天然氣驅(qū)注氣站泄漏風(fēng)險(xiǎn)研究

鄒碧海 趙瑞 王臣 熊雅斕 石晨飛

摘 要：天然氣驅(qū)注氣站各種設(shè)備和裝置易受到腐蝕、設(shè)備故障和其他風(fēng)險(xiǎn)的影響，從而導(dǎo)致泄漏。由于該介質(zhì)為可燃?xì)怏w且注氣壓力較高，一旦發(fā)生泄漏，后果十分嚴(yán)重。對(duì)注氣站典型設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、分析，從而對(duì)注氣站的泄漏風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究，可有效提高其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。以國(guó)內(nèi)某注氣站為實(shí)例，通過(guò)辨識(shí)注氣站泄漏風(fēng)險(xiǎn)因素，運(yùn)用事故樹分析各風(fēng)險(xiǎn)因素結(jié)構(gòu)重要度，明確主要風(fēng)險(xiǎn)因素，提出針對(duì)性安全措施，確保注氣站長(zhǎng)期安全、可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：注氣站 泄漏 事故樹

中圖分類號(hào)：TE88 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（c）-00-02

隨著科技的快速發(fā)展，越來(lái)越多的油藏被發(fā)現(xiàn)、開發(fā)。針對(duì)低滲透儲(chǔ)層、揮發(fā)性油藏等特殊油藏，注水開發(fā)難度大，依靠自然能源開發(fā)效果不佳。注天然氣驅(qū)油提高采收率是這類油藏改善開發(fā)效果進(jìn)行3次采油的重要手段[1-2]。天然氣驅(qū)注氣站是注天然氣驅(qū)油系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，承擔(dān)著將低壓天然氣計(jì)量、調(diào)壓和外輸?shù)娜蝿?wù)。然而，注氣站的操作、運(yùn)行過(guò)程面臨著許多安全隱患[3-5]。例如，注氣管道設(shè)計(jì)壓力高達(dá)56.0MPa，且與壓縮機(jī)相連，管道需要同時(shí)承受壓縮機(jī)的機(jī)械振動(dòng)和天然氣的壓力脈動(dòng)。同時(shí)高溫、高壓的環(huán)境也使注氣管道加速腐蝕。這些因素都會(huì)促使高壓管道穿孔、破裂，造成泄漏。在我國(guó)，油氣站場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)尚處在探索階段，開展對(duì)注氣站的風(fēng)險(xiǎn)研究有著重要意義。

1 注氣站工程概況

本文選定國(guó)內(nèi)某天然氣注氣站為研究對(duì)象，該注氣站注氣氣源為臨近氣田經(jīng)脫水、脫鹽處理后的氣井氣。日注氣量約15×10Nm3/d，注氣壓力約46.0MPa，站內(nèi)主要功能區(qū)包括：低壓天然氣計(jì)量區(qū)、天然氣壓縮區(qū)、高壓天然氣外輸區(qū)以及生產(chǎn)辦公區(qū)。有站外低壓天然氣供氣管線1條和高壓注氣管線3條。該注氣站主要工藝流程為：低壓天然氣供氣管線來(lái)的經(jīng)處理后的天然氣，經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器凈化處理后，經(jīng)調(diào)壓和計(jì)量進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮機(jī)將天然氣多級(jí)增壓到 47.0MPa再由高壓配氣閥組配注、計(jì)量后進(jìn)入高壓注氣管線送至各注氣井[3]。

2 注氣站泄露風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 注氣站泄漏事故樹模型

根據(jù)選定注氣站的工程概況，對(duì)其存在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行辨識(shí)，建立了注氣站泄漏事故樹模型大體框架，如圖1所示。主要分為管道泄漏、壓縮機(jī)泄漏及壓力容器泄漏。對(duì)于管道泄漏，細(xì)分為破裂、腐蝕、第三方破壞及附件泄漏；對(duì)于壓縮機(jī)泄漏，細(xì)分為密封失效、破裂以及氣閥泄漏；壓力容器泄漏細(xì)分為腐蝕及超壓破裂[4-9]。該天然氣注氣站事故樹模型中共包括1個(gè)頂上事件、19個(gè)中間事件以及26個(gè)基本事件，如表1所示。

2.2 注氣站泄漏事故樹分析

運(yùn)用布爾運(yùn)算法對(duì)注氣站泄漏事故樹進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到最小割集共26個(gè)，其中一階最小割集為6個(gè)，二階最小割集為19個(gè)，三階最小割集為1個(gè)。分別為：{X14}，{X15}，{X21}，{X22}，{X15}，{X16}，{X1，X23}，{X1，X24}，{X1，X25}，{X1，X26}，{X1，X3}，{X1，X4}，{X1，X5}，{X10，X11}，{X10，X17}，{X18，X19}， {X2，X23}，{X2，X24}，{X2，X25}，{X2，X26}，{X2，X3}，{X2，X4}， {X2，X5}，{X18，X20}，{X8，X9}，{X10，X12，X13}。

各個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序?yàn)椋篒（X6）=I（X7）=I（X15）=I（X16）=I（X21）=I（X22）>I（X1）=I（X2）>I（X10）=I（X18）>I（X8）=I（X9）>I（X11）=I（X17）=I（X19）=I（X20）>I（X12）=I（X13）>I （X3）=I（X4）=I（X5）=I（X23）=I（X24）=I（X25）=I（X26）。

從以上計(jì)算結(jié)果中，可以直觀地看到每個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度的比較情況，如在設(shè)備材質(zhì)方面，材質(zhì)本身有缺陷、超壓、連接密封面失效以及密封填料老化對(duì)造成該注氣站泄漏影響較大；在人為因素方面，惡意破壞對(duì)該注氣站影響較大。此外，自然災(zāi)害也對(duì)引起該注氣站泄漏起著重要作用。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于事故樹分析法，分析了天然氣注氣站泄漏事故風(fēng)險(xiǎn)因素，將“天然氣注氣站泄漏”作為頂事件，選取26個(gè)基本事件構(gòu)建了注氣站泄漏事故樹模型。通過(guò)確定其結(jié)構(gòu)重要度，明確了重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素、薄弱環(huán)節(jié)。為制定天然氣注氣站風(fēng)險(xiǎn)防范措施及安全管理決策奠定了基礎(chǔ)。

對(duì)于具有較高結(jié)構(gòu)重要度的風(fēng)險(xiǎn)因素，它對(duì)注氣站的泄漏風(fēng)險(xiǎn)有著至關(guān)重要的影響，為確保注氣站長(zhǎng)期安全、可靠運(yùn)行，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行防范。具體措施如：增加檢修維護(hù)次數(shù)，并按計(jì)劃定期維護(hù)、檢修，確保實(shí)效損壞零件及時(shí)維修、更換。同時(shí)加強(qiáng)注氣站工作人員培訓(xùn)，避免維護(hù)及日常操作的失誤帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)；應(yīng)嚴(yán)格檢查各類設(shè)備及管道的材質(zhì)，避免使用缺陷材質(zhì)，并控制施工質(zhì)量；應(yīng)重視日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)搜集、管理，分析設(shè)備故障原因、發(fā)生頻率，預(yù)測(cè)存在的風(fēng)險(xiǎn)。在數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上建立站場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)平臺(tái)，保證注氣站安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 聶法健.揮發(fā)性油藏天然氣驅(qū)提高采收率技術(shù)及應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2017（1）：111-114.

[2] 朱黎明.揮發(fā)性油藏注天然氣后氣竄規(guī)律及注汽參數(shù)優(yōu)化[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2018（3）：160-161.

[3] 王念兵，宋丹.高壓注氣站的設(shè)計(jì)和關(guān)鍵設(shè)備選擇[J].化學(xué)工程與裝備，2013（1）：74-76.

[4] 溫凱，何蕾，虞維超，等.儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)注采可靠性評(píng)價(jià)方法[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2017（8）：2-6.

[5] 張鋒，金凱強(qiáng)，熊濤，等.地下儲(chǔ)氣庫(kù)泄漏風(fēng)險(xiǎn)定量分析研究[J].安全與環(huán)境工程，2016（4）：118-125.

[6] 王明鳳.集輸場(chǎng)站量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)江大學(xué)，2012.

[7] 徐小平.往復(fù)壓縮機(jī)組動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究[D].中國(guó)石油大學(xué)（北京），2011.

[8] 張璐陽(yáng).壓力容器風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估方法API 581的改進(jìn)研究[D].西南石油大學(xué)，2014.

[9] 吳廣強(qiáng)，尚東青，劉偉，等.高壓天然氣管道泄漏及事故危害規(guī)律研究[J].通用機(jī)械，2017（3）：34-36，44.

[10] 胡相明，張樂(lè)濤.石油化工企業(yè)常見(jiàn)危險(xiǎn)源分析及其安全對(duì)策研究[J].安全與環(huán)境工程，2011（2）：96-99.

[11] 陳勝男，陳亮.天然氣站場(chǎng)設(shè)備管理與安全管理措施研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018（5）：50-51.