FPSO泄漏及爆炸灾害量化风险评估研究

摘要

FPSO(Floating Production Storage and Offloading)即海上浮式生产储油船，是集生产、储油、卸油为一体的海上浮式储卸油装置，被称为“海上石油工厂”。但FPSO上部模块设备密布，结构复杂，易发生油气泄漏事件，其引发的气体爆炸事故将对人员、环境及结构造成重大损伤。本文对FPSO泄漏及爆炸灾害进行量化风险评估研究，主要研究内容如下:
　　(1)提出FPSO气体泄漏及爆炸灾害量化风险评估研究框架，并对其中的关键技术进行分析。
　　(2)可燃气体泄漏机理及参数敏感性研究。研究气体泄漏机理及其理论模型，对基于FLACS的气体泄漏模拟方法进行了验证;基于FLACS建立FPSO泄漏扩散场景模型，研究气体泄漏及扩散过程，对影响等效气体云的因素进行参数敏感性分析;提出等效气体云位置的确定方法。
　　(3)可燃气体爆炸机理及参数敏感性研究。研究气体爆炸的基本类型及物理过程;通过MERGE试验验证FLACS爆炸模拟的有效性;基于FLACS建立FPSO爆炸模型，研究障碍物存在时火焰传播及气体爆炸规律，并对影响爆炸超压的因素进行敏感性分析;最后提出基于泄漏场景的爆炸场景确定方法。
　　(4)研究爆炸超压作用下工艺甲板结构动态响应问题。研究动态结构分析中的非线性问题及常用分析方法;基于非线性有限元方法建立甲板结构响应数值求解模型;分析工艺甲板结构动态响应过程;探讨峰值荷载与结构形式对甲板动态响应的影响。
　　(5)量化风险评估的实例研究。提出一种定量生成泄漏场景的方法，结合某现役FPSO，基于5种影响因素抽样生成60种泄漏场景;对60种场景分别进行爆炸概率计算及后果计算;采用爆炸超越曲线以及超压-概率组合值两种形式进行风险结果呈现，并对人员及结构风险进行评价。

目录

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致谢

摘要

图表目录

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 海洋平台风险评估技术研究现状

1．2．2 灾害发生后果研究现状

1．2．3 灾害发生概率研究现状

1．2．4 研究现状小结

1．3 论文主要研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要研究内容

第2章 FPSO可燃气体爆炸量化风险评估研究方法

2．1 引言

2．2 研究框架

2．3 关键技术

2．3．1 系统描述

2．3．2 危险源识别

2．3．3 区域风险矩阵

2．3．4 场景生成

2．3．5 概率分析

2．3．6 后果分析

2．3．7 ALARP接受准则

2．3．8 风险评估结果

2．4 本章小结

第3章 可燃气体泄漏机理及参数敏感性研究

3．1．2 数学方程

3．1．3 扩散模型

3．2 气体泄漏CFD模拟研究

3．2．1 FLACS简介及验证

3．2．2 FLACS建模

3．2．3 边界条件

3．2．4 网格划分

3．3 可燃气体泄漏过程研究

3．4 参数敏感性分析

3．4．1 泄漏因素影响

3．4．2 自然条件影响

3．4．3 孔隙率影响

3．5 本章小结

第4章 可燃气体爆炸机理及参数敏感性研究

4．1 爆炸机理及模型

4．1．1 物理过程

4．1．2 数学模型

4．2 CFD气体爆炸模拟验证

4．2．1 MERGE试验

4．2．2 FLACS模拟验证

4．3 气体爆炸规律研究

4．4 爆炸超压敏感性分析

4．4．1 FLACS建模

4．4．2 孔隙率影响

4．4．3 起火点位置影响

4．4．4 等效气体云体积影响

4．5 本章小结

第5章 工艺甲板结构动态响应分析

5．1 结构动态响应概述及方法介绍

5．1．1 理论分析

5．1．2 有限元分析方法

5．2 爆炸结构响应的有限元求解法

5．2．1 软件介绍

5．2．2 求解方法

5．3 工艺甲板结构响应分析

5．3．1 结构动态响应过程研究

5．3．2 荷载峰值对结构响应的影响

5．3．3 结构形式对结构响应的影响

5．4 本章小结

第6章 FPSO量化风险评估实例研究

6．1 引言

6．2 场景生成

6．3 场景概率分析方法

6．4 场景后果分析方法

6．5 量化风险评估结果

6．5．1 数值结果分析

6．5．2 对人员及结构的风险评价

6．6 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 主要工作与结论

7．2 主要创新点

7．3 研究展望

参考文献

作者简历