长庆油气田集气站的天然气处理装置安全评价方法的研究

魏迎龙，王红梅，曹敬敏

1.西安石油大学 陕西西安 710065

2.陕西省靖边县长庆油田第一采气厂安全科，陕西榆林 718500

3.西省靖边县长庆油田第一采气厂安全科，陕西榆林 718500

0 引言

随着我国可持续发展的进一步推进，很多城市都将天然气作为主要生活燃料。人们使用天然气做饭、洗浴等等，天然气的使用在人们的生活当中起到了重要作用。油气田是天然气的主要产地，而在这些油气田中，天然气集气站又是一个重要的单元。天然气集气站在运作过程当中存在很多危险性，如：高温高压、易燃易爆等。集气站主要的对天然气进行加热、节流、分离等等一系列的工艺处理。因其在天然气生产当中的重要地位，它的安全性备受关注，目前多位学者都在此方面做了大量的研究。杨子海等人对川中天然气净化处理装置的腐蚀问题做了深入的研究，并提出了相应的对策[1]；王家荣对绕管式换热器在天然气处理装置中的应用做了深入的研究[2]。本文采用了目前常用的爆炸指数法，即F&FI方法评估了长庆油气田的天然气集气站处理装置的安全性。该方法是一种很好的安全评价方法，它主要是以以往事故的资料为依据来进行安全评价的，它考虑了天然气处理装置工艺工程的危险性，并且计算处理装置的单元火灾、爆炸指数等等。

1 评价方法

F&FI评价方法一般是建立在大量的事故实验数据的基础上，它是以单元中的物质系数作为初始数据，使用一般的工艺危险系数和特殊工艺文献系数来分别表示事故影响损害的最主要的因素和事故发生概率的主要影响因素，它们之间的乘积即为火灾或爆炸危险的指数，也就是F&FI的值，这一值可以评价天然气生产过程当中发生事故所导致的破坏程度，并且用来确定这一事故可能会影响的区域。

2 评价内容的确定

选择90个所处不同位置，但有相同工艺、参数配置和生产原理的集气站作为评价内容，，在整个的评价过程当中，我们可以将这90个集气站简化为一个具有和它们相同配置的集气站，这样会简化很多的工作。

2.1 工艺单元的选择

集气站的天然气处理系统有多个部分组成，如：加热装置、节流装置、分离装置等，如果将这些装置单独的作为一个工艺单元来进行评价的话，由于这些部分的物料很少，评价的意义不大。因这些装置的间距很小，并且有多个管路相连，所以本文将天然气处理装置看做为一个整体，将其作为一个评价单元进行安全评价。

2.2 物料系数的确定

集气站所处理的原始气体为混合气体，在这混合气体当中甲烷是主要气体，本文设定甲烷的物质系数为21，并用它作为原始气体的物质系数来进行安全评价。

2.3 火灾和爆炸指数的确定

本文主要是通过分析天然气处理装置的工艺危险性来对工艺单元的危险系数和火灾、爆炸指数进行确定的。主要步骤为：

第一步：合理确定评价当中所需的工艺危险系数。本文基本系数取为1，排放、泄露控制的危险系数取为0.2，这样工艺危险系数为个系数之和，即为1.2；第二步：特殊工艺危险系数的确定。基本系数设定为1，毒性物质的危险系数设定为0.8，惰性化、未惰性化危险系数设定为0.3，释放危险压力系数设定为0.8，工艺中液体、气体的危险系数设定为0.5，填料危险系数及泄露接头的危险系数设定为1.5，这样，特殊工艺危险系数即为5.2；第三步：工艺单元的危险系数确定。通过计算，该值为6.24；第四步：火灾及爆炸指数的确定。通过计算，该值为131.04。

通过查阅相关手册可得，该天然气处理装置的危险等级为第四级别，这说明该装置存在很大的安全隐患。

2.4 安全措施补偿系数的确定

主要步骤为：

第一步：工艺控制补偿系数的确定。各系数如表1所示，通过求和可得工艺控制补偿系数为0.663；第二步：物质隔离补偿系数的确定。各系数如表1所示，通过计算可得物质隔离补偿系数为0.922；第三步：防火设备补偿系数的确定。如表1所示，通过计算可得防火设备补偿系数为0.903；第四步：安全装置补偿系数的确定。通过计算可得该值为0.55。

表1 评价过程系数取值

连锁装置 0.98泄露检查装置 0.98钢结构 1消防水供应系统 1特殊灭火系统 1洒水灭火系统 1水幕 1泡沫灭火装置 1手提式灭火器 0.98电缆防护 0.94其他 0.96

2.5 安全评价结果

根据上述系数，通过计算，可得集气站天然气处理装置的火灾、爆炸指数的安全评价指标，如表2所示。

表2 安全评价结果

3 评价结果分析

通过对评价结果进行综合分析，可以得出如下结果：

第一，集气站处于天然气处理装置的暴露半径当中，一旦该装置出现意外，那么整个集气站将会出现危险，可能会出现集气站工作人员的伤亡；第二，因物料的储备量和产品的需求在不同时间段有不同的状况，所以设备停产所造成的损失应与财产损失基本相同。如果集气站出现危险，那么与之相连的所有单井需要关闭，并且其内部的天然气必须全部放完，这样停产损失就会比理论公式所计算的值要大很多；第三，采取多种措施对天然气处理装置进行保护，可以使该装置的安全性能增加很多，这可以从根本上降低事故发生的概率，从而减小事故所造成的严重损失。

4 结论

通过设定各种系数，本文成功对长庆油气田集气站的天然气处理装置进行了安全评价，从评价结果可以明显看出，消除对装置有危害的预防措施要比增加哪些安全措施更为有效，它可以大大降低可能导致的财产损失，所以，在对设备的日常管理当中，需要严格地按照设备的操作规范进行操作，决不可未经领导批准擅自修改操作规范。对于那些容易引起腐蚀或产生泄露的部分需要定期实施检查，发现问题立即解决。应当加大在安全措施方面的投入力度。在新的天然气处理装置建设之前需要对其进行安全评价，这样可以有效地避免恶性事故的发生。

[1]杨子海，李静，刘刚，全江.川中天然气净化处理装置腐蚀因素及对策分析[J].石油与天然气化工，2005，34(5)：389-393.

[2]王家荣.绕管式换热器在天然气处理装置中的应用[J].集输处理，2011，30(10)：54-55.