石油天然气勘探开发过程中潜在事故分析和评估

石油天然气勘探开发过程中潜在事故分析和评估 开展危险源辨识，主要目的是查找潜在的事故，并对其进行分析和评估，确定危险有害因素的危险等级，便于制定有针对性的控制措施和应急预案。下面介绍几种石油天然气勘探开发常用的事故分析和评价方法。(一) 作业条件危险性评价法的应用危险因素的辨识、评价的方法很多，目前广泛采用的方法多是作业条件危险性评价法。它是美国的k.j.格雷厄姆(kenethj.graham)和g.f.金尼(gilbertf.kinney)研究了人们在具有潜在危险环境中作业的危险性，提出了以所评价的环境与某些作为参考环境的对比为基础，将作业条件的危险性作为因变量(d)，事故或危险事件发生的可能性(l)，暴露于危险环境中的频率(e)及危险严重程度(c)作为变量，确定它们之间的函数关系。根据公式计算的危险性分值，用对照危险性分值划分的危险程度等级，来确定其危险程度。具体做法是：(1) 按照危险因素辨识的类别和内容，结合石油天然气勘探开发作业过程，确定识别危险有害因素的范围和存在的危险有害因素。(2) 根据“作业条件危险评价法(lec)”的基本原则，确定各个危险有害因素的事故或危险性事件发生的可能性分数值(l)。(3) 确定各个危险有害因素暴露于危险环境频率的分数值(e)。(4) 确定各个危险有害因素可能后果的分数值(c)。(5) 根据危险等级d=lec，确定各个危险有害因素危险等级(d)。(6) 根据各个因素危险等级，分别采取有针对性的措施。上述l为事故或危险性事件发生的可能性概率。事故或危险性事件发生的可能性分数值(l)见表5-1。表5-1 事故或危险性事件发生的可能性分数值(l)分数值事故发生的可能性分数值事故发生的可能性10完全可以预料0.5很不可能，可以设想6相当可能0.2极不可能3可能，但不经常0.1实际不可能1可能性小，完全意外e为人体暴露于危险环境中的频率(次)。暴露于危险环境频率的分数值(e)见表5-2。表5-2 暴露于危险环境频率的分数值(e)分数值暴露于危险环境的频率10连续暴露于潜在危险环境6每日一次或数次在工作时间内暴露3每周一次或偶然的暴露2每月一次的暴露1每年一次或数次出现潜在危险环境0.5非常罕见地暴露c为发生事故可能会造成的后果。可能后果的分数值(c)见表5-3。表5-3 可能后果的分数值(c)分数值可能后果分数值可能后果100大灾难，许多人死亡6重大，手足伤残40灾难，数人死亡3一般：轻微可恢复的伤害15非常严重，一人死亡1引人注意：不利安全健康7严重，躯干致残根据公式d=lec，确定每个因素的危险性大小。lec的值越大，说明该系统危害性越大，必须加以防范，采取有效可靠的措施控制风险，达到允许的安全范围(也就是人们能承受的程度)。根据d值大小，参照表5-4确定危险等级表5-4 危险等级划分危险等级分数值危险程度大于300极其危险，停产整改160320高度危险，立即整改70100显著危险，及时整改2070一般危险，需要观察小于20稍有危险，注意防止这种方法的特点是简便，可操作性强，有利于掌握企业内部危险点的危险情况，有利于促进整改措施的实施。问题是三种因素中事故发生的可能性只有定性概念，没有定量标准。实施时很可能在取值上因人而异，影响评价结果的准确性。(二) 安全检查表法(scl)的应用安全检查表法一直是一种被广泛应用的方法，它以其系统、完整的特点和简单易行的优点而为人们所接受。在安全检查表评估中，所有可能导致危险的因素都将被涉及，可以使人们对整个工厂安全状态有着全面、系统的了解，对各个子系统的危险程度形成基本的认识，达到从宏观上掌握安全状态、找出危险源所在的目的。表5-5是某天然气采气输气作业场站安全管理内容检查表的一部分；表5-6是某天然气采气输气作业场站在投入运行时，对其进行验收检查的一部分。除此之外，还有半定量的安全检查表，主要是事先确定判别标准，检查时根据实际确定分数。表5-5 安全管理检查表(部分)序号检查内容事实记录检查结果依据标准12公司领导安全生产责任制站长和岗位工人安全生产责任制安全生产法第4条3安全生产管理机构安全生产法第19条4安全管理人员安全生产法第19条5公司主要负责人、安全生产管理人员经培训、考核合格，取得上岗资格安全生产法第20条6特种作业人员经考核合格，取得特种作业操作资格证书安全生产法第23条7其他从业人员经本单位专业培训或委托专业培训，并经考核合格，取得上岗资格安全生产法第21条8910安全检查制度安全教育培训制度各工种操作规程安全生产法第17条11事故应急救援组织安全生产法第69条表5-6 现场安全检查表(部分)序号检查内容选用标准结果备注是否1石油天然气站场宜布置在城镇和居住区的全年最小频率风向的上风侧。在山区、丘陵地区建设站场，宜避开窝风地段gb 501832004第4.0.2条2石油天然气站场与周围居住区、相邻厂矿企业、交通线等的防火间距，不应小于gb 501832004第4.0.4条的规定gb 501832004第4.0.4条3石油天然气站场与相邻厂矿企业的石油天然气站场毗邻建设时，其防火间距可按gb 501832004表5.2.1、表5.2.3的规定执行gb 501832004第4.0.5条4油气井与周围建(构)筑物、设施的防火间距应按gb 501832004第4.0.7条的规定执行gb 501832004第4.0.7条5石油天然气管道不得穿过与其无关的建筑物gb 501832004第6.1.5条6站场生产设备宜露天或棚式布置，受生产工艺或自然条件限制的设备可布置在建筑物内gb 501832004第6.1.9条7井口装置及其他设备应做到不漏油、不漏气、不漏电，井场无油污、无杂草、无其他易燃易爆物品sy 52251994第5.1.1条8油气田内部集输管道宜埋地敷设gb 501832004第7.1.1条9集气管道应设线路截断阀，线路截断阀的设置应按现行国家标准输气管道工程设计规范gb 50251的有关规定执行gb 501832004第7.3.5条10石油天然气生产装置采用计算机控制的集中控制室和仪表控制间，应设置火灾报警系统和手提式、推车式气体灭火器gb 501832004第8.6.7条11灭火器应设置在位置明显和便于取用的地点，且不得影响安全疏散gb 501402005第5.1.1条(三) 火灾、爆炸指数评价法(fei)的应用火灾、爆炸指数评价法为美国道化学公司所首创。它以物质系数为基础，同时考虑工艺过程中其他因素如：操作方式、工艺条件、设备状况、物料处理量、安全装置等情况的影响来计算评价单元的危险度数值。因此，它主要是对生产过程中固有危险的度量。在确定要评价的危险单元后，用火灾爆炸指数评价法可以真实地量化危险单元潜在的火灾、爆炸危险性和事故的预期损失，并可以帮助确定减轻潜在事故的严重性和总损失的有效而又经济的途径。在石油天然气勘探开发生产中，所处理的物料主要是易燃易爆的原油和天然气：最主要的危险因素为火灾、爆炸危险，为了充分了解火灾、爆炸的危险性，以及一旦发生事故的危害程度，做到有的放矢。以下以天然气开采作业为例，选用在评价火灾、爆炸方面最具优势的“火灾、爆炸危险指数评价法”，对采气作业使用的甲醇储罐和天然气计量分离装置进行评估(见表5-7评估单位选择)。在评估过程中，要依据工程方案提供的有关资料数据，针对工程特点，按照风险分析计算程序(见图5-1)，计算储存区的火灾、爆炸危险指数，划分危险等级，预测火灾、爆炸事故可能导致的实际危害及财产损失。【举例】1. 选取评价单元表5-7 评估单元选择序号工艺单元确定mf的移质场所1用醇储罐甲醇甲醇集中处理站2天然气计量分离装置甲烷集气站2. 甲醇储罐单元火灾、爆炸危险指数评价将700m3浮顶罐作为一个评价单元，预测其发生火灾、爆炸事故可能导致的实际危害及损失。(1) 确定物质系数在火灾、爆炸指数计算和危险性评价过程中，物质系数mf是最基础的数值，是表述物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸过程中释放能量大小的内在特性。由道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法(第七版)附录a查得甲醇的物质系数和特性，参数见表5-8。表5-8 甲醇的物质系数和特性物质名称物质系数mf燃烧热hc/(btu/1b103)(jkg-1)nfpa分级闪点/()沸点/()健康危害nh易燃性nf化学活性/nr甲醇168.6(20107)13052(11.1)147(63.9)上表确定物质系数mf甲醇=16。(2) 求取工艺单元危险系数 一般工艺危险性a. 物料处理和输送由道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法(第七版)附录a中查得，甲醇的易燃性nf=3，取其潜在的火灾、爆炸危险系数0.85。b. 排放和泄漏控制设有防火堤以防止泄漏液流到其他区域，系数取为0.50。c. 得出一般工艺危险系数f1=1.00+0.85+0.50=2.35。 特殊工艺危险性a. 毒性由道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法(第七版)附录a中查得，甲醇的健康危害系数nh=1，故甲醇毒性危险系数为0.2nh=0.21=0.2。b. 燃烧范围或其附近操作对nf=3的易燃液体储油罐，只有在仪表或装置失灵时，储罐才处于爆炸极限范围内，取系数为0.50。c. 易燃及不稳定物质的量甲醇的密度1.11g/cm3，储罐充装系数取0.8，1座700m3储罐的甲醇储量为：o.81.11700103=621600kg燃烧热以8.6103btu/1b(2.0107jkg-1)计，则单元中储存的甲醇总能量为：6216002.20468.6103=1.181010btu(1.21013j)用储罐总能量值查图确定其危险系数，系数为1.20。d. 腐蚀储罐内部采取了防腐措施，根据类比工程，取设备腐蚀速率小于0.127mm/a，故取腐蚀系数为0.10。e. 接头和填料泄漏假定储罐、管道、阀门的接头、填料连接处可能产生轻微泄漏，取泄漏系数为0.10。特殊工艺危险系数为：f2=1.00+0.20+0.5+1.20+0.10+0.10=3.1(3) 工艺单元危险系数工艺单元危险系数为：f3=f1f2=2.353.1=7.3(4) 计算火灾、爆炸指数(fei)火灾、爆炸危险指数用来估计生产过程中事故可能造成的破坏。储油的固有火灾、爆炸危险指数为：fei=mff3=167.3=116.8。表5-9是fei值与危险程度之间的关系。根据fei可确定评价单元的火灾、爆炸危险等级。表5-9 fei及危险等级fei指数范围危险等级危险等级160最轻6196较轻97127中等128158很大159非常大根据表5-9可知，甲醇储罐的固有火灾、爆炸危险等级为中等。 表5-10 甲醇储罐单元火灾、爆炸危险指数计算表地区：部门：场所：生产单元：甲醇储罐区工艺设备中的物料：甲醇操作状态：正常操作确定mf的物质：甲醇1.一般工艺危险危险系数范围采用危险系数基本系数1.001.00a.放热化学反应0.31.250.00b.吸热反应0.200.400.00c.物料处理与输送0.251.050.85d.密闭式或室内工艺单元0.250.900.00e.通道0.200.350.00f.排放和泄漏控制0.250.500.50一般工艺危险系数(f1)2.352.特殊工艺危险基本系数1.001.00a.毒性物质0.200.800.20b.负压(50ommhg=6665pa)0.500.00c.易燃范围内及接近易燃范围的操作0.30惰性化- 未惰性化-1.罐装易燃液体0.500.502.过程失常或吹扫故障0.300.003.一直在燃烧范围内0.800.00d.粉尘爆炸(见表v-7)0.252.000.00e.压力：操作压力/kpa(绝对压力)；释放压力/kpa(绝对压力)0.00f.低温0.200.300.00g.易燃及不稳定物质的质量物质质量/kg6.2105kg1.工艺中的液体及气体2.储存中的液体及气体1.303.储存中的可燃固体及工艺中的粉尘h.腐蚀与磨蚀0.100.750.10i.泄漏接头和填料0.101.500.10j.使用明火设备0.00k.热油热交换系统0.151.150.00l.转动设备0.500.00特殊工艺危险系数(f2)3.1工艺单元危险系数(f1f2)=f37.3火灾、爆炸指数(f3mf=fei)116.8 无危险时系致用0.00。(5) 暴露区域暴露区域意味着其内的设备将会暴露在本单元发生的火灾或爆炸环境中。暴露区域半径为：0.840.3048fei=0.840.3048116.8=29.9(m)暴露半径应以储罐表面向外量(700m3浮顶储罐的直径为9.5m)。曝露区域面积则为：s=(r+r)2=(29.9+4.75)2=3770.o(m2)；式中：r为储罐半径。爆炸指数为116.8；暴露区域面积为3370.0m2；暴露区域半径为29.9m；火灾爆炸影响体积为112723m3。3. 天然气分离计量装置单元火灾、爆炸危险指数评价表5-11 天然气分离计量装置单元火灾、爆炸危险指数计算表地区：部门：场所：集气站生产单元：天然气计量分离装置工艺设备中的物料：天然气操作状态：压力操作确定mf的物质：