摘 要

摘　要：含硫天然氣具有毒性大、腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，而中國(guó)含硫天然氣氣田主要分布在人口密集的川渝地區(qū)，開(kāi)發(fā)利用這種天然氣具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，開(kāi)展了針對(duì)性的分析研究并形成

摘　要：含硫天然氣具有毒性大、腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，而中國(guó)含硫天然氣氣田主要分布在人口密集的川渝地區(qū)，開(kāi)發(fā)利用這種天然氣具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，開(kāi)展了針對(duì)性的分析研究并形成了含硫天然氣泄漏擴(kuò)散中毒定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)幾何建模技術(shù)，通過(guò)環(huán)境風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，事故后果模擬精度可提高50％；基于荷蘭風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則，自主研發(fā)了含硫天然氣泄漏擴(kuò)散中毒定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件V1.0(QRA-AYY)，首次把三維擴(kuò)散模擬后果應(yīng)用于定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。集成應(yīng)用國(guó)外設(shè)備管線的失效數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合企業(yè)事故數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修正，建立了川渝地區(qū)高含硫天然氣開(kāi)發(fā)井噴、集輸管道等地面設(shè)施事故概率確定方法。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析歷年來(lái)我國(guó)人員意外死亡事故數(shù)據(jù)和采掘業(yè)亡人事故數(shù)據(jù)，首次提出我國(guó)石油天然氣行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)可接受基準(zhǔn)值。最后提出了采用管道內(nèi)腐蝕預(yù)測(cè)、缺陷評(píng)估與剩余壽命預(yù)測(cè)、材料適用性評(píng)價(jià)、場(chǎng)站完整性評(píng)價(jià)、HSE監(jiān)督與教育培訓(xùn)等技術(shù)手段來(lái)保障含硫天然氣的安全開(kāi)發(fā)的具體管理措施。

關(guān)鍵詞：含硫天然氣  開(kāi)發(fā)  安全防控  風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)  完整性管理HSE監(jiān)督  安全教育

Safety prevention and control technologies and management in the sour gas field development

Abstract：Sour natural gas fields with high toxic and corrosive risks are mainly distributed in the densely populated areas of Sichuan and Chongqing．In view of this，we put forward the geometrical modeling technology of quantitative risk assessment(QRA)of natural gas containing hydrogen sulfide leakage and poisoning．By a wind tunnel experiment verification，the accident consequence simulation accuracy can be increased by 50％．Using Holland risk assessment guidelines．we developed the poisoning and leakage of sour gas quantitative risk assessment software V1.0(QRA AYY)and first applied the three-dimensional diffusion simulation results to quantitative risk calculation．Through an integrated application of foreign equipment and pipes failure database and a modification of the enterprise accident database，we built an accident probability method for high sulfur gas fields．And through the analysis of historical accident data，the risk acceptable reference value was presented for the oil and gas sector in China．In order to ensure the safety in sour gas development and production，we recommended the following management measures：pipeline internal corrosion prediction，defect evaluation and residual life prediction，material suitability evaluation，pipeline station integrity evaluation，quality supervision and management，HSE supervision，safety education and training．

Keywords：sour natural gas development，safety control，risk assessment，integrity management，HSE supervision，safety education

2013年我國(guó)天然氣表觀消費(fèi)量1676×10⁸m³，同比增長(zhǎng)了13.9%，已經(jīng)成為世界第三大天然氣消費(fèi)國(guó)。四川盆地作為新中國(guó)天然氣工業(yè)的發(fā)源地，為我國(guó)天然氣的勘探、開(kāi)發(fā)、運(yùn)輸?shù)确矫孀龀隽酥匾暙I(xiàn)。然而，盆地已發(fā)現(xiàn)的22個(gè)含油氣層系中有13個(gè)高含硫化氫，近15年發(fā)現(xiàn)的眾多二疊系、三疊系礁灘氣藏均為高含硫氣藏^[1]。川渝含硫天然氣氣田主要分布在人口密集區(qū)，且含硫天然氣具有毒性大、腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)含硫天然氣具有很大的安全與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)含硫天然氣開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)與難點(diǎn)^[2-9]，須在安全風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別與評(píng)價(jià)、完整性管理、質(zhì)量監(jiān)督、HSE監(jiān)督與培訓(xùn)等方面建立含硫天然氣開(kāi)發(fā)安全防控措施體系，為含硫天然氣安全開(kāi)發(fā)提供保障。通過(guò)討論川渝油氣田中含硫天然氣開(kāi)發(fā)的安全防控技術(shù)與管理措施方面的系列做法，以期為含硫天然氣的安全開(kāi)發(fā)提供參考和借鑒。

1　含硫天然氣開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)與難點(diǎn)

由于H³S、CO2等含量高，含硫天然氣的開(kāi)發(fā)具有自身的特點(diǎn)與難點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下一些方面。

1．1　介質(zhì)毒性大導(dǎo)致開(kāi)發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)高

硫化氫為劇毒氣體，過(guò)多暴露于硫化氫中會(huì)毒害呼吸系統(tǒng)的細(xì)胞，導(dǎo)致死亡^[1]。含硫氣田多處于多山多靜風(fēng)、地形復(fù)雜、人口稠密地區(qū)，天然氣一旦泄漏會(huì)對(duì)周邊人員安全產(chǎn)生嚴(yán)重后果。充分識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)、科學(xué)地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)并采取必要的應(yīng)急準(zhǔn)備是含硫氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程非常重要的環(huán)節(jié)。

1．2　含硫天然氣導(dǎo)致集輸管道腐蝕防護(hù)難度大

四川盆地產(chǎn)出的天然氣中H³S、CO2、H2O含量變化大，酸性環(huán)境對(duì)管道、設(shè)備等的腐蝕防護(hù)具有非常大的不利影響，可引起金屬材料的電化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SCC)、硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SSCC)、氫致開(kāi)裂(HIC)等現(xiàn)象。因此，如何提高氣田集輸管道腐蝕防護(hù)水平、保證管道及設(shè)備的完整性是一項(xiàng)重要的日常工作。

1．3　QHSE監(jiān)督管理與教育培訓(xùn)面臨更大挑戰(zhàn)

含硫天然氣在一定條件下會(huì)對(duì)設(shè)備、管材造成腐蝕，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起焊縫開(kāi)裂并造成安全事故，這就對(duì)原材料質(zhì)量、施工質(zhì)量和過(guò)程質(zhì)量控制提出了更高的要求。含硫氣田開(kāi)發(fā)還伴隨著很高的安全環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，一旦出現(xiàn)事故則會(huì)對(duì)人員、財(cái)產(chǎn)、環(huán)境帶來(lái)難以彌補(bǔ)的損失。因此，這對(duì)監(jiān)督及培訓(xùn)人員的能力素質(zhì)提出了更高要求。同時(shí)QHSE(質(zhì)量、健康、安全、環(huán)境)監(jiān)督與教育培訓(xùn)工作也面臨非常大的挑戰(zhàn)。

2　安全風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別與評(píng)價(jià)技術(shù)

硫化氫的毒性和腐蝕性是含硫氣田開(kāi)發(fā)的主要危險(xiǎn)性，與其他工程項(xiàng)目相比需暈點(diǎn)關(guān)注硫化氫毒性的危險(xiǎn)有害因素辨識(shí)。如四川盆地東北地區(qū)的高含硫氣田均位于地形復(fù)雜的山區(qū)，硫化氫泄漏后容易在低洼地區(qū)聚集，人居分布具有整體分散和局部集中的特點(diǎn)，不利于事故狀態(tài)下的緊急疏散。因此高含硫氣田的外部環(huán)境是影響氣體開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的重要因素。

2．1　含硫氣田安全評(píng)價(jià)程序

選擇含硫氣田開(kāi)發(fā)工程安全評(píng)價(jià)方法需有針對(duì)性，含硫氣田開(kāi)發(fā)工程安全評(píng)價(jià)程序見(jiàn)圖1。重點(diǎn)突出含硫氣田開(kāi)發(fā)工程的安全設(shè)汁符合性評(píng)價(jià)、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及事故發(fā)生后的減輕和應(yīng)急措施。

 

2．2　含硫氣田開(kāi)發(fā)安全評(píng)價(jià)方法

需應(yīng)用安傘檢查表、類比研究、風(fēng)險(xiǎn)矩陣、風(fēng)洞模擬等方法，建市我國(guó)高含硫天然氣鉆井、完井、改造、測(cè)試、集輸和凈化全過(guò)程全方位安全環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因子庫(kù)，并提出相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)控制及削減措施。例如，在“3·25”井漏事故后，大力開(kāi)展氣田開(kāi)發(fā)安全評(píng)價(jià)，杜絕了含硫氣田開(kāi)發(fā)重大安全環(huán)保事故。

2．2．1安全設(shè)計(jì)符合性評(píng)價(jià)

安全沒(méi)計(jì)符合性評(píng)價(jià)是采用安全檢查表法，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)工程的安全設(shè)計(jì)逐項(xiàng)進(jìn)行符合性檢查，區(qū)域及平面布置的安全距離、工藝過(guò)程的安全設(shè)計(jì)、安全設(shè)施設(shè)備的配置和防腐措施等是高含硫氣田的符合性評(píng)價(jià)重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。自2003年以后我國(guó)安全和石油天然氣行業(yè)相繼頒布了涉及工程設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)運(yùn)行等方面10余項(xiàng)含硫和高含硫氣質(zhì)條件下的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。

2．2．2建立危險(xiǎn)有害因子庫(kù)

全面收集、系統(tǒng)分析國(guó)內(nèi)外含硫氣田開(kāi)發(fā)中毒事故案例近百起，創(chuàng)建含硫氣田開(kāi)發(fā)全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)因子庫(kù)(圖2)，其中安全風(fēng)險(xiǎn)因子清單共157個(gè)，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因子清單共87個(gè)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)系統(tǒng)識(shí)別高含硫氣田開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的空白。

 

2．2．3風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析

通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析，提出完井、測(cè)試、改造、采氣作業(yè)等過(guò)程需要加強(qiáng)管理的風(fēng)險(xiǎn)因子165項(xiàng)；需要引入風(fēng)險(xiǎn)消減措施的因子156項(xiàng)；不可接受的因子有30項(xiàng)，占8.5％(圖3)。

 

2．2．4風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬(圖4)，厘清了事故狀態(tài)高含硫天然氣泄漏及事故放空等有毒有害氣體擴(kuò)散規(guī)律，為管道截?cái)嚅y設(shè)置、應(yīng)急計(jì)劃區(qū)布設(shè)、放空火炬設(shè)計(jì)等提供可靠依據(jù)。

 

2．2．5定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)或設(shè)備失效概率和失效后果的嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，從數(shù)量上說(shuō)明被評(píng)價(jià)對(duì)象的危險(xiǎn)等級(jí)，精確描述系統(tǒng)的危險(xiǎn)性^[10]。定量風(fēng)險(xiǎn)可對(duì)事故的頻率和后果進(jìn)行量化計(jì)算，將評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)計(jì)算出的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，從而來(lái)判定項(xiàng)目是否可接受，并提出降低或減緩風(fēng)險(xiǎn)的措施。

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是通過(guò)計(jì)算事故后果影響范圍和事故發(fā)生概率得出工程的安全風(fēng)險(xiǎn)大小。因此，通過(guò)開(kāi)展定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可以對(duì)整個(gè)氣田開(kāi)發(fā)工程的安全性進(jìn)行量化，尤其是在制定合理的安全距離和應(yīng)急距離以及針對(duì)性的減緩風(fēng)險(xiǎn)措施等方面具有重要的指導(dǎo)意義。但是由于含硫氣田開(kāi)發(fā)的規(guī)模較大，并且涉及井站、管線、凈化廠等眾多工程，再加上定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法復(fù)雜，對(duì)整個(gè)含硫氣田開(kāi)發(fā)工程進(jìn)行全面的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，不僅工作量大、時(shí)間長(zhǎng)，政府部門和建設(shè)單位無(wú)法快速掌握整個(gè)工程的安全風(fēng)險(xiǎn)，而且不能突出重點(diǎn)。因此，可以采用圖1的評(píng)價(jià)程序，選擇重大危險(xiǎn)源和危險(xiǎn)程度高或不可接受的單元開(kāi)展定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以危險(xiǎn)性較高的裝置計(jì)算得出整個(gè)工程的安全風(fēng)險(xiǎn)。

我國(guó)高含硫化氫氣田主要分布在四川盆地東北部，復(fù)雜的山區(qū)地形是影響硫化氫的擴(kuò)散的重要因素，而目前應(yīng)用較廣泛的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法或軟件，大都是基于特定的擴(kuò)散模式，對(duì)于復(fù)雜山區(qū)地形的模擬具有一定的局限性。不能突出含硫氣田的所處外部環(huán)境的影響，因此計(jì)算誤差較大。為此筆者所在公司創(chuàng)新形成含硫化氫天然氣泄漏擴(kuò)散中毒定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)幾何建模技術(shù)，通過(guò)環(huán)境風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，事故后果模擬精度可提高50％以上；基于荷蘭風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則，自主研發(fā)了《含硫天然氣泄漏中毒擴(kuò)散定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件V1.0(QRA-AYY)》，首次把三維擴(kuò)散模擬后果應(yīng)用于定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算；集成應(yīng)用英國(guó)HSE、英國(guó)陸上管道運(yùn)營(yíng)者協(xié)會(huì)(UKOPA)、歐洲天然氣管理事故數(shù)據(jù)庫(kù)(EGIG)、美國(guó)化學(xué)工程師協(xié)會(huì)化工安全中心(CCPS)等失效數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合企業(yè)事故數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修正，建立川渝地區(qū)高含硫天然氣開(kāi)發(fā)井噴、集輸管道等地面設(shè)施事故概率確定方法；通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析歷年來(lái)我國(guó)人員意外死亡事故數(shù)據(jù)和采掘業(yè)亡人事故數(shù)據(jù)，首次提出我國(guó)石油天然氣行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)可接受基準(zhǔn)值。以上技術(shù)的形成能夠有針對(duì)性地分析評(píng)價(jià)含硫氣田開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。

選取某含硫井站進(jìn)行井噴事故模擬，在山區(qū)地形基礎(chǔ)上對(duì)井站所在區(qū)域進(jìn)行幾何建模，建立的模擬計(jì)算區(qū)域(圖5)，地面各敏感點(diǎn)硫化氫濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系圖(圖6)，從而計(jì)算出該區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)毒性負(fù)荷，再根據(jù)事故概率計(jì)算出該井站的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，與風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比確定拆遷距離。根據(jù)該區(qū)域內(nèi)任意一點(diǎn)硫化氫中毒死亡百分比與時(shí)間的關(guān)系曲線(圖7)，確定在事故時(shí)的疏散區(qū)域和時(shí)間。最后，確定井站周邊個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)(圖8)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)(圖9)。因此，通過(guò)這種定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法確定的安全距離與應(yīng)急疏散距離更為科學(xué)和合理。

 

 

 

 

 

事故概率是開(kāi)展定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)所需的重要參數(shù)之一，國(guó)外挪威船級(jí)社(DNV)、英國(guó)健康和安全局(HSE)和美國(guó)化工過(guò)程安全中心(CCPS)等均建立了失效數(shù)據(jù)庫(kù)。國(guó)內(nèi)一些安全研究機(jī)構(gòu)也開(kāi)展了失效概率的研究，例如在《含硫氣井定量風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)導(dǎo)則》征求意見(jiàn)稿中就提出了井噴失控事故概率為4.5×10^-4次／a。但目前我國(guó)石油天然氣行業(yè)還沒(méi)有一個(gè)完整設(shè)備、管線的失效數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，特別是在有硫化氫、二氧化碳存在條件下的設(shè)備管線的失效概率數(shù)據(jù)庫(kù)。因此在確定事故概率時(shí)是在借鑒國(guó)外設(shè)備管線失效數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)內(nèi)高含硫氣田開(kāi)發(fā)工程的實(shí)際對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，從而得出反映工程實(shí)際情況的設(shè)備、設(shè)施的失效概率。

歐美等一些國(guó)家和石油天然氣企業(yè)已經(jīng)建立有自己的風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)于2011年國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒布了《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》，制定了危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)，除此以外沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的或行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)。因此，筆者所在公司自2009年就開(kāi)展了高含硫氣田開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)的研究，并提出了公眾個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)(0.8×10^-4)，員工個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)(1.5×10^-3)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)[1.4×10^-3(N＝1)，斜率取-1]基準(zhǔn)值以供參考。

3　集輸管道完整性管理技術(shù)

含硫氣田的高酸性特點(diǎn)帶來(lái)了管道及設(shè)備腐蝕防護(hù)的難題，完整性管理則為解決這一難題提供了有效手段。

3．1　管道完整性檢測(cè)技術(shù)

在含硫氣田開(kāi)發(fā)中，影響管道完整性的突出因素是內(nèi)腐蝕，這是與一般氣田管道輸送風(fēng)險(xiǎn)因素的最大區(qū)別。管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)主要包括內(nèi)腐蝕敏感區(qū)域的分析、內(nèi)腐蝕位置的預(yù)測(cè)及腐蝕程度的排序、選擇性的開(kāi)挖檢測(cè)等內(nèi)容，從而對(duì)管道內(nèi)腐蝕狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

針對(duì)輸送酸性濕氣的集輸管道，可以綜合采用腐蝕機(jī)理分析、酸性氣體分壓和腐蝕速率計(jì)算、臨界積液分析和流體動(dòng)力學(xué)模擬等技術(shù)手段，建立基于概率分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道內(nèi)腐蝕敏感區(qū)域預(yù)測(cè)方法(圖10)，為無(wú)法進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)的管道內(nèi)腐蝕評(píng)價(jià)提供解決方案，為全面了解和評(píng)估管道內(nèi)腐蝕現(xiàn)狀、制定有效的內(nèi)腐蝕控制措施提供依據(jù)。

 

3．2　管道評(píng)價(jià)技術(shù)

3．2．1管道缺陷評(píng)估技術(shù)

缺陷評(píng)估的主要用途是判斷缺陷對(duì)管道完整性的影響程度，包括含缺陷管道的最大允許操作壓力、是否需要修復(fù)、確定再檢測(cè)評(píng)估間隔等。評(píng)估的缺陷類型包括平面型缺陷(如裂紋、焊縫未熔合、未焊透等)、體積型缺陷(如均勻腐蝕、局部腐蝕、點(diǎn)蝕等)、幾何缺陷(如焊縫錯(cuò)邊、焊縫噘嘴等)、機(jī)械損傷(如溝槽、凹陷等)。

經(jīng)過(guò)多年的研究和探索，中國(guó)石油西南油氣田公司(以下簡(jiǎn)稱西南油氣田)通過(guò)采用國(guó)內(nèi)外廣泛使用的缺陷評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，形成了一套以敷設(shè)環(huán)境調(diào)查、管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、管道檢測(cè)、重點(diǎn)部位截取管樣、管材理化性能測(cè)試、缺陷尺寸精確定量、應(yīng)力分析、承壓能力評(píng)估等為主要內(nèi)容的缺陷評(píng)估技術(shù)流程，開(kāi)發(fā)形成了管道缺陷評(píng)估軟件(圖11、12)。在管道評(píng)估實(shí)踐中，利用該技術(shù)和軟件對(duì)含缺陷管道進(jìn)行評(píng)估并形成缺陷修復(fù)方案。

 

 

以漏磁檢測(cè)缺陷評(píng)估工作為例，以往該項(xiàng)工作由國(guó)外檢測(cè)公司完成。從2009年開(kāi)始，西南油氣田利用上述技術(shù)和軟件自行開(kāi)展評(píng)估工作，節(jié)約評(píng)估費(fèi)用70％以上，在確保評(píng)估準(zhǔn)確性和安全性的前提下，優(yōu)化了管道修復(fù)方案，同時(shí)預(yù)測(cè)缺陷未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，避免了不足維修和過(guò)度維修，平均減少管道修復(fù)工作量達(dá)50％。

3．2．2管道剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)

管道剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)主要針對(duì)氫致開(kāi)裂和腐蝕缺陷兩類缺陷進(jìn)行了管道壽命預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果并非指出管道安全服役的剩余時(shí)間，而是主要為確定缺陷修復(fù)計(jì)劃和再檢測(cè)周期提供參考依據(jù)。

對(duì)于氫致開(kāi)裂缺陷，主要包括氫環(huán)境下含裂紋管道的斷裂評(píng)定、氫致開(kāi)裂裂紋擴(kuò)展模擬和裂紋擴(kuò)展速率的評(píng)定，并計(jì)算缺陷擴(kuò)展至臨界缺陷的時(shí)間；對(duì)于腐蝕缺陷，主要包括電化學(xué)模型的預(yù)測(cè)方法和基于內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)方法(圖13)。

 

3．2．3管道材料適用性評(píng)價(jià)技術(shù)

在輸送介質(zhì)發(fā)生重大變化或進(jìn)行管道強(qiáng)度評(píng)價(jià)及管道失效分析等情況時(shí)，需進(jìn)行材料理化性能測(cè)試和適用性評(píng)價(jià)，包括管材化學(xué)成分，材料拉伸、沖擊性能，金相組織、硬度等方面的測(cè)試，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行管材脆性斷裂控制和延性斷裂止裂能力評(píng)價(jià)、管材抗氫致開(kāi)裂及硫化物應(yīng)力開(kāi)裂能力評(píng)價(jià)，以分析管材是否發(fā)生劣化、是否適用于現(xiàn)有輸送條件，同時(shí)為管道強(qiáng)度評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)參數(shù)。

3．3　場(chǎng)站完整性檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)

由于場(chǎng)站埋地管道走向錯(cuò)綜復(fù)雜，分支交叉較多，常規(guī)的管道檢測(cè)手段難以適應(yīng)；尤其歷史上經(jīng)過(guò)多次改擴(kuò)建的場(chǎng)站，在地下管道的走向和分布不完傘清楚的情況下更難以實(shí)施全面檢測(cè)。采用超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)也具有一定的局限性，一是檢測(cè)點(diǎn)的選擇主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，缺乏對(duì)內(nèi)外腐蝕敏感點(diǎn)的預(yù)測(cè)，同時(shí)對(duì)埋地管道的檢測(cè)距離有限。針對(duì)以上問(wèn)題，研發(fā)形成了基于強(qiáng)制電流回路法的場(chǎng)站管道走向探測(cè)技術(shù)、基于防腐層破損點(diǎn)和土壤腐蝕性的場(chǎng)站管道外腐蝕敏感點(diǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)、基于流場(chǎng)多相流模擬的場(chǎng)站管道內(nèi)腐蝕預(yù)測(cè)技術(shù)等三項(xiàng)技術(shù)，在預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上綜合采用超聲導(dǎo)波、超聲掃描、射線等多種直接檢測(cè)手段，有效提高了檢測(cè)的全面性和針對(duì)性，通過(guò)應(yīng)用，預(yù)測(cè)和開(kāi)挖直接檢測(cè)符合率介于50％～70％。

針對(duì)場(chǎng)站承擔(dān)不同功能的設(shè)備，采用不同的風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)方法(包括RBI、RCM、SIL等)，根據(jù)含硫氣田地面建設(shè)時(shí)間跨度大、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)差異大、基礎(chǔ)資料不齊全、材料使用狀況復(fù)雜、腐蝕現(xiàn)狀不明的具體狀況，在國(guó)外通用技術(shù)流程的基礎(chǔ)上，形成以預(yù)評(píng)價(jià)、基于預(yù)評(píng)價(jià)的檢測(cè)、技術(shù)評(píng)估與分析，制定站場(chǎng)完整性管理方案、執(zhí)行檢測(cè)與維護(hù)為主要內(nèi)容的場(chǎng)站完整性評(píng)價(jià)技術(shù)流程。

4　質(zhì)量監(jiān)督與管理

為保障含硫天然氣開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)運(yùn)行的本質(zhì)安全，在工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中需要加強(qiáng)工程質(zhì)量監(jiān)督、創(chuàng)新質(zhì)量監(jiān)督管理技術(shù)。在熟悉含硫天然氣工程建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及施工技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，質(zhì)量監(jiān)督工作通過(guò)不斷的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，辨析出工程質(zhì)量監(jiān)督的重點(diǎn)和難點(diǎn)，著力做好以下5個(gè)方面的工作。①加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)原材料監(jiān)督：強(qiáng)化進(jìn)場(chǎng)使用的鋼管、管件、焊材等原材料的抗氫致開(kāi)裂(HIC)、抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂(SSC)能力驗(yàn)證；②強(qiáng)化對(duì)焊縫內(nèi)在質(zhì)量的控制：重點(diǎn)檢查焊接工藝評(píng)定的各種力學(xué)試驗(yàn)和抗硫性能檢驗(yàn)項(xiàng)目，將焊前預(yù)熱、層間溫度控制、焊接工藝的執(zhí)行、焊后熱處理等涉及焊縫內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵因素納入重點(diǎn)監(jiān)督部位；③重視無(wú)損檢測(cè)質(zhì)量監(jiān)督：采用光譜分析儀、可記錄型數(shù)字超聲波探傷儀、里氏硬度計(jì)等器具對(duì)金屬材料成分、焊縫質(zhì)量進(jìn)行抽檢，通過(guò)射線檢測(cè)底片有針對(duì)性的核查；④對(duì)含硫天然氣工程質(zhì)量監(jiān)督形成檢查式表單，對(duì)監(jiān)督檢查的時(shí)機(jī)、抽查方法、抽查頻次、相關(guān)檢測(cè)器具的運(yùn)用等方面進(jìn)行明確，保證含硫天然氣工程檢查項(xiàng)目的規(guī)范化、細(xì)致化；⑤及時(shí)、主動(dòng)掌握含硫天然氣工程相關(guān)規(guī)范的使用情況，不斷推進(jìn)含硫天然氣工程的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

近5年來(lái)，把以上5個(gè)方面的重點(diǎn)監(jiān)督內(nèi)容強(qiáng)化在工程質(zhì)量監(jiān)督工作中，龍崗含硫天然氣等30余個(gè)工程建設(shè)未發(fā)生一例工程質(zhì)量責(zé)任事故，傘部工程實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

5　HSE監(jiān)督與教育培訓(xùn)

在含硫天然氣開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，建立完善HSE管理體系、強(qiáng)化HSE監(jiān)督機(jī)制、構(gòu)建安全環(huán)保長(zhǎng)效監(jiān)管機(jī)制，成為安全管理的重中之重。通過(guò)監(jiān)督檢查可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)物的不安全狀態(tài)、人的不安全行為和不利的環(huán)境因素，暴露企業(yè)管理上存在的短板，修正管理行為，同時(shí)有效的督促國(guó)家法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和企業(yè)規(guī)章制度的執(zhí)行，提高企業(yè)的HSE管理水平，從而助推企業(yè)HSE業(yè)績(jī)的提升。

5．1　建立完善HSE監(jiān)督機(jī)制

一是建立完善HSE監(jiān)督組織機(jī)構(gòu)。建立了各級(jí)HSE監(jiān)督機(jī)構(gòu)，實(shí)行一級(jí)對(duì)一級(jí)監(jiān)督，一級(jí)對(duì)一級(jí)負(fù)責(zé)的HSE監(jiān)督機(jī)制。二是強(qiáng)化監(jiān)督管理制度建設(shè)。為保障監(jiān)督工作的各個(gè)工作環(huán)節(jié)形成規(guī)范，建市了HSE監(jiān)督工作報(bào)告制度、HSE監(jiān)督舉報(bào)制度、HSE監(jiān)督注冊(cè)管理制度、HSE監(jiān)督培訓(xùn)制度、HSE監(jiān)督考核制度、HSE監(jiān)督派駐制度等監(jiān)督管理制度。對(duì)監(jiān)督組織機(jī)構(gòu)、發(fā)揮全員監(jiān)督、監(jiān)督工作程序運(yùn)行等方面給予制度上的支持。三是持續(xù)推進(jìn)HSE監(jiān)督運(yùn)行機(jī)制。為保障監(jiān)督系統(tǒng)的有效運(yùn)行，建立了HSE監(jiān)督工作計(jì)劃運(yùn)行機(jī)制、HSE監(jiān)督檢查機(jī)制、隱患問(wèn)題交流機(jī)制、隱患問(wèn)題分析機(jī)制、隱患問(wèn)題追蹤機(jī)制、隱患問(wèn)題通報(bào)處罰機(jī)制及監(jiān)督培訓(xùn)機(jī)制等多項(xiàng)工作機(jī)制，貫穿于HSE監(jiān)督系統(tǒng)，使監(jiān)督工作的各個(gè)環(huán)節(jié)得到有機(jī)的結(jié)合。

5．2　創(chuàng)新HSE監(jiān)督方法

HSE監(jiān)督機(jī)構(gòu)應(yīng)不斷轉(zhuǎn)變思想觀念，研究和探索適合油氣田特點(diǎn)的監(jiān)督方式和方法，由以處罰為主向激勵(lì)為主轉(zhuǎn)變，由監(jiān)督檢查為主向指導(dǎo)服務(wù)為主轉(zhuǎn)變，由面面俱到向突出重點(diǎn)轉(zhuǎn)變。要建立健全激勵(lì)機(jī)制，落實(shí)專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)資金，對(duì)安全工作做得好的單位和人員進(jìn)行表?yè)P(yáng)和獎(jiǎng)勵(lì)，努力營(yíng)造關(guān)注監(jiān)督、重視監(jiān)督、參與監(jiān)督的良好氛圍。堅(jiān)持檢查與落實(shí)HSE理念相結(jié)合、檢查與溝通相結(jié)合、檢查與審核相結(jié)合的原則，采取人員訪談、問(wèn)卷調(diào)查、考試考核等多種方式開(kāi)展監(jiān)督檢查。為規(guī)范監(jiān)督人員的監(jiān)督行為，提高監(jiān)督質(zhì)量和監(jiān)督效率，避免監(jiān)督的隨意性，企業(yè)應(yīng)建立HSE監(jiān)督檢查標(biāo)準(zhǔn)，讓監(jiān)督檢查工作規(guī)范化、系統(tǒng)化、專業(yè)化。例如，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司制定了Q／SY 1124《石油企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查規(guī)范》10余系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了油田建設(shè)、天然氣凈化等方面的檢查內(nèi)容。西南油氣田也制定了《健康、安全、環(huán)境檢查規(guī)范》7個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)天然氣采輸、凈化、地面建設(shè)等7個(gè)方面的進(jìn)行規(guī)范，奠定和完善了監(jiān)督技術(shù)基礎(chǔ)，監(jiān)督檢查人員在開(kāi)展監(jiān)督檢查工作時(shí)有章可循，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)督檢查工作的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化，提高了監(jiān)督質(zhì)量和監(jiān)督效率。

5．3　HSE教育培訓(xùn)

HSE培訓(xùn)是保障含硫氣田安全開(kāi)發(fā)的有效手段，在培訓(xùn)教材的選擇、教學(xué)內(nèi)容的制定、案例解析和應(yīng)急實(shí)訓(xùn)等方面均須開(kāi)展全面的教育工作。

培訓(xùn)教材必須具有較強(qiáng)的針對(duì)性、實(shí)用性和可操作性。針對(duì)硫化氫作業(yè)環(huán)境各崗位從業(yè)人員的崗位特點(diǎn)編制的硫化氫防護(hù)培訓(xùn)專業(yè)教材，需包括硫化氫安全特性等基礎(chǔ)、硫化氫監(jiān)測(cè)儀器與防護(hù)設(shè)備知識(shí)，硫化氫泄漏各類事故應(yīng)急系統(tǒng)管理、硫化氫中毒現(xiàn)場(chǎng)急救、鉆井作業(yè)硫化氫防護(hù)、井下作業(yè)硫化氫防護(hù)、含硫油氣井生產(chǎn)和天然氣處理硫化氧防護(hù)、石油加工涉硫作業(yè)硫化氫防護(hù)、特殊涉硫作業(yè)硫化氫防護(hù)、二氧化硫氣體的性質(zhì)與防護(hù)和硫化氫典型事故案例剖析等內(nèi)容。該教材培訓(xùn)的最終目標(biāo)是提高硫化氫作業(yè)環(huán)境各崗位從業(yè)人員的安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力、安全風(fēng)險(xiǎn)控制能力，熟練掌握硫化氫泄漏各類事故安全應(yīng)急自救、急救技能。

教學(xué)方案制定必須根據(jù)培訓(xùn)目標(biāo)、培訓(xùn)對(duì)象基本情況(含崗位特性、年齡結(jié)構(gòu)、文化程度、安全教育背景等)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)編排培訓(xùn)內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)、教學(xué)過(guò)程掌控、培訓(xùn)周期和時(shí)間、訓(xùn)練培訓(xùn)器材與實(shí)訓(xùn)場(chǎng)布局模擬崗位實(shí)景模擬技術(shù)等。

在課件制作方面利用事故圖片PPT、直觀的立體聲配音圖文視頻、立體聲3D圖文視頻模擬仿真技術(shù)，以畫(huà)面配立體聲的方式將培訓(xùn)對(duì)象崗位安全相關(guān)理論知識(shí)、安全控制技術(shù)、安全防護(hù)與應(yīng)急技能要求、案例解析等進(jìn)行編撰，從個(gè)人防護(hù)裝備、人員姿勢(shì)(態(tài))、人員反應(yīng)速度(技能熟練程度、應(yīng)急能力)、工具和設(shè)備的安全規(guī)范使用、安全程序和秩序的優(yōu)化執(zhí)行等方面進(jìn)行全面解析。

在培訓(xùn)教學(xué)方式方法方面，應(yīng)多采用體驗(yàn)式、角色扮演式、討論式互動(dòng)方式進(jìn)行，并對(duì)每一個(gè)教學(xué)目標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行逐一考評(píng)，達(dá)標(biāo)人員過(guò)關(guān)，未達(dá)標(biāo)人員進(jìn)行再培訓(xùn)，確保被培訓(xùn)學(xué)員都熟練掌握硫化氫作業(yè)環(huán)境各崗位的安全隱患識(shí)別和將隱患排除在事件事故發(fā)生之前的技能，杜絕安全事故的出現(xiàn)的能力，安全防護(hù)和應(yīng)急處置能力，確保發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)硫化氫作業(yè)環(huán)境各崗位從業(yè)人員能夠迅速反應(yīng)，將事件事故的損失和傷害降到最低。

6　結(jié)束語(yǔ)

含硫天然氣開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)高、所需開(kāi)發(fā)技術(shù)水平高、安全管理要求高的系統(tǒng)工程。唯有在安全技術(shù)、管理手段和思想意識(shí)各個(gè)層次齊抓并舉，大力實(shí)施科技創(chuàng)新與管理創(chuàng)新，才能持續(xù)推動(dòng)我國(guó)含硫氣藏安全開(kāi)發(fā)水平的提高。

 

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本文作者：付建華　林冬　銀小兵　張林霞　申俊　蔣長(zhǎng)春

作者單位：中國(guó)石油西南油氣田公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院