聚合物驅(qū)配注系統(tǒng)危險(xiǎn)有害因素分析

梁言 聶懷勇

1大慶油田安全與環(huán)境評(píng)價(jià)所

2大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司

聚合物驅(qū)是向油層中注入一定相對(duì)分子質(zhì)量的水溶性聚合物溶液，以改變油水流度比、擴(kuò)大波及體積的驅(qū)油方法[1]。地面系統(tǒng)為了滿足開發(fā)的需要，針對(duì)聚合物的性質(zhì)及配注系統(tǒng)的參數(shù)要求，逐步形成了一套完整的聚合物驅(qū)配注系統(tǒng)[2]。此系統(tǒng)涉及的工藝環(huán)節(jié)較多、設(shè)備種類繁雜。因此，各站場(chǎng)生產(chǎn)過程中涉及的危險(xiǎn)有害因素也各不相同。本文從聚合物配注系統(tǒng)涉及的物料和工藝設(shè)備等方面，對(duì)系統(tǒng)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)所涉及的危險(xiǎn)有害因素逐一進(jìn)行分析，以便為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理提供技術(shù)支持[3]。

1 物料

聚合物驅(qū)配注系統(tǒng)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(zhì)穩(wěn)定，溶于水，幾乎不溶于其他有機(jī)溶劑；在空氣中露置易吸潮結(jié)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(fā)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(zāi)、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(huì)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(duì)人體的健康也有影響。

2 工藝設(shè)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(tǒng)包括了聚合物母液配制與輸送系統(tǒng)、聚合物母液注入系統(tǒng)、供注水系統(tǒng)。工藝原理流程見圖1。

圖1 聚合物驅(qū)配注系統(tǒng)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(tǒng)

聚合物母液配制與輸送系統(tǒng)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(tǒng)[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(tǒng)工藝流程見圖2。

圖2 聚合物母液配制與輸送系統(tǒng)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(shè)備為聚合物干粉分散裝置[7]，包括了干粉供料系統(tǒng)、干粉下料系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、混合液初溶系統(tǒng)、混合液輸送系統(tǒng)等。聚合物干粉分散裝置的主要設(shè)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(fēng)機(jī)和文丘里噴嘴）、供水泵、混合罐及溶液轉(zhuǎn)輸泵等。

干粉供料系統(tǒng)的干粉密閉上料裝置就是由電力驅(qū)動(dòng)的傳送裝置，若驅(qū)動(dòng)設(shè)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(fā)觸電傷害；上料裝置運(yùn)行過程中，人員誤觸設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部位，可能引發(fā)機(jī)械傷害；在裝置檢、維修過程中還可能發(fā)生高處墜落和物體打擊。干粉下料系統(tǒng)的料斗上有操作平臺(tái)，人員高處作業(yè)可能發(fā)生高處墜落、物體打擊；螺旋給料器、鼓風(fēng)機(jī)均為電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備，可能引發(fā)觸電和機(jī)械傷害。

供水系統(tǒng)主要是利用分散供水泵將配制用水供給分散裝置的系統(tǒng)，供水泵的存在可能造成機(jī)械傷害和觸電。泵出口管道上設(shè)有壓力表，在檢、維修作業(yè)時(shí)，若內(nèi)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(jìn)行干粉初步溶解的裝置，人員高處作業(yè)可能發(fā)生高處墜落、物體打擊；混合罐上帶有電動(dòng)攪拌器，還可能引發(fā)觸電和機(jī)械傷害。

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

（2）熟化過程的主要設(shè)備是母液熟化罐。為了加速溶解，還配有電動(dòng)攪拌器，可能引發(fā)觸電和機(jī)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(tái)上作業(yè)時(shí)，可能發(fā)生高處墜落和物體打擊。

（3）外輸過程的主要設(shè)備是母液外輸泵（螺桿泵）、過濾器。外輸泵的主要危險(xiǎn)有害因素為觸電、機(jī)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(yè)，可能發(fā)生高處墜落和物體打擊。

（4）配制廠房和料庫(kù)內(nèi)采用叉車進(jìn)行干粉運(yùn)輸，操作不當(dāng)也可能發(fā)生車輛傷害。聚合物干粉來料為噸袋式，在料庫(kù)中分兩層碼放，若碼放不齊、堆垛不穩(wěn)或者受外力碰撞等，可能導(dǎo)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(jìn)入熟化罐內(nèi)作業(yè)時(shí)，如果通風(fēng)不暢可能導(dǎo)致中毒和窒息。

2.2 聚合物母液注入系統(tǒng)

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

圖3 聚合物母液注入系統(tǒng)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(yùn)動(dòng)部件，可能造成機(jī)械傷害、觸電和物體打擊。柱塞泵緩沖器是一種能量?jī)?chǔ)蓄裝置[10]，它是利用氣體的壓縮和膨脹來儲(chǔ)存或釋放出一部分液體，以達(dá)到減小管路中流量不均勻度、消除脈動(dòng)目的的輔助設(shè)備。如果緩沖器疲勞受損、發(fā)生破裂或刺漏，可能造成物體打擊事故。

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

（3）配注閥組主要為靜態(tài)混合器及配套閥門、管線。內(nèi)部壓力多數(shù)在10 MPa 以上，高壓介質(zhì)刺出可能發(fā)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(zhì)刺出可能發(fā)生物體打擊。

（5）注入井場(chǎng)的主要設(shè)備為注入井口裝置。由于注入壓力較大，高壓介質(zhì)刺出可能發(fā)生物體打擊（高壓刺傷）。崗位工人在井口進(jìn)行人工取樣、測(cè)壓時(shí)，若操作不當(dāng)，可能造成物體打擊（高壓刺傷）。

（6）在檢、維修作業(yè)時(shí)，若設(shè)備及管道內(nèi)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(jìn)入母液儲(chǔ)罐內(nèi)作業(yè)時(shí)，如果通風(fēng)不暢可能發(fā)生中毒和窒息。

2.3 供注水系統(tǒng)

供注水系統(tǒng)分為供水系統(tǒng)和注水系統(tǒng)兩部分。

（1）供水系統(tǒng)是為聚合物配制提供配制用水的系統(tǒng)[11]。其主要設(shè)備為供水泵和儲(chǔ)水罐，供水泵的存在可能導(dǎo)致機(jī)械傷害、物體打擊和觸電危害。人員在儲(chǔ)水罐高處作業(yè)時(shí)，可能發(fā)生高處墜落；進(jìn)入罐內(nèi)作業(yè)時(shí)，如果通風(fēng)不暢可能發(fā)生中毒和窒息。

（2）注水系統(tǒng)是將注水罐內(nèi)注入用水增壓后輸送到注入站的系統(tǒng)，其主要設(shè)備為注水泵、儲(chǔ)水罐及注水管線。注水泵的存在可能造成機(jī)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(zhì)刺出可能發(fā)生物體打擊（高壓刺傷）。

（3）人員在儲(chǔ)水罐高處作業(yè)時(shí)，可能發(fā)生高處墜落；進(jìn)入罐內(nèi)作業(yè)時(shí)，如果通風(fēng)不暢可能發(fā)生中毒和窒息。

（4）在設(shè)備以及管道檢、維修作業(yè)時(shí)，若內(nèi)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(shè)施

（1）供配電系統(tǒng)。供配電系統(tǒng)主要為站內(nèi)配電，可能發(fā)生電氣火災(zāi)、觸電。當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障、短路、過載、接觸不良、散熱不良等情況時(shí)，可能發(fā)生電氣火災(zāi)。在用電操作中若操作不當(dāng)會(huì)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(hù)等防護(hù)措施失效，以及違章操作等均可能導(dǎo)致觸電事故的發(fā)生。

（2）自控通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)是對(duì)站場(chǎng)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位等主要工藝參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)、控制及超限報(bào)警聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)監(jiān)控。儀表及通信系統(tǒng)失靈可能造成超壓、冒罐、設(shè)備損壞，進(jìn)而引發(fā)次生傷害；儀表及通信設(shè)備老化、接觸不良、絕緣失效、遭受雷擊等，可能導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

（3）配制廠房、料庫(kù)、注入泵房、注水泵房均設(shè)有天吊，生產(chǎn)過程中操作不當(dāng)可能發(fā)生起重傷害和觸電。

3 結(jié)論

通過以上分析可知，聚合物驅(qū)配注系統(tǒng)生產(chǎn)過程中可能涉及機(jī)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(zāi)及其他傷害等危險(xiǎn)有害因素。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工過程中，應(yīng)該從工藝選擇、平面布置、設(shè)備選擇及安裝、安全防護(hù)措施等方面綜合考慮，對(duì)可能產(chǎn)生的傷害進(jìn)行預(yù)防、消除或減弱，以實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，減少事故的發(fā)生，減輕事故的危害。同時(shí)，運(yùn)行單位也應(yīng)該制定相關(guān)規(guī)則制度、操作規(guī)程，加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理及人員教育培訓(xùn)，加強(qiáng)設(shè)備、設(shè)施的維護(hù)保養(yǎng)，以保障人員及系統(tǒng)的安全。