摘要：長(zhǎng)北氣田由中國(guó)石油與殼牌石油公司合作開(kāi)發(fā)。在該合作項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，合作雙方始終將HSE“零事故”作為首要目標(biāo)，并為此制定了相應(yīng)的程序和管理制度，尤其是在生產(chǎn)系統(tǒng)本質(zhì)安全化管理方面有獨(dú)特之處。為此，對(duì)比了中國(guó)石油與殼牌石油公司在生產(chǎn)工藝系統(tǒng)本質(zhì)安全化方面的差異，總結(jié)出長(zhǎng)北項(xiàng)目生產(chǎn)工藝系統(tǒng)本質(zhì)安全化有以下特點(diǎn)：①本質(zhì)安全化貫穿于整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工以及生產(chǎn)運(yùn)行和維護(hù)全過(guò)程，且有相應(yīng)的控制和管理方法；②本質(zhì)安全化的費(fèi)用投入最低、合理、可行；③安全儀表系統(tǒng)性能穩(wěn)定，故障率低，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)；④生產(chǎn)工藝系統(tǒng)建成后按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行嚴(yán)格試車(chē)，確保后期操作安全平穩(wěn)；⑤利用先進(jìn)的SAP系統(tǒng)對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理，保證工藝系統(tǒng)安全可靠。
關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地；長(zhǎng)北氣田；工藝系統(tǒng)；本質(zhì)安全化；殼牌石油公司；安全生產(chǎn)；管理
2005年長(zhǎng)北合作項(xiàng)目正式進(jìn)入商業(yè)開(kāi)發(fā)。該項(xiàng)目是目前中國(guó)陸上天然氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域最大的對(duì)外合作項(xiàng)目，殼牌(中國(guó))勘探與生產(chǎn)有限公司與中國(guó)石油共同承擔(dān)了開(kāi)發(fā)作業(yè)任務(wù)，具備年供氣30×108m3、穩(wěn)產(chǎn)10年的能力。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，合作雙方始終將HSE業(yè)績(jī)表現(xiàn)作為首要目標(biāo)，并制定了一系列相關(guān)程序、措施和管理制度，尤其是在生產(chǎn)系統(tǒng)本質(zhì)安全化管理方面獨(dú)具特色。
1 本質(zhì)安全和本質(zhì)安全化
本質(zhì)安全一詞產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，源于電氣設(shè)備防爆構(gòu)造設(shè)計(jì)。狹義的本質(zhì)安全一般是指機(jī)器、設(shè)備本身所具有的安全性能，即是指機(jī)器、設(shè)備等自身物質(zhì)和工藝設(shè)計(jì)條件能夠自動(dòng)防止操作失誤或引發(fā)事故。廣義的本質(zhì)安全指包括“人-機(jī)-環(huán)境-管理”這一系統(tǒng)表現(xiàn)出的安全性能，通過(guò)優(yōu)化資源配置和提高其完整性，使整個(gè)系統(tǒng)安全可靠?；谶@一系統(tǒng)和安全管理體系的本質(zhì)安全理念認(rèn)為，所有事故都是可以預(yù)防和避免的[1]。
本質(zhì)安全化就是為使生產(chǎn)裝置、設(shè)備、系統(tǒng)以及安全措施等達(dá)到本質(zhì)安全而進(jìn)行的研究、設(shè)計(jì)、改造和強(qiáng)化實(shí)施與管理的過(guò)程。目的是用科學(xué)技術(shù)尤其是安全科學(xué)技術(shù)的一切成就，使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所形成的事故條件(或因素)從根本上得以消除；若暫時(shí)達(dá)不到這種要求，則可采取多種、多重的安全技術(shù)措施，形成最佳組合安全保障系統(tǒng)，以最大程度地實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)[2]。
2 生產(chǎn)工藝系統(tǒng)本質(zhì)安全化的實(shí)施
長(zhǎng)北項(xiàng)目生產(chǎn)工藝系統(tǒng)本質(zhì)安全化體現(xiàn)在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工以及生產(chǎn)運(yùn)行和維護(hù)管理的整個(gè)過(guò)程，通過(guò)在不同階段采取不同的措施，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的本質(zhì)安全化。
2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段
2.1.1重視設(shè)計(jì)前的專(zhuān)項(xiàng)評(píng)估
長(zhǎng)北項(xiàng)目在概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段，先后開(kāi)展了一系列由第三方完成的專(zhuān)項(xiàng)評(píng)估，如電器安全性操作分析、儀表保護(hù)功能研究、價(jià)值工程研究、安全工程研究、噪音研究、危險(xiǎn)性分析、危險(xiǎn)及可操作性分析、消防分析、火災(zāi)爆炸性分析、定量危險(xiǎn)性分析、人力因素工程研究、設(shè)備HSE案例分析、安全性評(píng)估等。通過(guò)前期專(zhuān)題論證，對(duì)確定合理的工藝模式和設(shè)備選型提供了可靠的依據(jù)，提高了整個(gè)工程的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性。
2.1.2采用雙重標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)布局安全合理
長(zhǎng)北項(xiàng)目從工程的實(shí)用性、安全性和先進(jìn)性出發(fā)，在設(shè)計(jì)時(shí)除了遵循中國(guó)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，同時(shí)還滿(mǎn)足了殼牌公司DEP(設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐)的最低標(biāo)準(zhǔn)，兩者比較按規(guī)定嚴(yán)格者執(zhí)行。根據(jù)《原油和天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50183-2004的要求，將長(zhǎng)北天然氣處理廠主要?jiǎng)澐譃橹餮b置區(qū)、輔助裝置區(qū)、公用設(shè)施區(qū)、消防區(qū)、辦公及生活區(qū)5個(gè)功能區(qū)?？偲矫娌贾冒次ｋU(xiǎn)等級(jí)分區(qū)布置，主裝置區(qū)在廠區(qū)的中央，其他功能區(qū)塊圍繞主裝置區(qū)而建，辦公及生活區(qū)在廠區(qū)的上風(fēng)向，兩套主裝置區(qū)之間以及主裝置區(qū)與其他功能區(qū)之間的距離都遠(yuǎn)大于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到了安全可靠、布局合理的目的。
2.1.3獨(dú)立的安全儀表保護(hù)系統(tǒng)，提高裝置安全性
長(zhǎng)北氣田試生產(chǎn)作業(yè)區(qū)(Trial Production Operation，簡(jiǎn)稱(chēng)TPO)在2005年升級(jí)改造時(shí)，采用了具有安全聯(lián)鎖保護(hù)功能的TRICON系統(tǒng)；增加了用于實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖保護(hù)功能的檢測(cè)儀表；在集氣站進(jìn)出口天然氣管線(xiàn)、分離器排污管線(xiàn)上增加了緊急切斷閥以及配套的儀表系統(tǒng)；在裝置區(qū)周?chē)黾恿思t外對(duì)射可燃?xì)怏w探測(cè)儀、火焰探測(cè)儀。更新后的控制系統(tǒng)既保留了過(guò)程控制功能，又增加了儀表保護(hù)功能，提高了生產(chǎn)裝置的安全可靠性[3]。
長(zhǎng)北氣田天然氣處理廠及井叢的自動(dòng)控制系統(tǒng)采用了DCS、IPS、FGS相結(jié)合的控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)系統(tǒng)。與國(guó)內(nèi)較早的控制系統(tǒng)不同之處在于，將聯(lián)鎖保護(hù)功能和火焰及氣體探測(cè)功能徹底地從DCS系統(tǒng)中分離出來(lái)，分別形成獨(dú)立的IPS、FGS系統(tǒng)。不僅減輕了DCS的負(fù)擔(dān)，也大大提高了聯(lián)鎖保護(hù)功能和火焰及氣體探測(cè)功能的靈敏度和可靠性。DCS(Distributed Control System集散控制系統(tǒng))主要實(shí)現(xiàn)井叢、中央處理廠的生產(chǎn)控制、數(shù)據(jù)監(jiān)控；IPS(Instrumented Protective System儀表保護(hù)系統(tǒng))是在生產(chǎn)出現(xiàn)異常時(shí)，為保護(hù)人員和工藝設(shè)備的安全而進(jìn)行的停車(chē)控制系統(tǒng)；FGS(Fire and Gas System火焰及氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng))用來(lái)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的火陷信號(hào)和檢測(cè)可燃?xì)怏w濃度。DCS、IPS、FGS在控理器、功能模塊、現(xiàn)場(chǎng)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等方面相對(duì)獨(dú)立，相互補(bǔ)充，并有冗余備份，各系統(tǒng)之間通過(guò)MODBUS協(xié)議進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)了井叢及長(zhǎng)北天然氣處理廠的遠(yuǎn)程控制。
2.1.4合理的工藝流程，降低了操作風(fēng)險(xiǎn)和難度
針對(duì)長(zhǎng)北氣田天然氣不含硫化氫，但含有微量凝析油的特點(diǎn)，我們先后在TPO榆林集配氣總站進(jìn)行了兩套低溫分離工藝設(shè)備的試驗(yàn)，分別為：①一級(jí)分離-板翅式換熱器-節(jié)流-二級(jí)分離-預(yù)過(guò)濾器-氣液聚結(jié)器-低溫三級(jí)分離器-板翅式換熱器外輸；②分離-三組管翅式換熱器-節(jié)流-低溫分離器-三組管翅式換熱器-外輸。通過(guò)對(duì)比，確定了長(zhǎng)北氣田天然氣處理廠前期采用分離、預(yù)冷、JT閥節(jié)流、低溫分離的處理工藝，后期采用分離、增壓、預(yù)冷、丙烷制冷低溫分離的處理工藝。此套低溫分離工藝流程不僅換熱效果更好，而且設(shè)備數(shù)量大幅度減少，操作難度和風(fēng)險(xiǎn)以及運(yùn)行費(fèi)大大降低[4]。
2.1.5重點(diǎn)設(shè)備選型先進(jìn)、留有備用
為了確保長(zhǎng)北氣田生產(chǎn)工藝系統(tǒng)安全可靠、高效運(yùn)行，在低溫分離工藝設(shè)備選型時(shí)，選用了國(guó)內(nèi)外成熟、先進(jìn)的固定管板式換熱器和裝有殼牌專(zhuān)利產(chǎn)品——SMS高效分離元件的低溫分離器，減少了系統(tǒng)的故障率；同時(shí)對(duì)空壓機(jī)、導(dǎo)熱油爐、重點(diǎn)機(jī)泵等輔助設(shè)備采取一備一用，即使出現(xiàn)故障，也不至于影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行[5]。
2.2 項(xiàng)目建設(shè)階段
2.2.1嚴(yán)把材料采購(gòu)及項(xiàng)目施工質(zhì)量關(guān)
長(zhǎng)北項(xiàng)目天然氣處理廠和井叢生產(chǎn)工藝系統(tǒng)采用EPC總包合同，承包商為中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，施工單位為四川石油工程建設(shè)公司。為了能夠確保設(shè)備質(zhì)量及施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，長(zhǎng)北項(xiàng)目采取了以下措施：①低溫分離器、導(dǎo)熱油爐、空壓機(jī)、丙烷壓縮機(jī)、天然氣壓縮機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備由殼牌公司獨(dú)立采購(gòu)；②聘請(qǐng)國(guó)際知名監(jiān)理公司挪威船級(jí)社(DNV)進(jìn)行全程監(jiān)理；③安排資深專(zhuān)家代表操作組參與項(xiàng)目建設(shè)，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)中存在的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行督促整改；④殼牌公司亞太區(qū)專(zhuān)家定期來(lái)長(zhǎng)北項(xiàng)目，審查項(xiàng)目施工質(zhì)量。
2.2.2試車(chē)組參與項(xiàng)目建設(shè)，確保系統(tǒng)安全移交
項(xiàng)目建設(shè)完成后，并不是馬上就交給操作組進(jìn)行生產(chǎn)，而是交給試車(chē)組，由試車(chē)組進(jìn)行驗(yàn)收，合格后按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行整改。系統(tǒng)試運(yùn)行正常后，操作組才正式接收。試車(chē)組的參與，不僅能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，還能夠減少由操作組直接進(jìn)行試車(chē)投運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)。
2.3 生產(chǎn)運(yùn)行和維護(hù)管理階段
從安全管理學(xué)角度來(lái)看，本質(zhì)安全是安全管理理念的轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為對(duì)事故由被動(dòng)接受到積極事先預(yù)防，以實(shí)現(xiàn)從源頭杜絕事故，保護(hù)人類(lèi)自身安全。過(guò)去人們普遍認(rèn)為，高危險(xiǎn)行業(yè)發(fā)生事故是必然的，不發(fā)生事故是偶然的。而本質(zhì)安全理論則認(rèn)為，如果在工作中處處按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程作業(yè)，提前進(jìn)行控制，加強(qiáng)對(duì)人和設(shè)備的管理，就可以把事故降低到最低甚至實(shí)現(xiàn)零事故。發(fā)生事故是偶然的，不發(fā)生事故是必然的。
2.3.1規(guī)范生產(chǎn)操作程序，確保按章操作
長(zhǎng)北項(xiàng)目生產(chǎn)系統(tǒng)在正式移交給操作組時(shí)，不僅僅是將設(shè)備按照設(shè)計(jì)要求完整的移交，還包括全廠生產(chǎn)工藝系統(tǒng)完整的操作手冊(cè)。操作手冊(cè)是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)方、項(xiàng)目組和試車(chē)組相關(guān)專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人共同編寫(xiě).審核，在試車(chē)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證過(guò)的。操作組在正式運(yùn)行半年后還要對(duì)操作手冊(cè)進(jìn)行更新(目前長(zhǎng)北項(xiàng)目生產(chǎn)系統(tǒng)操作手冊(cè)已進(jìn)行過(guò)兩次正式修訂)。此外，操作組還專(zhuān)門(mén)組織技術(shù)人員，編寫(xiě)了生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中單體設(shè)備的操作規(guī)程。這樣，能夠保證操作人員在生產(chǎn)操作時(shí)做到有章可循、有據(jù)可依，確保了操作安全進(jìn)行。
2.3.2加強(qiáng)生產(chǎn)操作管理，提高員工的安全意識(shí)
一般的生產(chǎn)操作都需要人去完成，因此，人的因素對(duì)工藝系統(tǒng)本質(zhì)安全化有重要的影響。在長(zhǎng)北項(xiàng)目，為了避免人為因素引起事故，我們采取了很多管理制度，如工作許可證(PTW)、工作危害分析(JHA)、班前會(huì)、退后五步法、A.C.T事故控制卡等。
此外，還通過(guò)建立HSE準(zhǔn)則、對(duì)操作人員進(jìn)行安全技能培訓(xùn)、宣傳安全文化、A.C.T卡獎(jiǎng)勵(lì)等方法來(lái)提高大家的安全意識(shí)，實(shí)現(xiàn)人的本質(zhì)安全化[6]。
2.3.3利用SAP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的維護(hù)和管理
SAP(Systems Application Products)是應(yīng)用較為普遍的一種ERP(Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源規(guī)劃)軟件系統(tǒng)，它涵蓋了企業(yè)的人事、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)/運(yùn)行、原材料供應(yīng)等方面。
在生產(chǎn)操作中，主要使用了SAP系統(tǒng)的工廠維護(hù)管理模塊，包括如下功能：預(yù)防性維護(hù)(Preventive Maintenance)、矯正性維護(hù)(Corrective Maintenance)、工廠維護(hù)符合率計(jì)算、工廠總的可靠性分析、報(bào)告分析等。維護(hù)人員根據(jù)PM工單要求進(jìn)行維護(hù)，并將維護(hù)結(jié)果填寫(xiě)齊全，上交并錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。如果某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，就要按照CM工作程序進(jìn)行維修，維修人員將故障部件、維修結(jié)果以及使用的物料等信息填寫(xiě)在CM工單上，上交并錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。維修工程師在SAP系統(tǒng)中可以對(duì)維修完成率、工廠整體以及單體設(shè)備的可靠性進(jìn)行分析，對(duì)于經(jīng)常出現(xiàn)故障的設(shè)備，可進(jìn)一步分析原因，提出針對(duì)性的改進(jìn)建議。SAP系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)安全狀態(tài)的定期監(jiān)控和全面了解，出現(xiàn)故障可以提前處理、確保設(shè)備不帶病運(yùn)行、無(wú)安全隱患[7]。
2.3.4定期專(zhuān)項(xiàng)審核，確保生產(chǎn)系統(tǒng)整體安全可靠
作為殼牌公司在亞太區(qū)的重點(diǎn)合作項(xiàng)目，長(zhǎng)北項(xiàng)目在技術(shù)方面得到了殼牌公司亞太區(qū)的大力支持。殼牌公司亞太區(qū)先后派來(lái)一些技術(shù)專(zhuān)家，對(duì)長(zhǎng)北項(xiàng)目進(jìn)行了一系列專(zhuān)項(xiàng)審查，包括HSE審查、資產(chǎn)完整性及可操作性審查、操作完整性審查等。通過(guò)這些審查，使得長(zhǎng)北項(xiàng)目生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的安全性能不斷完善。
3 合作雙方生產(chǎn)工藝系統(tǒng)本質(zhì)安全化對(duì)比
1) 殼牌公司將生產(chǎn)系統(tǒng)的本質(zhì)安全化貫穿于整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工以及生產(chǎn)運(yùn)行和維護(hù)管理的全過(guò)程，而且有相應(yīng)的控制程序和管理制度；中石油對(duì)本質(zhì)安全化的理解主要側(cè)重于生產(chǎn)階段和維護(hù)階段，而且側(cè)重于人的本質(zhì)安全和安全管理制度方面。
2) 殼牌公司在本質(zhì)安全化方面的費(fèi)用投入較高，但并非無(wú)限制，而是要達(dá)到最低、合理、可行，即費(fèi)用最低、符合安全和法律要求、實(shí)際操作可行；中石油以前在本質(zhì)安全化方面的投入比較少，近年來(lái)有所增加，但總體費(fèi)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及殼牌公司。
3) 殼牌公司選用的安全儀表系統(tǒng)性能穩(wěn)定，故障率低，并且定期測(cè)試，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)；中石油有些生產(chǎn)裝置安裝的儀表保護(hù)系統(tǒng)故障率較高，而且不定期進(jìn)行測(cè)試，關(guān)鍵時(shí)刻不能完全起到聯(lián)鎖保護(hù)作用。
4) 殼牌公司讓試車(chē)組參與項(xiàng)目建設(shè)，能夠盡早暴露生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，保證將生產(chǎn)系統(tǒng)安全完整地移交給操作組。同時(shí)，試車(chē)過(guò)程也為操作人員積累了豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，確保后期操作安全平穩(wěn)。
5) 在設(shè)備的維護(hù)管理方面，殼牌公司和中石油有各自的運(yùn)行制度，而且各有所長(zhǎng)。殼牌公司利用SAP系統(tǒng)對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行的預(yù)防性維護(hù)和根源分析值得學(xué)習(xí)；中石油所采取的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)承包到人的做法還是應(yīng)堅(jiān)持。
自2006年正式開(kāi)始商業(yè)供氣以來(lái)，長(zhǎng)北項(xiàng)目HSE業(yè)績(jī)表現(xiàn)優(yōu)秀。截至目前，生產(chǎn)作業(yè)組無(wú)可記錄事故發(fā)生天數(shù)已超過(guò)1000天，長(zhǎng)北天然氣處理廠3年來(lái)無(wú)生產(chǎn)事故發(fā)生。
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(本文作者：李戰(zhàn)平 姚呈祥 劉偉平 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第二采氣廠)
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