聚合物驱配注系统危险有害因素分析

梁言 聂怀勇

1大庆油田安全与环境评价所

2大庆油田设计院有限公司

聚合物驱是向油层中注入一定相对分子质量的水溶性聚合物溶液，以改变油水流度比、扩大波及体积的驱油方法[1]。地面系统为了满足开发的需要，针对聚合物的性质及配注系统的参数要求，逐步形成了一套完整的聚合物驱配注系统[2]。此系统涉及的工艺环节较多、设备种类繁杂。因此，各站场生产过程中涉及的危险有害因素也各不相同。本文从聚合物配注系统涉及的物料和工艺设备等方面，对系统各个工艺环节所涉及的危险有害因素逐一进行分析，以便为设计、施工、运行管理提供技术支持[3]。

1 物料

聚合物驱配注系统常用聚合物的主要成分为聚丙烯酰胺[4]。聚丙烯酰胺干粉是一种水溶性聚合物，白色颗粒状，性质稳定，溶于水，几乎不溶于其他有机溶剂；在空气中露置易吸潮结块，与水混合后具有黏、滑特性；若散落到地面，遇水变滑容易发生人员滑倒、摔伤等意外事故。聚丙烯酰胺干粉粒径较大，一般在0.2 mm 以上，因此不具备火灾、爆炸的条件。聚丙烯酰胺本身没有毒性，但残留的丙烯酰胺单体有毒，会给员工的身体健康带来不利影响。聚丙烯酰胺干粉悬浮在空气中，对人体的健康也有影响。

2 工艺设备

目前常用的聚合物配注工艺为“集中配制、分散注入”工艺[5]。配注系统包括了聚合物母液配制与输送系统、聚合物母液注入系统、供注水系统。工艺原理流程见图1。

图1 聚合物驱配注系统工艺原理流程Fig.1 Process principle and flow of polymer flooding preparation and injection system

2.1 聚合物母液配制与输送系统

聚合物母液配制与输送系统是将聚合物干粉与配制水混合，配制成一定浓度的聚合物母液并输送至注入站的系统[6]。按照工艺流程可分为分散过程、熟化过程、外输过程三部分。聚合物母液配制与输送系统工艺流程见图2。

图2 聚合物母液配制与输送系统工艺流程示意图Fig.2 Process flow diagram of polymer mother liquor preparation and transportation system

（1）分散过程的主要设备为聚合物干粉分散装置[7]，包括了干粉供料系统、干粉下料系统、供水系统、混合液初溶系统、混合液输送系统等。聚合物干粉分散装置的主要设备为干粉密闭上料装置、干粉下料装置（干粉料斗、螺旋给料器、鼓风机和文丘里喷嘴）、供水泵、混合罐及溶液转输泵等。

干粉供料系统的干粉密闭上料装置就是由电力驱动的传送装置，若驱动设备本身或供电线路存在缺陷、人员触及带电部位等都可能引发触电伤害；上料装置运行过程中，人员误触设备的运动部位，可能引发机械伤害；在装置检、维修过程中还可能发生高处坠落和物体打击。干粉下料系统的料斗上有操作平台，人员高处作业可能发生高处坠落、物体打击；螺旋给料器、鼓风机均为电力驱动设备，可能引发触电和机械伤害。

供水系统主要是利用分散供水泵将配制用水供给分散装置的系统，供水泵的存在可能造成机械伤害和触电。泵出口管道上设有压力表，在检、维修作业时，若内部压力释放不彻底，带压操作也易造成物体打击。

混合罐是用来进行干粉初步溶解的装置，人员高处作业可能发生高处坠落、物体打击；混合罐上带有电动搅拌器，还可能引发触电和机械伤害。

溶液转输泵（螺杆泵）是将混合罐中初步溶解的聚合物溶液转输至熟化罐的设备，其主要危险有害因素为触电和机械伤害。

（2）熟化过程的主要设备是母液熟化罐。为了加速溶解，还配有电动搅拌器，可能引发触电和机械伤害。熟化罐为高架罐，置于罐间阀室顶部，人员在罐间阀室顶部和熟化罐操作平台上作业时，可能发生高处坠落和物体打击。

（3）外输过程的主要设备是母液外输泵（螺杆泵）、过滤器。外输泵的主要危险有害因素为触电、机械伤害。在过滤器更换滤袋以及检、维修过程中也存在高处作业，可能发生高处坠落和物体打击。

（4）配制厂房和料库内采用叉车进行干粉运输，操作不当也可能发生车辆伤害。聚合物干粉来料为吨袋式，在料库中分两层码放，若码放不齐、堆垛不稳或者受外力碰撞等，可能导致坍塌，造成坍塌伤害[8]。另外，聚合物干粉散落地面后潮解或聚合物溶液泄漏到地面，人员检巡检过程中，不慎踩踏，可能造成摔、扭、搓等伤害；人员进入熟化罐内作业时，如果通风不畅可能导致中毒和窒息。

2.2 聚合物母液注入系统

聚合物母液注入系统包括注入泵（带缓冲器）、配注阀组（阀门、静态混合器）、注入管线和注入井等。母液注入系统工艺流程见图3。

图3 聚合物母液注入系统工艺流程示意图Fig.3 Process flow diagram of polymer mother liquor injection system

（1）注入泵一般采用柱塞泵[9]，泵上存在运动部件，可能造成机械伤害、触电和物体打击。柱塞泵缓冲器是一种能量储蓄装置[10]，它是利用气体的压缩和膨胀来储存或释放出一部分液体，以达到减小管路中流量不均匀度、消除脉动目的的辅助设备。如果缓冲器疲劳受损、发生破裂或刺漏，可能造成物体打击事故。

（2）聚合物母液储罐为露天布置的高架罐，岗位人员在检、维修过程中，可能发生高处坠落或物体打击伤害。

（3）配注阀组主要为静态混合器及配套阀门、管线。内部压力多数在10 MPa 以上，高压介质刺出可能发生物体打击（高压刺伤）。

（4）注入管道为高压管道，若管道破裂或刺漏，高压介质刺出可能发生物体打击。

（5）注入井场的主要设备为注入井口装置。由于注入压力较大，高压介质刺出可能发生物体打击（高压刺伤）。岗位工人在井口进行人工取样、测压时，若操作不当，可能造成物体打击（高压刺伤）。

（6）在检、维修作业时，若设备及管道内部压力释放不彻底，带压操作也易造成物体打击。另外，聚合物溶液泄漏到泵房地面，人员在巡检过程中，不慎踩踏，可能造成摔、扭、搓等伤害。人员进入母液储罐内作业时，如果通风不畅可能发生中毒和窒息。

2.3 供注水系统

供注水系统分为供水系统和注水系统两部分。

（1）供水系统是为聚合物配制提供配制用水的系统[11]。其主要设备为供水泵和储水罐，供水泵的存在可能导致机械伤害、物体打击和触电危害。人员在储水罐高处作业时，可能发生高处坠落；进入罐内作业时，如果通风不畅可能发生中毒和窒息。

（2）注水系统是将注水罐内注入用水增压后输送到注入站的系统，其主要设备为注水泵、储水罐及注水管线。注水泵的存在可能造成机械伤害、物体打击和触电伤害。注水管线为高压管线，若高压介质刺出可能发生物体打击（高压刺伤）。

（3）人员在储水罐高处作业时，可能发生高处坠落；进入罐内作业时，如果通风不畅可能发生中毒和窒息。

（4）在设备以及管道检、维修作业时，若内部压力释放不彻底，带压操作也易造成物体打击。

2.4 公用工程及辅助设施

（1）供配电系统。供配电系统主要为站内配电，可能发生电气火灾、触电。当电气设备出现故障、短路、过载、接触不良、散热不良等情况时，可能发生电气火灾。在用电操作中若操作不当会引起触电，可能造成人员伤亡。变压器或电气线路绝缘、安全距离、漏电保护等防护措施失效，以及违章操作等均可能导致触电事故的发生。

（2）自控通信系统。该系统是对站场生产过程中的温度、压力、流量、液位等主要工艺参数的自动检测、控制及超限报警联锁，实现对生产过程的自动监控。仪表及通信系统失灵可能造成超压、冒罐、设备损坏，进而引发次生伤害；仪表及通信设备老化、接触不良、绝缘失效、遭受雷击等，可能导致火灾的发生。

（3）配制厂房、料库、注入泵房、注水泵房均设有天吊，生产过程中操作不当可能发生起重伤害和触电。

3 结论

通过以上分析可知，聚合物驱配注系统生产过程中可能涉及机械伤害、触电、高处坠落、物体打击（含高压刺伤）、车辆伤害、电气火灾及其他伤害等危险有害因素。因此，在系统设计、施工过程中，应该从工艺选择、平面布置、设备选择及安装、安全防护措施等方面综合考虑，对可能产生的伤害进行预防、消除或减弱，以实现本质安全，减少事故的发生，减轻事故的危害。同时，运行单位也应该制定相关规则制度、操作规程，加强安全生产管理及人员教育培训，加强设备、设施的维护保养，以保障人员及系统的安全。