某采油平台生产水处理系统投用溢油风险分析

2022-11-30卢旭东范光伟付晓雨胡凯

工业安全与环保 2022年9期

卢旭东范光伟付晓雨胡凯

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300450）

0 引言

某海上新投产油田准备投运生产水处理系统，其工作流程如下：原油系统分离出的生产水依次进入斜板除油器、气浮机、生产水缓冲罐、核桃壳给料泵、核桃壳过滤器、双介质过滤器进行处理，处理合格的生产水进入注水缓冲罐缓冲后，由注水泵注入地层；核桃壳过滤器和双介质过滤器需要定期进行反洗，反洗水由反洗水泵从注水缓冲罐供给，清洗产生的污水进入污水罐，通过污水泵输送到斜板除油器进行处理。

在生产水系统投运及试生产的过程中，生产水处理系统的设备、管道、阀门、法兰接口等可能会因为设计与实际的不相符、设备质量的可靠性不足、外力破坏、操作不当等原因导致溢油事故。另外，该油田为依托老平台开发模式，建造工期紧、人员学习时间短，同时涉及新老两个平台间的流程融合、人员融合、操作模式融合，因此相较于其他新投产油田风险更大。油田发生溢油事故将造成环境污染、生产关停，使企业声誉受到损害。因此，对该油田生产水处理系统投运及试生产期间进行溢油风险评价，针对不同的风险等级为溢油事故提出建议，为降低该油田的生产水系统投用的溢油风险提供理论指导，具有重要的工程意义。

国内外众多学者对海上采油平台的溢油风险进行了研究，其中部分学者对FPSO溢油风险，尤其是FPSO外输过程中的溢油风险展开了研究，建立了FPSO溢油风险评价体系［1-4］；部分学者总结了海上油气田投产经验，分析了常见的问题，提出了相关的解决方案［5-6］；也有相关学者针对陆地油气田长输管道的投产试运行风险进行了分析［7-9］，此外还有部分学者运用层次分析法、模糊综合评价法、BN-Bow-tie模型等方法对运行中的海上采油平台进行了溢油风险评价［10-11］。在现有文献中针对新建平台投产过程中的溢油风险评价较少，而专注于新建平台生产水处理系统投运及试生产的溢油风险分析及风险等级评价方面的研究更鲜有涉及。本文以某新建平台生产水系统投运及试生产为例，通过分析引发溢油事故的风险源，建立该油田的溢油风险评价体系，通过模糊理论方法评价溢油风险等级，为降低该油田的生产水系统投运及试运行期间的溢油风险提供参考。

1 溢油风险评价步骤

通过梳理对该油田的生产水系统各设备的设计参数与操作参数、ESD关断逻辑、相关环境数据，以及相关的管理规程、操作手册、人员管理等信息，按照风险因子的识别、评价指标体系的建立、评估方法的选择、评估等级的确定来建立评价流程［12-14］。

2 生产水系统溢油风险评价体系

对于即将投产的海上采油平台，由于发生溢油事故潜在影响因子多、随机性强，各影响因子间关联交叉复杂度高，难以确定优先等级［3，15-16］。根据调研、现场调查、参考其他溢油风险研究结果，结合本平台特点，采用层次分析法对关键因子进行归纳，建立了该平台的生产水系统溢油风险评价指标体系，如图1所示。

图1 某平台生产水系统投用及试运行溢油风险评价指标体系

3 评价指标权重确定

3.1 确定评价指标的权重

根据层次分析法理论［17-19］，以一级指标为例，采用1—9标度法得到判断矩阵为：

3.2 确定指标权重

3.3 一致性检验

计算一致性指标，如式（1）所示。

式中，n为矩阵的阶数。根据判断矩阵的阶数确定对应的平均随机一致性指标RI［20-21］，取值如表1所示。

表1 RI取值

随机一致性比率记为CR，当CR<0.1时，则可以认定该判断矩阵具有满意的一致性，公式为：

矩阵M的阶数n=5，RI=0.901，根据式（2）可计算出矩阵M的随机一致性比率CR=0.016 54<0.1，满足一致性要求，则特征向量W=（0.315 1，0.087 3，0.058 8，0.1892，0.349 6）为一级指标的权向量。同理可求得各个二级指标的权向量，最终得到该油田生产水系统溢油风险评价指标及对应的权重如表2所示。

表2 生产水系统溢油风险等级评价指标及权重

4 评价指标等级划分

利用专家调查的方法［22］，咨询10位现场技术人员，按照“小”“较小”“一般”“较高”“高”5个等级对各子因素进行评估，利用概率统计方法得到各个二级指标的隶属度如表3所示。

表3 生产水系统投用及试生产评价指标的隶属度

5 模糊综合评价

以一级指标中的人员能力U1为例，可计算该指标的模糊评价矩阵为：

按照以上相同的方法，计算其他一级指标的模糊评价矩阵，整理了可得到综合模糊评价矩阵：

根据以上结果计算，可得到模糊综合评价向量为：

该评价结果中最大值为0.254 2，根据最大隶属度原则，该油田在生产水系统投用及试运行期间溢油风险等级为“较小”。

6 评价结果分析及验证

从模糊综合评价的结果来看，该油田在生产水系统投用及试运行期间的溢油风险等级为“较小”，但是其模糊系数0.254 2与“一般”等级系数0.243 1相差很小，说明该油田的在生产水系统投运及试运行期间的溢油风险有从“较小”向“一般”转化的趋势。同时，其模糊系数0.254 2与“小”等级系数0.221 4相差也不大，说明该油田的生产水系统投用及试运行期间的溢油风险也存在由“较小”向“小”提升的潜力。

从单个因素的评价结果来看，管理水平与环境因素的模糊系数分别为0.334与0.415，其隶属度等级处于“小”；人员能力与仪控设备的模糊系数分别为0.321与0.274，其隶属度等级处于“较小”；现场设备的模糊系数为0.288，其隶属度等级处于“一般”。可见，现场设备的溢油风险较高，需要加强对现场设备的管理，尽量从本质上降低现场设备的溢油风险；同时需要提高现场人员的操作水平，提升仪控设备的可靠性。

为了验证模糊评价的可靠性，邀请平台相关技术人员15人对人员能力（U1）、管理水平（U2）、环境因素（U3）、现场设备（U4）、仪控设备（U5）、生产水系统溢油风险（U）等级进行问卷调查，结果如表4所示。

表4 生产水系统溢油风险主观评价投票结果

通过分析投票结果的得票率并与模糊综合评价结果对比得出，人员能力（U1）、仪控设备（U5）、生产水系统溢油风险（U）等级为“较小”的得票率均超过80%，管理水平（U2）、环境因素（U3）溢油风险等级为“小”的得票率均超过70%，现场设备（U4）溢油风险等级为“一般”的得票率超过70%。现场人员的主观评价与模糊综合评价法的评价结果具有较好的一致性，因此采用模糊综合评价法对该油田的溢油风险评价是合理可行的。

基于溢油风险评价结果及现场实际调研，为了降低该油田的生产水系统投产及试运行的溢油风险，笔者认为需要重点注意以下几点：

1）加强现场设备对空口的专项管理。该油田生产水系统中常压容器顶部有对空的压力泄放点，一旦常压容器异常满罐，极有可能从此处发生溢油事故。在投运及试生产的过程中，注意保持流程的稳定，减小压力、液位、流量的波动，另外做好信号旁通管理，确保紧急关断系统时刻处于正常状态。

2）由于污油罐、生产水缓冲罐容积较小，在生产水系统试生产的过程中，需要重点关注两罐的液位。针对污油罐建议在流程初期投用时，各设备收油均采取手动收油模式，并且长期将污油罐液位控制在600 mm左右。生产水缓冲罐的下游设备为核桃壳输送泵，该泵的排量较大，一旦该泵异常停机，需要及时切断生产水系统的进液入口，避免该罐顶部溢油。

3）加强对现场管线高、低排放点的管理，确认现场所有的高、低点均有丝堵。

4）时刻关注仪控设备的状态，投运前根据实际情况逐一分析中控系统各参数设定的合理性，在投运及试生产的过程中加强现场与中控的参数对比，防止出现假液位等情况造成溢油事故。

5）由于新建平台工期短，人员学习时间少，新员工多，需要加强员工对流程、设备、应急等知识的学习，提高操作水平，增强责任心。