硫化氫安全防護措施在希望油田轉油站的應用

杜波 大慶油田設計院

硫化氫安全防護措施在希望油田轉油站的應用

杜波 大慶油田設計院

希望油田主要包括2號含油構造和北特魯瓦構造兩部分。北特魯瓦構造油氣田一次脫氣后天然氣中硫化氫含量高達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，從站址選擇、總平面布置、工藝設計、材質選擇、自動控制、通風設施、個體防護等10個方面對含硫作業場所采取了一系列安全技術防護措施，保證了生產的安全平穩運行。

轉油站；硫化氫；生產過程；主要設備；防護措施

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塊，屬于哈薩克斯坦共和國阿克糾賓州貝加寧地區管轄的范圍，主要包括2號含油構造（井號：A-n，n為自然數） 和北特魯瓦構造（井號：CT-n）兩部分。北特魯瓦構造油氣田一次脫氣后天然氣中硫化氫含量最高達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)，標準狀態下密度為1.1539mg/m3，有劇毒。為使油田安全生產，硫化氫的防護措施在油田生產中尤為重要。

2 安全防護措施

2.1 站址選擇

希望油田轉油站位于希望油田CT-1井附近，CT-1井位于油區中部。在CT-1井附近已建1座計量站，區域內無居民住宅、工業性建筑物，亦無古文化遺址、洞穴及生態保護區。

2.2 總平面布置

將站場按功能分成油氣處理區、輔助生產區、事故油罐區、變電所四個區域，油氣處理區、事故油罐區集中布置在站場東側，與輔助生產區之間用消防路分隔，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站后經斜管式捕集器預分離，天然氣和含水油分別進入一級氣液分離器進行分離，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行處理；分離出的天然氣經天然氣除油器進一步處理、增壓后輸送至讓納若爾南區濕氣回注站，實現了生產工藝全密閉。

2.4 設備、管道及閥門材質的選擇

2.4.1 機泵選擇

希望油田轉油站主要機泵為外輸油泵、事故泵、污水泵。外輸油泵、事故泵、污水泵選用臥式多級離心泵，材質選用鑄鋼，同時要求屈服應力≤360MPa，含鎳量<1%，硬度≤HRC22。

2.4.2 容器設備（非標設備）

（1）容器設備選擇。按表1進行容器設備的選擇。

（2）材料選擇。當介質為濕H2S應力腐蝕環境時材料選擇需滿足以下條件：

表1 容器設備選擇

屈服強度≤355MPa；

抗拉強度≤630MPa；

材料使用狀態至少為正火＋回火、退火、調質狀態；

碳當量限制，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

根據硫化物應力開裂易發生于高強鋼的特點，標準要求輸送含有硫化物介質管道的管材含鎳量<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 自動控制系統

2.5.1 生產過程控制

轉油站生產管理采用以計算機為主的PLC控制系統，實現無人、少人值守，集中監控，各系統數據、工藝流程和電視監控圖像都可在中心控制室大屏幕顯示系統上顯示、連鎖、報警。

2.5.2 緊急停車（ESD）系統

希望油田轉油站設獨立的緊急關斷ESD系統一套。ESD系統采用故障安全型設計，ESD系統完成事故狀態下的單元設備停車、生產裝置停車、火災全廠停車3級關斷控制。

2.5.3 可燃氣體及毒性氣體探測

油水泵房和氣體壓縮機房、原油處理裝置區、氣體處理裝置區設電化學式毒性氣體探測器，用以檢測硫化氫氣體。

2.6 設備及管道防腐

2.6.1 容器及火炬筒體防腐

強腐蝕性介質容器內表面防腐采用環氧底漆＋環氧面漆，2底4面，干膜厚度不小于300μm；弱腐蝕性介質容器內表面防腐采用環氧底漆＋環氧面漆，2底2面，干膜厚度不小于200μm。

2.6.2 管道內防腐

根據管道內介質的腐蝕性對其內表面進行腐蝕防護，其中強腐蝕性介質管道內表面防腐采用熔結環氧粉末加強級防腐。

2.7 通風設施

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

2.8 人員逃生和救生

2.8.1 通信

設置完善的通信系統，一旦發生險情可及時請求救援。

2.8.2 危險監督

在中心控制室采用DCS系統及安防系統進行數據采集，系統所有數據通過網絡傳到中心控制室。

2.8.3 風向標

希望油田轉油站安裝4個風向標，分別設置在中心控制室門前、油氣集聚區、罐區、容器區。

2.8.4 油氣安全崗及油氣安全島的設置

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

2.8.5 防護用具位置

正壓呼吸器、便攜式探測器等防護用具均放置在綜合值班室內，由專人負責。

2.8.6 個體防護

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

2.9 人員培訓

涉及潛在硫化氫的油氣開采區域的生產經營單位，應警示所有人員（包括雇主、服務公司和承包商）在作業過程中可能出現硫化氫的大氣濃度超過15mg/m3的情況。在該區域工作的所有人員開始工作前都應接受培訓，所有雇主，不論是生產經營單位、承包商或轉包商，都有責任對自己的雇員進行培訓和指導，被指派在可能會接觸硫化氫區域工作的人員應接受硫化氫防護安全指導人員的培訓。

2.10 應急預案

應急預案應包括應急響應程序，該程序提供有組織的立即行動計劃以警報和保護現場作業人員、承包方人員及公眾。應急預案應考慮硫化氫和二氧化硫濃度可能產生危害的嚴重程度和影響區域，還應考慮硫化氫和二氧化硫的擴散特性。

3 結語

由于轉油站多數設備是在一定壓力和溫度下進行操作，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、材質選擇、自動控制、設備管道防腐等10個方面對含硫作業場所采取了安全防護措施，使希望油田轉油站投產后，能安全平穩地運行。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.053

杜波：工程師，1985年畢業于湖南省計算機?？茖W校，現工作于大慶油田設計院安全評價所。

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

（欄目主持 樊韶華）