大,陆上石油开采量己完全不能满足经济发展的需要,因此人们开始转战海洋。各种海洋平台成了海洋油气开发的主要设备,平台处于恶劣的海洋工况下,多种作业设备以及各种人员集中在狭小的作业空间中,一旦发生危险事故,抢险、逃生和救援都极为困难。这就对海洋平台的自动化要求提出了很高的要求。自动化程度的提高在一定程度上减少了人员失误带来的风险,却引进了设备的失效风险。如何保持设备的高可靠性成为人们关注的重要问题,提出了功能安全的概念,制定了相应的功能安全标准。本文以安全仪表系统在海洋平台中的应用为例,结合中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“南海深水油气开采风险控制技术应用基础研究”,初步建立适合我国海洋平台安全仪表系统的生命周期阶段及要求,对特定的安全仪表系统的安全完整性水平进行评估。
　　 从分析国内外功能安全的应用和研究现状开始,总结国内外在功能安全方面去的的成绩及成功应用经验,通过收集、整理、分析功能安全相关的资料和文献,根据海洋平台工作的特殊性和IEC标准的要求,初步建立了海洋平台安全仪表系统的安全生命周期框架,给出多个海洋平台安全功能的最低SIL要求,以及安全仪表系统在整个生命周期中的活动内容和要求。结合现有的可靠性分析方法和技术手段,对海底井口管道超压进行风险分析和LOPA保护层分析,进行风险分配后,确定了主要的保护层和所需的安全仪表系统及其安全完整性水平。根据以往使用经验和SIL要求确定了海底井口HIPPS(高完整性压力保护系统)的结构,并对结构的完整性水平进行评估,根据评估结果给出结构的改进和优化方案。最后鉴于海洋钻井平台防喷器安全仪表系统在海洋钻井中的重要作用,分析了防喷器安全仪表系统的安全功能及安全仪表系统的结构,采用风险图法选择了该系统的安全完整性水平。该系统结构复杂、功能执行机构涉及范围广,需要专门的分析人员对其展开风险分析和SIL评估。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究工作

第2章 安全仪表系统

2.1 功能安全

2.2 安全仪表系统组成及其作用

2.3 安全完整性水平及其确定方法

2.4 安全仪表系统的失效模式

2.5 本章小结

第3章 海洋平台安全仪表系统生命周期框架

3.1 安全生命周期阶段

3.2 分析阶段

3.3 设计阶段

3.4 运行阶段

3.5 本章小结

第4章 海底井口压力安全保护系统SIL的确定

4.1 受控设备确定

4.2 LOPA分析及功能确定

4.3 本章小结

第5章 高完整性压力保护系统SIL评估

5.1 SIL评估方法介绍

5.2 高完整性压力保护系统SIL评估

5.3 结构的分析与改进

5.4 本章小结

第6章 BOP安全仪表系统结构分析与SIL选择

6.1 BOP安全仪表系统简介

6.2 各部分结构分析

6.3 防喷器安全仪表系统SIL的选择

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 创新点

7.3 今后研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢