多元热流体项目风险评价技术的应用

白 刚，丁 宁，张文芊，钟 琳，董全忠

(1.新疆油田公司采油一厂，新疆克拉玛依 8340002.克拉玛依红山油田有限责任公司，新疆克拉玛依 834000)

1 多元热流体概况

多元热流体项目在新疆油田现场应用已有近2年时间，在国内各大油田也有过较好的尝试，是一项比较成熟的热流体注入增产措施项目。由于项目实施油田的原油粘度较高，采出率较低，为了提高驱油效率，通过复合热载体发生器将燃料(柴油、原油、天然气)与高压空气、处理过的软水混合燃烧加热，经地面管道注入油井增加油层温度及压力，来提高油田的采收率，达到增产的目的。

多元热流体发生器利用火箭发动机的高压燃烧喷射机理，将注入的燃料(天然气、柴油、原油)和氧化剂(空气)在燃烧室中密闭燃烧，依靠产生的高温高压气体(体积系数二氧化碳15.27%、氮气84.19%、氧气0.54%)将混合掺入的水汽化产生高压混合汽体，主要成分是二氧化碳、氮气、水蒸气/热水，直接注入油层。多元热流体驱油较以往锅炉注蒸汽吞吐及蒸汽驱动热采效率高、环境友好，零碳排放、高度集成，装置搬迁便利等优势。

多元热流体现场装置区主要包括天然气压缩机、空气压缩机、复合热载体发生器、加药装置、供水泵及配套的供电、供水、供气等系统，存在有火灾、爆炸、触电、机械伤害、灼烫、中毒、窒息、车辆伤害、起重伤害等危险，以及噪声污染的职业健康风险，因此，对多元热流体项目的风险识别和管控，确定风险等级，明确重点控制部位，制定有效的控制措施，降低生产事故发生概率，杜绝安全生产责任事故是十分必要的。

2 主要危险、有害因素辨识与评价

风险评价又称为安全评价。根据SY/T6631-2005《危害辨识、风险评价和风险控制推荐办法》可知，风险评价包括危险性辨识和危险性评价两个部分。危险性辨识是指利用系统工程的理论和方法，分析系统及其各要素所固有的安全隐患，提示系统的各种危险性。危险性评价是指根据危险性辨识的结果，来定性或定量的判定危险的大小及其可接受程度，同时采取各种措施减少或消除危险，并与既定的安全指标或目标相比较，判明所具有的安全水平，直到达到社会所允许的危险水平或规定的安全水平为止。风险评价不仅考虑系统内的危险物质、危险结构，而且考虑到系统的安全保障体系及其与危险物质、危险结构之间的相互作用[1]。

2.1 主要物质危险有害因素辨识与分析

本项目是使用复合热载体发生器将燃料与高压空气混合燃烧加热软水，经地面管道注入油井。在注入的同时或之前依据油藏性质从药剂舱注入化学药剂。复合热载体产生物的主要成分是氮气、二氧化碳、水蒸气和热水等物质。

本项目主要的危险有害物质：①原料：水；②辅料：原油、柴油、天然气(主要成分甲烷)、化学药剂(缓蚀剂HGY-710，主要成分季铵盐)；③产物：氮气、二氧化碳、水；④燃料不完全燃烧可能产生的一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮，原油不完全燃烧可能产生的污油。

根据《危险化学品名录》(2015版)、《高毒物品目录》(卫法监发【2003】142号)、GB50016-2014《建筑设计防火规范》、《首批重点监管的危险化学品名录》(安监总管三【2011】95号)及《易制爆危险化学品名录》(2011版)等对本项目主要原辅料进行分析和辨识，结果见表1。

表1 危险物质特性一览

2.2 过程危险有害因素分析

根据现场设备设施及运行工况，依据SY/T6631-2005《危害辨识、风险评价和风险控制推荐办法》编制了现场检查表，依次分析了以下6个过程的危害因素，见表2。

表2 其他危险有害因素分布

3 风险评价工具的应用

根据AQ8002-2007《安全预评价导则》要求，结合本工程生产工艺特点及项目的主要危险、有害因素的特点，项目划分为以下3个单元分别进行评价(表3)。

本项目风险采用定量评价-事故树分析法(FTA)。

3.1 原油储罐、柴油储罐火灾、爆炸事故树分析

储罐火灾、爆炸事故树见图1。

3.1.1最小割集

得22个最小割集：K1={X1，X15，X17}，K2={X2，X15，X17}，K3={X3，X15，X17}，K4={X4，X15，X17}， K5={X5，X15，X17}，K6={X6，X15，X17}，K7={X7，X8，X15，X17}，K8={X7，X9，X15，X17}， K9={X10，X11，X15，X17}，K10={X12，X13，X15，X17}，K11={X12， X14，X15，X17}， K12={X1，X16，X17}，K13={X2，X16，X17}，K14={X3，X16，X17}，K15={X4，X16，X17}， K16={X5，X16，X17}，K17={X6，X16，X17}， K18={X7，X8，X16 ，X17}， K19={X7，X9，X16，X17}，K20={X10，X11，X16，X17}，K21={X12，X13，X16，X17}，K22={X12，X14，X16，X17}

3.1.2结构重要度分析

因为X17在每个基本事件中都出现，所以 I(17)最大。X1、X2、X3、X4、X5、X6在含有三个基本事件的最小径集中出现2次，X7、X12 在含有四个基本事件的最小径集中出现4次，X8 、X9、X10 、X13、X14 在含有四个基本事件的最小径集中出现2次，X15、X16在含有三个基本事件的最小径集中出现 6 次，在含有四个基本事件的最小径集中出现5次。所以结构重要顺序为：Iф(17)>Iф(15)= Iф(16)>Iф(1)=Iф(2) =Iф(3)=Iф(4)=Iф(5)=Iф(6) =Iф(7)=Iф(12)>Iф(8)= Iф(9)= Iф(10) = Iф(11) =Iф(13) =Iф(14)。

图1 储罐火灾、爆炸事故树分析

对策：引起储罐火灾、爆炸的可能性有22种，易燃易爆物质蒸气达燃爆极限是最重要的环节，其余各基本事件要引起高度重视。储罐应罐体完好，密封优良，同时应采取切实有效的措施控制明火、电火花、撞击火花、静电火花、雷击火花等激发能源的产生。

3.2 天然气压缩机系统事故树分析

天然气压缩机出口压力最大可达25 MPa，压缩系统连接部位较多，压缩机的震动易造成这些部位松动，从而造成天然气泄漏，一旦压缩机房通风不良，会造成天然气积聚，极易形成爆炸性蒸气云。所以，天然气压缩系统具有压力高、压力变化频繁、易发生泄漏和火灾爆炸事故等特点。其事故树分析见图2。

3.2.1求故障树的最小径集

利用布尔代数法求得该事故的树的最小径集如下： J1={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X8} J2={X1，X2，X3，X4，X5，X7，X8} J3={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X9，X10} J4={X1，X2，X3，X4，X5，X7，X9，X10} J5={X11，X12，X13} J6={X14} J7={X14，X15，X16，X17，X18，X19，X20，X21，X22，X23，X24，X25，X26，X27，X28}

3.2.2求故障树基本事件的结构重要度

故障树的结构重要度及重要程度排序如下： Iφ(14)>Iφ(1)=Iφ(2)>Iφ(3)=Iφ(4)=Iφ(5)>Iφ(11)=Iφ(12)=Iφ(13)> Iφ(6)=Iφ(7)>Iφ(8)>Iφ(9)=Iφ(10)>Iφ(14)=Iφ(15)=Iφ(16)=Iφ(17)=Iφ(18)=Iφ(19)=Iφ(20)=Iφ(21)=Iφ(22)=Iφ(23)=Iφ(25)=Iφ(26)=Iφ(27)=Iφ(28)

对策：①加强压缩机管理，防止天然气泄漏：正确选择设备，使压缩机及其管线和附件适用于天然气介质。完善压缩机操作规程，并加强职工培训，避免发生误操作，从而避免设备损坏和泄漏的发生；②加强泄漏检测和通风，避免天然气泄漏积聚。在压缩机房设置可燃气体报警探头，每半年进行一次检验，保证其完好备用。保证通风良好，避免天然气微量泄漏时形成积聚；③加强电气设备管理，防止因电气失效形成的火灾；④加强动火管理，杜绝违章作业。

图2 天然气压缩机火灾、爆炸事故树分析

4 结语

本项目存在火灾、爆炸、容器爆炸、触电、机械伤害、灼烫、车辆伤害、起重伤害等危险有害因素。通过相关HSE工具的使用，对项目进行风险评价后提出防范措施，对本项目消除或降低潜在危险的风险十分重要，对后续该项目工业化推广意义重大。

[1] 李清，曲作明，王刚.二氧化碳驱油风险评价技术的筛选与应用[J].吉林劳动保护，2011(S1)：394-398.