氣田井口在役安全閥失效風(fēng)險評估

張廣平 袁亞儒 陳霄

(1．中國石油長慶油田分公司安全環(huán)保監(jiān)督部，陜西 榆林 719000)(2．中國石油長慶油田分公司蘇里格南作業(yè)分公司，陜西 西安 710018)

氣田井口在役安全閥失效風(fēng)險評估

張廣平1袁亞儒1陳霄2

(1．中國石油長慶油田分公司安全環(huán)保監(jiān)督部，陜西 榆林 719000)(2．中國石油長慶油田分公司蘇里格南作業(yè)分公司，陜西 西安 710018)

安全閥對于承壓設(shè)備和管道的安全工作具有重要的意義，安全閥的正常工作能有效的降低安全事故的發(fā)生。通過對安全閥基本性能的介紹，分析了安全閥失效的諸多影響因素，采用可拓工程系評價方法，建立了風(fēng)險評價的優(yōu)度評價方法，可以有效的對風(fēng)險加以評價。

安全閥；風(fēng)險評估；風(fēng)險管理；可拓工程學(xué)

石油和化工生產(chǎn)現(xiàn)場各類管道是具有高壓和燃爆、有毒、腐蝕性等流體輸送的設(shè)備，一旦發(fā)生泄漏，將有可能造成火災(zāi)、爆炸和中毒等故事，導(dǎo)致人員傷亡和環(huán)境污染，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會負(fù)面影響[1]。部分壓力容器和承壓管道在使用過程，當(dāng)突發(fā)超壓時，如未及時采取相關(guān)措施，將造成承壓設(shè)備的損壞，從而發(fā)生事故[2]。因此，為了防止超壓而造成嚴(yán)重的事故，一個很重要的安全輔助設(shè)備是必不可少的，安全閥的安全泄壓裝置，是一種較為常用的安全輔助設(shè)備，在承壓設(shè)備及管道的運(yùn)行過程起著非常重要的作用。

安全閥的安裝和使用對于目前石化企業(yè)的安全生產(chǎn)，有著極為重要的輔助作用，同時對于安全閥的檢驗(yàn)和維護(hù)，也是日常生產(chǎn)過程必不可少的過程。本研究針對于油田開發(fā)現(xiàn)場常用的彈簧荷載式安全閥為實(shí)例，進(jìn)行安全風(fēng)險評價，以此探討安全閥的維護(hù)和檢測方法，并指導(dǎo)后續(xù)的風(fēng)險管理。

1 安全閥性能分析

1.1 基本性能

當(dāng)承壓設(shè)備和管道中流體壓力升高，超過閾值時，安全閥將自動開啟，使得壓力逐漸被釋放，以防止壓力持續(xù)上升，當(dāng)壓力因逐漸釋放后降低到安全閥設(shè)定好的低壓閾值時，安全閥自動關(guān)閉，停止泄壓。承壓設(shè)備和管道中流體在正常壓力工作時，安全閥處于關(guān)閉狀態(tài)[3]。

例如DIPPER閥，是天然氣采氣井及處理站的第一道安全保障，主要用于保護(hù)管道系統(tǒng)安全。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī)定的高限壓力時，本閥自動關(guān)閉，防止系統(tǒng)設(shè)備因受過載壓力而破壞；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于規(guī)定的低限壓力時，系統(tǒng)設(shè)備可能已因某種因素而被破壞，本閥也會自動關(guān)閉，防止天然氣（介質(zhì)）外泄（圖1）。該閥門具有以下性能特點(diǎn)：

（1）科學(xué)選材保證閥門各零件的強(qiáng)度剛度和使用壽命；

（2）科學(xué)的液壓油選擇及控制系統(tǒng)高低壓彈簧的設(shè)置；

（3）可現(xiàn)場調(diào)整高壓緊急截斷和低壓緊急截斷值。操作緊急按扭，隨時實(shí)現(xiàn)閥門的緊急截斷；

（4）氣液轉(zhuǎn)換缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效的避免了因介質(zhì)含液量大造成的冰堵現(xiàn)象；

（5）閥門在緊急狀態(tài)下關(guān)閉的可靠性。

圖1 ESD型井口安全閥

1.2 安全閥失效分析

影響安全閥失效的原因很多，歸納起來主要為：設(shè)計(jì)制造原因、工作環(huán)境條件、現(xiàn)場設(shè)備管理、工作歷史情況等[4]。

（1）安全閥彈簧失效。彈簧是安全閥的重要部件，在一定的溫度、壓力和腐蝕介質(zhì)的工作環(huán)境下，長期的使用使得彈簧剛度降低，彈簧作用在閥瓣的壓力降低，從而導(dǎo)致安全閥泄漏。

（2）安全閥選型不當(dāng)。沒有考慮安全閥實(shí)際的泄壓能力，出現(xiàn)泄壓能力不足，以及回座壓力過大產(chǎn)生不回座，使得安全閥失效。

（3）介質(zhì)影響。腐蝕性介質(zhì)會導(dǎo)致安全閥內(nèi)部部件的腐蝕損傷，從而造成安全閥泄漏。同時介質(zhì)內(nèi)含有的固體或凝結(jié)顆粒物質(zhì)造成安全閥無法正常開啟閉合。

（4）工作歷史。當(dāng)安全閥使用較久，出現(xiàn)了許多次的開啟閉合，彈簧等部件的剛度降低，以及包括人為的拆卸安裝不良，都會造成安全閥失效。

2 風(fēng)險評價

采用可拓工程系評價方法，將事物的質(zhì)和量同意考慮，運(yùn)用定性和定量的雙向思維來解決問題。通過形式化的工具，從定向和定量兩個方面入手，分析事物的規(guī)律和矛盾，依據(jù)物元可拓性進(jìn)行定性分析，建立函數(shù)關(guān)系進(jìn)行定量計(jì)算。

（1）確定評價對象有關(guān)的評價指標(biāo)；

（2）建立評價等級及各等級對應(yīng)的閾值范圍；

（3）計(jì)算權(quán)重系數(shù)；

（4）建立合格度的函數(shù)關(guān)系；

（5）計(jì)算優(yōu)度。

各評價指標(biāo)規(guī)范化的合格度見式1。

等級Nj的優(yōu)度見式2。

式中，j=1，2，3，…m。

最終對優(yōu)度進(jìn)行評價，即C(N0)=max{C(Nj)}，j=1，2，3，…m。

3 結(jié)語

安全閥的應(yīng)用有效的降低了承壓設(shè)備及管線安全事故的發(fā)生，分析了安全閥失效的諸多原因，在后期的管理過程中，需要加以注意，防治安全閥失效造成安全事故。

[1]孫立剛,王新,劉思敏.輸氣管道站場安全閥的設(shè)置[J/OL].油氣儲運(yùn),2014,(12):1363-1366.

[2]劉德正,單茂青,呂選鵬,等.電磁波控制井下安全閥在氣井中的成功應(yīng)用[J].國外油田工程,2010,(12):53-54+62.

[3]王志云,張積明.輸氣管線自動防噴安全閥的研制[J].石油機(jī)械,2009,(06):58-61+67.

[4]謝梅波,岳江河,王海東.各類井下安全閥系統(tǒng)的特點(diǎn)及安裝設(shè)計(jì)概述[J].中國海上油氣.工程,1995,(04):31-42+5-22.

張廣平（1973-），男，漢族，助理工程師，從事安全環(huán)保監(jiān)督工作。