海上氣田應對臺風的三防四保法則

陳柱(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

1 海上氣田開發特點

海上氣田開采出的天然氣在海上平臺經過初步處理后由海底管道輸送至陸岸終端，在陸岸終端進一步進行脫出酸性組份和水蒸氣等凈化處理，品質合格氣體輸送到下游各用戶，如：化工廠、發電廠、城鎮居民用氣等。這種海陸一體化的即采即銷的模式決定了海上氣田的開發必須保持連續性，否則會造成下游用戶斷供，形成一系列連鎖效應，帶來嚴重的經濟損失和社會影響。因此，臺風期間的連續穩定遙控生產也是海上氣田生產要面臨和解決的問題。

2 三防四保實踐法則

鶯歌海區域已建成我國第一個自營氣田東方1-1氣田，我國最大海上高溫高壓氣田東方13-2氣田以及區內最大中樞氣田樂東22-1氣田，這些氣田是海南自由貿易港的重要能源供應基地，也是南海大氣區的重要組成部分，在陸海一體的采銷模式下，上下游聯動密切，加上區內各氣田氣體組份差異巨大，應急情況復雜，處理不及時可能引起下游化工用戶關停造成巨大損失。尤其在臺風期間，每個氣田的穩定生產都至關重要。為了實現穩定遙控生產，臺風撤離[1]前氣田需要做大量的準備工作，本文在總結區內各大氣田多年避臺實踐經驗基礎上，提出了以防風、防水、防泄漏、保通訊暢通、保關鍵設備、保生產控制、保應急處置為內容的三防四保法則，實現了避臺準備工作的規范化、標準化。

2.1 三防措施具體內容

2.1.1 防風

臺風經過時，氣田附近最大風力可達13～17級，大風可輕易卷起地面鐵皮，撕破管道保溫棉，甚至挪動大型集裝箱，臺風掀起的巨浪常常摧毀搭建的腳手架，破壞平臺結構，為防止物體被吹起或挪動撞擊破壞生產設施，人員撤離前必須將生產現場的松散物料收納規整到物料箱或者室內，室外的油料、淡水補給軟管、氣瓶、工具、滅火器、救生艇甚至集裝箱等必須進行加固處理，這是臺風進入警戒區前就要開展的第一項準備工作。

2.1.2 防水

臺風所到之處往往伴隨強降雨，短時強降雨曾多次造成現場設備控制盤滲水，生產區電氣設備房間積水引起短路事件。避臺前需對生產區和生活樓水密門密封性能進行全面檢查、對現場控制盤進行密封處理，疏通甲板下水通道，防止甲板積水引起雨水倒灌。防水過程中尤其要關注電纜及空調管穿墻孔洞封堵，這是防水措施中最容易忽視的環節。

2.1.3 防泄漏

臺風期間人員撤離后，現場若出現天然氣泄漏，完全依靠布置在生產區域的各類火氣探頭進行監測，并依靠與之關聯的應急保護系統進行關斷及噴淋保護。因此，撤離前需檢查所有可燃氣探頭、煙霧探頭、火焰探頭等火氣監控設備處于正常狀態，保證消防噴淋系統處于良好狀態。同時氣田各重要區域配備了高清監控設備作為輔助監控手段，以便遙控生產期間值守人員能及時發現氣體泄漏并采取應急關斷措施，保護平臺安全。

2.2 四保措施具體內容

2.2.1 保通訊暢通

臺風遙控生產期間，陸地終端通過衛星通訊對生產系統進行監控與調節，如通訊中斷30 min，則系統自動啟動0級關停，因此通訊暢通是持續穩定生產的根本保障。

氣田避臺前將衛星鏈路帶寬擴容至1M,并同步調整海上平臺衛星站和終端衛星站發射功率Eb/No比值至合適值(通常為12 dB以上)，保證通訊鏈路穩定性。同時將中控室臺風模式選擇開關置于“Typhoon”模式，在有人值守模式下測試24 h，檢驗通訊是否存在中斷現象。如有中斷，則檢查通訊鏈路并重新激活。通訊系統調節及臺風模式調節樣例圖如圖1和圖2所示。

圖1 通訊系統調節

圖2 臺風模式調節

2.2.2 保關鍵設備

氣田關鍵設備包括空壓機、天然氣壓縮機、透平發電機、外輸泵等，臺風期間關鍵設備的運行穩定行直接決定了整個遙控生產的成敗。筆者梳理了區域內各大氣田歷年避臺風的關停記錄，發現臺風遙控生產期間發生局部或整體關停共10次，其中9次為天然氣壓縮機故障[2]引起，1次為通訊中斷引起，表明關鍵設備中故障概率最大的為天然氣壓縮機，進一步分析天然氣壓縮機故障原因，發現機撬壓力低低開關動作或變送器故障出現5次，壓縮機出口溫度探頭故障1次，NGP探頭故障1次，報警喇叭燒壞1次，不明原因1次，如圖3所示。

圖3 天然氣壓縮機關停原因分析

據此氣田針對天然氣壓縮機在臺風期間的運行穩定性提升進行了專項技術攻關，最終確定了四項穩定性提升措施：

第一，對機撬差壓開關取壓點進行機械改造。將引壓管的引壓口縮短到出風口，將低壓引壓口改至空氣入口過濾器與機撬風機之間風道的取壓點，有效避免低壓口壓力受外部大風環境所影響。

第二，對機組機橇通風系統[3]壓差變送器低低關停信號進行延時設計。臺風撤離前將機撬壓差變送器低低關停信號延時延長為24 h，防止大風觸發機撬壓差變送器低低持續5 min后即關停。

第三，定期更換壓縮機探頭、模塊等備件。氣田列出了天然氣壓縮機所有備件的使用時間，根據故障周期進行故障預測，對可能出現故障的卡件、探頭等進行預防性更換，減少機組突發關停的概率。

第四，根據出現過的關停原因進行對透平機組其他輔助系統進行了類比分析，舉一反三，采取對機組進風口搭設臨時擋風板、增加探測元件延時、旁通機撬風機失敗停機信號、旁通機撬壓差變送器超量程停機信號、旁通機橇壓力開關失敗停機信號等手段，使機組的運轉穩定性能得到了全面提升。

在改造完成后透平壓縮機運行多年來，未發生過一起機橇保護系統誤動作導致的機組關停事件，從而解決了氣田避臺期間遙控生產可靠性低的問題。

2.2.3 保生產控制

遙控生產期間，要保證氣田在無人狀態下繼續運轉，需要滿足常規生產狀態的正常需求，首先要保證井口控制盤液壓油、緩釋劑、柴油等消耗類物資充足；其次避臺前盡量降低各容器液位，為應急操作預留足夠余量，同時整合操作界面參數，減少遠程操作次數，避免數據堵塞；最后測試液位控制閥、壓力控制閥等自動控制功能，測試泵類遠程啟停及參數遠程修改功能，恢復系統保護信號，保證遠程實時監控和隨時可操作狀態。

2.2.4 保應急處置

由于避臺期間人員全部撤離，所有人為啟動裝置如現場火災手動站、棄平臺手動站等應置于旁通狀態，減少意外碰撞造成的非必要緊急關停因素。如真實發生應急情況，應有全面充分的應對策略，根據實際情況分層次采取相應措施，秉持“局部問題局部處理，重大問題全面關停”的思路，既避免小事件擴大化又有控制重大風險的能力。以樂東22-1氣田為例，氣田根據不同工藝故障類型共梳理出14種可能的應急情景，并制定相應的應急方案，遠程值守人員可根據不同情形采取對應措施，從而做到有備無患。

3 制度化成果及效益

域內氣田投產10余年來，經歷了幾十個臺風洗禮，積累了豐富的實踐經驗，同時根據新情況每年開展避臺桌面推演和無預警生產演習，檢驗氣田應急處置水平，再此基礎上不斷優化完善氣田避臺應急程序，經過幾十次修訂，氣田現已形成了一套成熟的臺風應急程序，并在此體系下編寫了各班組檢查執行清單，作為應對臺風的具體指導文件和檢查指南，為臺風期間遙控生產搭建起程序保障、硬件防護、應急執行三張網，近年來作業公司所屬氣田在臺風期間生產關停事件大幅降低，減少天然氣損失近3 000萬m3，為臺風期間天然氣正常保供提供了有力保障。