摘要：本文對某海洋石油平臺工藝火災爆炸進行分析研究，并針對分析結果提出了研究建議。

關鍵詞：海洋石油；平臺；工藝火災爆炸

一、方法介紹

本文是利用PHAST軟件對C平臺下層甲板的工藝設備設施火災、爆炸事故的后果影響范圍與程度進行估算，從而對兩平臺下層甲板防火墻的耐火耐壓能力進行分析。

在利用PHAST軟件對C平臺上生產設施進行泄漏引發(fā)的火災、爆炸后果進行模擬時，首先要對海上生產設施的操作條件、環(huán)境條件、泄漏物質、泄漏規(guī)模進行了解與假設。

對于泄漏過程模擬，需要確定泄漏過程的工藝參數(shù)，將工藝參數(shù)輸入到計算軟件中進行計算，以獲得結果數(shù)據(jù)。

二、選取計算參數(shù)

1.物相

C平臺上設備的泄漏物相為原油和天然氣，根據(jù)物料平衡表2011年數(shù)據(jù)，油氣組分的百分比列表見表1：

2.泄漏孔徑與環(huán)境條件

根據(jù)海洋石油平臺生產設施特點，計算過程中假設發(fā)生小、中兩種規(guī)模的泄漏事故，其泄漏孔徑分別為10mm、25mm。

根據(jù)該油氣田所屬海域的天氣條件，計算中假設風速為5m/s。

3.操作參數(shù)

在使用PHAST軟件進行油氣泄漏及火災爆炸后果模擬計算時，需要確定計算對象的操作介質、操作溫度、操作壓力以及可能泄漏量等相關參數(shù)，主要涉及參數(shù)為操作溫度、操作壓力、質量。

根據(jù)C平臺下層甲板工藝設施的實際情況，在計算中，僅對分離器類設備考慮油相泄漏，而其它設施由于其中的物流均為氣相，只是夾帶一定成分的液滴，因此均視為氣相物質。

三、火災模擬計算結果

泄漏出來的原油或天然氣一旦遇到明火會引發(fā)火災事故。C平臺下層甲板工藝設施泄漏后引起的火災影響進行模擬。

通過PHAST計算得到C平臺設施發(fā)生泄漏后被點燃情況下，得出下圖1所示的三個射強度的影響范圍。當設備泄漏后被點燃發(fā)生火災時，火焰形成一個熱輻射區(qū)，從圖中可以看出，與火焰最近的熱輻射值為37.5kw/m2，次之為12.5kw/m2，最外圍為4.0kw/m2。不同區(qū)域的熱輻射強度不同，影響范圍也不同。

四、爆炸模擬計算結果

油氣泄漏到大氣中，經過揮發(fā)、擴散、聚集后，烴類氣體與大氣中的氧氣充分混合形成爆炸性混合氣體，遇明火會發(fā)生延遲爆炸。

由于C平臺均為天然氣平臺，物流中油含量較低，油相泄漏后揮發(fā)量較低，發(fā)生爆炸的概率很低，因此本部分爆炸模擬分析只針對氣相泄漏事故進行。

考慮到C平臺下層甲板的長與寬，在計算過程中僅對爆炸周圍50米范圍內的超壓值進行了計算，50米以外的區(qū)域沒有考慮。因此上表中部分爆炸影響范圍顯示為50米，實際范圍可能會超過50米。

通過PHAST的泄漏爆炸模擬，計算得出爆炸中三個超壓值的各自的影響范圍，即超壓區(qū)。當設備泄漏后被延遲點燃，產生一個爆炸，火焰形成一個超壓區(qū)，與爆點最近為0.75bar，次之為0.30bar，最外圍為0.15bar。

五、影響結果分析

1.噴火影響

海上油氣生產設施發(fā)生天然氣泄漏時，如果泄漏口附近有明火源，泄漏出來的可燃氣會立即被點燃，形成噴火，這類事故的危害相對較小，主要體現(xiàn)為熱輻射傷害，上文已針對C平臺的下層甲板工藝泄漏引發(fā)的噴火熱輻射危害進行了模擬計算。此類噴射火可以借助防火墻起到對人員及臨近設備的防護作用。

2.延遲點燃閃火影響

生產設施在發(fā)生天然氣泄漏時，如果沒有被立即點燃，在周圍環(huán)境的作用下（主要為風以及周圍設施阻擋的作用），泄漏出來的烴類氣體會發(fā)生聚集，并與空氣混合，達到極限濃度時形成爆炸性混合氣體，此時如遇明火源即可發(fā)生爆炸事故。一般會產生一個火球并向外擴展，火球擴展到最大狀態(tài)后，穩(wěn)定燃燒一段時間，則會熄滅。

此類事故的主要危害仍然是熱輻射，但上述狀況是在發(fā)生泄漏事故時，平臺上的探測系統(tǒng)能夠迅速發(fā)現(xiàn)并發(fā)出報警信號，及時將發(fā)生泄漏事故的工藝單元或整個工藝系統(tǒng)進行關斷。這樣，可以有效地控制泄漏量，避免事故升級。

3.延遲點燃爆炸影響

當積聚的蒸氣云被點燃形成的火球在向外擴展的過程中，如遇到阻隔，局部收到約束，引起局部湍流和漩渦，使火焰與火焰相互作用，造成燃燒速率急劇升高，有可能使爆燃轉變成為爆轟，產生危害巨大的爆炸沖擊波。此類事故在敞開空間發(fā)生的概率很低，一般不易發(fā)生爆轟。

本文計算的爆炸影響即為此類爆炸沖擊波影響，且在計算過程中所選取的泄漏量考慮了關斷與放空。

由于海上天氣條件的因素，尤其是風較大，泄漏出來的可燃氣體發(fā)生積聚的可能性相對較小，而C平臺的下層甲板三個方向均為敞開式結構，但工藝設備周圍布置了其它的相關生產設施，同時平臺結構所需的斜支撐等，都不同程度地形成了局部約束，并且下層甲板上方有甲板阻隔，并非敞開式結構，因此，下層甲板工藝泄漏存在著一定的爆炸風險。下層甲板敞開性越好，其發(fā)生爆炸所產生的超壓值越低。

C平臺下層甲板在設計上應盡可能考慮其敞開性，盡量避免兩種狀況的發(fā)生：

（1）可燃氣體的積聚；

（2）發(fā)生延遲點燃的火球燃燒時的局部約束。這樣可以較好地避免爆炸事故的發(fā)生，大大降低了工藝泄漏事故的風險；

（3）建議提高平臺的泄漏探測報警以及關斷閥動作的有效性以及可靠性，最大限度地通過控制手段減少泄漏狀態(tài)下擴散到平臺空間可燃性物質的量。

作者簡介：何小新（1978—），本科學歷，中級工程師，從事海洋石油工程建設項目安全管理工作。