火灾场景下海洋平台燃烧臂安全评估

摘要

海洋平台是为海上钻井、采油、施工等活动提供生产和生活设施的结构物，在海洋油气开采中担任重要角色。但海洋油气属于易燃易爆物质，在其开采和运输过程中往往会伴随着火灾的发生，产生不可逆转的损失。随着海洋油气勘探开发进一步向深海拓展，半潜钻井平台因安装运输方便越来越被采用，半潜平台在处理油气废物时需要及时燃烧处理。燃烧臂燃烧会产生大量的热辐射，对平台造成损伤。本文针对火灾场景下的半潜平台燃烧臂进行安全评估，主要研究内容如下:
　　(1)首先概述了海洋平台火灾和燃烧臂的国内外研究现状，介绍了海洋平台火灾的类型，着重分析了喷射火的理论计算模型和数值计算模型，并运用故障树分析理论重点研究了海洋平台火灾的演化过程，对一般的海洋平台给出了具体的火灾演化流程。最后给出了一套海洋平台火灾评估流程，包括火灾场景确定、火灾荷载计算、结果分析和决策等环节。
　　(2)基于FDS软件平台对一海洋平台的上部模块的火灾场景试验建立了数值模型，研究了风向和风速对温度场的影响。将FDS的热流分析数据与案例原有的实验数据进行对比，验证了模拟的可靠度。
　　(3)基于FDS平台建立半潜平台燃烧臂数值模型，本文详细给出了平台尺寸的简化方法、起火方式的模拟方法以及合适的网格尺寸建议，并保证了计算精度与计算时间的合理性。本文所建立的模型能够研究水幕对热辐射的影响。
　　(4)基于燃烧臂实际工作状态和海域工况，选取左舷燃烧臂燃烧为研究对象，分析了各种可能的风向和燃烧臂自锁角组合，选取最不利工况组合。对最不利工况组合下的燃烧臂燃烧进行了不同风速和不同水幕设置下的火灾热辐射分析和安全性评估，并就半潜平台燃烧臂工作提出危险隐患的防护措施。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 火灾研究现状

1．2．2 燃烧臂研究现状

1．3 本文主要研究内容

2．1 引言

2．2 海洋平台火灾

2．2．1 海洋平台火灾类型

2．2．2 喷射火理论计算模型

2．2．3 喷射火数值计算模型

2．2．4 喷射火数值模拟理论

2．3 海洋平台火灾演化机理

2．3．1 故障树理论介绍

2．3．2 海洋平台火灾演化

2．4 海洋平台火灾研究方法

2．5 本章小结

3．1 引言

3．2 实验简介

3．3 数值模拟

3．3．1 数值建模

3．3．2 温度监测点和工况

3．4 结果分析

3．4．1 风速对温度场的影响

3．4．2 风向对温度场的影响

3．4．3 实验和数值结果对比

3．5 本章小结

4．1 引言

4．2 半潜平台简介

4．2．1 半潜式钻井平台历史和现状

4．2．2 半潜式钻井平台结构设备分析

4．3 数值建模

4．3．1 平台模型

4．3．2 燃烧臂参数

4．3．3 水幕参数

4．4 网格敏感性分析

4．4．1 网格分析区域选择

4．4．2 网格分析尺寸选择

4．4．3 网格分析结果

4．5 本章小结

5．1 引言

5．2 燃烧臂网格划分

5．3 场景定义

5．3．1 最不利工况

5．3．2 热辐射监测点

5．3．3 模拟案例

5．4 无水幕不同风速下安全性评估

5．4．1 喷射火温度场分布

5．4．2 监测点热辐射评估

5．5 水幕条件下安全性评估

5．5．1 喷射火温度场分布

5．5．2 监测点热辐射评估

5．6 防护措施

5．7 本章小结

6．1 研究结论

6．2 主要创新点

6．3 展望

参考文献

作者简介