基于CFD的海上钻井平台井喷天然气扩散规律研究

针对海上钻井平台作业过程中井喷失控后的天然气泄漏扩散问题,基于计算流体动力学(CFD)理论,建立海上钻井平台井喷事故后果的预测与评估模型。选取静风、全年平均风速和季风风速3种典型风况,对船艏、船艉、左舷和右舷来风条件下井喷天然气的运动行为及危险区域的分布规律进行模拟和分析。结果表明:井喷失控40 s后钻台区域井喷气体体积分数达到动态稳定值,甲烷较乙烷危险区域大,且受风况影响明显;10 min后悬臂梁和主甲板上井喷气体体积分数也达到动态稳定值;悬臂梁内部甲烷气体形成了较大范围的危险区域,易导致剧烈爆炸事故;船艏、船艉来风和低风速条件易造成可燃气体在生活楼或钻台区域通风效果较差的位置聚集;左、右舷来风和高风速条件有利于平台可燃气体的稀释和消散;风速越大,可燃气体对平台危害程度越小。

海上钻井平台井喷天然气爆燃特性研究

针对海上钻井平台井喷事故特点,基于计算流体动力学(CFD)理论,建立了海上钻井平台井喷天然气爆炸事故的风险预测与评估模型,对不同风况、不同场景条件下的井喷天然气爆燃特性进行模拟和分析,探讨爆燃超压和爆燃火焰的发展规律,并评估其危害程度和影响范围。结果表明:钻台区域最大超压值为6.1 kPa,对平台结构及设备不会造成明显破坏,对作业人员有轻微伤害;悬臂梁内部最大超压值达到10.4 kPa,会造成平台结构、设备轻微损坏,对作业人员伤害严重;分析了不同场景条件下爆燃火焰的发展规律;高温燃烧火焰会严重影响平台结构、设备等钢材性能,导致设备损坏、结构失效甚至坍塌,对附近作业人员会有致命伤害。