某海上油氣田LPG外輸可行性研究

董海(中海石油(中國)有限公司深圳分公司流花油田作業區，廣東 深圳 518067)

0 引言

液化石油氣(LPG)是一種易燃、易爆、易揮發的液態混合物，主要組分是丙烷和丁烷，含量達到95%以上，伴有少量的丙烯和丁烯。合格LPG產品滿足37.8 ℃條件下，飽和蒸氣壓小于1 380 kPa，氣態LPG密度約為空氣的1.5～2.0倍，無色無味，液態LPG的密度約為水的一半，高溫或低壓條件下易揮發成氣體，易在大氣中自然擴散，并向低洼處流動[1-2]。

某海上油氣生產設施(FPSO)具備LPG回收處理、儲存、外輸的整套工藝流程，其中，LPG外輸作業過程中，存在諸多風險，例如：船舶碰撞、LPG泄漏、壓力傷人等[3-4]。文章針對該設施LPG外輸過程展開研究，對其中的風險進行分析，制定相應的控制措施，并在此基礎上對現有外輸方案進行優化，提出優化建議。

1 LPG回收處理系統介紹

該FPSO的LPG回收處理系統位于生產甲板BS模塊。該套系統設計壽命25年，設計處理能力640 m3/d，主要由1座脫乙烷塔、1座脫丁烷塔、4個LPG儲罐、1套LPG外輸系統以及其他附屬設備組成[5-6]。

該系統對油田所產生的伴生氣進行加工處理，把丙烷和丁烷從伴生氣中分離提純，輕組分經脫乙烷塔塔頂進入燃料氣儲罐，重組分從脫丁烷塔塔底儲存在貨油艙，分離出來的丙烷和丁烷經冷卻處理后，以液態的形式儲存在LPG儲罐中，最后將LPG合格產品周期性地卸載到LPG專用運輸船上[7-8]。

2 LPG外輸作業風險分析及應對措施研究

2.1 LPG外輸作業簡介

該FPSO的LPG正常生產過程，每天產量約200 m3，上模A區域共有4個儲罐，正常能參與LPG儲存的儲罐只能有3個，剩余1個罐作為備用罐。每個罐體的安全裝存容量為552 m3，需要根據每日的產量以及天氣和海況等情況做好合理的外輸計劃，每次外輸時間約為6 h(不包括靠泊、離泊時間)。LPG外輸整個過程主要作業步驟如下：

(1)外輸前準備工作：設備檢查、測漏、風險分析、儀控信號確認；

(2)提氣船靠泊、帶纜：對軟管進行補壓、拖輪接管；

(3)外輸管線充壓平衡：管線充壓、流程確認；

(4)LPG外輸：外輸流量控制，船艉值守；

(5)吹掃外輸管線：使用LPG儲罐罐頂氣對流量計下游管線進行吹掃；

(6)回收、惰化、離泊：流量計上下游回收、保壓回收軟管。

2.2 風險分析及應對措施

2.2.1 人員風險

人員墜海：作業人員穿戴好工作救生衣，舷邊臨海作業時掛好安全帶；

高空墜物傷人：油管滾筒在運轉時，下方不允許站人；人員摔倒、絆倒：穿戴好勞保用品，作業時注意人員站位；手部傷害：佩戴合適的勞保手套，注意人員站位，熟悉作業過程的傷手點；

撇纜槍氣瓶充氣壓力傷人：持證人員進行氣瓶充裝作業，將充氣瓶置于防爆筒內操作，充氣時注意站位，氣瓶吊運需做好安全防護；

纜繩斷裂受力彈起傷人：將大纜通過引繩傳送給守護船，提醒守護船在回收引纜時控制船位，避免大纜處于受力狀態，告知系泊船長謹慎操作，中控配合系泊船長及時報告大纜拉力，調整大纜受力狀態。

2.2.2 設備風險

管線凍堵、管線震動大：上半段外輸管線分段充液，減緩充壓速度，避免管線震動大，下半段外輸管線通過罐頂氣充壓；

大纜斷裂：持續監控大纜拉力，異常時停止外輸，通知提氣船離泊；

外輸管線泄漏：外輸前對外輸管線進行試壓，投用光纖監測系統；

LPG蒸汽發生器超溫爆炸：確保蒸發器流程已導通，重點監控蒸發器LPG出口溫度；

殘液壓縮機燃氣氣串漏: 導通氮氣至殘液壓縮機密封流程，確認氮氣減壓閥處于正常工作狀態;

殘液壓縮機損壞：設定回流閥差壓值為300 kPa以上，控制壓縮機壓縮比；控制殘液回收罐液位低于800 mm，防止壓縮機進液；回收完畢后，將壓縮機內部氣體放空至高壓火炬；

外輸軟管損壞：保證軟管壓力大于300 kPa再進行軟管回收作業；

管線產生冷應力：觀察管線壓力下降速度，若下降過快，停止殘液壓縮機，避免管線溫度過低產生冷應力；

提油輪與FPSO碰撞：當波浪高度超過2.5 m，風速超過35節，或能見度低于0.5海里(海況條件需與提氣船確認)，不進行系泊作業；當提油輪船長、系泊船長、FPSO總監任何一方認為作業有危險，有權要求終止作業；

拖輪與FPSO碰撞：作業前拖輪檢查機器設備情況，確保狀況良好；

大纜斷裂致使軟管破損致LPG泄漏：提氣前檢查大纜及附件保持良好狀態，確保在有效期內；對大纜拉力持續監控，拉力小于10 t或大于80 t時告知系泊船長；系泊大纜拉力在半小時內2 次超過150 t時或系泊大纜拉力在半小時內3 次超過100 t時外輸作業中止并離泊。

2.2.3 管理風險

火災、爆炸：外輸期間禁止熱工作業，使用防爆工具；

異常海況: 關注海況，判斷風險高低，必要時通知提氣船離泊作業，定期記錄大纜拉力和3條船串聯情況;

提氣船排氣冷放空：拖輪拖帶提氣船，使FPSO位于上風口；艉輸值班人員持續檢測可燃氣濃度；若遇雷暴天氣，禁止冷放空，必要時停止外輸[9-10]；

吹掃流速過快，超過安全流速:啟動壓縮機機前先將回流閥手動全開，然后設為自動緩慢的調節回流閥的設點，至設定點為300 kPa。

3 LPG外輸作業方案優化

針對以上風險分析及控制措施結論，結合現行的外輸方案，提出如下優化建議。

3.1 量化關鍵工藝參數

對外輸作業方案中涉及到的關鍵工藝參數進行量化，例如：標注閥門位號、外輸速度、壓力變化、大纜解脫條件等方，由此可以更準確的指導開展安全作業[11-12]。

3.2 編制專項檢查表

建議根據《過程安全基本原理》編制專項檢查表，作業人員開展作業前按照檢查表項目進行檢查，確保準備工作到位。

3.3 TRA中增加人身傷害控制措施

根據辨識出的人員傷害類型，例如滑到、絆倒、手部傷害等，在TRA中明確控制措施，并在作業安全分析會及工前會上，向所有作業人員宣貫到位。

3.4 使用激光監測儀進行測漏作業

LPG泄漏是外輸作業中的重大風險，鑒于外輸管線安裝靠近艉輸舷外，對狀態檢查和檢漏都存在較大風險，建議使用先進的便攜式監測探測儀輔助該項工作，隨時關注管線動態。

3.5 細化外輸作業期間的應急管理

在TRA中需要關注到，外輸作業過程中，還應當制定FPSO其他區域發生諸如氣體泄漏、火災等應急情況時的應急處置措施，確保應急響應及時有效。

4 結語

文章對某海上油氣田FPSO關于LPG外輸作業的過程展開研究，從人員、設備、管理三方面進行了風險分析，提出風險控制措施，并在此基礎上對現有外輸方案進行優化，提出優化建議和措施，以期指導LPG外輸作業安全、順利地開展。