聚合物驅配注系統危險有害因素分析

梁言 聶懷勇

1大慶油田安全與環境評價所

2大慶油田設計院有限公司

聚合物驅是向油層中注入一定相對分子質量的水溶性聚合物溶液，以改變油水流度比、擴大波及體積的驅油方法[1]。地面系統為了滿足開發的需要，針對聚合物的性質及配注系統的參數要求，逐步形成了一套完整的聚合物驅配注系統[2]。此系統涉及的工藝環節較多、設備種類繁雜。因此，各站場生產過程中涉及的危險有害因素也各不相同。本文從聚合物配注系統涉及的物料和工藝設備等方面，對系統各個工藝環節所涉及的危險有害因素逐一進行分析，以便為設計、施工、運行管理提供技術支持[3]。

1 物料

聚合物驅配注系統常用聚合物的主要成分為聚丙烯酰胺[4]。聚丙烯酰胺干粉是一種水溶性聚合物，白色顆粒狀，性質穩定，溶于水，幾乎不溶于其他有機溶劑；在空氣中露置易吸潮結塊，與水混合后具有黏、滑特性；若散落到地面，遇水變滑容易發生人員滑倒、摔傷等意外事故。聚丙烯酰胺干粉粒徑較大，一般在0.2 mm 以上，因此不具備火災、爆炸的條件。聚丙烯酰胺本身沒有毒性，但殘留的丙烯酰胺單體有毒，會給員工的身體健康帶來不利影響。聚丙烯酰胺干粉懸浮在空氣中，對人體的健康也有影響。

2 工藝設備

目前常用的聚合物配注工藝為“集中配制、分散注入”工藝[5]。配注系統包括了聚合物母液配制與輸送系統、聚合物母液注入系統、供注水系統。工藝原理流程見圖1。

圖1 聚合物驅配注系統工藝原理流程Fig.1 Process principle and flow of polymer flooding preparation and injection system

2.1 聚合物母液配制與輸送系統

聚合物母液配制與輸送系統是將聚合物干粉與配制水混合，配制成一定濃度的聚合物母液并輸送至注入站的系統[6]。按照工藝流程可分為分散過程、熟化過程、外輸過程三部分。聚合物母液配制與輸送系統工藝流程見圖2。

圖2 聚合物母液配制與輸送系統工藝流程示意圖Fig.2 Process flow diagram of polymer mother liquor preparation and transportation system

（1）分散過程的主要設備為聚合物干粉分散裝置[7]，包括了干粉供料系統、干粉下料系統、供水系統、混合液初溶系統、混合液輸送系統等。聚合物干粉分散裝置的主要設備為干粉密閉上料裝置、干粉下料裝置（干粉料斗、螺旋給料器、鼓風機和文丘里噴嘴）、供水泵、混合罐及溶液轉輸泵等。

干粉供料系統的干粉密閉上料裝置就是由電力驅動的傳送裝置，若驅動設備本身或供電線路存在缺陷、人員觸及帶電部位等都可能引發觸電傷害；上料裝置運行過程中，人員誤觸設備的運動部位，可能引發機械傷害；在裝置檢、維修過程中還可能發生高處墜落和物體打擊。干粉下料系統的料斗上有操作平臺，人員高處作業可能發生高處墜落、物體打擊；螺旋給料器、鼓風機均為電力驅動設備，可能引發觸電和機械傷害。

供水系統主要是利用分散供水泵將配制用水供給分散裝置的系統，供水泵的存在可能造成機械傷害和觸電。泵出口管道上設有壓力表，在檢、維修作業時，若內部壓力釋放不徹底，帶壓操作也易造成物體打擊。

混合罐是用來進行干粉初步溶解的裝置，人員高處作業可能發生高處墜落、物體打擊；混合罐上帶有電動攪拌器，還可能引發觸電和機械傷害。

溶液轉輸泵（螺桿泵）是將混合罐中初步溶解的聚合物溶液轉輸至熟化罐的設備，其主要危險有害因素為觸電和機械傷害。

（2）熟化過程的主要設備是母液熟化罐。為了加速溶解，還配有電動攪拌器，可能引發觸電和機械傷害。熟化罐為高架罐，置于罐間閥室頂部，人員在罐間閥室頂部和熟化罐操作平臺上作業時，可能發生高處墜落和物體打擊。

（3）外輸過程的主要設備是母液外輸泵（螺桿泵）、過濾器。外輸泵的主要危險有害因素為觸電、機械傷害。在過濾器更換濾袋以及檢、維修過程中也存在高處作業，可能發生高處墜落和物體打擊。

（4）配制廠房和料庫內采用叉車進行干粉運輸，操作不當也可能發生車輛傷害。聚合物干粉來料為噸袋式，在料庫中分兩層碼放，若碼放不齊、堆垛不穩或者受外力碰撞等，可能導致坍塌，造成坍塌傷害[8]。另外，聚合物干粉散落地面后潮解或聚合物溶液泄漏到地面，人員檢巡檢過程中，不慎踩踏，可能造成摔、扭、搓等傷害；人員進入熟化罐內作業時，如果通風不暢可能導致中毒和窒息。

2.2 聚合物母液注入系統

聚合物母液注入系統包括注入泵（帶緩沖器）、配注閥組（閥門、靜態混合器）、注入管線和注入井等。母液注入系統工藝流程見圖3。

圖3 聚合物母液注入系統工藝流程示意圖Fig.3 Process flow diagram of polymer mother liquor injection system

（1）注入泵一般采用柱塞泵[9]，泵上存在運動部件，可能造成機械傷害、觸電和物體打擊。柱塞泵緩沖器是一種能量儲蓄裝置[10]，它是利用氣體的壓縮和膨脹來儲存或釋放出一部分液體，以達到減小管路中流量不均勻度、消除脈動目的的輔助設備。如果緩沖器疲勞受損、發生破裂或刺漏，可能造成物體打擊事故。

（2）聚合物母液儲罐為露天布置的高架罐，崗位人員在檢、維修過程中，可能發生高處墜落或物體打擊傷害。

（3）配注閥組主要為靜態混合器及配套閥門、管線。內部壓力多數在10 MPa 以上，高壓介質刺出可能發生物體打擊（高壓刺傷）。

（4）注入管道為高壓管道，若管道破裂或刺漏，高壓介質刺出可能發生物體打擊。

（5）注入井場的主要設備為注入井口裝置。由于注入壓力較大，高壓介質刺出可能發生物體打擊（高壓刺傷）。崗位工人在井口進行人工取樣、測壓時，若操作不當，可能造成物體打擊（高壓刺傷）。

（6）在檢、維修作業時，若設備及管道內部壓力釋放不徹底，帶壓操作也易造成物體打擊。另外，聚合物溶液泄漏到泵房地面，人員在巡檢過程中，不慎踩踏，可能造成摔、扭、搓等傷害。人員進入母液儲罐內作業時，如果通風不暢可能發生中毒和窒息。

2.3 供注水系統

供注水系統分為供水系統和注水系統兩部分。

（1）供水系統是為聚合物配制提供配制用水的系統[11]。其主要設備為供水泵和儲水罐，供水泵的存在可能導致機械傷害、物體打擊和觸電危害。人員在儲水罐高處作業時，可能發生高處墜落；進入罐內作業時，如果通風不暢可能發生中毒和窒息。

（2）注水系統是將注水罐內注入用水增壓后輸送到注入站的系統，其主要設備為注水泵、儲水罐及注水管線。注水泵的存在可能造成機械傷害、物體打擊和觸電傷害。注水管線為高壓管線，若高壓介質刺出可能發生物體打擊（高壓刺傷）。

（3）人員在儲水罐高處作業時，可能發生高處墜落；進入罐內作業時，如果通風不暢可能發生中毒和窒息。

（4）在設備以及管道檢、維修作業時，若內部壓力釋放不徹底，帶壓操作也易造成物體打擊。

2.4 公用工程及輔助設施

（1）供配電系統。供配電系統主要為站內配電，可能發生電氣火災、觸電。當電氣設備出現故障、短路、過載、接觸不良、散熱不良等情況時，可能發生電氣火災。在用電操作中若操作不當會引起觸電，可能造成人員傷亡。變壓器或電氣線路絕緣、安全距離、漏電保護等防護措施失效，以及違章操作等均可能導致觸電事故的發生。

（2）自控通信系統。該系統是對站場生產過程中的溫度、壓力、流量、液位等主要工藝參數的自動檢測、控制及超限報警聯鎖，實現對生產過程的自動監控。儀表及通信系統失靈可能造成超壓、冒罐、設備損壞，進而引發次生傷害；儀表及通信設備老化、接觸不良、絕緣失效、遭受雷擊等，可能導致火災的發生。

（3）配制廠房、料庫、注入泵房、注水泵房均設有天吊，生產過程中操作不當可能發生起重傷害和觸電。

3 結論

通過以上分析可知，聚合物驅配注系統生產過程中可能涉及機械傷害、觸電、高處墜落、物體打擊（含高壓刺傷）、車輛傷害、電氣火災及其他傷害等危險有害因素。因此，在系統設計、施工過程中，應該從工藝選擇、平面布置、設備選擇及安裝、安全防護措施等方面綜合考慮，對可能產生的傷害進行預防、消除或減弱，以實現本質安全，減少事故的發生，減輕事故的危害。同時，運行單位也應該制定相關規則制度、操作規程，加強安全生產管理及人員教育培訓，加強設備、設施的維護保養，以保障人員及系統的安全。