多元熱流體項目風險評價技術(shù)的應用

白 剛，丁 寧，張文芊，鐘 琳，董全忠

(1.新疆油田公司采油一廠，新疆克拉瑪依 8340002.克拉瑪依紅山油田有限責任公司，新疆克拉瑪依 834000)

1 多元熱流體概況

多元熱流體項目在新疆油田現(xiàn)場應用已有近2年時間，在國內(nèi)各大油田也有過較好的嘗試，是一項比較成熟的熱流體注入增產(chǎn)措施項目。由于項目實施油田的原油粘度較高，采出率較低，為了提高驅(qū)油效率，通過復合熱載體發(fā)生器將燃料(柴油、原油、天然氣)與高壓空氣、處理過的軟水混合燃燒加熱，經(jīng)地面管道注入油井增加油層溫度及壓力，來提高油田的采收率，達到增產(chǎn)的目的。

多元熱流體發(fā)生器利用火箭發(fā)動機的高壓燃燒噴射機理，將注入的燃料(天然氣、柴油、原油)和氧化劑(空氣)在燃燒室中密閉燃燒，依靠產(chǎn)生的高溫高壓氣體(體積系數(shù)二氧化碳15.27%、氮氣84.19%、氧氣0.54%)將混合摻入的水汽化產(chǎn)生高壓混合汽體，主要成分是二氧化碳、氮氣、水蒸氣/熱水，直接注入油層。多元熱流體驅(qū)油較以往鍋爐注蒸汽吞吐及蒸汽驅(qū)動熱采效率高、環(huán)境友好，零碳排放、高度集成，裝置搬遷便利等優(yōu)勢。

多元熱流體現(xiàn)場裝置區(qū)主要包括天然氣壓縮機、空氣壓縮機、復合熱載體發(fā)生器、加藥裝置、供水泵及配套的供電、供水、供氣等系統(tǒng)，存在有火災、爆炸、觸電、機械傷害、灼燙、中毒、窒息、車輛傷害、起重傷害等危險，以及噪聲污染的職業(yè)健康風險，因此，對多元熱流體項目的風險識別和管控，確定風險等級，明確重點控制部位，制定有效的控制措施，降低生產(chǎn)事故發(fā)生概率，杜絕安全生產(chǎn)責任事故是十分必要的。

2 主要危險、有害因素辨識與評價

風險評價又稱為安全評價。根據(jù)SY/T6631-2005《危害辨識、風險評價和風險控制推薦辦法》可知，風險評價包括危險性辨識和危險性評價兩個部分。危險性辨識是指利用系統(tǒng)工程的理論和方法，分析系統(tǒng)及其各要素所固有的安全隱患，提示系統(tǒng)的各種危險性。危險性評價是指根據(jù)危險性辨識的結(jié)果，來定性或定量的判定危險的大小及其可接受程度，同時采取各種措施減少或消除危險，并與既定的安全指標或目標相比較，判明所具有的安全水平，直到達到社會所允許的危險水平或規(guī)定的安全水平為止。風險評價不僅考慮系統(tǒng)內(nèi)的危險物質(zhì)、危險結(jié)構(gòu)，而且考慮到系統(tǒng)的安全保障體系及其與危險物質(zhì)、危險結(jié)構(gòu)之間的相互作用[1]。

2.1 主要物質(zhì)危險有害因素辨識與分析

本項目是使用復合熱載體發(fā)生器將燃料與高壓空氣混合燃燒加熱軟水，經(jīng)地面管道注入油井。在注入的同時或之前依據(jù)油藏性質(zhì)從藥劑艙注入化學藥劑。復合熱載體產(chǎn)生物的主要成分是氮氣、二氧化碳、水蒸氣和熱水等物質(zhì)。

本項目主要的危險有害物質(zhì)：①原料：水；②輔料：原油、柴油、天然氣(主要成分甲烷)、化學藥劑(緩蝕劑HGY-710，主要成分季銨鹽)；③產(chǎn)物：氮氣、二氧化碳、水；④燃料不完全燃燒可能產(chǎn)生的一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮，原油不完全燃燒可能產(chǎn)生的污油。

根據(jù)《危險化學品名錄》(2015版)、《高毒物品目錄》(衛(wèi)法監(jiān)發(fā)【2003】142號)、GB50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》、《首批重點監(jiān)管的危險化學品名錄》(安監(jiān)總管三【2011】95號)及《易制爆危險化學品名錄》(2011版)等對本項目主要原輔料進行分析和辨識，結(jié)果見表1。

表1 危險物質(zhì)特性一覽

2.2 過程危險有害因素分析

根據(jù)現(xiàn)場設備設施及運行工況，依據(jù)SY/T6631-2005《危害辨識、風險評價和風險控制推薦辦法》編制了現(xiàn)場檢查表，依次分析了以下6個過程的危害因素，見表2。

表2 其他危險有害因素分布

3 風險評價工具的應用

根據(jù)AQ8002-2007《安全預評價導則》要求，結(jié)合本工程生產(chǎn)工藝特點及項目的主要危險、有害因素的特點，項目劃分為以下3個單元分別進行評價(表3)。

本項目風險采用定量評價-事故樹分析法(FTA)。

3.1 原油儲罐、柴油儲罐火災、爆炸事故樹分析

儲罐火災、爆炸事故樹見圖1。

3.1.1最小割集

得22個最小割集：K1={X1，X15，X17}，K2={X2，X15，X17}，K3={X3，X15，X17}，K4={X4，X15，X17}， K5={X5，X15，X17}，K6={X6，X15，X17}，K7={X7，X8，X15，X17}，K8={X7，X9，X15，X17}， K9={X10，X11，X15，X17}，K10={X12，X13，X15，X17}，K11={X12， X14，X15，X17}， K12={X1，X16，X17}，K13={X2，X16，X17}，K14={X3，X16，X17}，K15={X4，X16，X17}， K16={X5，X16，X17}，K17={X6，X16，X17}， K18={X7，X8，X16 ，X17}， K19={X7，X9，X16，X17}，K20={X10，X11，X16，X17}，K21={X12，X13，X16，X17}，K22={X12，X14，X16，X17}

3.1.2結(jié)構(gòu)重要度分析

因為X17在每個基本事件中都出現(xiàn)，所以 I(17)最大。X1、X2、X3、X4、X5、X6在含有三個基本事件的最小徑集中出現(xiàn)2次，X7、X12 在含有四個基本事件的最小徑集中出現(xiàn)4次，X8 、X9、X10 、X13、X14 在含有四個基本事件的最小徑集中出現(xiàn)2次，X15、X16在含有三個基本事件的最小徑集中出現(xiàn) 6 次，在含有四個基本事件的最小徑集中出現(xiàn)5次。所以結(jié)構(gòu)重要順序為：Iф(17)>Iф(15)= Iф(16)>Iф(1)=Iф(2) =Iф(3)=Iф(4)=Iф(5)=Iф(6) =Iф(7)=Iф(12)>Iф(8)= Iф(9)= Iф(10) = Iф(11) =Iф(13) =Iф(14)。

圖1 儲罐火災、爆炸事故樹分析

對策：引起儲罐火災、爆炸的可能性有22種，易燃易爆物質(zhì)蒸氣達燃爆極限是最重要的環(huán)節(jié)，其余各基本事件要引起高度重視。儲罐應罐體完好，密封優(yōu)良，同時應采取切實有效的措施控制明火、電火花、撞擊火花、靜電火花、雷擊火花等激發(fā)能源的產(chǎn)生。

3.2 天然氣壓縮機系統(tǒng)事故樹分析

天然氣壓縮機出口壓力最大可達25 MPa，壓縮系統(tǒng)連接部位較多，壓縮機的震動易造成這些部位松動，從而造成天然氣泄漏，一旦壓縮機房通風不良，會造成天然氣積聚，極易形成爆炸性蒸氣云。所以，天然氣壓縮系統(tǒng)具有壓力高、壓力變化頻繁、易發(fā)生泄漏和火災爆炸事故等特點。其事故樹分析見圖2。

3.2.1求故障樹的最小徑集

利用布爾代數(shù)法求得該事故的樹的最小徑集如下： J1={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X8} J2={X1，X2，X3，X4，X5，X7，X8} J3={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X9，X10} J4={X1，X2，X3，X4，X5，X7，X9，X10} J5={X11，X12，X13} J6={X14} J7={X14，X15，X16，X17，X18，X19，X20，X21，X22，X23，X24，X25，X26，X27，X28}

3.2.2求故障樹基本事件的結(jié)構(gòu)重要度

故障樹的結(jié)構(gòu)重要度及重要程度排序如下： Iφ(14)>Iφ(1)=Iφ(2)>Iφ(3)=Iφ(4)=Iφ(5)>Iφ(11)=Iφ(12)=Iφ(13)> Iφ(6)=Iφ(7)>Iφ(8)>Iφ(9)=Iφ(10)>Iφ(14)=Iφ(15)=Iφ(16)=Iφ(17)=Iφ(18)=Iφ(19)=Iφ(20)=Iφ(21)=Iφ(22)=Iφ(23)=Iφ(25)=Iφ(26)=Iφ(27)=Iφ(28)

對策：①加強壓縮機管理，防止天然氣泄漏：正確選擇設備，使壓縮機及其管線和附件適用于天然氣介質(zhì)。完善壓縮機操作規(guī)程，并加強職工培訓，避免發(fā)生誤操作，從而避免設備損壞和泄漏的發(fā)生；②加強泄漏檢測和通風，避免天然氣泄漏積聚。在壓縮機房設置可燃氣體報警探頭，每半年進行一次檢驗，保證其完好備用。保證通風良好，避免天然氣微量泄漏時形成積聚；③加強電氣設備管理，防止因電氣失效形成的火災；④加強動火管理，杜絕違章作業(yè)。

圖2 天然氣壓縮機火災、爆炸事故樹分析

4 結(jié)語

本項目存在火災、爆炸、容器爆炸、觸電、機械傷害、灼燙、車輛傷害、起重傷害等危險有害因素。通過相關(guān)HSE工具的使用，對項目進行風險評價后提出防范措施，對本項目消除或降低潛在危險的風險十分重要，對后續(xù)該項目工業(yè)化推廣意義重大。

[1] 李清，曲作明，王剛.二氧化碳驅(qū)油風險評價技術(shù)的篩選與應用[J].吉林勞動保護，2011(S1)：394-398.