目录
第1章 基于仿真系统的海洋油气工程作业风险防控技术国内外研究现状
1．1 海洋油气工程作业风险防控技术研究现状
1．2 仿真技术在海洋油气工程作业应用现状
1．3 仿真技术应用
第2章 基于仿真系统的海洋油气工程作业风险防控关键技术与目标
2．1 深水大型海上油气工程作业风险防控目标
2．2 海洋油气工程海上作业仿真关键技术
第3章 深水大型海上油气工程作业风险分析技术
3．1 深水大型海上油气工程作业风险源识别与分析理论概述
3．2 典型海上油气工程作业风险评估
3．3 海洋工程海上作业风险数据库技术
第4章 深水大型海上油气工程作业仿真系统总体架构与系统原理
4．1 系统功能
4．2 系统总体架构
4．3 基于HLA的通用仿真环境设计
4．4 系统运行流程
第5章 深水大型海上油气工程作业风险防控仿真系统通信原理与数据标准
5．1 系统设计目标与需求规定
5．2 静态数据标准
5．3 动态数据标准
第6章 深水大型海上油气工程作业环境模拟技术
6．1 三维随机海浪模拟
6．2 三维海风模拟
6．3 海流模拟
6．4 复杂海床模拟技术
第7章 深水大型海洋油气工程作业运动响应与水动力数学模型原理
7．1 船舶六自由度运动数学模型
7．2 船体水动力分析
7．3 螺旋桨推力计算模型
7．4 环境干扰力计算模型
7．5 动力定位系统的功能和组成
7．6 动力定位船舶作业
第8章 典型海底管道油气泄漏扩散预测分析技术
8．1 水下溢油预测数学模型
8．2 水面原油扩散预测数学模型
8．3 水下气体扩散预测数学模型
8．4 油气泄漏试验与计算模型验证
第9章 海上大型油气生产平台浮托作业仿真模拟应用技术
9．1 浮托安装作业流程
9．2 浮托安装作业仿真系统
9．3 分系统技术设计
9．4 仿真预演及人员培训案例
第10章 水下油气生产系统运营保障与应急维修作业仿真模拟应用技术
10．1 水下油气生产系统流动保障技术与应急维修作业基础
10．2 水下油气生产系统数值仿真技术
10．3 三维视景仿真技术
10．4 水下生产系统分布式交互培训系统开发
10．5 典型案例仿真模拟预演
参考文献
内容摘要
第1章 基于仿真系统的海洋油气工程作业
风险防控技术国内外研究现状1.1海洋油气工程作业风险防控技术研究现状 风险评估理论的研究及应用起源于美国能源部为核工业所做的安全评价，经过不断发展，其在航空、电子、石油、化工、船舶等多种行业中得到了广泛应用。 20世纪50年代末，一些欧美国家首先将风险评估应用于核电厂的安全性分析，希望通过风险评估找出核电厂在设计、建造和运行阶段中的薄弱环节，进而采取控制措施确保其安全运行。20世纪70年代，概率安全分析(f}robat)ilistic safety analysis，PSA)方法在核工业中得到了充分发展，该方法采用系统可靠性评价技术和概率风险评价技术对复杂系统的各种可能事故进行全面分析，通过对发生过程的研究，实现事故发生率及产生后果的综合量化分析。1979年3月28日，美国三里岛核电站事故的发生向世人显示了PSA研究的重要意义。并且在此次事故之后，人的因素也被引入安全评价之中，使核电领域的安全水平得到显著提高。 风险评估在海洋工程中的应用开始于20世纪70年代末。随着国际贸易的增多和对海洋石油资源的开采范围不断扩大，船舶碰撞事故、海难事故等也越来越多，造成了严重的环境污染、经济损失及人员伤亡，海洋工程的风险评估逐渐受到重视。国外对海洋工程的风险评估，早期主要采用定量风险评估(quality and reliability assui’ance，QRA)。 20世纪70年代中期，国外海洋工程界开展了几个评估项目，其主要目的是研究是否存在足够复杂和准确的数据及其分析方法。1981年，风险评估又有了新的发展，挪威石油理事会(Norwegian Pet：roleum I)irectorate：)发布了有关平台概念设计风险评估的指导性文件，要求所有新的海上设施在设计阶段必须进行定量风险评估。 1990年，英国海洋石油业者联合会提出综合安全评估方法，对安全评估提出了更高要求。1991年，挪威石油董事会用风险分析规范代替了1981年的指导性文件，这个规范极大扩展了风险研究的范围。 1992年，英国提出健康安全规范，对现存和新建的海洋结构物进行了大量风险评估研究，英国的健康安全部门(Health and Safety‘Executive，HSE)要求对所有海上平台和其上面的重要设备进行综合安全评估，这一措施的执行使得英国海上石油工程事故率降低了一半。1993年，挪威船级社(Det Norske Vet4tas，DNV)也对相关规范进行大规模修改，着重突出了风险评估的思想，以统一的NORS()K规范来取代各石油公司的内部安全规范及其他工业规范。国外不少学者对海上结构物的风险评估进行了研究，挪威的Skallerud和Amdahl利用连续介质力学和数值仿真技术，计算了海洋工程中可能出现的火灾、风暴、碰撞等灾害对海洋平台的影响；马里兰大学的Andrew Nyakaana Blaii。等人用模糊随机理论(矗azzy random the。0ry)和风险决策分析，研究了移动式海上基地的船体的最优结构形式；Haugen Stein等人用蒙特卡罗法(Monte carlo method)研究碰撞模型中的不确定因素，计算了过往船与海上平台碰撞的概率，并给出了确定的概率分布。挪威科技协会和挪威船级社等开发了一些相关的风险评估软件。我国风险评估方面的研究工作始于20世纪80年代末。目前，国内对海洋平台的风险评估研究不是很多，主要有以下几所院校和科研机构进行过类似的研究。天津大学对海洋工程相关风险分析进行研究，采用事件树、故障树等方法全面辨识作业过程中的各种潜在风险因素，根据影响重要度及相对风险的大小，对作业过程中的重要风险因素、关键过程或关键设备进行详细的风险分析，采用定性与定量相结合的方法，分析并描述风险事件发生的可能性及可能产生的风险后果。将风险概率和风险后果相结合，利用风险矩阵等方法，计算各种风险事件的风险值，并进行风险排序。胡云昌、黄海燕、余建星等人将概率影响图方法引入海洋平台的安全风险评估，将概率影响图的目标取值与风险分析中的失效模式与影响分析(FMEA)方法相结合，成功地构造出了系统分析模型。通过关系矩阵的建立和数据结构的定义，实现了对模型结构的动态描述，并应用程序算法，完成了分析推理的全过程。天津大学管理学院的罗桦槟等人用事件树技术建立分析模型，对海洋平台的定量风险评估进行了研究。上海交通大学对海洋工程风险评估的理论进行了探讨，涉及动态系统风险评估和人因可靠性分析技术，并讨论了海洋平台结构风险评估的理论框架，涉及结构风险评估的几个基本方面，为进一步进行详细研究确立了一条主线。张圣坤等人对海洋工程风险评估的理论进行了探讨，内容涉及风险评估方法、人因可靠性分析技术、风险评估技术在近海工程中的应用、风险评估在船舶工程中的应用、风险评估在船舶碰撞与搁浅分析中的应用。俞庆和肖熙等人讨论了海洋平台结构风险评估的理论框架，涉及结构风险评估的几个基本方面，为进一步进行详细研究确立了一条主线，对导管架式平台的结构风险评估进行了简要讨论。中国海洋大学的吕秀艳等人以埕北12C井组平台为研究对象，分析了极端海洋环境下平台甲板海水淹漫和平台整体倾覆风险，在风险评价中应用联合概率理论，采用基于随机模拟技术的重点抽样法求解失效模式的概率。哈尔滨工业大学对海洋平台结构实时计算模型的建立和修正方法做了一定研究，确定了在海洋环境监测的基础上海洋平台结构的实时环境荷载，提出了海洋平台结构实时安全评估的方法。200l一2004年，中国石化海上石油工程技术检测站与挪威船级社对胜利浅海海域三座平台进行了量化风险评估，引进Leak、海王星等风险评估软件，成功运用风险评估技术对平台进行了改进和隐患治理。随着海洋油气工程作业范围不断向深海拓展，工程装备和油气开采作业系统复杂性日益增大，海上作业事故可能带来的在环境、经济和社会多方面的后果愈发严重，无论是油气开采企业还是国家环境监管部门都对海洋油气作业面临的风险愈发重视，使得风险评估的范围更加广泛，层次更加深入。然而，复杂系统带来的不确定性及风险评估所需大量数据的缺乏，使得传统意义上对事故发生可能性及后果的研究面临越来越多的困难。国内外大量专家学者针对海洋工程作业风险评估中遇到的不确定性和基本数据缺少的问题提出了许多合理有效的计算模型。其主要思想是将模糊理论引入传统的风险分析模型，充分利用行业领域内专家的宝贵经验，将人们对客观事物的主观认识转化为可供计算的数字标度，再通过已经成熟的模型和技术实现定量的风险评估，进而为工程应用提供合理的决策参考和依据。基于模糊理论的风险评估方法已经在机械、化工、航空、交通、建筑、能源等多个工……
精彩内容
《基于仿真系统的海洋油气工程风险防控技术》在介绍半物理仿真相关技术的基础上，着重从应用技术的角度出发，主要介绍半物理仿真技术在深水大型油气工程作业风险防控中的应用，主要包括系统建模与仿真、多刚体动力学与运动学仿真、海洋环境的数值仿真、虚拟现实在仿真中的应用、仿真系统通信框架设计、海底管道泄漏扩散分析等较新颖的技术，同时注重理论与应用相结合，对海上平台浮托安装、水下油气生产系统运营与维修仿真等应用案例进行详细分析，全书共分为10章。
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