謝修龍 朱 淵 章祝云 楊 強(qiáng) 鄭 偉

(1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司 廣東深圳 518067；2.中國石油大學(xué)(華東)海洋油氣裝備與安全技術(shù)研究中心 山東青島 266580； 3.中國石油大學(xué)(北京) 北京 102249)

FPSO泵艙消防系統(tǒng)性能評價(jià)與改進(jìn)*

謝修龍1,2朱 淵2章祝云2楊 強(qiáng)2鄭 偉3

(1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司 廣東深圳 518067；2.中國石油大學(xué)(華東)海洋油氣裝備與安全技術(shù)研究中心 山東青島 266580； 3.中國石油大學(xué)(北京) 北京 102249)

謝修龍，朱淵，章祝云，等.FPSO泵艙消防系統(tǒng)性能評價(jià)與改進(jìn)[J].中國海上油氣，2017,29(4)：175-181.

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浮式生產(chǎn)系統(tǒng)(FPSO)結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)復(fù)雜、作業(yè)負(fù)荷大，油氣泄漏和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高。選取FPSO火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)高的泵艙為研究對象，開展FPSO泵艙火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析，同時(shí)從熱輻射、溫度、煙氣層高度等3個(gè)方面模擬分析泵艙火災(zāi)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有消防系統(tǒng)可有效控制火災(zāi)和煙氣的蔓延，能夠保證人員安全疏散，但卻無法及時(shí)有效撲滅火災(zāi)。為此，設(shè)計(jì)了一套CO2滅火系統(tǒng)，并對其性能進(jìn)行了模擬分析和評價(jià)，結(jié)果表明該系統(tǒng)可在人員全部撤出泵艙后迅速撲滅火災(zāi)，滿足泵艙消防性能要求。本文研究成果可為提高FPSO火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制能力、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理水平提供理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。

FPSO；火災(zāi)；消防系統(tǒng)；熱輻射；溫度；煙氣層高度；CO2滅火系統(tǒng)；消防性能

浮式生產(chǎn)系統(tǒng)(FPSO)除進(jìn)塢檢修外，大部分時(shí)間系泊在固定海域，在服役期內(nèi)存在各種安全隱患，尤其以火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)最為嚴(yán)重[1]。一旦消防系統(tǒng)存在不足而發(fā)生火災(zāi)，不僅火情無法控制，還可能給作業(yè)人員造成不可預(yù)知的傷害[2]。對于現(xiàn)有FPSO消防系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員通常按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，風(fēng)險(xiǎn)評估時(shí)也是依據(jù)規(guī)范進(jìn)行評價(jià)，然而，海上設(shè)施或裝置的生產(chǎn)條件不是一成不變的，消防系統(tǒng)評估指標(biāo)和參數(shù)也是動態(tài)的，這種防火評價(jià)模式已經(jīng)不能滿足實(shí)際需求。因此，對海上設(shè)施消防系統(tǒng)進(jìn)行性能化評估是必然趨勢。目前，國內(nèi)外學(xué)者已開展了大量有關(guān)性能化防火設(shè)計(jì)概念的研究。郭杰[3]對海洋平臺油氣處理系統(tǒng)原油泄漏的火災(zāi)進(jìn)行了模擬分析，通過對不同脫險(xiǎn)梯道熱輻射強(qiáng)度、溫度等的對比分析，確定最佳人員疏散路徑；魏超南[4]以FPSO生產(chǎn)作業(yè)全周期為研究對象，對生產(chǎn)運(yùn)行階段的油氣泄漏及連鎖效應(yīng)導(dǎo)致的火災(zāi)、爆炸進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評估。Yoon等[5]在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，對火災(zāi)熱源、風(fēng)速和風(fēng)向等因素對FPSO上部模塊區(qū)域熱擴(kuò)散行為的影響進(jìn)行了研究；Kim等[6]綜合使用實(shí)驗(yàn)方法和CFD(CFX,KFX)軟件模擬分析，對鋼管件、混凝土管件等在噴射火作用下的溫度分布和熱通量載荷特性等進(jìn)行了研究。

針對國內(nèi)目前在油氣消防領(lǐng)域缺少將性能化概念與消防系統(tǒng)評估相結(jié)合進(jìn)行評價(jià)分析的現(xiàn)狀，本文選取FPSO泵艙為研究對象，運(yùn)用FDS(Fire Dynamics Simulator) 軟件，對貨油泵泄漏油池火災(zāi)和消防系統(tǒng)作用進(jìn)行了模擬分析，通過艙內(nèi)環(huán)境溫度、火災(zāi)熱輻射、煙氣層高度等參數(shù)評價(jià)了消防系統(tǒng)的消防性能，分析了泵艙消防系統(tǒng)在面臨實(shí)際火災(zāi)時(shí)的作用和不足，并根據(jù)分析結(jié)果提出了消防系統(tǒng)改進(jìn)措施和建議，從而為提高FPSO火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制能力、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理水平提供理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。

1 FPSO泵艙火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模型與危險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)1.1 火災(zāi)模擬模型

采用火災(zāi)動力學(xué)大渦模擬模型進(jìn)行FPSO泵艙火災(zāi)的模擬和分析研究，該模型是一組簡化的低馬赫數(shù)流動方程[7]。在模型中，目標(biāo)對象可燃物主要成分為碳?xì)浠衔铮淙紵瘜W(xué)反應(yīng)速率定義為[7]

(1)

式(1)中，m為碳?xì)浠衔镂镔|(zhì)的量濃度，mol/m3；t為時(shí)間，s；B為反應(yīng)活化能指前因子，是與溫度、濃度無關(guān)的常數(shù)，無量綱；n為氧氣的物質(zhì)的量濃度，mol/m3；E為反應(yīng)活化能，kJ/mol；R為氣體常數(shù)，值為8.314 J/(K·mol)；T為熱力學(xué)溫度，K；a、b為反應(yīng)級數(shù)。

1.2 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性能評價(jià)模型

消防系統(tǒng)性能規(guī)范目標(biāo)為“采取安全措施以便使人們能夠得知火災(zāi)發(fā)生并疏散，所有疏散通道在疏散期間可保證人員安全”[8]，根據(jù)FPSO現(xiàn)場泵艙的實(shí)際條件，結(jié)合中國海洋石油總公司的相關(guān)規(guī)定，為滿足消防系統(tǒng)性能要求，定義泵艙消防系統(tǒng)的評價(jià)指標(biāo)為：①控制火災(zāi)和煙氣的蔓延，降低煙氣對人員的危害，保護(hù)人員安全疏散；②在人員全部撤出泵艙后，能夠迅速撲滅火災(zāi)。

1.3 危險(xiǎn)判斷標(biāo)準(zhǔn)選取

為評價(jià)火災(zāi)造成的傷害情況，選擇熱輻射、火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境溫度以及影響人員逃生的煙氣層高度作為評價(jià)指標(biāo)[9]：當(dāng)溫度超過200 ℃時(shí)，人員將受到嚴(yán)重傷害或者死亡；當(dāng)熱輻射超過25.0 kW/m2時(shí)，人員將會受到嚴(yán)重傷害或者死亡；熱輻射超過37.5 kW/m2，結(jié)構(gòu)將發(fā)生坍塌或嚴(yán)重?fù)p壞；當(dāng)煙氣層高度超過2.1 m時(shí)，煙氣將影響人員的正常疏散[10]。

2 泵艙火災(zāi)仿真模型

2.1 泵艙網(wǎng)絡(luò)模型建立及探頭分布

以某12萬噸級FPSO泵艙為研究對象，綜合考慮泵艙空間尺寸、各層設(shè)備、通風(fēng)系統(tǒng)、火氣系統(tǒng)、消防系統(tǒng)以及各系統(tǒng)之間的火災(zāi)響應(yīng)控制邏輯等，建立泵艙火災(zāi)仿真模型，以保證模型與實(shí)際工程對象之間的對應(yīng)性，泵艙立體模型如圖1所示。泵艙共分為底層甲板、C甲板、B甲板、A甲板等4層，各層高度分別為8、7、5、4 m。設(shè)備及管系主要分布在底層甲板，底層甲板是油氣積聚的主要場所。泵艙底層主要設(shè)備有3臺原油外輸泵和3臺生產(chǎn)水輸送泵，分別位于泵艙底層中部和左邊靠墻位置。本文以原油外輸泵A泄露形成的油池火災(zāi)為研究對象，分析泵艙消防系統(tǒng)對火災(zāi)發(fā)展的影響。該油池坐標(biāo)為X=4.0 m、Y=-6.0 m、Z=0.5 m，原油主要組分為飽和

圖1 FPSO泵艙模型Fig .1 Model of FPSO pump room

烴，約占總質(zhì)量的72.1%，芳香烴約占15.6%，水分、雜質(zhì)等約占12.3%。為防止可燃性氣體積聚，整個(gè)泵艙采取強(qiáng)制通風(fēng)措施(強(qiáng)制抽風(fēng))，2個(gè)主要抽風(fēng)口位于泵艙底層。在泵艙各層甲板上方4～5 m分布有感煙探頭以及可燃?xì)怏w探頭；在泵艙底層設(shè)備上方布置有水噴淋頭，探頭布置如圖2所示。

2.2 模擬條件假設(shè)

1) 泵艙在內(nèi)的整個(gè)船體由鋼構(gòu)建組成；

2) 泵艙空間跨度不大，同時(shí)在強(qiáng)制通風(fēng)的作用下，空氣處于持續(xù)對流狀態(tài)；

3) 泵艙溫度常年維持在32 ℃左右，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不考慮溫度在空間上的變化，以此作為環(huán)境邊界條件。

圖2 泵艙底層主要設(shè)備及探頭分布Fig .2 Main equipment and probe distribution of the FPSO pump room

3 泵艙火災(zāi)模擬分析

為研究泵艙火災(zāi)的規(guī)模和破壞程度，暫不考慮消防系統(tǒng)的作用，對貨油泵泄漏形成的泵艙底部油池火災(zāi)進(jìn)行模擬，分析火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境溫度、火災(zāi)熱輻射和煙氣層高度的變化規(guī)律。

3.1 火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境溫度場變化規(guī)律

選取位于逃生樓梯處Y=0.75 m的切面作為研究區(qū)域，該處火災(zāi)溫度是影響人員逃生能否成功的關(guān)鍵因素之一?；馂?zāi)發(fā)展各階段該切面溫度變化如圖3所示，由圖3a可知，在t=7.5 s時(shí)，逃生樓梯處的溫度接近200 ℃，即未啟動消防系統(tǒng)時(shí)，人員有效逃生時(shí)間為7.5 s；由圖3b可知，當(dāng)t=87.0 s時(shí)，艙內(nèi)燃燒達(dá)到全盛階段，底層甲板上部空間及樓梯處溫度達(dá)500 ℃，部分區(qū)域可達(dá)580 ℃，此時(shí)人員已無逃生可能。

圖3 FPSO泵艙Y=0.75 m切面處溫度變化Fig .3 Y=0.75 m temperature changes of the FPSO pump room tangent plane

3.2 火災(zāi)熱輻射變化規(guī)律

考慮到消防人員火災(zāi)防護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)在頭部，故選取高度為2 m處的熱輻射強(qiáng)度為分析對象，分別在4個(gè)消防栓處以及消防人員所經(jīng)路徑上設(shè)置熱輻射探測點(diǎn)，分別為THCP5-2.0、THCP2-2.0、THCP0-2.0、THCP3-2.0和THCP4-2.0、THCP1-2.0，各探測點(diǎn)空間坐標(biāo)如表1所示。各探測點(diǎn)熱輻射強(qiáng)度曲線如圖4所示，可以看出，熱輻射強(qiáng)度最高可達(dá)67.5 kW/m2，此值已遠(yuǎn)超過人員及泵艙鋼結(jié)構(gòu)可承受的熱輻射強(qiáng)度。

表1 FPSO泵倉熱輻射測點(diǎn)布置Table 1 Arrangement of the FPSO pump room thermal radiation test points

圖4 FPSO泵艙底層各點(diǎn)熱輻射強(qiáng)度曲線Fig .4 Thermal radiation intensity curve of each point at the bottom of the FPSO pump room

3.3 煙氣層高度變化規(guī)律

分別在泵艙底層樓梯處以及4個(gè)消防栓處設(shè)置煙氣層高度監(jiān)測點(diǎn)，分別為LAYER0、LAYER1、LAYER2、LAYER3、LAYER4。各監(jiān)測點(diǎn)煙氣層高度變化如圖5所示，可以看出，火災(zāi)發(fā)生后應(yīng)急逃生梯道處煙氣高度一直保持在1 m左右，給人員逃生及消防人員火災(zāi)救援造成不利影響。

圖5 FPSO泵艙各監(jiān)測點(diǎn)煙氣層高度變化曲線Fig .5 Height change curve of flue gases of monitoring points in pump room

4 泵艙消防系統(tǒng)性能評價(jià)

泵艙現(xiàn)有消防配置主要為水噴淋系統(tǒng)和消防栓系統(tǒng)。泵艙底層布置有8個(gè)感煙探頭，水噴淋系統(tǒng)的釋放條件為8個(gè)感煙探頭中的任意2個(gè)探頭觸發(fā)。消防栓需要消防人員手動釋放，消防人員從集合到成功釋放消防栓平均需要75.0 s，因此消防栓的釋放時(shí)間設(shè)定為t=75.0 s。分別從火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境溫度、火災(zāi)熱輻射和煙氣層高度等3個(gè)方面研究消防系統(tǒng)啟動后對泵艙底層火災(zāi)的抑制作用。

4.1 消防系統(tǒng)對火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境溫度的影響

消防系統(tǒng)投入使用與未投入使用情況下，發(fā)生火災(zāi)后現(xiàn)場環(huán)境溫度對比如圖6所示。選取應(yīng)急逃生梯道Y=0.75 m處的溫度切面，在t=11.4 s時(shí)進(jìn)行分析。有消防系統(tǒng)時(shí)，消防系統(tǒng)對泵艙底層空間的降溫效果非常明顯，逃生梯道溫度為安全臨界溫度200 ℃左右；無消防系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)急逃生梯道處的溫度為350 ℃。這說明現(xiàn)有消防系統(tǒng)能夠有效降低泵艙底層溫度，延緩火焰及溫度蔓延，同時(shí)也可使泵艙底層人員逃生時(shí)間從7.5 s延長至11.4 s。根據(jù)日常消防演練，所有人員在獲知火情并撤離泵艙的所需時(shí)間大約為9 s，因此現(xiàn)有消防系統(tǒng)可有效保障人員安全撤離。

4.2 消防系統(tǒng)對熱輻射的影響

消防系統(tǒng)對火災(zāi)熱輻射影響對比如圖7所示，可以看出：在消防系統(tǒng)啟用后，對初期火災(zāi)的熱輻射抑制作用較為明顯；隨著火災(zāi)的發(fā)展，其抑制作用逐漸增強(qiáng)[11]，在t=130.0 s左右，水噴淋與消防栓對火災(zāi)的聯(lián)合作用最為明顯。

圖6 消防系統(tǒng)對FPSO泵艙溫度影響對比圖Fig .6 Temperature contrast figure of the FPSO pump room fire protection system

圖7 FPSO泵艙噴淋系統(tǒng)熱輻射影響對比圖Fig .7 Heat release rate of the FPSO pump room spray system affecting contrast figure

4.3 消防系統(tǒng)對煙氣層高度的影響

消防系統(tǒng)對煙氣層高度影響情況對比如圖8所示，可以看出：在火災(zāi)初期，消防系統(tǒng)對煙氣的洗滌和包裹作用非常明顯，煙氣層高度急劇下降并維持在1.0 m左右；隨后，原油燃燒速率加快，消防系統(tǒng)對煙氣的洗滌和包裹作用逐漸降低，并且對煙氣造成擾動效果[12]，擴(kuò)大了煙氣的影響范圍和強(qiáng)度。 綜上所述，泵艙消防系統(tǒng)在火災(zāi)初期能夠有效降低泵艙底層溫度、火源熱輻射以及控制煙氣高度和范圍，并且給人員逃生創(chuàng)造更為有利的條件,但在火災(zāi)發(fā)展的后期，消防系統(tǒng)全部投入使用仍然不能使火災(zāi)撲滅。

圖8 有無消防系統(tǒng)時(shí)FPSO泵艙煙氣高度變化對比圖Fig .8 Height change contrast figure of smoke in the PFSO pump room with/without fire extinguishing system

5 消防系統(tǒng)改進(jìn)

5.1 CO2滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)船舶CO2滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[13]，泵艙底層所需CO2總量為

(2)

式(2)中:T為CO2所需量，kg；V為最大保護(hù)處所的容積，m3；U為容積系數(shù)，kg/m3。

該泵艙空間容積V為2 400 m3，容積系數(shù)U為0.45 kg/m3，代入式(2)求得泵艙底層所需CO2總量T為1 928.57 kg。根據(jù)CO2滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求，發(fā)生火災(zāi)時(shí)保護(hù)區(qū)域所需CO2總量的85%應(yīng)在2 min內(nèi)全部釋放,故當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)實(shí)際釋放到保護(hù)區(qū)域的有效CO2總量為1 639.28 kg。

被保護(hù)區(qū)域的空間體積較大，因此選擇CO2噴頭釋放速率較大的N13型噴頭，總數(shù)為16個(gè)，各探頭的空間坐標(biāo)如表2所示。

表2 FPSO泵艙CO2噴頭空間布置Table 2 Arrangement of CO2 sprays in the FPSO pump room

單個(gè)CO2噴頭噴射速率為

(3)

式(3)中:v為單個(gè)CO2噴頭噴射速率，kg/(m2·s)；S為噴嘴有效噴射面積，m2；N為泵艙底層噴頭總個(gè)數(shù)；t為時(shí)間，s。將T=1 639.28 kg、S=1.4527×10-4m2、N=16、t=120 s代入式(3),可得噴頭噴射速率為5 877.27 kg/(m2·s)。

采用手動釋放CO2系統(tǒng)，考慮到CO2系統(tǒng)的釋放必須滿足以下2個(gè)條件：①所有人員必須全部撤出被保護(hù)區(qū)域；②在火災(zāi)處于穩(wěn)定發(fā)展期時(shí)，使該套系統(tǒng)投入使用。綜合以上因素，選取t=90.0 s時(shí)CO2投入使用較符合實(shí)際情況。

精選精礦與掃選精礦合并可得最終精礦，最終精礦品位64.15%，產(chǎn)率87.63%，回收率92.47%；尾礦品位37.01%，產(chǎn)率12.37%，回收率7.53%。

5.2 模擬結(jié)果分析

泵艙在水噴淋、消防栓以及CO2滅火系統(tǒng)聯(lián)合作用下的火災(zāi)發(fā)展趨勢如圖9所示，CO2滅火系統(tǒng)在t=90.0 s時(shí)投入使用。由圖9可以看出，t=84.0 s時(shí)，火災(zāi)處于穩(wěn)定燃燒階段；t=94.5 s時(shí)，由于CO2系統(tǒng)的介入，受CO2氣體的冷卻隔離作用，油池火災(zāi)的火焰逐漸減??；t=127.5 s時(shí)，火災(zāi)進(jìn)一步減弱，油池中的原油燃燒已基本停止；t=132.0 s時(shí)，油池火災(zāi)熄滅。

圖9 FPSO泵艙在水噴淋系統(tǒng)、消防栓以及CO2滅火系統(tǒng)聯(lián)合作用下火災(zāi)發(fā)展趨勢圖Fig .9 Fire development trend figure of the FPSO pump room with the water spray system,fire hydrant and CO2 extinguishing system

由此可見，從CO2滅火系統(tǒng)投入使用到泵艙底層油池火災(zāi)完全熄滅，共用時(shí)42.0 s，說明CO2滅火系統(tǒng)具有良好的滅火效果，特別是對于密閉空間的火災(zāi)，滅火效率非常高。同時(shí)也表明，本文提出的消防系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)即在泵艙底層設(shè)計(jì)加裝CO2滅火系統(tǒng)能夠滿足迅速撲滅泵艙火災(zāi)的消防系統(tǒng)性能化指標(biāo)。

6 結(jié)論

1) 選取FPSO泵艙為研究對象，運(yùn)用FDS軟件對貨油泵泄漏油池火災(zāi)和消防系統(tǒng)滅火作用進(jìn)行了模擬分析，結(jié)果表明現(xiàn)有消防系統(tǒng)能夠延緩火災(zāi)發(fā)展，有效延長人員逃生時(shí)間，但不能立即將火災(zāi)撲滅，不滿足泵艙消防性能要求。

2) 針對現(xiàn)有消防系統(tǒng)，提出了在泵艙底層設(shè)計(jì)加裝CO2滅火系統(tǒng)的改進(jìn)建議，并對其性能進(jìn)行了模擬評價(jià)，結(jié)果表明該系統(tǒng)可在人員全部撤出泵艙后迅速撲滅火災(zāi)，滿足泵艙消防性能要求。

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(編輯：呂歡歡)

海上鉆完井專家 范白濤

范白濤，男，高級工程師，1998年畢業(yè)于原大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè),曾任中國海洋石油渤海石油公司生產(chǎn)部完井工程師、完井監(jiān)督、完井總監(jiān)，中海石油(中國)有限公司天津分公司鉆井部油田開發(fā)管理主管、南堡35-2油田鉆完井項(xiàng)目經(jīng)理、阿納達(dá)克聯(lián)管會鉆井代表、天津分公司鉆完井部設(shè)計(jì)經(jīng)理、主任工程師、天津分公司鉆完井專家,現(xiàn)任中海石油(中國)有限公司天津分公司工程技術(shù)部經(jīng)理、中國海洋石油總公司標(biāo)準(zhǔn)化委員會鉆完井專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員、海上油田高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室油田鉆完井室主任，2016年被聘為中國海洋石油總公司鉆完井專家。近年來先后榮獲“海上大慶油田”立功個(gè)人二等功、十佳青年技術(shù)能手、第二十四屆“孫越崎青年科技獎(jiǎng)”等榮譽(yù)稱號，獲得省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)17項(xiàng)、局級科技進(jìn)步獎(jiǎng)30余項(xiàng)，合作出版專著4部，發(fā)表科技論文45篇，起草總公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3部，獲國家專利30項(xiàng)，其中發(fā)明專利5項(xiàng)。

長期從事渤海油田鉆完井工程技術(shù)研究和管理工作?！笆晃濉币詠?，參與了渤海近30個(gè)油田1700余口井的優(yōu)快鉆完井科研、設(shè)計(jì)和作業(yè)實(shí)踐，承擔(dān)國家科技重大專項(xiàng)“渤海油田高效鉆完井及配套技術(shù)示范”、總公司重大專項(xiàng)“海上稠油熱采鉆完井關(guān)鍵技術(shù)研究”、總公司及有限公司綜合科研項(xiàng)目以及分公司生產(chǎn)科研項(xiàng)目等多項(xiàng)科研課題。在他的帶領(lǐng)下，經(jīng)過團(tuán)隊(duì)的努力，攻克了鉆完井技術(shù)領(lǐng)域多個(gè)重大難題，在復(fù)雜壓力系統(tǒng)油藏鉆完井全過程儲層保護(hù)、多枝導(dǎo)流復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆完井、海上密集叢式井網(wǎng)加密鉆采防碰、大負(fù)壓返涌射孔工藝、一趟管柱多層防砂完井工藝和非常規(guī)稠油熱采鉆完井等方面形成了具有渤海特色的鉆完井核心技術(shù)體系。隨著油田勘探開發(fā)生產(chǎn)的推進(jìn)，面對低油價(jià)形勢，堅(jiān)持問題導(dǎo)向，他正帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)不懈努力、大膽創(chuàng)新，在中深層鉆完井、在生產(chǎn)油田穩(wěn)產(chǎn)挖潛、“低、邊、稠”油田開發(fā)和鉆完井廢棄物處置等方面持續(xù)研究攻關(guān)，將為渤海油田的高效開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)保障。

Performance evaluation and improvement for fire protection systems of FPSO pump cabins

XIE Xiulong1,2ZHU Yuan2ZHANG Zhuyun2YANG Qiang2ZHENG Wei3

(1.ShenzhenBranchofCNOOCLtd.,Shenzhen,Guangdong518067,China; 2.COESTofChinaUniversityofPetroleum,Qingdao,Shandong266580,China; 3.ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

FPSO is characteristic of its compact structure, complicated system, and heavy operating load; the risk of fire disaster and oil & gas leakage is very high.In this paper the pump cabin was chosen as the research object because of its high risk of fire and explosion; and fire simulations for FPSO pump cabins were carried out for risk analysis in the following aspects: heat radiation, temperature and smoke layer height.It was found out that the existing fire control system can effectively control the spread of fire and smoke, ensuring the safety evacuation, but can’t effectively put out the fire in time.For this reason a CO2fire extinguishing system was designed and verified by the simulation, which can extinguish the fire quickly after personnel evacuation from the pump cabin, satisfying the performance criteria of FPSO fire risk control and management.The research results can provide theoretical support and technical guidance for improving the capacity of fire risk control and management for FPSOs.

FPSO; fire disaster; fire protection system; heat radiation; temperature; smoke layer height; CO2fire extinguishing system;performance criteria of fire

*中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目“燃爆條件下深水油氣開發(fā)工藝災(zāi)變機(jī)制與控制基礎(chǔ)研究(編號：15CX05018A)”、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“極端海洋環(huán)境下海洋固定平臺生存能力及動力災(zāi)變應(yīng)急對策研究(編號：51579246)”、工業(yè)和信息化部“第七代超深水鉆井平臺(船)”創(chuàng)新專項(xiàng)部分研究成果。

謝修龍，男，工程師，2016年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)，獲碩士學(xué)位，主要從事FPSO現(xiàn)場安全工作。地址：深圳市南山區(qū)后海濱路(深圳灣段)3168號中海石油(中國)有限公司深圳分公司西江油田作業(yè)區(qū)(郵編:518067)。E-mail：xxl_1988@126.com。

朱淵，男，副教授，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)，獲博士學(xué)位，主要從事油氣安全相關(guān)科研工作。地址：青島市黃島區(qū)長江西路66號機(jī)電學(xué)院安全科學(xué)與工程系(郵編：266580)。E-mail：zhy3323@163.com。

1673-1506(2017)04-0175-07

10.11935/j.issn.1673-1506.2017.04.024

TE48

A

2017-03-24 改回日期：2017-05-27