天然氣輸氣站場(chǎng)的風(fēng)險管理

大慶石油學(xué)院報第31卷第1期2007年2月JOURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTEVol 31 No. 1 Feb. 2007天然氣輸氣站場(chǎng)的風(fēng)險管理劉揚,張艷2,李廣良3,金立君1,.大慶石油學(xué)院石油工程學(xué)院黑龍江大慶163318;2.大慶石油學(xué)院機械科學(xué)與工程學(xué)院,黑龍江大慶163318;3.中國石油天然氣股份有限公司管道蘭成渝輸油分公司四川成都610036;4.大慶油田技術(shù)培訓中心化機系黑龍江大慶163255)摘要以風(fēng)險管理技術(shù)和風(fēng)險評價(jià)模型為基礎結合我國天然氣輸氣站場(chǎng)設計、施工、運行時(shí)的工況遵循我國輸氣站場(chǎng)技術(shù)標準和安全規范建立輸氣站場(chǎng)的鳳險管理模型包括輸氣站場(chǎng)位置及環(huán)境、站內埋地管道、地面壓力設備、轉設備、站內閥門(mén)、儀器儀表、工藝流程、站內甲烷泄漏、站場(chǎng)安全系統等9個(gè)部分提岀了輸氣站場(chǎng)風(fēng)險標準及可接受性準則給出了風(fēng)險控制的措施關(guān)鍵詞天然氣;輸氣站場(chǎng);風(fēng)險管理中圖分類(lèi)號TE88文獻標識碼:A文章編號:000-1891(2007)1-0064-0420世紀80年代末至90年代初各種獨立的風(fēng)險管理逐步形成了比較系統的理論和方法.1995年我國的一些管道工程技術(shù)專(zhuān)家也開(kāi)始關(guān)注國外管線(xiàn)風(fēng)險技術(shù)的發(fā)展并逐步介紹到國內同時(shí)結合我國管道輸送實(shí)際工況而制定的管道風(fēng)險管理體系也逐步應用于實(shí)際生產(chǎn).通常將天然氣輸氣站場(chǎng)作為天然氣輸送管道的一部分進(jìn)行風(fēng)險評價(jià)然而輸氣站場(chǎng)的功能和站內的設備相對于輸氣管道復雜許多筆者以風(fēng)險管理技術(shù)為基礎建立天然氣輸氣站場(chǎng)的風(fēng)險管理模型給出了主要影響因素的分值并將其應用于某段管道的5座工藝站場(chǎng)的風(fēng)險評價(jià)1風(fēng)險管理技術(shù)1.1相對風(fēng)險分值在管道風(fēng)險管理方面比較完整的方法是 MUHLBAUER W K提岀的指數評分法,該方法容易掌握便于推廣、較系統全面可由工程技術(shù)人員、管理人員、操作人員共同參與評分,集中多方面的意見(jiàn).該方法評價(jià)所得的相對風(fēng)險系數越高其風(fēng)險越小這與通常翰氣站場(chǎng)數據采集習慣不一致.為此將對其評分規則作適當修改,以形成種與通常習慣一致的評分法即評分值越高風(fēng)險越大站地運站儀站站安輸氣站場(chǎng)內設備種類(lèi)繁多工藝復雜且各自相對獨立場(chǎng)內面轉內器內內全位埋壓設閥儀工甲與如果直接套用油氣管道的風(fēng)險評價(jià)模型并不合適.根據輸置地力備門(mén)表藝烷消及管設氣站場(chǎng)的特點(diǎn)、失效分析及重大風(fēng)險源辨識技術(shù)21給出輸氣站場(chǎng)的風(fēng)險管理模型見(jiàn)圖1)圖1中輸氣站場(chǎng)風(fēng)險的相對風(fēng)險評價(jià)值是9個(gè)風(fēng)險評價(jià)指標的評分值之和該值滿(mǎn)「單壓?jiǎn)我蛩仫L(fēng)險加權值分為100分每個(gè)風(fēng)險評價(jià)指標的評分值為單項評分(滿(mǎn)分相對風(fēng)險評價(jià)值100分)與其加權值的乘積.其中輸氣站場(chǎng)位置及環(huán)境內埋地管道、地面壓力設備、運轉設備、站內閥門(mén)儀器儀表中國煤化工風(fēng)險管理模型工藝流程、站內甲烷泄漏、站場(chǎng)安全系統的權值分別為CNMH%10%,15%,10%,攸稿日期2006-06-25審稿人李偉編輯狂志平作者簡(jiǎn)介瀏撇1957-)男博士博士生導師教授主要從事油田地面工程優(yōu)化與節能降耗技術(shù)方面的硏究.第1期劉揚等天然氣輸氣站場(chǎng)的風(fēng)險管理10%站場(chǎng)的系統風(fēng)險值由相對風(fēng)險評價(jià)值經(jīng)站場(chǎng)的重要性修正系數修正后得到.根據站場(chǎng)在整個(gè)輸氣管網(wǎng)中的功能不同包括礦區進(jìn)氣、多條管線(xiàn)進(jìn)站或出站、大用戶(hù)和倒輸、屬干線(xiàn)站、屬支線(xiàn)站、清管站、閥室等確定輸氣站場(chǎng)的重要性修正系數(1)腧氣站場(chǎng)位置及環(huán)境.主要考慮因素輸氣站場(chǎng)位置(70分ⅹ包括與居民區(10分)相鄰廠(chǎng)礦8分)鐵路(6分)公路(5分入電力線(xiàn)7分)架空通信線(xiàn)5分)35kV及以上獨立變電所的距離5分)公眾教育及法制觀(guān)念24分))以及輸氣站場(chǎng)環(huán)墩30分Ⅹ包括放空管的點(diǎn)火裝置(10分)天然氣的排放速率(10分)排污設施條代〔6分)排污地點(diǎn)(4分))評價(jià).輸氣站場(chǎng)位置選擇應符合池地勢平緩、開(kāi)闊洪電、給水排水、生活及交通方便應避開(kāi)山洪、滑坡等不良工程地質(zhì)地段及其它不宜設站的地方盧附近工業(yè)、企業(yè)、倉庫、火車(chē)站及其它公用設施的安全距離應符合現行國家標準的有關(guān)規定.站場(chǎng)內應設有生產(chǎn)操作和設備檢修的作業(yè)通道及行車(chē)通道并有車(chē)行道與外界公路相通(2)站內埋地管道.主要考慮因素埋地金屬腐蝕3々30分￥包括土壤腐蝕性(8分)外防腐涂層分)陰極保護(8分)其它埋地金屬(3分)干擾電流(3分)),管道內腐蝕(10分X包括介質(zhì)腐蝕(6分)內防腐措施(4分))系統安全10分Ⅹ包括系統安全系數6分)超壓放空系統4分))管道設計5分包括設計人員水平(3分)設計審查(2分))管道施工(15分X包括施工檢驗4分)材料使用記剝3分)連接點(diǎn)檢測3分)回填2分)涂層補口2分)系統水壓試驗1分)),管道材質(zhì)(10分),管道年齡5分)及管道維護操作(15分ⅸ包括工作文件(2分)維護人員(5分)維護規程(5分)維護方式(3分))(3)地面壓力設備.針對分離器、過(guò)濾器、除塵器、清管設備等主要考慮大氣腐蝕(10分X包括大氣條仵(4分)外防腐措施(6分))內腐蝕(10分Ⅹ包括處理介質(zhì)(6分)內防腐措施(4分)),設備材質(zhì)(10分)壓力設備工作條件15分X包括承壓能力5分)使用頻率4分)使用年限(6分))設備設計5分Ⅹ包括設計人員水平3分)設計審查(2分))設備施工(10分Ⅹ包括施工檢驗6分)材料使用記剝4分))安全及維護保養40分Ⅹ包括安全泄壓裝置(10分)操作人員水平(10分)工作文件(5分)維護人員水平5分)維護規程5分)維護方式5分)(4)運轉設備.主要考慮因素大氣腐蝕10分Ⅹ包括大氣條代(5分)外防腐措施5分))內腐蝕(15分Ⅹ包括處理介質(zhì)(10分)內防腐措施(5分))軸潤滑(20分),設備安裝(15分),設備工作條件15分Ⅹ包括使用頻率(5分入使用條件10分))設備維護操作(25分Ⅹ包括操作人員水平(5分)工作文(5分)維護人員水平3分)維護規程5分)維護方式(7分))5)站內閥門(mén).主要考慮因素惘門(mén)承壓能力10分)閥門(mén)材質(zhì)10分)閥門(mén)腐蝕狀況(15分￥包括大氣條仵(5分)閥門(mén)油漆5分)輸送介質(zhì)5分))閥門(mén)維護保養(55分Ⅹ包括連接法蘭泄漏(5分)閥門(mén)內膩5分)閥門(mén)外派5分)開(kāi)關(guān)靈活度5分)閥體銹蝕程度(5分)閥門(mén)螺杄銹蝕程度(5分)電動(dòng)調節閥10分)操作記剝4分)維護規程(6分)維護方式(5分))閥門(mén)使用年限10分)6)儀器儀表.主要考慮因素器儀表運行維護(50分X包括操作人員水平(10分)工作文件(5分)維護規程10分)維護人員水平(15分)維護方式(10分)),儀器儀表所處位置(10分)大氣腐蝕10分Ⅹ包括大氣條俫5分)儀表油漆5分))工作條代30分Ⅹ包括環(huán)境溫度(10分)輸入電流(15分)測量參數5分)7)工藝流程.主要考慮因素輸氣站場(chǎng)管網(wǎng)的安全運彳沾場(chǎng)不氣整改30分X包括閥門(mén)的維護保養10分)計量設備的維護與調教8分)自控單中國煤化工))站場(chǎng)停氣整改(40分Ⅹ包括分離器的大修更換(10分)收/發(fā)球裝置的更換(CNMHG和更換(15分)站場(chǎng)升級改造(15分Ⅹ包括升級改造方案(6分)調整工藝流程4分入新技術(shù)的應用(5分))〔8)內甲烷泄漏.根據現場(chǎng)檢測的甲烷泄漏數據計算各類(lèi)泄漏指標進(jìn)行評分.9)安全與消防系統.主要考慮因素:站場(chǎng)的消防措施(40分Ⅹ包括站內工藝設備與道路距離(大慶石油學(xué)院學(xué)報第31卷2007年分)站場(chǎng)圍墻(?5分)消防車(chē)道(7分入滅火設施(10分)工作人員對消防器材的使用(8分)消防器材檢查5分))安全措施(60分Ⅹ包括收/發(fā)球作業(yè)方案(3分)清管作業(yè)方案(3分入干線(xiàn)閥室通風(fēng)條件〔6分)操作規程5分)通諏4分)安全責仼制3分)職工培諏3分)機械防錯裝置(5分)安全標志(10分)防雷防爆防靜電技術(shù)(10分)動(dòng)火前提條偉8分))1.2風(fēng)險控制根據輸氣站場(chǎng)風(fēng)險的相對風(fēng)險評價(jià)值即可完成輸氣站場(chǎng)的風(fēng)險評價(jià).根據評價(jià)的結果進(jìn)行分析找到風(fēng)險值偏高的因素從而提岀相應的風(fēng)險控制措施4將輸氣站場(chǎng)運營(yíng)的風(fēng)險水平控制在合理的、可接受的范圍之內以減少事故發(fā)生保證管道安全運行2應用實(shí)例某輸氣管道總長(cháng)為301.625km管道d457mm材質(zhì)為S360設計年輸氣能力為6×108m3全線(xiàn)共設置5座工藝站場(chǎng)首站、清管站、第一分輸站、第二分輸站、末站)和中間閥室.首站—未站設計采用壓力常規遞減的設計方式全線(xiàn)設計壓力為4.0MPa第一分輸站設計壓力為2.5MPa第二分輸站、末站設計壓力為1.6MPa應用輸氣站場(chǎng)風(fēng)險評價(jià)技術(shù)對工藝站場(chǎng)進(jìn)行風(fēng)險評價(jià)繪制單站風(fēng)險評價(jià)結果柱狀圖給岀單個(gè)站場(chǎng)的風(fēng)險狀況并指出威脅該站場(chǎng)安全的主要風(fēng)險要素.首站風(fēng)險評價(jià)結果見(jiàn)圖2.由圖2可見(jiàn)站場(chǎng)位置及環(huán)境、運轉設備、閥門(mén)和甲烷泄漏對站場(chǎng)影響較為嚴重當風(fēng)險評價(jià)值大于評分標準的50%時(shí)認為該風(fēng)險因素嚴重影響站場(chǎng)的安全運行須及時(shí)整改.首站中閥門(mén)風(fēng)險評價(jià)值達到總評分的65%,說(shuō)明該項指標對站場(chǎng)影響十分嚴重應列入整改及時(shí)更換泄漏及螺杄、閥體銹蝕嚴重的閥門(mén)同時(shí)應通過(guò)加強運行管理來(lái)降低站場(chǎng)風(fēng)險如嚴格設備操作規程采取自動(dòng)化控制系統配備齊全的消防設施、自動(dòng)報警設施,定期進(jìn)行檢測加強人員操作技能及應急演習和培訓力度等.首站、清管站、第一分輸站、第二分輸站、未站的輸氣管道各站場(chǎng)評價(jià)結果見(jiàn)圖3.根據圖3的各站的風(fēng)險評價(jià)值給出相應的風(fēng)險控制措施(見(jiàn)表1)表1主要風(fēng)險因素及控制措施場(chǎng)名稱(chēng)主要風(fēng)險因素險控制措施鹽漬土壤腐蝕性較強嚴格設備操作規程首站閥件內漏或滲漏定期加注優(yōu)質(zhì)潤滑劑加強巡檢可燃氣體報警器未檢測配備防護措施安全防護設施配備不足排污池周?chē)形蹪n改善排污設施保證除油污效果清管站閥件內漏或外滲漏及時(shí)排污及清管加強排污組分的監測和分析可燃氣體報警器未檢測嚴格設備檢、維修規程嚴禁設備帶故障運行居民比較密集警示標志加強巡檢第一分輸站埋地管道腐蝕嚴重加強緩蝕措施及腐蝕監測定期進(jìn)行站場(chǎng)內地下管道檢測居民比較密集設置警示標志加強巡檢第二分輸站安全防護設施配備不足健全輸氣站場(chǎng)的各項安全制度加強安全教育改善消防場(chǎng)地加強消防培訓高地震烈度嚴格設備檢、維修規程嚴禁設備帶故障運行可燃氣體報警器未檢測可燃氣體報鳘器按照規定要求進(jìn)行檢測濕陷性黃土附近有危險性建筑V凵中國煤化工考核動(dòng)計劃員工培訓有待加強CNMHG閥室內角閥滲漏嚴格設備檢、維修規程嚴禁設備帶故障運行通風(fēng)措施不完善員培訓包括技能、消防和應急能力中間閥室進(jìn)出閥室操作規程不完善人員有違章操作受到外界破壞取得當地政府和可依托救援力量的支持第1期劉揚等天然氣輸氣站場(chǎng)的風(fēng)險管理802010璧22清管站圖2首站風(fēng)險評價(jià)結果圖3輸氣站場(chǎng)及中間閥室風(fēng)險評價(jià)結果3結束語(yǔ)針對天然氣輸氣站場(chǎng)旳特點(diǎn)建立天然氣輸氣站場(chǎng)旳風(fēng)險管理模型提岀輸氣站場(chǎng)的風(fēng)險管理方法給出了站場(chǎng)失效因素評分體系其風(fēng)險評價(jià)結果可最大限度地減少突發(fā)性事故所造成的綜合經(jīng)濟損失提高站場(chǎng)運營(yíng)的安全性.參考文獻[1]潘家華.油氣管道的風(fēng)險分杌J]油氣儲運』995J43)11-15[2]劉詩(shī)飛詹予忠.重大危險源辨識及危害后果分桁M]北京北學(xué)工業(yè)出版社2004[3]任志平瀏青魏立新等.穿越輸氣管道腐蝕因素的模糊評判J]大慶石油學(xué)院學(xué)報200428(1)50-52[4]馬志祥.油氣長(cháng)輸管道的風(fēng)險管理J]油氣儲運200524(2)1-7.上接第63頁(yè))動(dòng)介質(zhì)有關(guān)的系數則有=。下標a為實(shí)驗數據,下標b為數值模擬數據將表1中實(shí)驗數據和數值模擬數據進(jìn)行擬合得出Q。=1.091Q5結論(1)屎采用對邊壁加密的網(wǎng)格選擇標準k-ε模型和加強的壁面函數,同時(shí)考慮壓力梯度的影響用SIMPLEC方法進(jìn)行壓力速度耦合應用QUCK格式對動(dòng)量方程、湍動(dòng)能方程、湍動(dòng)耗散率方程進(jìn)行離散可以得出比較滿(mǎn)意的二次節流油嘴的模擬結果.2)數值模擬結果與實(shí)驗結果吻合較好得到了數值模擬數據與實(shí)驗數據的擬合關(guān)系式表明可以通過(guò)CFD技術(shù)對壓差變化時(shí)的二次節流油嘴的流量變化進(jìn)行預測參考文獻:[1]張慶華康宜華.新型分層采油管柱與工具的研制J]石油機械20[2]王福軍。計算流體動(dòng)力學(xué)分析-CFD軟件原理與應用M]北京清mH中國煤化工CNMHG[3]雷紅霞杈龍.液壓錐閥內部流場(chǎng)的三維仿真計箅及可視化分杌J]機楲科學(xué)與技術(shù)20062X4):26-4294]姜佩東.液壓與氣動(dòng)技術(shù)M]北京高等教育出版社200017-19[5]萬(wàn)仁溥.采油工程手刪M]北京石油工業(yè)出版社200015-24