天然气厂、站投产试运风险分析及预防预警-.pdf
44 2 0 1 5 年0 2 月 天然气厂、 站投产试运风险分析及预防预警 李洪印 杨晓秋’ 龙艳华z 1 . 中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司,四川成都6 1 0 0 4 1 ; 2 . 成都大学师范学院,四川成都6 1 0 1 0 6 摘 要 天 然气气 田开发地 面工程 系统复杂 , 主要包括 内部 集输 系统及 配套设施 、 天然气处理 系统及 配套设 施、 外输 管线及装置等 。 其投 产试运过程具 有高风 险性 、 高 事故率 、 高技 术含量 等特 点, 特别是高含硫 气田, 其投产试运 的危 险性非 常高 , 事故发 生率居高不下且产 生的影响特别严 重, 任何 一 次事 故的损 失都不 可估量 。 因此, 对投产试运过 程进行危 险性分析 , 并寻找科 学、 合理 、 适用 的预 防 预警机 制是 亟待 解决 的问题 。首先提 出天 然气厂 、 站在投产试运过程 中可能存在 的风 险并对 其进行 归类 , 然后逐 一分析 , 提 出有效 的预 防预警措 施 , 达到预 防和 降低 事故发生率 的 目的 , 为类似天 然气 厂 、 站的投产试 运提供 参考。 关键词 天然气 ;投产试 运 ;风 险分析 ;预 防预警 D O I 1 0 . 3 9 6 9 6 . i s s n . 1 0 0 6 5 5 3 9 . 2 0 1 5 . O 1 . 0 1 0 O前 言 近年 来 , 随着我 国经 济 的迅速 发展 , 我 国在 石油 天 然气建设方面也取得 了巨大成就 。天然气气 田开发地面 工程是 石油天然气建 设 中极为 重要的工程 , 我 国平均 每 年都有 大约 1 0 0 1 0 。 m 的天然气建设 工程 。然 而 , 天然 气气 田建设工 程属于高危工 程建设行业 , 因此对 天然气 气 田开发地面 工程建设 的质 量和安 全要求 非常高 。从安 全施 工 的角 度出发 , 天 然气 气 田开发地 面工程 建设 主要 包 括 内部集输 系统及配套 设施 、 天然气 处理 系统及配套 设施 、 外输管线 及装置 等。投产试运 的范 围主要 涉及单 井设 施 、 采气 管线 、 预处 理厂 、 脱硫 脱碳装置 、 脱 水装置 、 脱烃 装置 、 硫黄 回收装 置 、 凝 析 油稳 定装 置 、 凝 析 油灌 区、 胺液净化装置 、 天然气外输装置、 凝析油外输装置和 管道 、硫黄 成型 及装 车设施 含 自动 装袋 硫黄 储存 系 统 、 火炬 及放空 系统 、 污水 处理装 置 、 气 田水处 理及 回 注系统 、 集 气干线 、 凝 析油 集输管 线 、 气 田水 集输 管线 、 燃料 气 管线 、 天 然气 外 输 管线 、 凝析 油外 输 管 道 、 气 田 S C A D A系统及通 讯光缆 、 气 田供 配 电系统 、 供 水管线 及 设 施等 内容 。整个投 产运行 系统非 常复杂 , 特别 是高含 硫气 田 , 其 投产试运 的危险性极 高 、 难度极大 , 因此在 投 产试 运过程 中应 该严格 执行 调度 指令 ,确 保全 过程 受 控 , 以先投 公用 工程 、 辅助设 施 , 后投运 主体 工艺装 置 。 结合 实 际工作 。 本文 首先提 出天 然气厂 、 站 在投产 试 运 过程 中可能存在 的风险并对 这些风险进行 归类 , 然后 对 其逐一分析 ,经过反复试验评估 ,最后提出了科学 、 合 理 、 适用 的预防预警 机制 , 起 到预防 和降低事 故发 生率 的作用 , 同时为类似 天然气 厂 、 站 的投产试运提供参考 。 1 风 险性分 析 风险性分析⋯ 应 根据项 目投产试运 的特点 及其环境 条件 、 突发 事件 的性质 和发生 机理 , 确定 项 目投产 试 运 工作的主要风险 。 1 . 1 采气 厂 1 . 1 . 1天然气 泄漏 1 管线泄漏 l2 ] 。因操作失误 、 管道本质安全状况 、 第 三方破 坏 、 地质或 自然原 因等 导致管道破裂 而发生天 然 收 稿 日期 2 01 4 1 0 0 8 基金项 目 中国石油天然气集 团公司重点工程资助项 目 S 2 0 1 0 1 4E 作者简介 李洪 印 1 9 8 4 一 , 男 , 四川遂宁人 , 工程师 , 学 士, 主要从事土木工程结构设计 、 建筑 工程施 工管理 、天然气地面工程建 设 H S E管理 等工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 3卷第 1期 OI L AND GAS TRE A TI NG AND PROCE SSI NG 气泄漏 。 2 场 站泄漏 。因设 备腐 蚀 、 超压 运行 、 密封 紧 固不 严 、 设备材 质 、 操作 失误等 原因 , 可 能出现站 场 内工 艺管 线 、 容器 、 阀门等泄漏。 3 井 1 3 2 、 3 号控 制阀上游泄漏 含 阀门本体 因油 套 管和 阀 门腐 蚀 、 材质 问题 、 固井质量 差 等原 因导 致 套 管 、 套管头 、 井 口 2 、 3 号 阀门出现天然气泄漏 。 1 . 1 _ 2天然气火灾 、 爆 炸 天然 气 泄漏后 , 遇到 明火 或 电气设 备 、 金 属工 具 敲 击产生 的火 星等引起火 灾或爆 炸 , 属 于天然气泄漏 后所 产生 的次生或二 次事故 。 1 . 1 . 3硫化氢 中毒 对 于高 含硫气 田 , 主要介 质有 高含 硫 天然 气 、 凝 析 油 、 气 田水 , 如果 出现 泄漏而未 采取安全 防护措施 , 则 可 能 引起投 产人员或 附 近居 民硫 化氢 中毒 3 ] , 属 于天 然气 泄漏后所产生 的次生或二次事故 。 1 . 1 . 4次生污染事故 含硫 天然 气 、 凝析 油 、 气 田水 泄漏 可 能会造 成 环境 污染 。 引起 次生污染事故 ] , 属 于含 硫天然气 、 凝 析油 、 气 田水泄漏后所产生的次生或二次事故。 1 . 1 _ 5设备故障停运 设备故 障或在线 自控装 置停运等会 导致 厂站停 运 。 由于厂站 涉及 天然 气集 输 、 处 理气 量较 大 , 停 运对 天然 气生产造成 的影 响较 大 。 1 . 1 . 6无人值守站天然气 生产 设施故障 无人 值守 - 5 ] 站 工艺设 备和 管道 出现 泄漏 、 自控 阀门 异常关 闭 、 安全 阀故 障等均可造成 事故发 生 。由于无人 值守天 然气生产 设施大 多远离有 人值守 场站 , 发 生故 障 后 , 处理时 间较 长 , 故 障危害程度可能会升级 。 1 . 1 . 7管线 、 设备冰堵 在天 然气开采 初期 因井 筒天然气 温度较 低 , 开 采大 压差节流 时可能 出现 阀门及管线冰堵 哺 ] 。 天然气生产过程中会产生大量气田水 ,冬季时受到低 温 、 排污不及时等因素影响 , 将 导致管线、 设备 出现冰堵 , 若 处理不及时则易造成管线或设备超压 , 并引发事故 。 1 . 1 . 8高温伤 害 接触 高温管 线或 阀门 、 热水锅 炉等可 能造成人 员烫 伤 。 1 . 1 . 9触 电伤 害 投产过程中,作业人员开关或检维修供配电设备 、 线 路 、 机泵设施等均可能触 电并 造成事故 。 1 . 2处 理 厂 处理 厂需要投 产 的系统非常复 杂 , 含有 大量设 备 和 装置 。 因此 风险源也特别多 。 1 - 2 . 1 有毒有害的可燃气体泄漏 油耋 兰 i 加工 1 . 2 . 1 . 1 设备管线泄漏 因 自然灾害 、 设 备管道 自身安全状 况等原 因导致 设 备管道发 生有毒有害可燃 气体泄漏 7 ] 。处 理厂可能发 生 有毒 有害 可燃气 体泄 漏 的管道 设备包 含 原料 气 、 湿 净 化气 、 干气 、 产 品气 、 酸气 、 过程气 、 燃料气 、 放 空气 等介质 存在 的管道设备 。 1 . 2 . 1 _ 2其他介质泄漏 处理 厂装 置工 艺复 杂 , 各 单 元物 料多 , 因此可 能解 析出有毒 、 有害 、 可燃气体 的工艺介质也较多 。例如 1 在 富胺液 、 酸水 、 含硫凝 析 油及污 油 、 气 田水 、 待 处 理污水 中可能解析 出有毒可燃气体硫化氢 。 2 在富胺液 、 含硫凝析油 及污油 、 气 田水 、 低 温液烃 中可能解析 出可燃气体 甲烷 。 1 . 2 。 1 . 3 泄漏应对措 施 一 旦发生 泄漏 。 可根 据泄漏介 质情况 , 采取放 空 、 切 断 、 降压 、 降温 、 停 止使用 、 流程倒换等不 同应对措 施 , 减 少 泄漏 , 并 对泄漏 区域进行 隔离 , 设立警 戒 岗 , 避免 事故 发 生。 1 . 2 - 2 火灾 、 爆 炸、 中毒及 次生污染事故 天然气 、 凝 析油 、 液烃 等泄 漏后 会发 生火 灾 、 爆 炸 、 中毒事 故 , 易造成 人员 伤亡 和设备 设施 损毁 , 易 产 生环 境 污染 , 影 响范围大 , 施 救措施复杂 , 恢复时间长 。 1 . 2 . 3电力供 应异常 1 由于上 游电站 、 电网及装 置 自身 电力设备异 常导 致 的在用 电源突然失 电。 2 由于 电力设 施 、线路遭受雷 击等 自然灾 害影响 , 造 成电力 波动和 中断 。 3 由于上游 电站 、 电 网设 备计 划检 修或调 整 , 导致 装 置失 去备用电源 , 处于单 回路供 电状态 。 4 由于其他突发性事件造成 上游 电力供应 中断 。 5 自备发 电站 出现异 常而无 法启运 。 1 . 2 . 4管线 、 设 备冰堵 因输送介 质温度 过低 。 特殊部 位压差 大而产 生节 流 放热 效应 , 可能 造成 管线及 设备 出现 冰堵 ; 冬 季生 产 时 易造成管线或设备超压 , 引发事故 。为减少冰堵 , 应加强 对设备及管线 的保温 。 1 . 2 . 5高温伤害 接触 高温管线或 阀门 、 热水 锅炉 、 燃烧 炉等 , 可能造 成人员烫伤 。 1 _ 2 . 6触电伤害 投 产过程 中 , 作业人员 开关 、 检 维修供配 电设备 、 线 路 、 机泵设施 等 , 可能造成触 电。 1 _ 2 . 7 D CS系统故 障 当处理 厂使用 D E L T A V控制 系统时 , D C S系统隅 发 生 的故 障主要有 以下 几种 4 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 6 2 0 1 5 年0 2 月 1 单个操作员 操作故障 , 无法显示工艺参数 和进行 调 节控制操作。 2 服务器故 障 , 各个操作员无法显示 工艺参 数和进 行调节控制操作 。 3 现场 控制站故障 。 某几个工艺单元 无法显示工艺 参数和进行调节控制操作 。 4 单个 或几个模块故障 , 少量参数无 法正常显示 和 几个控制 回路无法进行正常 的操作 。 5 D C S系统电源出现 故障 , D C S系统无法运行 。 1 . 2 . 8投产期 间存在的风险 1 盲板 未处 于正确状态 。 在开车准备过程 中未将盲 板倒至正确位置 , 导致流程未完全联通 。 2 炉类设备点火 时爆 炸 。锅炉 、 加热炉 、 灼烧 炉 、 燃 烧 炉点火 时若吹扫不合格 或连续点 火 , 则存在 炉膛 爆炸 的风险。 3 置换过程 中发生爆炸 。 系统置换 时如采用净化气 作为置换介 质 ,如果置换 速度过快 或者置换不彻 底 , 都 有可能发生爆炸 , 造成设 备损坏和人员 伤害。 4 窜压 。高 、 中 、 低压系统之 间调节 阀 、 旁通 阀内漏 或操作不当都有可能发生高 、 中 、 低压系统之间的窜压 。 5 放 空系统 置换不 完全 。放空 系统 内可能存 在 空 气 , 可燃气体 放 空时可 能发生 爆炸 , 引起 设备 损坏 和人 员伤害。 6 交叉 作业 ] 。首次投产 时 , 存 在边施工 边投产 现 象 , 危 险性 增加 , 管 理难度大 , 有潜在风 险。为 了避免 此 类事 故发生 , 必 须设置 必要 的安全 隔离 区 , 加强 多方 沟 通 , 设置警示标示 , 做到有序作业 。 7 系统检漏过程 中中毒 、 高压介质伤 害。 系统检漏 、 试压过程 中可能会 因安装质量 、 升压速度过 快等原 因导 致高压介质伤害 、 硫化氢泄漏 中毒等事故 。 8 蒸 汽系 统投用 时存在 水击 。锅炉 房首次 提供 蒸 汽 , 如蒸 汽管 网及设备 内水 未排尽 就进 蒸汽 , 管 线则 可 能发生水击 。 9 进气 时系统超压 。脱硫单元 进气时 , 因上下 游不 协调 、 进 出厂界 区 阀 、 调节 阀打不 开等 原 因可能 造成 系 统超压 。 l 0 进气 放空时环境污染 和硫化 氢中毒 。进气 过程 中原料 气或 酸气放 空 时 , 如果 火炬 未点 燃 、 放 空气 体 带 水 或者放空 量过大 吹熄 了火炬 , 都 有可能造成 环境污染 和硫化氢 中毒 1 1 液硫管线 、设备堵 塞或泄漏液硫 。如果 液硫管 线 、 设备保 温情况不好或者 操作不 当 , 液硫管线 、 设 备有 被堵 塞 的风险 ; 如管 线 、 设 备连 接法 兰密封 不严 或 未进 行热紧 , 管线 、 设备连接法兰处可能发生泄漏 1 2 预处理 厂 、 集气单元进气 时凝析油缓 冲罐 窜压 预处 理厂 、 集气单 元进气 时 , 如果预处理 厂 、 集气单元 未 及 时建 液或液相 调节 阀出现泄 漏等情况 . 有可能 出现高 压气窜进凝析油低压 系统 , 导致装置超压 。 1 3 处于 沙漠地 区的天然 气处 理厂 有 以下 环境 风 险 1 夏季温度过高造成工作人员中暑和设备故障。 沙漠 地区气候干燥火热 , 操作人员长时间在室外作业易中暑 , 转 动设备长期处于高温天气下运行容易发生故障。 2 夏 季气温 过 高时装 置温 度参 数控 制 困难 , 造成 进入脱硫脱碳塔 的 M D E A贫液温度过高 , 影 响脱 除硫化 氢效果 , 导致产品气硫化氢含量过高不合格 。 3 沙 漠地 区风 沙较 大 , 易使沙 土杂 物进 入 电机护 罩 , 沙尘 在 电机 护罩 内堆积 , 可 能影 响 电机 正常 运行 甚 至造成 电机烧毁 。 4 冬季 气温 过低 易造 成天然 气管 线冰 堵 , 水管 线 结 冰或爆管 。下雪融化后 , 易在低温下结成冰 , 若在调节 阀传动 、 执行机构处结 冰 , 易造成 阀门动作不灵 。 5 现场仪表 引压管 内液体冻结造成仪表失灵 。 1 . 3其他危险 1 . 3 . 1 自然 灾害 许 多天然气 厂 、 站都位 于沙漠地带 。 发 生强风 沙 、 沙 尘 暴几 率较 大 , 可 能会造 成人员 伤害 、 设备 损坏 或 财产 损 失 ; 沙漠地 带出现酷暑 、 严寒 的几 率也较大 , 可 能造成 人 员伤害 、 设备 损坏。 1 . 3 _ 2 食物 中毒 进食 变质食物 或有 毒食 物 , 造成 人员 中毒 , 发 生几 率较小。 1 . 3 . 3 社会 因素 在生产管理 活动 中, 必 然会受到社会 和环境 的约束 和影 响 , 可 能遭遇 自然 灾害 、 公共卫 生及 安全 等方 面带 来 的负面影响。突发公共卫生事件有可能导致员工传染 病 、 群体性不明原因疾 病 、 食 物中毒等 风险。恐怖袭击事 件有造成 人员伤亡 和重要 设施损毁 的危险 ; 群体 性事件 可能造成 重大社会影 响 ; 危险化学 品被盗或丢失 有造成 重大社会影响 、 社会治安事件的危险。 2 预 防预 警 针对可能发生的重特大突发事件, 试运投产过程中 在 开展风 险分析 的基础上 , 完善 预防预警 系统 _ l 0 ] , 做到早 发现 、 早 防范 、 早报告 、 早处置 2 . 1 预防 对容 易引 重大 突发事件 的危 险源 、 危 险区域进 行 风 险分析 与评估 , 组织进行检查 、 监控及 隐患治理 ,采 取 防 范措施 , 对 突发 事件进行 预防。从本质安 全设 计方 面 人手 , 设 置各种 防范标准 , 从 预防的角度 ,减 少或避免 突 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 3卷 第 1期 Ol L AND GAS T RE A TI NG AND P ROCES Sl NG 发事件产生的不利影 响。 建立 突发 事件应 急预案 体系 “ ] , 建 立健全 规章 制度 和工作 程序 ; 组 织开 展应 急处 置 、 避 险 和逃 生等 相关 知 识 的宣 传培 训 , 提高 员工 的应 急意识 ; 开展 突发 事件 应 急预案演 练和技 能培训 ,提高员工 的应急处 置能力 ; 做 好 应急 所需 抢 险物资 、 设 备 、 工 具 、 安 防器材 、 车 辆和 人 员 的准备工作 。 2 . 2预警 2 _ 2 _ 1 监测 1 应急工作 指挥部 、 各级应 急调度 中心应 对风 险源 进行监测 , 应 通过以下途径 , 获取预报信息 。 1 经风险评 估得 出的可能发生的重特大突发事件 。 2 下级 单位上报 的预警信息 。 3 通过 政府新 闻媒体公开发 布的预警信息。 4 政府 主 管部 门、 业 主 以及 应 急处 置领 导 小组 告 知 的预报信息 。 2 应急工作 指挥部应组织 有关部 门和专 家 , 根据 预 报 信息 分析 、 判 断突发 事件 的危 害程 度 、 紧急 程 度和 发 展态 势。 2 . 2 _ 2 预瞀措 施 根 据对突发 事件 的预报和预测 结果 . 以及业 主 的预 警信 息 , 应急 处置领导 小组应 对预警 的事件采 取 以下措 施 1 下达预警指令 。 2 及时向下属组织发布和传递预警信息。 3 相关组织连续跟踪 事态发展 , 采取防范控制措施 , 做好相应 的应急 准备。 4 专 家组 、 保 镖组 等 进入 应急 准备 , 采 取 相应 防范 控制措施 。 2_ 2 . 3 预 警解除 根据 预警事件 的变化情 况 . 应急 处置领 导小组 可适 时宣布预警解 除。 2 . 3 信 息报告与处置 2 . 3 . 1 信息报告流程 当发生 突发事件 后 , 现场 作业人 员应按 照报告 程序 要 求 , 及 时将现 场状况及 处置情况 向所属应 急调度 中心 报告 。各级组织机构应严格按程 序要 求 , 及时 、 准确逐级 上报 。 内部信息经应急处置领导小组组长 或授权委托 人 审批后, 向业主报送信息 ; 未经许可或授权 , 任何人 不得接受媒体采访 或对外发布信息 。信息报告 与处置[ 1 2 流程详见图 1 。 2 . 3 . 2信息报告要求 1 报 告时间按 照天然气安全 生产相关要求 , 结合试 运投产工作状况 , 具体上报时间 油与加工 是 由 图 1 信 息 报 告 与 处 置流 程 1 在事故发生后 。 3 0ra i n之 内由发生事故 的单位 向 应急 工作 指挥部 报告 ,应 急工 作指 挥部 接到 事故 报告 后 , 应立 即将事故报给应急处置领 导小组 ; 2 对发生 的重 大事故 , 由应急 处置领 导小组 根据实 际情况按程序 向业主汇报 。 2 报告 内容要点 , 并 以书 面形式报 告 。情况 特别 紧 急时 , 可通过 电话进行 口头初报 , 随后 书面报告 。 2 . 3 . 3现场报告方式 发现 事故 时 , 现场 工作 人员 应通 过值 班 电话 、 移动 通讯等 立即报告所 属应急调度 中心 , 并 按指令进 行应急 救援和应急处置 。 3 结论 天然气 厂 、 站试 运投 产 过程具 有 高风 险性 、 高 事故 率 、 高技术含 量等特点 。 控制难 度大 , 必须 对投产项 目的 整个 过程进 行全面的风险分析 , 建立科学 、 合理 、 高效 、 适 用 的预 防预警 机 制 , 坚 持安 全第一 的基 本原 则 、 合 理利 用资源 、 进行 精密的组织 、 保障投产试运工作顺利进行 。 参考文献 [ 1 ] 王大庆. 输气管线失效的闪燃火灾风险分析r J ] . 天然气与 石油 , 2 0 0 9 , 2 7 1 2 8 3 0 . 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[ 4 ] - 3 g. 2 0 1 0 1 1 3号 , 突发环境事件应急预案管理暂行 办法 『 S] . 47 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 8 天 憝 与 与 石 油 N A T U R A L G A S A N D O I L 2 O 1 5年 O 2月 UNC E D 1 1 3 l 2 0 1 0 j , E n v i r o n me n t a l E me r g e n c y P l a n f o r I n t e r i m Me a s u r e s [ s ] . [ 5 ] 夏月星, 李朝 , 陈玉银. 无人值守天然气调压站方案设计 [ 1 ] _ 石油化工自动化, 2 0 1 2 , 4 8 5 7 1 7 2 . Xi a Yue xi ng, Li Cha o, Che n Yuy i n.Na t ur a l Ga s R e gu l a t or S t a t i o n Un a t t e n d e d De s i g n U j . Au t o ma t i o n i n P e t r o c h e mi c al I n d u s t r y, 2 0 1 2, 4 8 5 7 1 - 7 2 . [ 6 ] 姚志祥. 格拉管线的冰堵排除实践及预防措施 [ I ] . 管道技 术与设备 , 2 0 0 3 , 1 2 4 2 7 . Ya o Zh i x i a n g . Th e P r a c t i c e a n d P r e v e n t i v e M e a s u r e s f o r Re mo v i n g t h e B l o c k i n g I c e i n G e r mu L h a s a P i p e l i n e l J J . P i p e l i n e Te c h n i q u e a n d Eq u i p me n t , 2 0 0 3, 【 1 2 4 2 7 . [ 7 ] 乔浩, 刘 毅. 可燃及有害气体检测报警器的检定[ I ] l 中 国计量 . 2 0 1 0 , 3 1 1 6 1 1 7 . Qi a o Ha o, L i u Yi . 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