海上浅层气井喷燃烧场景模拟-2901838b.pdf

故障与安全

DOI：10.3969/j.issn.1001-2206.2024.02.008

海上浅层气井喷燃烧场景模拟

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闫新江，殷志明，任美鹏，杨向前，黄小光，韩忠英

1.中海油研究总院有限责任公司，北京100028

2.中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东青岛266580

3.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266580

摘要：海洋油气钻采过程中，当钻井遇浅层气时容易引发井喷事故，井喷可燃气体泄漏引起的火灾对海上平

台及钻采装置构成严重威胁。基于计算流体力学（CFD）与有限元分析方法，利用热-流-固耦合与扩散原理

构建了井喷燃烧场景，预测了井喷燃烧过程中火焰的扩散与发展规律，并获得井口装置在高温下的热力学响

应。结果表明：随着井喷可燃气体的蔓延，高温区域不断扩大，火焰及热辐射对相邻井口装置的服役状况产生

显著影响，风速与井喷速度为影响火焰延伸及井口装置热力学响应的主要因素。所建立的热-流-固耦合模型

与分析方法可应用于井喷事故中海洋平台的安全评估。

关键词：浅层气；井喷；热-流-固耦合；安全评估

Simulationofoffshoreshallowgasblowoutcombustionscenarios

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YANXinjiang,YINZhiming,RENMeipeng,YANGXiangqian,HUANGXiaoguang,HANZhongying

1.CNOOCResearchInstituteCo.,Ltd.,Beijing100028,China

2.CollegeofPipelineandCivilEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China

3.CollegeofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China

Abstract：Duringoffshoreoilandgasdrillingandproduction,itiseasytocauseablowoutwhendrillingshallowoilandgasreservoirs.

Thefireaccidentcausedbycombustiblegasleakageintheblowoutposesaseriousthreattooffshoreplatformsandoilrecoverydevices.

Basedoncomputationalfluiddynamics(CFD)andfiniteelementanalysismethod,thispaperconstructedablowoutcombustionscenario

viathermal-fluid-solidcouplingmethodanddiffusionprinciple,andpredictedthedevelopmentlawofflameinthecombustionprocess

ofoffshoreplatformafterblowout,withthethermodynamicresponseofthewellheaddeviceathightemperatureobtained.Theresults

showthatwiththespreadofcombustiblegasfromtheblowout,thehightemperatureareacontinuestoexpand,andtheflameandthermal

radiationhaveasignificantimpactontheservicestatusofadjacentwellheaddevices.Windspeedandblowoutspeedarethemain

factorsbehindtheflameextensionandthethermodynamicresponseofthewellheaddevice.Thethermal-fluid-solidcouplingmodeland

analys