海上氣田應(yīng)對臺風(fēng)的三防四保法則

陳柱(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

1 海上氣田開發(fā)特點(diǎn)

海上氣田開采出的天然氣在海上平臺經(jīng)過初步處理后由海底管道輸送至陸岸終端，在陸岸終端進(jìn)一步進(jìn)行脫出酸性組份和水蒸氣等凈化處理，品質(zhì)合格氣體輸送到下游各用戶，如：化工廠、發(fā)電廠、城鎮(zhèn)居民用氣等。這種海陸一體化的即采即銷的模式?jīng)Q定了海上氣田的開發(fā)必須保持連續(xù)性，否則會造成下游用戶斷供，形成一系列連鎖效應(yīng)，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。因此，臺風(fēng)期間的連續(xù)穩(wěn)定遙控生產(chǎn)也是海上氣田生產(chǎn)要面臨和解決的問題。

2 三防四保實(shí)踐法則

鶯歌海區(qū)域已建成我國第一個自營氣田東方1-1氣田，我國最大海上高溫高壓氣田東方13-2氣田以及區(qū)內(nèi)最大中樞氣田樂東22-1氣田，這些氣田是海南自由貿(mào)易港的重要能源供應(yīng)基地，也是南海大氣區(qū)的重要組成部分，在陸海一體的采銷模式下，上下游聯(lián)動密切，加上區(qū)內(nèi)各氣田氣體組份差異巨大，應(yīng)急情況復(fù)雜，處理不及時可能引起下游化工用戶關(guān)停造成巨大損失。尤其在臺風(fēng)期間，每個氣田的穩(wěn)定生產(chǎn)都至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定遙控生產(chǎn)，臺風(fēng)撤離[1]前氣田需要做大量的準(zhǔn)備工作，本文在總結(jié)區(qū)內(nèi)各大氣田多年避臺實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了以防風(fēng)、防水、防泄漏、保通訊暢通、保關(guān)鍵設(shè)備、保生產(chǎn)控制、保應(yīng)急處置為內(nèi)容的三防四保法則，實(shí)現(xiàn)了避臺準(zhǔn)備工作的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。

2.1 三防措施具體內(nèi)容

2.1.1 防風(fēng)

臺風(fēng)經(jīng)過時，氣田附近最大風(fēng)力可達(dá)13～17級，大風(fēng)可輕易卷起地面鐵皮，撕破管道保溫棉，甚至挪動大型集裝箱，臺風(fēng)掀起的巨浪常常摧毀搭建的腳手架，破壞平臺結(jié)構(gòu)，為防止物體被吹起或挪動撞擊破壞生產(chǎn)設(shè)施，人員撤離前必須將生產(chǎn)現(xiàn)場的松散物料收納規(guī)整到物料箱或者室內(nèi)，室外的油料、淡水補(bǔ)給軟管、氣瓶、工具、滅火器、救生艇甚至集裝箱等必須進(jìn)行加固處理，這是臺風(fēng)進(jìn)入警戒區(qū)前就要開展的第一項準(zhǔn)備工作。

2.1.2 防水

臺風(fēng)所到之處往往伴隨強(qiáng)降雨，短時強(qiáng)降雨曾多次造成現(xiàn)場設(shè)備控制盤滲水，生產(chǎn)區(qū)電氣設(shè)備房間積水引起短路事件。避臺前需對生產(chǎn)區(qū)和生活樓水密門密封性能進(jìn)行全面檢查、對現(xiàn)場控制盤進(jìn)行密封處理，疏通甲板下水通道，防止甲板積水引起雨水倒灌。防水過程中尤其要關(guān)注電纜及空調(diào)管穿墻孔洞封堵，這是防水措施中最容易忽視的環(huán)節(jié)。

2.1.3 防泄漏

臺風(fēng)期間人員撤離后，現(xiàn)場若出現(xiàn)天然氣泄漏，完全依靠布置在生產(chǎn)區(qū)域的各類火氣探頭進(jìn)行監(jiān)測，并依靠與之關(guān)聯(lián)的應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)斷及噴淋保護(hù)。因此，撤離前需檢查所有可燃?xì)馓筋^、煙霧探頭、火焰探頭等火氣監(jiān)控設(shè)備處于正常狀態(tài)，保證消防噴淋系統(tǒng)處于良好狀態(tài)。同時氣田各重要區(qū)域配備了高清監(jiān)控設(shè)備作為輔助監(jiān)控手段，以便遙控生產(chǎn)期間值守人員能及時發(fā)現(xiàn)氣體泄漏并采取應(yīng)急關(guān)斷措施，保護(hù)平臺安全。

2.2 四保措施具體內(nèi)容

2.2.1 保通訊暢通

臺風(fēng)遙控生產(chǎn)期間，陸地終端通過衛(wèi)星通訊對生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)節(jié)，如通訊中斷30 min，則系統(tǒng)自動啟動0級關(guān)停，因此通訊暢通是持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的根本保障。

氣田避臺前將衛(wèi)星鏈路帶寬擴(kuò)容至1M,并同步調(diào)整海上平臺衛(wèi)星站和終端衛(wèi)星站發(fā)射功率Eb/No比值至合適值(通常為12 dB以上)，保證通訊鏈路穩(wěn)定性。同時將中控室臺風(fēng)模式選擇開關(guān)置于“Typhoon”模式，在有人值守模式下測試24 h，檢驗(yàn)通訊是否存在中斷現(xiàn)象。如有中斷，則檢查通訊鏈路并重新激活。通訊系統(tǒng)調(diào)節(jié)及臺風(fēng)模式調(diào)節(jié)樣例圖如圖1和圖2所示。

圖1 通訊系統(tǒng)調(diào)節(jié)

圖2 臺風(fēng)模式調(diào)節(jié)

2.2.2 保關(guān)鍵設(shè)備

氣田關(guān)鍵設(shè)備包括空壓機(jī)、天然氣壓縮機(jī)、透平發(fā)電機(jī)、外輸泵等，臺風(fēng)期間關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定行直接決定了整個遙控生產(chǎn)的成敗。筆者梳理了區(qū)域內(nèi)各大氣田歷年避臺風(fēng)的關(guān)停記錄，發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)遙控生產(chǎn)期間發(fā)生局部或整體關(guān)停共10次，其中9次為天然氣壓縮機(jī)故障[2]引起，1次為通訊中斷引起，表明關(guān)鍵設(shè)備中故障概率最大的為天然氣壓縮機(jī)，進(jìn)一步分析天然氣壓縮機(jī)故障原因，發(fā)現(xiàn)機(jī)撬壓力低低開關(guān)動作或變送器故障出現(xiàn)5次，壓縮機(jī)出口溫度探頭故障1次，NGP探頭故障1次，報警喇叭燒壞1次，不明原因1次，如圖3所示。

圖3 天然氣壓縮機(jī)關(guān)停原因分析

據(jù)此氣田針對天然氣壓縮機(jī)在臺風(fēng)期間的運(yùn)行穩(wěn)定性提升進(jìn)行了專項技術(shù)攻關(guān)，最終確定了四項穩(wěn)定性提升措施：

第一，對機(jī)撬差壓開關(guān)取壓點(diǎn)進(jìn)行機(jī)械改造。將引壓管的引壓口縮短到出風(fēng)口，將低壓引壓口改至空氣入口過濾器與機(jī)撬風(fēng)機(jī)之間風(fēng)道的取壓點(diǎn)，有效避免低壓口壓力受外部大風(fēng)環(huán)境所影響。

第二，對機(jī)組機(jī)橇通風(fēng)系統(tǒng)[3]壓差變送器低低關(guān)停信號進(jìn)行延時設(shè)計。臺風(fēng)撤離前將機(jī)撬壓差變送器低低關(guān)停信號延時延長為24 h，防止大風(fēng)觸發(fā)機(jī)撬壓差變送器低低持續(xù)5 min后即關(guān)停。

第三，定期更換壓縮機(jī)探頭、模塊等備件。氣田列出了天然氣壓縮機(jī)所有備件的使用時間，根據(jù)故障周期進(jìn)行故障預(yù)測，對可能出現(xiàn)故障的卡件、探頭等進(jìn)行預(yù)防性更換，減少機(jī)組突發(fā)關(guān)停的概率。

第四，根據(jù)出現(xiàn)過的關(guān)停原因進(jìn)行對透平機(jī)組其他輔助系統(tǒng)進(jìn)行了類比分析，舉一反三，采取對機(jī)組進(jìn)風(fēng)口搭設(shè)臨時擋風(fēng)板、增加探測元件延時、旁通機(jī)撬風(fēng)機(jī)失敗停機(jī)信號、旁通機(jī)撬壓差變送器超量程停機(jī)信號、旁通機(jī)橇壓力開關(guān)失敗停機(jī)信號等手段，使機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性能得到了全面提升。

在改造完成后透平壓縮機(jī)運(yùn)行多年來，未發(fā)生過一起機(jī)橇保護(hù)系統(tǒng)誤動作導(dǎo)致的機(jī)組關(guān)停事件，從而解決了氣田避臺期間遙控生產(chǎn)可靠性低的問題。

2.2.3 保生產(chǎn)控制

遙控生產(chǎn)期間，要保證氣田在無人狀態(tài)下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，需要滿足常規(guī)生產(chǎn)狀態(tài)的正常需求，首先要保證井口控制盤液壓油、緩釋劑、柴油等消耗類物資充足；其次避臺前盡量降低各容器液位，為應(yīng)急操作預(yù)留足夠余量，同時整合操作界面參數(shù)，減少遠(yuǎn)程操作次數(shù)，避免數(shù)據(jù)堵塞；最后測試液位控制閥、壓力控制閥等自動控制功能，測試泵類遠(yuǎn)程啟停及參數(shù)遠(yuǎn)程修改功能，恢復(fù)系統(tǒng)保護(hù)信號，保證遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控和隨時可操作狀態(tài)。

2.2.4 保應(yīng)急處置

由于避臺期間人員全部撤離，所有人為啟動裝置如現(xiàn)場火災(zāi)手動站、棄平臺手動站等應(yīng)置于旁通狀態(tài)，減少意外碰撞造成的非必要緊急關(guān)停因素。如真實(shí)發(fā)生應(yīng)急情況，應(yīng)有全面充分的應(yīng)對策略，根據(jù)實(shí)際情況分層次采取相應(yīng)措施，秉持“局部問題局部處理，重大問題全面關(guān)?！钡乃悸?，既避免小事件擴(kuò)大化又有控制重大風(fēng)險的能力。以樂東22-1氣田為例，氣田根據(jù)不同工藝故障類型共梳理出14種可能的應(yīng)急情景，并制定相應(yīng)的應(yīng)急方案，遠(yuǎn)程值守人員可根據(jù)不同情形采取對應(yīng)措施，從而做到有備無患。

3 制度化成果及效益

域內(nèi)氣田投產(chǎn)10余年來，經(jīng)歷了幾十個臺風(fēng)洗禮，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時根據(jù)新情況每年開展避臺桌面推演和無預(yù)警生產(chǎn)演習(xí)，檢驗(yàn)氣田應(yīng)急處置水平，再此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化完善氣田避臺應(yīng)急程序，經(jīng)過幾十次修訂，氣田現(xiàn)已形成了一套成熟的臺風(fēng)應(yīng)急程序，并在此體系下編寫了各班組檢查執(zhí)行清單，作為應(yīng)對臺風(fēng)的具體指導(dǎo)文件和檢查指南，為臺風(fēng)期間遙控生產(chǎn)搭建起程序保障、硬件防護(hù)、應(yīng)急執(zhí)行三張網(wǎng)，近年來作業(yè)公司所屬氣田在臺風(fēng)期間生產(chǎn)關(guān)停事件大幅降低，減少天然氣損失近3 000萬m3，為臺風(fēng)期間天然氣正常保供提供了有力保障。