長(zhǎng)慶油氣田集氣站的天然氣處理裝置安全評(píng)價(jià)方法的研究

魏迎龍，王紅梅，曹敬敏

1.西安石油大學(xué) 陜西西安 710065

2.陜西省靖邊縣長(zhǎng)慶油田第一采氣廠安全科，陜西榆林 718500

3.西省靖邊縣長(zhǎng)慶油田第一采氣廠安全科，陜西榆林 718500

0 引言

隨著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)一步推進(jìn)，很多城市都將天然氣作為主要生活燃料。人們使用天然氣做飯、洗浴等等，天然氣的使用在人們的生活當(dāng)中起到了重要作用。油氣田是天然氣的主要產(chǎn)地，而在這些油氣田中，天然氣集氣站又是一個(gè)重要的單元。天然氣集氣站在運(yùn)作過(guò)程當(dāng)中存在很多危險(xiǎn)性，如：高溫高壓、易燃易爆等。集氣站主要的對(duì)天然氣進(jìn)行加熱、節(jié)流、分離等等一系列的工藝處理。因其在天然氣生產(chǎn)當(dāng)中的重要地位，它的安全性備受關(guān)注，目前多位學(xué)者都在此方面做了大量的研究。楊子海等人對(duì)川中天然氣凈化處理裝置的腐蝕問(wèn)題做了深入的研究，并提出了相應(yīng)的對(duì)策[1]；王家榮對(duì)繞管式換熱器在天然氣處理裝置中的應(yīng)用做了深入的研究[2]。本文采用了目前常用的爆炸指數(shù)法，即F&FI方法評(píng)估了長(zhǎng)慶油氣田的天然氣集氣站處理裝置的安全性。該方法是一種很好的安全評(píng)價(jià)方法，它主要是以以往事故的資料為依據(jù)來(lái)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的，它考慮了天然氣處理裝置工藝工程的危險(xiǎn)性，并且計(jì)算處理裝置的單元火災(zāi)、爆炸指數(shù)等等。

1 評(píng)價(jià)方法

F&FI評(píng)價(jià)方法一般是建立在大量的事故實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，它是以單元中的物質(zhì)系數(shù)作為初始數(shù)據(jù)，使用一般的工藝危險(xiǎn)系數(shù)和特殊工藝文獻(xiàn)系數(shù)來(lái)分別表示事故影響損害的最主要的因素和事故發(fā)生概率的主要影響因素，它們之間的乘積即為火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)的指數(shù)，也就是F&FI的值，這一值可以評(píng)價(jià)天然氣生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中發(fā)生事故所導(dǎo)致的破壞程度，并且用來(lái)確定這一事故可能會(huì)影響的區(qū)域。

2 評(píng)價(jià)內(nèi)容的確定

選擇90個(gè)所處不同位置，但有相同工藝、參數(shù)配置和生產(chǎn)原理的集氣站作為評(píng)價(jià)內(nèi)容，，在整個(gè)的評(píng)價(jià)過(guò)程當(dāng)中，我們可以將這90個(gè)集氣站簡(jiǎn)化為一個(gè)具有和它們相同配置的集氣站，這樣會(huì)簡(jiǎn)化很多的工作。

2.1 工藝單元的選擇

集氣站的天然氣處理系統(tǒng)有多個(gè)部分組成，如：加熱裝置、節(jié)流裝置、分離裝置等，如果將這些裝置單獨(dú)的作為一個(gè)工藝單元來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的話，由于這些部分的物料很少，評(píng)價(jià)的意義不大。因這些裝置的間距很小，并且有多個(gè)管路相連，所以本文將天然氣處理裝置看做為一個(gè)整體，將其作為一個(gè)評(píng)價(jià)單元進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。

2.2 物料系數(shù)的確定

集氣站所處理的原始?xì)怏w為混合氣體，在這混合氣體當(dāng)中甲烷是主要?dú)怏w，本文設(shè)定甲烷的物質(zhì)系數(shù)為21，并用它作為原始?xì)怏w的物質(zhì)系數(shù)來(lái)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。

2.3 火災(zāi)和爆炸指數(shù)的確定

本文主要是通過(guò)分析天然氣處理裝置的工藝危險(xiǎn)性來(lái)對(duì)工藝單元的危險(xiǎn)系數(shù)和火災(zāi)、爆炸指數(shù)進(jìn)行確定的。主要步驟為：

第一步：合理確定評(píng)價(jià)當(dāng)中所需的工藝危險(xiǎn)系數(shù)。本文基本系數(shù)取為1，排放、泄露控制的危險(xiǎn)系數(shù)取為0.2，這樣工藝危險(xiǎn)系數(shù)為個(gè)系數(shù)之和，即為1.2；第二步：特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)的確定。基本系數(shù)設(shè)定為1，毒性物質(zhì)的危險(xiǎn)系數(shù)設(shè)定為0.8，惰性化、未惰性化危險(xiǎn)系數(shù)設(shè)定為0.3，釋放危險(xiǎn)壓力系數(shù)設(shè)定為0.8，工藝中液體、氣體的危險(xiǎn)系數(shù)設(shè)定為0.5，填料危險(xiǎn)系數(shù)及泄露接頭的危險(xiǎn)系數(shù)設(shè)定為1.5，這樣，特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)即為5.2；第三步：工藝單元的危險(xiǎn)系數(shù)確定。通過(guò)計(jì)算，該值為6.24；第四步：火災(zāi)及爆炸指數(shù)的確定。通過(guò)計(jì)算，該值為131.04。

通過(guò)查閱相關(guān)手冊(cè)可得，該天然氣處理裝置的危險(xiǎn)等級(jí)為第四級(jí)別，這說(shuō)明該裝置存在很大的安全隱患。

2.4 安全措施補(bǔ)償系數(shù)的確定

主要步驟為：

第一步：工藝控制補(bǔ)償系數(shù)的確定。各系數(shù)如表1所示，通過(guò)求和可得工藝控制補(bǔ)償系數(shù)為0.663；第二步：物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)的確定。各系數(shù)如表1所示，通過(guò)計(jì)算可得物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)為0.922；第三步：防火設(shè)備補(bǔ)償系數(shù)的確定。如表1所示，通過(guò)計(jì)算可得防火設(shè)備補(bǔ)償系數(shù)為0.903；第四步：安全裝置補(bǔ)償系數(shù)的確定。通過(guò)計(jì)算可得該值為0.55。

表1 評(píng)價(jià)過(guò)程系數(shù)取值

連鎖裝置 0.98泄露檢查裝置 0.98鋼結(jié)構(gòu) 1消防水供應(yīng)系統(tǒng) 1特殊滅火系統(tǒng) 1灑水滅火系統(tǒng) 1水幕 1泡沫滅火裝置 1手提式滅火器 0.98電纜防護(hù) 0.94其他 0.96

2.5 安全評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)上述系數(shù)，通過(guò)計(jì)算，可得集氣站天然氣處理裝置的火災(zāi)、爆炸指數(shù)的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表2所示。

表2 安全評(píng)價(jià)結(jié)果

3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，可以得出如下結(jié)果：

第一，集氣站處于天然氣處理裝置的暴露半徑當(dāng)中，一旦該裝置出現(xiàn)意外，那么整個(gè)集氣站將會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)，可能會(huì)出現(xiàn)集氣站工作人員的傷亡；第二，因物料的儲(chǔ)備量和產(chǎn)品的需求在不同時(shí)間段有不同的狀況，所以設(shè)備停產(chǎn)所造成的損失應(yīng)與財(cái)產(chǎn)損失基本相同。如果集氣站出現(xiàn)危險(xiǎn)，那么與之相連的所有單井需要關(guān)閉，并且其內(nèi)部的天然氣必須全部放完，這樣停產(chǎn)損失就會(huì)比理論公式所計(jì)算的值要大很多；第三，采取多種措施對(duì)天然氣處理裝置進(jìn)行保護(hù)，可以使該裝置的安全性能增加很多，這可以從根本上降低事故發(fā)生的概率，從而減小事故所造成的嚴(yán)重?fù)p失。

4 結(jié)論

通過(guò)設(shè)定各種系數(shù)，本文成功對(duì)長(zhǎng)慶油氣田集氣站的天然氣處理裝置進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)，從評(píng)價(jià)結(jié)果可以明顯看出，消除對(duì)裝置有危害的預(yù)防措施要比增加哪些安全措施更為有效，它可以大大降低可能導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失，所以，在對(duì)設(shè)備的日常管理當(dāng)中，需要嚴(yán)格地按照設(shè)備的操作規(guī)范進(jìn)行操作，決不可未經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)擅自修改操作規(guī)范。對(duì)于那些容易引起腐蝕或產(chǎn)生泄露的部分需要定期實(shí)施檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即解決。應(yīng)當(dāng)加大在安全措施方面的投入力度。在新的天然氣處理裝置建設(shè)之前需要對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，這樣可以有效地避免惡性事故的發(fā)生。

[1]楊子海，李靜，劉剛，全江.川中天然氣凈化處理裝置腐蝕因素及對(duì)策分析[J].石油與天然氣化工，2005，34(5)：389-393.

[2]王家榮.繞管式換熱器在天然氣處理裝置中的應(yīng)用[J].集輸處理，2011，30(10)：54-55.