FPSO货油仓动火作业控制方法及装置与流程

本发明属于动火作业安全技术领域，尤其是涉及一种fpso货油仓动火作业控制方法及装置。

背景技术：

浮式生产储油装置(floatingproductionstorageandoffloading，fpso)是集生产、储油、卸油为一体的海上浮式生产储卸油装置。fpso在深水海域的应用将有效地避免深水海域管道铺设所面临的技术难题，同时也为海上边际油气田的开发提供了经济有效的方案。

fpso由两大部分组成：上部组块和船体，上部组块完成对原油的加工处理；而船体负责储存合格的原油。由于fpso具有生产、储油和外输功能，并能提供电力、注水和人员居住，在海洋石油生产中广泛应用。

然而，fpso货油舱动火作业是困扰海洋石油行业的难题。通常一个fpso货油舱动火作业，不仅仅是本舱室需要停产、清仓，该货油舱相邻的前后和侧面的货油舱都需要停止作业并清仓。以避免动火作业导致的火灾或者爆炸等危险因素。这就意味fpso同时至少有四个货油舱不能投入使用。特殊的情况下，fpso还需要入坞才能开展动火作业。fpso货油舱动火作业会导致生产作业中断或产能下降。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种fpso货油仓动火作业控制方法及装置，以解决现有技术中存在的fpso货油仓动火作业对生产作业产生的产能下降的影响。

为达到上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种fpso货油仓动火作业控制方法，所述方法包括：

获取相邻舱室存储介质的最高可接受温度；

获取舱室的材料最高温度要求；

根据所述动火作业要求确定对应的动火作业方式，确定焊接参数；

根据所述焊接参数计算模拟熔池和温度场分布；

根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度和熔池和温度场分布确定相邻舱室注水量。

进一步的，在根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度、焊接热量、熔池和温度场分布的分布确定相邻舱室注水量之前，所述方法还包括：

采用与所述舱室相同的材料进行实际焊接，并测量熔池和温度场的分布，并根据测量得到的熔池和温度场分布对模拟熔池和温度场分布进行修正，以得到熔池和温度场分布。

进一步的，所述获取相邻舱室存储介质的最高可接受温度，包括：

根据介质的馏点，确定该仓内介质的最高可接受温度；或者

周围舱室内，加热介质油的设定温度作为该舱介质的最高可接受温度。

进一步的，所述获取舱室的材料最高温度要求，包括：

收集周围舱室结构用钢的力学性能原始设计、选项数据，或者根据fpso入级船级社的要求，钢材取样实验，确定钢材抗拉强力学性能，确定材料的温度要求。

另一方面，本发明实施例还提供了一种fpso货油仓动火作业控制装置，包括：

最高可接受温度获取模块，用于获取相邻舱室存储介质的最高可接受温度；

最高温度要求获取模块，用于获取舱室的材料最高温度要求；

焊接参数确定模块，用于根据所述动火作业要求确定对应的动火作业方式，确定焊接参数；

计算模块，用于根据所述焊接参数计算模拟熔池和温度场分布；

注水量确定模块，用于根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度和熔池和温度场分布确定相邻舱室注水量。

进一步的，所述装置还包括：

修正模块，用于采用与所述舱室相同的材料进行实际焊接，并测量熔池和温度场的分布，并根据测量得到的熔池和温度场分布对模拟熔池和温度场分布进行修正，以得到熔池和温度场分布。

进一步的，所述最高可接受温度获取模块用于：

根据介质的馏点，确定该仓内介质的最高可接受温度；或者

周围舱室内，加热介质油的设定温度作为该舱介质的最高可接受温度。

进一步的，所述焊接参数确定模块用于：收集周围舱室结构用钢的力学性能原始设计、选项数据，或者根据fpso入级船级社的要求，钢材取样实验，确定钢材抗拉强力学性能，确定材料的温度要求。

更进一步的，所述装置还包括：

最小安全距离确定模块，用于确定本舱动火作业和船舱立板的最小安全距离；

动火作业执行模块，用于根据所述最小安全距离执行动火作业。

相对于现有技术，本发明所述的fpso货油仓动火作业控制方法及装置具有以下优势：本发明所述的fpso货油仓动火作业控制方法及装置，通过获取相邻舱室存储介质的最高可接受温度；获取舱室的材料最高温度要求；根据所述动火作业要求确定对应的动火作业方式，确定焊接参数；根据所述焊接参数计算模拟熔池和温度场分布；根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度、焊接热量、熔池和温度场分布确定相邻舱室注水量。利用动火作业的各种参数，和相邻舱室存储介质的最高可接受温度，向相邻舱室注入水，利用水的比热值，降低相邻舱室在动火作业中的温度，保证舱室存储介质不会因动火作业温度升高产生各种危险。同时，利用上述参数计算合理的注水量，便于在动火作业完成后，利用存储介质与水比重不同的特点，快速排出水。减少作业中断时长。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一提供的fpso货油仓动火作业控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的fpso货油仓动火作业控制方法的流程示意图；

图3为本发明实施例三提供的fpso货油仓动火作业控制装置的结构示意图。

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做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。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的fpso货油仓动火作业控制方法的流程示意图，参见图1，所述fpso货油仓动火作业控制方法，包括：

s110，获取相邻舱室存储介质的最高可接受温度。

由于相邻舱室可能存储不同的存储介质，而不同存储介质由于其理化特性不同，其对应的燃点包点也不相同。在一定的温度之下，其较为稳定，而超出该温度，则有可能引发燃烧或者爆炸。因此，需要预先确定邻舱室存储介质的最高可接受温度。所述最高可接受温度可以是该介质能够接受的最高温度或者最高温度以下的某一特定温度值。

可选的，所述获取舱室的材料最高温度要求，可以包括：根据介质的馏点，确定该仓内介质的最高可接受温度；或者周围舱室内，加热热介质油的设定温度作为该舱介质的最高可接受温度。由于干馏点影响舱内存储介质的性能。

此外，由于舱内介质的可燃性，考虑到安全问题，还需考虑周围舱室内，加热介质油的设定温度作为该舱介质的最高可接受温度。

综合上述二者，选取其中较低的温度作为该舱介质的最高可接受温度。

s120，获取舱室的材料最高温度要求。

由于舱室通常为钢材质，在温度较高情况下会产生变形。因此，在动火作业时，也需要考虑动火作业对舱室的材料产生的影响。在本实施例中，需要获知舱室的材料的最高温度要求。示例性的，所述获取舱室的材料最高温度要求，可以包括：收集周围舱室结构用钢的力学性能原始设计、选项数据，或者根据fpso入级船级社的要求，钢材取样实验，确定钢材抗拉强力学性能，确定材料的温度要求。

示例性的，可以通过fpso建造时，相应选取的钢材设计的数据来确定舱室的材料最高温度要求，或者根据fpso入级船级社的要求，根据所述要求选取同等类型材质的钢材进行取样实验。确定钢材抗拉强力学性能，确定材料的温度要求。

s130，根据所述动火作业要求确定对应的动火作业方式，确定焊接参数。

分析本次动火作业中涉及到的具体动火作业方式，收集动作的焊接工艺评定报告(prq，processqualificationrecorder)和/或焊接工艺规程(wps，weldingprocedurespecification)，确定焊接参数。

s140，根据所述焊接参数计算模拟熔池和温度场分布。

熔化焊接时，在热源作用下，焊件上形成的具有一定形状的液态金属部分被称的焊接溶池。焊接熔池分布对温度分布具有重要的影响。局域所述焊接熔池分布通过计算得到模拟的温度场分布。

s150，根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度、熔池和温度场分布确定相邻舱室注水量。

根据所述最高可接受温度可以初步确定加水量，由于原油或污油比水轻，因此周围舱室的底部会充满水，通过对流的方式，水可以很快将焊接热量消散。但注入过多的水，会延长排放水的时长。因此，可以根据最高可接受温度、水的比热和整个焊接过程中产生的热量，确定初始注水量。同时，通过熔池和温度场分布，可以确定温度在焊接附近的热量分布，根据所述热量分布来确定局部热量最高值。由于局部热量值会促进对流，但该部分温度仍然比其它位置偏高。因此，根据现有的对流计算公式，确定该位置的合理温度，并对初始注水量进行优化，等到相邻舱室注水量。

本实施例通过获取相邻舱室存储介质的最高可接受温度；获取舱室的材料最高温度要求；根据所述动火作业要求确定对应的动火作业方式，确定焊接参数；根据所述焊接参数计算模拟熔池和温度场分布；根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度、焊接热量、熔池和温度场分布确定相邻舱室注水量。利用动火作业的各种参数，和相邻舱室存储介质的最高可接受温度，向相邻舱室注入水，利用水的比热值，降低相邻舱室在动火作业中的温度，保证舱室存储介质不会因动火作业温度升高产生各种危险。同时，利用上述参数计算合理的注水量，便于在动火作业完成后，利用存储介质与水比重不同的特点，快速排出水。减少作业中断时长。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的fpso货油仓动火作业控制方法的流程示意图，本实施例以上述实施例为基础进行优化，具体的，所述方法还可增加如下步骤：采用与所述舱室相同的材料进行实际焊接，并测量熔池和温度场的分布，并根据测量得到的熔池和温度场分布对模拟熔池和温度场分布进行修正，以得到熔池和温度场分布。

参见图2，所述fpso货油仓动火作业控制方法，包括：

s210，获取相邻舱室存储介质的最高可接受温度。

s220，获取舱室的材料最高温度要求。

s230，根据所述动火作业要求确定对应的动火作业方式，确定焊接参数。

s240，根据所述焊接参数计算模拟熔池和温度场分布。

s250，采用与所述舱室相同的材料进行实际焊接，并测量熔池和温度场的分布，并根据测量得到的熔池和温度场分布对模拟熔池和温度场分布进行修正，以得到熔池和温度场分布。

由于上述步骤只是通过计算软件进行模拟得到相应的结果，其可能与实际焊接熔池和温度场分布存在偏差。由于模拟熔池和温度场对注水量影响较大，极易造成相邻舱室存储介质干馏或者燃烧等危险事件。因此，在本实施例，可以在实验场地，找出与fpso船舱一样规格的材料，按照wps要求和预定的方案开展动火作业，使用红外热成像仪器测量熔池和温度场的分布，修正仿真模型的参数和计算方法。以得到更准确的熔池和温度场分布。

s260，根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度和熔池和温度场分布确定相邻舱室注水量。

本实施例通过在根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度、焊接热量、熔池和温度场分布的分布确定相邻舱室注水量之前，增加如下步骤：采用与所述舱室相同的材料进行实际焊接，并测量熔池和温度场的分布，并根据测量得到的熔池和温度场分布对模拟熔池和温度场分布进行修正，以得到熔池和温度场分布。可以进一步获取得到更为准确的池和温度场分布，在保证动火作业安全的前提下，能够对注水量进行更为精准的计算，快速排出水。减少作业中断时长。

在本实施例的一个优选实施方式中，所述方法还可增加如下步骤：确定本舱动火作业和船舱立板的最小安全距离；根据所述最小安全距离执行动火作业。在高温条件下材料易发生塑性变形，表现为强度降低，形变强化现象减弱，塑性变形增加，因此需要确定本舱动火作业和船舱立板的最小安全距离，当小于该距离时，动火作业产生的热量会导致立板产生塑变。最小安全距离是根据本舱材料力学性能、焊接热量和焊接温度场的分布分析确定。通过设定最小安全距离，能够保证船舱立板在动火作业时不会发生塑变。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的fpso货油仓动火作业控制装置的结构示意图，如图3所示，所述装置包括：

最高可接受温度获取模块310，用于获取相邻舱室存储介质的最高可接受温度；

最高温度要求获取模块320，用于获取舱室的材料最高温度要求；

焊接参数确定模块330，用于根据所述动火作业要求确定对应的动火作业方式，确定焊接参数；

计算模块340，用于根据所述焊接参数计算模拟熔池和温度场分布；

注水量确定模块350，用于根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度和熔池和温度场分布确定相邻舱室注水量。

本实施例所述的fpso货油仓动火作业控制装置，通过获取相邻舱室存储介质的最高可接受温度；获取舱室的材料最高温度要求；根据所述动火作业要求确定对应的动火作业方式，确定焊接参数；根据所述焊接参数计算模拟熔池和温度场分布；根据相邻舱室存储介质的最高可接受温度、焊接热量、熔池和温度场分布确定相邻舱室注水量。利用动火作业的各种参数，和相邻舱室存储介质的最高可接受温度，向相邻舱室注入水，利用水的比热值，降低相邻舱室在动火作业中的温度，保证舱室存储介质不会因动火作业温度升高产生各种危险。同时，利用上述参数计算合理的注水量，便于在动火作业完成后，利用存储介质与水比重不同的特点，快速排出水。减少作业中断时长。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

进一步的，所述装置还包括：

修正模块，用于采用与所述舱室相同的材料进行实际焊接，并测量熔池和温度场的分布，并根据测量得到的熔池和温度场分布对模拟熔池和温度场分布进行修正，以得到熔池和温度场分布。

进一步的，所述最高可接受温度获取模块用于：

根据介质的馏点，确定该仓内介质的最高可接受温度；或者

周围舱室内，加热介质油的设定温度作为该舱介质的最高可接受温度。

进一步的，所述焊接参数确定模块用于：收集周围舱室结构用钢的力学性能原始设计、选项数据，或者根据fpso入级船级社的要求，钢材取样实验，确定钢材抗拉强力学性能，确定材料的温度要求。

更进一步的，所述装置还包括：

最小安全距离确定模块，用于确定本舱动火作业和船舱立板的最小安全距离；

动火作业执行模块，用于根据所述最小安全距离执行动火作业。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。