一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台的制作方法

本发明涉及一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，属于油气安全技术领域。

背景技术：

随着海洋油气勘探开发深入，钻井平台井喷问题日益突出。海上钻井作业程序复杂，井控难度大，井涌或井喷事件时有发生。井涌或井喷造成大量油气从井口喷出与空气混合，在平台周围形成大规模可燃气云，遇点火源燃烧，进而引发灾难性燃爆事故。2010年“深水地平线”钻井平台作业过程中发生严重井喷，并引发剧烈爆炸，造成11人死亡，17人受伤，平台沉没，大量原油泄漏。因此，应当对井喷油气扩散以及油气燃爆进行风险研究，分析扩散天然气在平台特征空间内(钻台区)的运移规律和燃爆超压的变化规律。然而，在进行油气扩散研究时，海风严重影响油气在平台上的扩散，并且油气扩散也受平台上的拥塞障碍物的影响，并且拥塞障碍物对于平台的燃爆事故具有加剧作用，而经验模型和cfd模拟并没有对环境中物体模型进行精细建模，导致模型的精确度不高。鉴于对海洋平台的油气扩散以及油气燃爆的规律性研究的需要，亟需发明一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，为深水半潜式钻井平台危险区域划分、逃生路线设计、监控设备的优化布局以及海上平台井喷爆炸、火灾风险防护提供指导性意见。

技术实现要素：

本发明提供一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，包括油气泄漏扩散系统、造风系统、造波系统、深水半潜式平台模拟系统、数据采集及控制系统，油气泄漏扩散系统包括油气储气瓶、旋拧阀、减压阀、压力表、气体流量计、油气管道、阻火器、扩散边界框架、防爆风扇；造风系统包括轴流风机、数字变频仪；造波系统包括水槽、造波机；深水半潜式平台模拟系统包括半潜式平台模型、隔水管堆场、司钻房、井口、隔水管、生活模块、钻杆、井架、甲板吊机、钻台、直升机模块、设备放置模块，污水处理模块；数据采集及控制系统包括监测点、引爆装置、油气采样探头、高速相机、相机支架、数据线、控制室、信息处理器、控制终端；油气储气瓶通过油气管道通入扩散边界框架内，油气经过油气管道泄漏到扩散边界框架内，油气经过防爆风扇作用在扩散边界框架内进行扩散，轴流风机通过数字变频仪控制模拟海风环境，造波机在水槽中制造海浪环境，通过监测点上的浓度测量仪和油气采样探头测量扩散数据，并通过控制终端控制起爆装置引爆扩散的油气，由监测点上的压力传感器、热电偶和高速相机进行燃爆数据监测，扩散数据和燃爆数据均通过数据线传输到信息处理器进行数据处理并在控制终端显示。

如上所述的一种海洋平台油气爆炸耦合实验平台，所述的油气管道上装有旋拧阀、减压阀、压力表、气体流量计、阻火器。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的扩散边界框架由伸缩钢管和透明塑料薄膜组成，将造风系统，造波系统和深水半潜式平台模拟系统罩住。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的水槽两侧装有造波机，造波机由控制终端控制运行，用于模拟海浪环境，水槽放置深水半潜式平台。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的半潜式平台模型配有隔水管堆场、司钻房、井口、隔水管、生活模块、钻杆、井架、甲板吊机、钻台、直升机模块、设备放置模块，污水处理模块，模型缩尺比例由实验情况确定。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的隔水管堆场有隔水管立放区和隔水管横放区。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的监测点上装有浓度测量仪、压力传感器和热电偶，监测点位置以及数目根据实验情况确定。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的轴流风机由数字变频仪控制，用以模拟海洋定常风环境。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的引爆装置由控制终端控制，装置在井口位置上。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的高速相机装在相机支架上，并与信息处理器连接。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的控制室采用防爆设计，保证实验操作安全，其内设有数字变频仪、信息处理器、控制终端。

本发明的优点是：本发明可以用于深水半潜式平台井喷和燃爆实验，通过实验可探究平台油气泄漏扩散规律和燃爆超压变化规律；油气管道上装有减压阀、压力表，信息处理器与扩散边界框架间设有防爆墙，本系统所采用的风扇为防爆设备，保证实验的安全开展；本实验平台考虑到平台上设备拥塞障碍物对于泄漏和燃爆的影响以及海风环境影响，所获得的实验数据符合工程应用；本实验系统所测数据包括泄漏扩散数据，燃爆超压数据以及燃爆火焰数据，数据经过信息处理器处理后在控制终端上实时显示；本试验系统所获得数据可以用来验证深水半潜式平台cfd模型的准确性；本实验系统安全系数高、操作简单，使用方便，减轻了实验人员的劳动强度，提高了其工作效率，为深水半潜式平台气体燃爆风险评估可靠的实验依据，给深水半潜式平台抗爆设计提供参数，取得很好的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是半潜式平台甲板平面布置图

附图标记：1油气储气瓶，2旋拧阀，3减压阀，4压力表，5气体流量计，6油气管道，7阻火器，8扩散边界框架，9轴流风机，10防爆风扇，11半潜式平台模型，12隔水管堆场，13司钻房，14水槽，15井口，16隔水管，17生活模块，18造风机，19监测点，20钻杆，21井架，22引爆装置，23油气采样探头，24甲板吊机，25高速相机，26相机支架，27数据线，28控制室，29数字变频仪，30信息处理器，31控制终端，32钻台，33隔水管立方区，34直升机模块，35隔水管横放区，36设备放置模块，37污水处理模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，如图所示，包括油气泄漏扩散系统、造风系统、造波系统、深水半潜式平台模拟系统、数据采集及控制系统，油气泄漏扩散系统包括油气储气瓶1、旋拧阀2、减压阀3、压力表4、气体流量计5、油气管道6、阻火器7、扩散边界框架8、防爆风扇10；造风系统包括轴流风机9、数字变频仪29；造波系统包括水槽14、造波机18；深水半潜式平台模拟系统包括半潜式平台模型11、隔水管堆场12、司钻房13、井口15、隔水管16、生活模块17、钻杆20、井架21、甲板吊机24、钻台32、直升机模块34、设备放置模块36、污水处理模块37；数据采集及控制系统包括监测点19、引爆装置22、油气采样探头23、高速相机25、相机支架26、数据线27、控制室28、信息处理器30、控制终端31；油气储气瓶1通过油气管道6通入扩散边界框架8内，油气经过油气管道6泄漏到扩散边界框架8内，油气经过防爆风扇10的作用在扩散边界框架8内进行扩散，轴流风机9通过数字变频仪29控制模拟海风环境，造波机18在水槽14中制造海浪环境，通过监测点19上的浓度测量仪和油气采样探头23测量扩散数据，并通过控制终端31控制起爆装置22引爆扩散的油气，由监测点19上的压力传感器，热电偶和高速相机25进行燃爆数据监测，扩散数据和燃爆数据均通过数据线27传输到信息处理器30进行数据处理并在控制终端31显示。

具体而言，本实施例所述的油气管道6上装有旋拧阀2、减压阀3、压力表4、气体流量计5、阻火器7，保证实验安全进行。

具体的，本实施例所述的扩散边界框架8由伸缩钢管和透明塑料薄膜组成，泄漏的油气在扩散边界框架8内扩散并进行燃爆实验，保证油气不会发生扩散至框架外。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的水槽14两侧装有造波机18，造波机由控制终端31控制运行，用于模拟海浪环境，水槽18中放置半潜式平台模型11。

具体的，本实施例所述的半潜式平台模型11配有隔水管堆场12、司钻房13、井口15、隔水管16、生活模块17、钻杆20、井架21、甲板吊机24、钻台32、直升机模块34、设备放置模块36，污水处理模块37，模型缩尺比例由实验情况确定。

具体的，本实施例所述的可隔水管堆场12有隔水管立放区33和隔水管横放区35。

具体的，本实施例所述的监测点19上装有浓度测量仪、压力传感器和热电偶，监测点位置以及数目根据实验情况确定。

具体的，本实施例所述的轴流风机9由数字变频仪29控制，用以模拟海洋定常风环境。

具体的，本实施例所述的引爆装置22由控制终端31控制，放置在井口15位置上。

具体的，本实施例所述的高速相机25装在相机支架26上，并与信息处理器30连接。

如上所述的一种海洋平台油气泄漏爆炸耦合实验平台，所述的控制室28采用防爆设计，控制室四壁采用双层钢板构成，钢板间填充混凝土、沙砾石和沙土，保证实验操作安全，其内设有数字变频仪29、信息处理器30、控制终端31。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。