海洋平台结构与设备的可靠度与风险评估

刘平

摘 要：海洋平臺在海洋油气田开采中起着决定性的作用，海洋平台结构的稳定以及设备的可靠性影响着海洋油气田开采的效率。海洋平台结构受到外部因素而发生损坏时，不仅会使工作人员的生命安全和财产安全受到损失，而且会给环境造成巨大的污染，还会使企业受到较大的经济损失和设备损坏。为了保障海洋平台结构与设备的可靠性，相关部门要针对其中存在的问题提出相应的解决方案。

关键词：海洋平台；结构分析；设备的可靠性；风险评估

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.065

1 前言

海洋平台的结构与设备的稳定性评估成为海洋油气能源开发的前提，进行良好的评估为长期的油气开采工作提供了良好的保障。本文主要从导管架平台极限承载力时变可靠性评估、爆炸条件下海洋结构平台所发出的结构响应分析、海洋平台爆炸风险评估等三个方面进行了较为详细的阐述。同时对于评估过程和评估方法进行了一系列研究与改进，旨在提高海洋平台结构与设备评估的准确性和有效性。

2 导管架平台极限承载力时变可靠度评估

在油气开采过程中，导管架平台得到了非常广泛的应用，但是在具体应用过程中由于多方面因素的影响，诱发了多起海洋平台失效事故，造成了巨大的经济损失，此时就需要相关部门做好海洋平台的安全评估工作。海洋环境条件比较复杂，在腐蚀等因素的作用下，将会严重减弱海洋平台的抵抗能力，因此随时间变化来对海洋平台的可靠性进行评估尤为重要。如今，时变可靠度评估离实际工程中的应用还存在一定的距离，尤其是与海洋平台相关的变可靠度分析更是少之又少。通常情况下，对于不同部位的导管架平台其腐蚀速率存在一定的差异，比较常见的导管架平台腐蚀区域包括潮差区、大气区和浸没区三大部分。这些部位的腐蚀速率从大到小依次为大气区、浸没区、潮差区。其中大气区主要是对结构的上部构建产生一定的影响，而浸没区和潮差区一般会对导管架构件产生影响，且对平台的安全性提出了非常高的要求。对于海洋平台而言，当导管架平台建立在潮海海域时，需要对其冰荷载给予考虑，反之如果建立在中国南海区域时，不需要对其冰荷载给予考虑。实际上，冰的破坏类型比较多，常见的有屈曲破坏、挤压破坏和弯曲破坏，其中挤压破坏过程中所产生的力最大。在极值冰的影响下下，在对海洋平台的安全性进行评估时，需要对冰的静力作用给予考虑，此时的冰荷载概率模型需要借助统计学方法进行分析，具体从以下几个环节进行：首先需要按照冰荷载模型来对平台整体冰荷载函数进行求解，其次，构建极值冰厚的概率模型，其一般需要借助蒙将卡法来产生所需要的极值冰厚随机数，再次将所获得的极值冰厚数据录入到整体冰荷载模型中，就可以得到整体冰荷载数据，随后就可以借助统计学方法来对整体冰荷载数据进行分析，随后就可以获得冰荷载的概率模型。

3 海洋平台火灾爆炸风险评估

对于海洋平台而言，在进行火灾爆炸风险评估时，要采用风险评估方法的操作流程，由于海洋平台上具有复杂的结构分布、数量繁多的油气设备，无形之中增加了火灾爆炸发生的可能性，此时如果借助连续型概率函数来对火灾或爆炸发生的数量进行对策，则会得到多个不同的结果，而且需要消耗大量的时间，但是最终的结果不一定理想。如果选择抽样的方法来查明泄漏场景后，就能够在此基础上推测后续的爆炸或火灾场景。通常情况下，火灾一般是在发生泄漏后立即点燃引发的，其与起火时间、起火位置之间没有必然的联系，所以泄漏场景的参数就可以看做是火灾场景的参数。对于火灾爆炸而言，其通常是指气体发生泄漏后，会慢慢的扩散的空气中，然后与空气进行混合后被点燃导致的，其爆炸效果与起爆位置、起爆时间等有关系。通常情况下，一个区域的混合气体是否可以起爆，与该区域气体燃料的浓度保持着密切的相关性，只有燃料浓度达到一定要求后，才可以被点燃起爆。因此，为了提高海洋平台结构和设备运行的安全性和可靠性，就需要选择与之相匹配的有限数量分析方法，来开展火灾与爆炸的风险评估工作，以提高评估的整体效果。国际上，在火灾爆炸风险评估过程中，基本上会选择定性风险分析方法，在对相关规范、标准和文献进行研究的基础上，制定一套与火灾爆炸风险评估相匹配的分析方案，以确保评估和分析工作的顺利进行。需要指出的是上述方法一般是针对气体泄漏引发的火灾与爆炸场景，并不适用于其他方式所引发的火灾爆炸场景。在进行某海洋平台风险评估过程中，通常可以确保可能泄漏的燃料和几何结构，但是其他参数属于变量，其会引发泄漏场景的不确定性，从而增加了海洋平台火灾爆炸风险评估的整体效果。

4 火灾作用下海洋平台结构响应分析

在进行海详平台风险评估过程中，要对特定火灾场景下所进行的海洋平台结构响应分析工作给予高度的重视。通常情况下，在对特定火灾场景结构物响应分析阶段，要准确了解和掌握结构物的温度分布情况，其一般涉及到所有的热传递过程，下面将会以喷射火条件下的钢管结构温度为例进行分析，由于燃烧反应过程中，会释放出大量的热量，从而导致周围温度不断升高，同时在气体流动的过程中会与周围气体出现热传导现象，即所谓的气体热传导方式；此外，气体热传导会导致钢管周围气体温度出现不同程度的升高，并引发气体与结构热对流的变化，诱发结构表面温度升高。实际上，钢管结构内部从表面向其他部位传热主要是以固体热传导方式进行的。然而，与气体内部的热传导进行对比可以发现，气体和固体的对流与辐射速率、固体的热传导速率比较慢，此时可以忽略气体的传热作用。对于钢结构而言，如果遇到比较严重的火灾爆炸时，将会导致结构超过400度，诱发结构塑性变形。

5 总结

良好的评估方法对于海洋平台的结构与设备分析来说非常重要。本文针对海洋平台稳定性的一些评估方法进行阐述，简述了其中的不足，并提出了更加高效准确的评估方案，促进了海洋平台结构与设备的评估的进行。相关部门要做好海洋平台结构稳定性的分析，使得平台结构能够适应许用载荷的需要，具备一定的抗灾能力，保障油气开采的安全性。

参考文献：

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