含硫氣田安全距離標(biāo)準(zhǔn)分析

洪 祥，馮 逍，肖永發(fā)

(中國(guó)石化中原油田普光分公司，四川達(dá)州 636156)

含硫氣田安全距離通常泛指防火距離、公眾安全防護(hù)距離和衛(wèi)生防護(hù)距離，事故狀態(tài)下的應(yīng)急撤離距離也屬于安全距離的范疇，安全距離設(shè)計(jì)是安全評(píng)價(jià)、政府監(jiān)管的重點(diǎn)。在含H2S氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，由于H2S有毒介質(zhì)的存在，安全距離防護(hù)措施具有無(wú)可替代的作用[1]，比如井場(chǎng)發(fā)生了井噴事故，地下的含H2S氣體從地下噴涌而出，若在H2S擴(kuò)散范圍內(nèi)分布有大量的民居、學(xué)校，一旦疏散不及，必然會(huì)造成大量的人員傷亡事故。因此，在含H2S氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，必須嚴(yán)格落實(shí)安全距離防護(hù)要求。

1 含硫標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

梳理與含硫氣田安全距離相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，涉及防火安全距離主要由GB50183-2004確定，涉及防H2S中毒的安全距離主要參考AQ2018-2008、SY/T5087-2017等標(biāo)準(zhǔn)。見(jiàn)表1。

表1 與含硫氣田安全距離有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全距離分析

目前，國(guó)家一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)明確了含硫氣井、火炬、集輸管道公共防護(hù)距離、員工宿舍安全距離，鉆井作業(yè)過(guò)程中設(shè)備設(shè)施距井口的安全距離以及在應(yīng)急處置過(guò)程中的應(yīng)急撤離距離，如SY/T6277-2017，通過(guò)分析標(biāo)準(zhǔn)條款，發(fā)現(xiàn)存在個(gè)別行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條文不滿足國(guó)家AQ標(biāo)準(zhǔn)要求、個(gè)別企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條文制定不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求問(wèn)題，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)制定還存在空白點(diǎn)。

2.1 員工宿舍距井口的安全距離

a) SY/T 0612-2014《高含硫化氫氣田地面集輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，“倒班宿舍距井口的距離應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ2018的規(guī)定，距含硫化氫工藝裝置區(qū)邊緣的距離應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6779的規(guī)定”。

AQ2018-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，含硫氣井井口距民宅應(yīng)不小于100 m；SY/T6779-2010《高含硫化氫氣田集氣站場(chǎng)安全規(guī)程》規(guī)定，“硫化氫平均含量為13%～15%的天然氣集氣站搬遷距離，距裝置區(qū)邊緣宜不小于200 m”;“硫化氫平均含量低于13%或高于15%的天然氣集氣站搬遷距離，在組織專家技術(shù)論證后，可適當(dāng)減小或增大搬遷距離”。按該標(biāo)準(zhǔn)要求，高含硫氣田倒班宿舍距井口的距離應(yīng)不小于100 m，距工藝裝置區(qū)邊緣的距離應(yīng)不小于200 m。

b) SY/T6610-2017規(guī)定，作業(yè)隊(duì)職工宿舍距離井口應(yīng)不小于100 m。

c) SY/T5087-2017規(guī)定，鉆井隊(duì)職工宿舍距離井口不小于300 m。

d) Q/SH0033-2009《川東北天然氣井鉆井與井下作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，職工生活區(qū)距離井口不小于300 m。

從以上標(biāo)準(zhǔn)要求分析，SY/T5087-2017對(duì)鉆井隊(duì)職工宿舍距離井口的安全距離要求最高，為300 m；SY/T 6610-2017明確了作業(yè)隊(duì)職工宿舍距離井口的安全距離為100 m，但沒(méi)有明確距離工藝裝置區(qū)的安全距離；SY/T 0612-2014規(guī)定集氣站倒班宿舍距離井口的安全距離為100 m，硫化氫含量在13%～15%的高含硫集氣站宿舍距工藝裝置邊緣200 m；相對(duì)而言，中國(guó)石化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SH0033-2009規(guī)定鉆井、作業(yè)職工生活區(qū)離井口不小于300 m的距離是嚴(yán)格的。

2.2 鉆井、作業(yè)內(nèi)外部安全距離

2.2.1鍋爐房與氣井的安全距離

SY/T6610-2017規(guī)定，“井場(chǎng)施工用的鍋爐房、發(fā)電房與井口的距離宜大于30 m”。SY/T 5087-2017規(guī)定，“發(fā)電房距井口30 m以上，鍋爐房距井口50 m以上”；Q/SH0033-2009規(guī)定“鍋爐房距井口不小于25 m”。

從以上標(biāo)準(zhǔn)條文分析，鉆井過(guò)程中的安全距離要求高，Q/SH0033-2009標(biāo)準(zhǔn)不能滿足最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.2放噴池與氣井的安全距離

AQ2012-2007要求，“含硫化氫天然氣放噴管線出口應(yīng)接至距井口不小于100 m的安全地帶”；SY/T 5087-2017規(guī)定，“含硫化氫天然氣井放噴管線出口應(yīng)接至距井口100 m以外的安全地帶”；SY/T 6610-2017規(guī)定，“放噴管線出口應(yīng)接至距井口30 m以外安全地帶,地層氣體介質(zhì)硫化氫含量大于和等于30 g/m3油氣井，出口應(yīng)接至距井口75 m以外的安全地帶”;Q/SH0033-2009標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，“放噴排污池、火炬、燃燒筒距井口不小于100 m”。

分析以上標(biāo)準(zhǔn)，SY/T6610-2017對(duì)于含硫放噴管線的安全距離要求低，不符合AQ2012-2007含硫化氫天然氣放噴管線出口應(yīng)接至距井口不小于100 m的安全地帶”的要求。

2.3 氣井與公共設(shè)施的安全距離

SY/T 5087-2017規(guī)定，“油氣井口(含硫)距鐵路、高速公路不小于200 m；距學(xué)校、醫(yī)院和大型油庫(kù)等人口密集性、高危性場(chǎng)所不小于500 m?！?/p>

對(duì)于含硫氣井公共安全防護(hù)距離，AQ2018-2008做出了規(guī)定，應(yīng)依據(jù)氣井的公眾危害程度等級(jí)確定防護(hù)距離,見(jiàn)表2。含硫氣井的公眾危害程度等級(jí)由標(biāo)準(zhǔn)AQ2017-2008《含硫化氫氣井公眾危害程度分級(jí)方法》確定，見(jiàn)表3。

表2 氣井公眾危害防護(hù)距離

表3 含硫化氫天然氣井公眾危害程度等級(jí)

SY/T 5087-2017地質(zhì)設(shè)計(jì)中確定的含硫氣井距安全敏感目標(biāo)(鐵路、高速公路)、高敏感場(chǎng)所(學(xué)校、醫(yī)院、大型油庫(kù))、高密度場(chǎng)所(場(chǎng)鎮(zhèn)中心)距離僅適用于氣井公眾危害程度等級(jí)為三級(jí)(最低)的氣井，如國(guó)內(nèi)普光氣田高含硫氣井，公眾危害程度多為一級(jí)，如按此標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)井位，源頭上即可能存在不符合國(guó)家法律法規(guī)的要求。

2.4 火炬安全距離

GB50183-2004規(guī)定，“火炬的防火間距應(yīng)經(jīng)輻射熱計(jì)算確定，對(duì)可能攜帶可燃液體的火炬的防火間距，尚不應(yīng)小于表4.0.4的規(guī)定”，該表明確，“火炬離100人以下的散居房屋不小于120 m”。第5.2.1條規(guī)定，“一、二、三、四級(jí)石油天然氣站場(chǎng)內(nèi)總平面布置的防火間距除另有規(guī)定外，應(yīng)不小于表5.2.1的規(guī)定?；鹁娴姆阑痖g距應(yīng)經(jīng)輻射熱計(jì)算確定，對(duì)可能攜帶可燃液體的高架火炬還應(yīng)滿足表5.2.1的規(guī)定”。該表規(guī)定，一、二、三、四級(jí)站場(chǎng)可能攜帶可燃液體的高架火炬除與有明火的加熱爐、鍋爐房距離為60 m外，均為90 m。同時(shí)規(guī)定，可能攜帶可燃液體的火炬與相關(guān)設(shè)施的安全間距不得折減。高含硫氣田集氣站場(chǎng)屬五級(jí)站場(chǎng)，火炬安全距離沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

2.5 集輸管道安全距離

SY/T 6780-2010《高含硫化氫氣田集輸管道安全規(guī)程》規(guī)定，“硫化氫平均含量為13%～15%天然氣埋地集輸管道的搬遷距離宜不小于管道兩側(cè)40 m，裸露集輸管道的搬遷距離宜不小于管道兩側(cè)各200 m”；該標(biāo)準(zhǔn)被SY/T 6277-2017整合，但原標(biāo)準(zhǔn)要求未列入，管道安全距離“應(yīng)經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算或安全評(píng)價(jià)，確定搬遷區(qū)域”。

在國(guó)外，部分政府組織對(duì)含硫氣田公眾安全防護(hù)距離分級(jí)制訂了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，例如，負(fù)責(zé)監(jiān)管加拿大絕大部分含硫化氫天然氣生產(chǎn)的Alberta省政府下的獨(dú)資準(zhǔn)司法機(jī)構(gòu)ERCB，制定的含硫氣田生產(chǎn)設(shè)施公眾安全防護(hù)距離分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛參考和引用。ERCB規(guī)定輸送硫化氫含量超過(guò)10 mol/ kmol的天然氣管道需建立公眾安全防護(hù)距離,并針對(duì)管道泄漏硫化氫擴(kuò)散毒害事故,根據(jù)管段間最大硫化氫泄漏體積將公眾安全防護(hù)距離分為4級(jí)，對(duì)不同等級(jí),規(guī)定了管道距單座固定民宅、居民散居區(qū)、城鎮(zhèn)中心和公眾設(shè)施的最小距離[2],見(jiàn)表4。

表4 加拿大ERCB含硫天然氣管道公眾安全防護(hù)距離

國(guó)內(nèi)含硫標(biāo)準(zhǔn)目前沒(méi)有明確規(guī)定含硫集輸管道與單座固定民宅、居民散居區(qū)、城鎮(zhèn)中心、公共設(shè)施的安全距離，此項(xiàng)內(nèi)容是空白。

2.6 應(yīng)急撤離距離

a) SY/T6779-2010、SY/T6780-2010最早定義了高含硫氣田“應(yīng)急撤離距離”，即“含硫化氫天然氣發(fā)生泄漏時(shí)，空氣中硫化氫濃度可能達(dá)到危險(xiǎn)臨界濃度150 mg/m3,需要進(jìn)行人員疏散的距離”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了硫化氫含量13%～15%的高含硫天然氣集輸管道和集氣站場(chǎng)應(yīng)急撤離距離宜不小于1 500 m;

b) SY/T 6277-2017提出了“應(yīng)急撤離區(qū)域”的定義：即“當(dāng)空氣中硫化氫濃度達(dá)到安全臨界濃度時(shí)，無(wú)任何人身防護(hù)的人員應(yīng)進(jìn)行撤離的區(qū)域；當(dāng)空氣中硫化氫濃度達(dá)到危險(xiǎn)臨界濃度時(shí)，有人身防護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)人員，經(jīng)應(yīng)急處置無(wú)望，可進(jìn)行撤離的區(qū)域”。有人身防護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)為企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作人員和應(yīng)急處置人員，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)急撤離區(qū)域的定義實(shí)質(zhì)可以理解為：“空氣中硫化氫濃度達(dá)到安全臨界濃度(30 mg/m3)時(shí)公眾應(yīng)進(jìn)行撤離的區(qū)域”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，“硫化氫體積分?jǐn)?shù)為13%～15%的天然氣集氣場(chǎng)站，應(yīng)急撤離區(qū)域邊緣距最近的裝置區(qū)邊緣宜不小于1 500 m”；

3 結(jié)論

a) 相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂時(shí)關(guān)于安全距離的確定應(yīng)慎重，應(yīng)充分調(diào)研相關(guān)國(guó)標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不能低于GB、AQ標(biāo)準(zhǔn)要求，標(biāo)準(zhǔn)審核應(yīng)嚴(yán)格。

b) 含硫氣井試氣投產(chǎn)作業(yè)施工工序多，程序復(fù)雜，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，不但有常規(guī)氣井的安全風(fēng)險(xiǎn)，還有含硫氣井特有的安全風(fēng)險(xiǎn)，如H2S的泄漏、放噴點(diǎn)火失敗、SO2排放擴(kuò)散等。起下管柱、長(zhǎng)井段射孔、大型酸壓、長(zhǎng)時(shí)間試氣放噴以及更換井口、防噴器作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)都屬于高風(fēng)險(xiǎn)。作業(yè)過(guò)程危險(xiǎn)因素和施工風(fēng)險(xiǎn)不亞于鉆井過(guò)程，SY/T 6610-2017規(guī)定作業(yè)隊(duì)職工宿舍距離井口100 m的安全距離明顯低于SY/T5087-2017鉆井隊(duì)生活區(qū)離井口不小于300 m的要求。

c) SY/T 5087-2017降低了公共疏散的濃度條件，確定應(yīng)急撤離的濃度要求由危險(xiǎn)臨界濃度150 mg/m3下降為安全臨界濃度30 mg/m3，疏散濃度降低，但13%～15%的天然氣集氣場(chǎng)站(管道)30 mg/m3應(yīng)急撤離區(qū)域卻與SY/T 6779-2010和SY/T 6780-2010的150 mg/m3應(yīng)急撤離區(qū)域保持一致，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值得商榷。

d) 含硫氣井在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)確定氣井公眾危害程度等級(jí)，確定公共防護(hù)距離，源頭管控公共風(fēng)險(xiǎn)。

e) 含硫集輸管道安全距離“應(yīng)經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算或安全評(píng)價(jià)，確定搬遷區(qū)域”彈性較大，應(yīng)對(duì)含硫集輸管道與單座固定民宅、居民散居區(qū)、城鎮(zhèn)中心、公共設(shè)施的安全距離進(jìn)行研究、確定。

f) 應(yīng)研究確定含硫火炬安全距離。常規(guī)的放空火炬防火間距應(yīng)經(jīng)輻射熱計(jì)算，但高含硫氣田集氣站放空火炬安全距離不僅要考慮輻射熱，同時(shí)還應(yīng)考慮燃燒產(chǎn)物SO2有毒氣體的擴(kuò)散以及火炬因放空攜液熄滅H2S氣體直接放空排放情況下的H2S氣體擴(kuò)散距離[3]。

g) 收發(fā)球筒與水套爐防火安全距離在GB50183-2004中未明確，收發(fā)球筒頻繁升卸壓，高含硫介質(zhì)易使密封圈失效泄漏，密封材料有效期短，同時(shí)收發(fā)球作業(yè)打開(kāi)球筒時(shí)有可燃?xì)怏w溢出，應(yīng)對(duì)收發(fā)球筒與加熱爐爐頭安全距離進(jìn)行研究確定。五級(jí)站場(chǎng)收發(fā)球筒如按照水套爐與露天油氣密閉設(shè)備與閥組5 m的安全距離顯然是不合適的。