氣田井口在役安全閥失效風險評估

張廣平 袁亞儒 陳霄

(1．中國石油長慶油田分公司安全環保監督部，陜西 榆林 719000)(2．中國石油長慶油田分公司蘇里格南作業分公司，陜西 西安 710018)

氣田井口在役安全閥失效風險評估

張廣平1袁亞儒1陳霄2

(1．中國石油長慶油田分公司安全環保監督部，陜西 榆林 719000)(2．中國石油長慶油田分公司蘇里格南作業分公司，陜西 西安 710018)

安全閥對于承壓設備和管道的安全工作具有重要的意義，安全閥的正常工作能有效的降低安全事故的發生。通過對安全閥基本性能的介紹，分析了安全閥失效的諸多影響因素，采用可拓工程系評價方法，建立了風險評價的優度評價方法，可以有效的對風險加以評價。

安全閥；風險評估；風險管理；可拓工程學

石油和化工生產現場各類管道是具有高壓和燃爆、有毒、腐蝕性等流體輸送的設備，一旦發生泄漏，將有可能造成火災、爆炸和中毒等故事，導致人員傷亡和環境污染，帶來巨大的經濟損失和社會負面影響[1]。部分壓力容器和承壓管道在使用過程，當突發超壓時，如未及時采取相關措施，將造成承壓設備的損壞，從而發生事故[2]。因此，為了防止超壓而造成嚴重的事故，一個很重要的安全輔助設備是必不可少的，安全閥的安全泄壓裝置，是一種較為常用的安全輔助設備，在承壓設備及管道的運行過程起著非常重要的作用。

安全閥的安裝和使用對于目前石化企業的安全生產，有著極為重要的輔助作用，同時對于安全閥的檢驗和維護，也是日常生產過程必不可少的過程。本研究針對于油田開發現場常用的彈簧荷載式安全閥為實例，進行安全風險評價，以此探討安全閥的維護和檢測方法，并指導后續的風險管理。

1 安全閥性能分析

1.1 基本性能

當承壓設備和管道中流體壓力升高，超過閾值時，安全閥將自動開啟，使得壓力逐漸被釋放，以防止壓力持續上升，當壓力因逐漸釋放后降低到安全閥設定好的低壓閾值時，安全閥自動關閉，停止泄壓。承壓設備和管道中流體在正常壓力工作時，安全閥處于關閉狀態[3]。

例如DIPPER閥，是天然氣采氣井及處理站的第一道安全保障，主要用于保護管道系統安全。當系統壓力超過規定的高限壓力時，本閥自動關閉，防止系統設備因受過載壓力而破壞；當系統壓力低于規定的低限壓力時，系統設備可能已因某種因素而被破壞，本閥也會自動關閉，防止天然氣（介質）外泄（圖1）。該閥門具有以下性能特點：

（1）科學選材保證閥門各零件的強度剛度和使用壽命；

（2）科學的液壓油選擇及控制系統高低壓彈簧的設置；

（3）可現場調整高壓緊急截斷和低壓緊急截斷值。操作緊急按扭，隨時實現閥門的緊急截斷；

（4）氣液轉換缸結構設計有效的避免了因介質含液量大造成的冰堵現象；

（5）閥門在緊急狀態下關閉的可靠性。

圖1 ESD型井口安全閥

1.2 安全閥失效分析

影響安全閥失效的原因很多，歸納起來主要為：設計制造原因、工作環境條件、現場設備管理、工作歷史情況等[4]。

（1）安全閥彈簧失效。彈簧是安全閥的重要部件，在一定的溫度、壓力和腐蝕介質的工作環境下，長期的使用使得彈簧剛度降低，彈簧作用在閥瓣的壓力降低，從而導致安全閥泄漏。

（2）安全閥選型不當。沒有考慮安全閥實際的泄壓能力，出現泄壓能力不足，以及回座壓力過大產生不回座，使得安全閥失效。

（3）介質影響。腐蝕性介質會導致安全閥內部部件的腐蝕損傷，從而造成安全閥泄漏。同時介質內含有的固體或凝結顆粒物質造成安全閥無法正常開啟閉合。

（4）工作歷史。當安全閥使用較久，出現了許多次的開啟閉合，彈簧等部件的剛度降低，以及包括人為的拆卸安裝不良，都會造成安全閥失效。

2 風險評價

采用可拓工程系評價方法，將事物的質和量同意考慮，運用定性和定量的雙向思維來解決問題。通過形式化的工具，從定向和定量兩個方面入手，分析事物的規律和矛盾，依據物元可拓性進行定性分析，建立函數關系進行定量計算。

（1）確定評價對象有關的評價指標；

（2）建立評價等級及各等級對應的閾值范圍；

（3）計算權重系數；

（4）建立合格度的函數關系；

（5）計算優度。

各評價指標規范化的合格度見式1。

等級Nj的優度見式2。

式中，j=1，2，3，…m。

最終對優度進行評價，即C(N0)=max{C(Nj)}，j=1，2，3，…m。

3 結語

安全閥的應用有效的降低了承壓設備及管線安全事故的發生，分析了安全閥失效的諸多原因，在后期的管理過程中，需要加以注意，防治安全閥失效造成安全事故。

[1]孫立剛,王新,劉思敏.輸氣管道站場安全閥的設置[J/OL].油氣儲運,2014,(12):1363-1366.

[2]劉德正,單茂青,呂選鵬,等.電磁波控制井下安全閥在氣井中的成功應用[J].國外油田工程,2010,(12):53-54+62.

[3]王志云,張積明.輸氣管線自動防噴安全閥的研制[J].石油機械,2009,(06):58-61+67.

[4]謝梅波,岳江河,王海東.各類井下安全閥系統的特點及安裝設計概述[J].中國海上油氣.工程,1995,(04):31-42+5-22.

張廣平（1973-），男，漢族，助理工程師，從事安全環保監督工作。