安全隔离工艺在长北合作区块中的应用

李 阳，闫海宪

（中国石油长庆油田第二采气厂，陕西 榆林 719000）

安全隔离工艺在长北合作区块中的应用

李 阳，闫海宪

（中国石油长庆油田第二采气厂，陕西 榆林 719000）

从安全隔离工艺的概念、类型和方法入手，阐述了长北气田一期开发过程中安全隔离工艺存在的问题和经验教训，强调了安全隔离工艺在施工、检维修中的重要性，指出了二期开发中隔离工艺的改进，也为今后长北工艺操作、检维修提供了可靠的实践依据。

安全隔离工艺；双隔断；绝对隔离；盲板

长北气田位于鄂尔多斯盆地东北部，陕西省和内蒙古自治区境内，气田面积约1 588 km2，探明储量 961×108m3,由中国石油与壳牌中国勘探与生产有限公司共同承担长北气田的开发作业任务。长北区块分为两个开发区域：第一开发区占地 1 411 km2，第二开发区占地177 km2。整体开发方案为：“丛式水平井组开发、单井放压生产；分区建设、依靠井间接替实现区块稳定；井口节流、中压集气、集中处理”。2005年7月开始开发建设，2006年11月第一口井开始投产，2010年第一区块已经开发完成，生产能力达到33×104m3，第二区块正陆续开发生产。

1 安全隔离工艺简介

一般情况下气田或油田开发的特点都是滚动式开发，即边开发边生产，这样常常会遇到生产的装置或管线和新建装置或管线的对接问题，在对接之前如何做好安全隔离工艺，是确保绝对安全，保证对接工作的顺利进行的关键；在天然气处理厂或石油化工厂等的停产检修中，有些工作涉及到动火作业，同样需要认真做好安全隔离工艺，否则可能会造成更大的安全事故和人身、财产损失。

所谓安全隔离工艺就是采用阀门或盲板把运行装置或系统相连各端的油气完全隔绝，以便使另一端的动火作业或维修作业达到施工合格条件，从而保证施工项目或维修能够安全顺利完成。

2 安全隔离工艺的类型和方法

长北合作区块开发是中石油和壳牌合作的一个项目，从项目的评估、设计、开发、施工到生产，无不融入了壳牌的一些理念和壳牌 DEP标准的一些规定，其中安全隔离工艺系统就是一个比较明显的例子。该系统的设计在CPF(中央处理厂，集中处理天然气)工艺中得到了充分的应用，在外围井丛支线、干线、阀室、清管站等工艺中也得到了部分应用（由于设计院的不同和贯彻DEP标准的不到位，一期项目中部分工艺未得到充分的应用，总有一些考虑不周的部位，这也为以后井丛的投产带来了一定的安全隐患和不便），在二期设计开发施工中，安全隔离工艺得到了较好的应用。下面主要介绍一下在壳牌DEP标准中的隔离方法。

2.1 双隔断加放空隔离

双隔断加放空的隔离方法是由两个隔断阀和隔断阀之间的放空阀或排凝阀组成，见示意图 1。这种隔离方法仅仅适用于进行一些较小的维护或维修作业，如倒盲板、更换垫片、常规检查保养等，对于一些较大的作业如检修、容器维修检查、有限空间、技术改造、动火作业等，是不适用的。对于双隔离阀本身也有要求，首先必须是密封的，不存在内漏，其次双阀必须是锁闭状态或用链条加锁，悬挂警示牌，只有这样被隔离的单元才能进行一些简单的作业。

图1 双阀隔断加放空隔离示意图 Fig. 1 Double block and bleed isolation scheme

另外，对于隔断阀的类型也有要求，即存在控制阀、蝶阀、带有执行机构的阀、止回阀和节流阀等的工艺，就不属于双隔断加放空隔离的隔离，被隔离系统的作业就不能进行，这种类型在长北CPF装置内存在不少，需要我们在做隔离措施时认真分析辨别，保证后续作业的安全。如图 2，这种隔离只能叫单阀隔离。

图2 控制阀加隔断阀隔离示意图 Fig. 2 Control valve and block valve isolation scheme

带有远控操作或自动操作的隔断阀也可以认为是双隔断加放空的隔离形式之一，但是应必备一定的条件，首先该阀的执行机构或电动马达或提供动力的的气源必须是切断的，其次该阀必须在许可作业票的控制范围内，只有这样被隔离的单元才能安全的作业（图3）。流阀的安装位置，在安全阀或者单流阀和隔离阀之间的密封管段要考虑安装安全泄压装置，在我们日常维护或大检修时，要注意鉴别管路系统的这种情况，在做隔离措施时确保安全彻底（图4）。

图3 有执行机构的双隔离示意图 Fig. 3 Double block with actuator isolation scheme

图4 双阀隔离加放空区别示意图 Fig. 4 Comparison of double block and bleed isolation

2.2 单阀隔离

在生产装置的维护保养中常常会存在单阀隔离的情况，单阀隔离只能用到常规检查和常规维护保养的作业中去。而绝对不能应用到高风险的作业当中去，如隔离阀有严重内漏，压力超过Class600磅级或者管线尺寸大于6寸，输送介质为腐蚀性的、酸性的或其他有毒液体的，均属于高风险作业。图5(a)-(b)指出了单阀隔离和非单阀隔离的区别。

图5 单阀隔离加放空区别示意图 Fig. 5 Comparison of single block and bleed isolation

2.3 绝对隔离

我们可以这样定义一个工作区域的绝对隔离，它是许多物理风险屏障的组合，包括材料上的、电能上的、辐射能上的等等，这种屏障不能被意外的或随意的移除。绝对隔离的方式有许多种，主要有适合等级的隔板、八字盲板、盲法兰、管帽、截断阀和拆除一部分管线等。

针对天然气行业，在装置的检修、改造和工程施工中，绝对隔离是必需的首选，这样才能确保绝对安全。比如进入容器作业，在工艺管线上动焊，在压缩机、泵、工艺管道或者容器的长期维修作业中等等。壳牌在绝对隔离的应用中，有一个最低要求，就是双屏障隔离，即双阀隔断加放空的要求，有些情况是不能作为屏障之一的，如止回阀隔离；单球阀或闸阀隔离；管塞或膨胀塞隔离；清管器隔离等。要确保作业区域的安全，需要我们仔细认真去辨别，去分析，去在线证实截断阀的内漏情况，去逐项落实隔离措施，看是否符合壳牌DEP绝对隔离的最低要求，去制定隔离方案，填写检查表等，这样安全才能保障。表1列出了绝对隔离的类型和最低要求，是我们制定隔离措施、选择隔离方案的重要依据。

表1 绝对隔离的最低强制要求 Table 1 Mandatory minimum requirements of absolute isolation

常规作业——是指生产和首次在线维护作业，每天的日常检查和工艺维护操作等。

非常规作业——是指建设施工、试运行和重要的维修。常常被称为“死亡”平台。

3 一期隔离工艺问题

长北合作区块开发的特点就是边开发边生产，因此后续开发的井、管线总会存在和前期开发的管线连头，在连头施工中，安全隔离工艺就显得特别突出和重要，根据上述绝对隔离的最低要求，连头作业应属于C系统的非常规作业。但在一期管道施工中，部分工艺未设计盲板隔离，这样在正常生产运行情况下，给二期管道的连头作业带来极大的风险和困难。

这里主要以 CPF外围管网系统来说明一下安全隔离工艺的应用和存在的问题，在长北一期项目中，我们建设了 CB1、CB2、CB3、CB12和 CB15五个井丛，及其井丛支线和北干线一期管道，在这些井丛井的陆续生产中，仅仅在井丛内部进行连头开井，安全隔离工艺不存在大的安全问题，图6黑色字体部分为一期项目管网图。

图6 北干线一期管道及部分井丛工艺布局简图Fig. 6 Process layout of north header phase I and part of clusters

从图6可以看出北干线上的阀室和井丛支线之间的隔离采用的是双阀隔断加放空，在二期CB4、CB5、CB6、CB14井丛开发中，各井丛支线和阀室的连头作业显得非常重要，同时存在较大风险，因为一端北干线正在生产，另一端支线需要动焊连头，如果两道隔断阀存在内漏，连头作业就难以进行，按照壳牌绝对隔离的要求，必须加装盲板，才能满足动火条件，但实际加装盲板难以实现，这也是一期设计中疏漏的一个问题。虽然在连头作业中克服困难，设置安全屏障，完成了连头工作，但还是违背了绝对隔离的原则，只能说是一种侥幸。

2010年10月份北干线一二期管道连头工作就是安全隔离工艺的一个典型案例，当时现场发现一些新的问题，如管道内有残夜、阀内漏严重等。图7是小纪汉清管站工艺简图，和北干线二期管道的连头点在清管站围墙外2 m处。

图7 做安全隔离工艺措施之前的工艺状况 Fig. 7 Process layout before absolute isolation

从图7可以看出一二期管道之间的隔离方式是双阀隔断加放空，但经过现场实地检测，阀1存在内漏，并且内漏较大，阀2也存在内漏，经过厂家在线修理，解决了内漏问题，这样阀1失效，阀2关闭，且有轻微渗漏，根据隔离原则这种隔离方式就变成了表1中B系统的单阀隔离加放空的方式，连头作业属于非常规作业。同时经过检查发现连头段管线内压力和北干线一期管道压力相同，而且连头低点位置存在大量凝析油残液，因此制定安全隔离工艺措施不但非常重要，而且工作量大，必须要考虑周全，认真制定隔离措施。

按照表1中隔离措施的要求，必须在阀2后加装盲板，但根据现场实际情况，对于DN600的法兰，加装盲板已不可能，为了进一步降低风险，将表一中现在的 B系统的隔离模式变成 A系统的隔离模式，即CPF停产，北干线一期管道放空，用隔离球替代盲板（需要说明的是隔离球在壳牌DEP的隔离规定中不能作为有效地隔离屏障，这里之所以应用是一种无奈的选择，但在实际人为操作过程中可以有效控制、监测，来保证隔离是有效性），同时在隔离球前方的压力表处注氮，进一步降低风险。

另外两路隔离是绝对隔离的，一路是拆除收球筒前的球阀，并且敞开法兰口，当阀2有少量天然气渗漏过来时，会通过这一端流向大气，而不会通过隔离球泄漏到连头作业一端；另一路双阀隔离并加装了盲板，不会有天然气泄漏过来,见图8。

这里汇总一下被隔离管段所采取的层层安全屏障：

（1）北干线一期管道泄压至零。（2）和被隔离管段直接相连三路管道隔离。（3）被隔离段排除残液，并用水彻底冲洗。

（4）被隔离段氮气置换，并合格。

（5）阀2电气双隔离，即切断电源，悬挂警示牌，阀体旋钮开关上锁。

（6）打隔离球，并专人监护，当隔离球压力变小时补充压力。

（7）被隔离段不间断充氮，保持管线内氧气含量为零。

图8 做安全隔离工艺措施之后的工艺示意图 Fig. 8 Process layout after absolute isolation

虽然这次连头的隔离方案未完全满足 DEP绝对隔离的要求，但我们最大限度的降低了风险，而这种风险的降低是付出了较大的代价，即CPF停产3天，北干线全线放空，放空的天然气量就达35万方之多，这也同时说明了安全隔离工艺的重要性和必要性。连头工作安全完成了，但也警示我们，对于一套装置或工艺系统，应在前期的设计阶段进行风险评估，不但要考虑它的完整性，而且要考虑将来发展的需要。

4 二期隔离工艺现状

在长北二期设计开发中，吸取了一期设计中存在的不足，完善了安全隔离工艺，为后续井丛开发和投产奠定了安全基础。图9显示出北干线二期管道和相关井丛阀室的安全隔离工艺示意图。

在北干线二期设计中各井丛阀室均按照隔离原则增设了八字盲板，方便了井丛支线的接入，也方便了以后的支、干线和井丛的相互隔离，起到了不可替代的安全屏障作用。

图9 北干线二期管道及各阀室安全隔离工艺示意图 Fig. 9 Absolute isolation process layout of north header phase II and valve chambers

这里需要指出一点，安全隔离工艺是应对各种工艺出现异常问题的一种措施，它做得到位与否，是需要认真识别和分析的，是需要进一步论证和完善的，确保安全隔离工艺的完整性。

5 结 语

安全隔离工艺在工厂装置的检、维修、技改施工中的重要性是显而易见的，充分认识和掌握它的概念和在实际中的应用，以应对实际工作中的各种隔离状况和工艺变化，是今后天然气安全生产的前提和保障。

［1］杨小龙,李战平,李富生.长北气田地面工程技术[J].天然气工业,2007(10):106-108.

［2］壳牌.DEP生产与维护[R].95-0250:13-17.

［3］壳牌.有效隔离程[R].1995-02:6-7.

［4］壳牌.安全系统隔离程序[R]. 1995:10-13.

［5］壳牌. DEP 31.38.01.11 管线一般要求[R].1995:5-9.

Application of Safety Isolation Process in the Changbei Project

LI Yang， YAN Hai-xian
（PetroChina Changqing Oilfield Company No.2 Gas Production Plant，Shaanxi Yulin 719000，China）

Definition, types and methods of the safety isolation process were introduced. Some experiences and problems during application of the safety isolation in phase I development of Changbei oilfield were discussed. The importance of safety isolation process during construction and maintenance was emphasized, and improvements of the safety isolation process for Changbei project phase II were pointed out, which can provide some useful experiences for other projects.

Safety isolation; Double block; Positive isolation; Blinds

TE 28

A

1671-0460（2011）07-0706-05

2011-05-16

李阳（1984-），男，陕西榆林人，助理工程师，2006年毕业于西安石油大学环境工程专业，主要从事油气田开发地面工艺研究工作。E-mail：13032960601@163.com，电话：（0912）3359569转5523。

闫海宪（1967-），男，高级工程师，1993年毕业于西安石油化工设备与机械专业，主要从事天然气开发地面建设管理工作。