硫化氫安全防護(hù)措施在希望油田轉(zhuǎn)油站的應(yīng)用

杜波 大慶油田設(shè)計(jì)院

硫化氫安全防護(hù)措施在希望油田轉(zhuǎn)油站的應(yīng)用

杜波 大慶油田設(shè)計(jì)院

希望油田主要包括2號(hào)含油構(gòu)造和北特魯瓦構(gòu)造兩部分。北特魯瓦構(gòu)造油氣田一次脫氣后天然氣中硫化氫含量高達(dá)11701.44mg/m3。硫化氫（H2S）是一種無色、可燃，比空氣略重的氣體，有劇毒。為使油田安全生產(chǎn)，從站址選擇、總平面布置、工藝設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇、自動(dòng)控制、通風(fēng)設(shè)施、個(gè)體防護(hù)等10個(gè)方面對(duì)含硫作業(yè)場所采取了一系列安全技術(shù)防護(hù)措施，保證了生產(chǎn)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

轉(zhuǎn)油站；硫化氫；生產(chǎn)過程；主要設(shè)備；防護(hù)措施

1 希望油田天然氣中硫化氫含量

希望油田位于賓里海盆地東緣中區(qū)塊，屬于哈薩克斯坦共和國阿克糾賓州貝加寧地區(qū)管轄的范圍，主要包括2號(hào)含油構(gòu)造（井號(hào)：A-n，n為自然數(shù)） 和北特魯瓦構(gòu)造（井號(hào)：CT-n）兩部分。北特魯瓦構(gòu)造油氣田一次脫氣后天然氣中硫化氫含量最高達(dá)11701.44mg/m3。硫化氫（H2S）是一種無色、可燃比空氣略重的氣體，空氣中爆炸極限為4.13%～45.5%(體積比)，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度為1.1539mg/m3，有劇毒。為使油田安全生產(chǎn)，硫化氫的防護(hù)措施在油田生產(chǎn)中尤為重要。

2 安全防護(hù)措施

2.1 站址選擇

希望油田轉(zhuǎn)油站位于希望油田CT-1井附近，CT-1井位于油區(qū)中部。在CT-1井附近已建1座計(jì)量站，區(qū)域內(nèi)無居民住宅、工業(yè)性建筑物，亦無古文化遺址、洞穴及生態(tài)保護(hù)區(qū)。

2.2 總平面布置

將站場按功能分成油氣處理區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、事故油罐區(qū)、變電所四個(gè)區(qū)域，油氣處理區(qū)、事故油罐區(qū)集中布置在站場東側(cè)，與輔助生產(chǎn)區(qū)之間用消防路分隔，有足夠的安全距離且地勢平坦。

2.3 工藝流程

油井來氣液混合物進(jìn)站后經(jīng)斜管式捕集器預(yù)分離，天然氣和含水油分別進(jìn)入一級(jí)氣液分離器進(jìn)行分離，分離出的含水油通過外輸油泵增壓后輸送至第四油氣處理廠進(jìn)行處理；分離出的天然氣經(jīng)天然氣除油器進(jìn)一步處理、增壓后輸送至讓納若爾南區(qū)濕氣回注站，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝全密閉。

2.4 設(shè)備、管道及閥門材質(zhì)的選擇

2.4.1 機(jī)泵選擇

希望油田轉(zhuǎn)油站主要機(jī)泵為外輸油泵、事故泵、污水泵。外輸油泵、事故泵、污水泵選用臥式多級(jí)離心泵，材質(zhì)選用鑄鋼，同時(shí)要求屈服應(yīng)力≤360MPa，含鎳量<1%，硬度≤HRC22。

2.4.2 容器設(shè)備（非標(biāo)設(shè)備）

（1）容器設(shè)備選擇。按表1進(jìn)行容器設(shè)備的選擇。

（2）材料選擇。當(dāng)介質(zhì)為濕H2S應(yīng)力腐蝕環(huán)境時(shí)材料選擇需滿足以下條件：

表1 容器設(shè)備選擇

屈服強(qiáng)度≤355MPa；

抗拉強(qiáng)度≤630MPa；

材料使用狀態(tài)至少為正火＋回火、退火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)；

碳當(dāng)量限制，低碳鋼和碳錳合金：CE≤0.40，CE＝[C]＋[Mn]/6；

低合金鋼（包括低溫鎳鋼）：CE≤0.45，CE＝[C]＋[Mn]/6＋([Cr]＋[Mo]＋[V])/5＋([Ni]＋[Cu])/15。

2.4.3 工藝管道及閥門

根據(jù)硫化物應(yīng)力開裂易發(fā)生于高強(qiáng)鋼的特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)要求輸送含有硫化物介質(zhì)管道的管材含鎳量<1%，管材的硬度≤HRC22，管線腐蝕余量選用4～5mm，所有工藝管線閥門均選用抗硫型閥門。

2.5 自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.5.1 生產(chǎn)過程控制

轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)管理采用以計(jì)算機(jī)為主的PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人、少人值守，集中監(jiān)控，各系統(tǒng)數(shù)據(jù)、工藝流程和電視監(jiān)控圖像都可在中心控制室大屏幕顯示系統(tǒng)上顯示、連鎖、報(bào)警。

2.5.2 緊急停車（ESD）系統(tǒng)

希望油田轉(zhuǎn)油站設(shè)獨(dú)立的緊急關(guān)斷ESD系統(tǒng)一套。ESD系統(tǒng)采用故障安全型設(shè)計(jì)，ESD系統(tǒng)完成事故狀態(tài)下的單元設(shè)備停車、生產(chǎn)裝置停車、火災(zāi)全廠停車3級(jí)關(guān)斷控制。

2.5.3 可燃?xì)怏w及毒性氣體探測

油水泵房和氣體壓縮機(jī)房、原油處理裝置區(qū)、氣體處理裝置區(qū)設(shè)電化學(xué)式毒性氣體探測器，用以檢測硫化氫氣體。

2.6 設(shè)備及管道防腐

2.6.1 容器及火炬筒體防腐

強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)容器內(nèi)表面防腐采用環(huán)氧底漆＋環(huán)氧面漆，2底4面，干膜厚度不小于300μm；弱腐蝕性介質(zhì)容器內(nèi)表面防腐采用環(huán)氧底漆＋環(huán)氧面漆，2底2面，干膜厚度不小于200μm。

2.6.2 管道內(nèi)防腐

根據(jù)管道內(nèi)介質(zhì)的腐蝕性對(duì)其內(nèi)表面進(jìn)行腐蝕防護(hù)，其中強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)管道內(nèi)表面防腐采用熔結(jié)環(huán)氧粉末加強(qiáng)級(jí)防腐。

2.7 通風(fēng)設(shè)施

油水泵房設(shè)置機(jī)械通風(fēng)+有組織自然通風(fēng)，壓縮機(jī)廠房設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。有效的通風(fēng)可使管道、閥門等泄漏的可燃(有毒)氣體得到及時(shí)排出，控制可燃(有毒)氣體濃度在下限的25%以內(nèi)，以防廠房內(nèi)的可燃(有毒)氣體濃度超標(biāo)。

2.8 人員逃生和救生

2.8.1 通信

設(shè)置完善的通信系統(tǒng)，一旦發(fā)生險(xiǎn)情可及時(shí)請(qǐng)求救援。

2.8.2 危險(xiǎn)監(jiān)督

在中心控制室采用DCS系統(tǒng)及安防系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳到中心控制室。

2.8.3 風(fēng)向標(biāo)

希望油田轉(zhuǎn)油站安裝4個(gè)風(fēng)向標(biāo)，分別設(shè)置在中心控制室門前、油氣集聚區(qū)、罐區(qū)、容器區(qū)。

2.8.4 油氣安全崗及油氣安全島的設(shè)置

油氣安全崗設(shè)置在中心控制室的綜合值班室，油氣安全島設(shè)置在綜合值班室圍墻外15m處。

2.8.5 防護(hù)用具位置

正壓呼吸器、便攜式探測器等防護(hù)用具均放置在綜合值班室內(nèi)，由專人負(fù)責(zé)。

2.8.6 個(gè)體防護(hù)

按照《含硫化氫的油氣生產(chǎn)和天然氣處理裝置作業(yè)的推薦做法（SY/T6137-2005）》的要求，大氣中硫化氫濃度有可能超過15mg/m3時(shí)，應(yīng)配備便攜式檢測裝置。當(dāng)工作環(huán)境中硫化氫濃度超過15mg/m3時(shí)，任何人都要配戴帶全面罩的個(gè)人正壓式（供氣式或自給式）空氣呼吸器，配備勞動(dòng)防護(hù)用品及防護(hù)用具。

2.9 人員培訓(xùn)

涉及潛在硫化氫的油氣開采區(qū)域的生產(chǎn)經(jīng)營單位，應(yīng)警示所有人員（包括雇主、服務(wù)公司和承包商）在作業(yè)過程中可能出現(xiàn)硫化氫的大氣濃度超過15mg/m3的情況。在該區(qū)域工作的所有人員開始工作前都應(yīng)接受培訓(xùn)，所有雇主，不論是生產(chǎn)經(jīng)營單位、承包商或轉(zhuǎn)包商，都有責(zé)任對(duì)自己的雇員進(jìn)行培訓(xùn)和指導(dǎo)，被指派在可能會(huì)接觸硫化氫區(qū)域工作的人員應(yīng)接受硫化氫防護(hù)安全指導(dǎo)人員的培訓(xùn)。

2.10 應(yīng)急預(yù)案

應(yīng)急預(yù)案應(yīng)包括應(yīng)急響應(yīng)程序，該程序提供有組織的立即行動(dòng)計(jì)劃以警報(bào)和保護(hù)現(xiàn)場作業(yè)人員、承包方人員及公眾。應(yīng)急預(yù)案應(yīng)考慮硫化氫和二氧化硫濃度可能產(chǎn)生危害的嚴(yán)重程度和影響區(qū)域，還應(yīng)考慮硫化氫和二氧化硫的擴(kuò)散特性。

3 結(jié)語

由于轉(zhuǎn)油站多數(shù)設(shè)備是在一定壓力和溫度下進(jìn)行操作，且處理的物料硫化氫含量高，因此本文從站址選擇、平面布置、工藝流程、材質(zhì)選擇、自動(dòng)控制、設(shè)備管道防腐等10個(gè)方面對(duì)含硫作業(yè)場所采取了安全防護(hù)措施，使希望油田轉(zhuǎn)油站投產(chǎn)后，能安全平穩(wěn)地運(yùn)行。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.053

杜波：工程師，1985年畢業(yè)于湖南省計(jì)算機(jī)專科學(xué)校，現(xiàn)工作于大慶油田設(shè)計(jì)院安全評(píng)價(jià)所。

（0459）5902800、dubo_dod@petrochina.com.cn

（欄目主持 樊韶華）