青海油田公司“1.01”壓縮機三級換熱器管束箱封頭閃爆事故案例分析.ppt

,青海油田公司 “1.01”壓縮機三級換熱器管束箱 封頭閃爆事故案例分析,2012-01-12,尊敬的各位領導、各位代表： 2012年1月1日16時45分，青海油田公司冷湖油田管理處南八仙試采作業(yè)區(qū)發(fā)生2#壓縮機三級換熱器管束箱封頭閃爆事故，造成一人死亡。,（一）事故發(fā)生時間 2012年1月1日16時45分。 （二）事故發(fā)生地點 青海油田冷湖油田管理處南八仙試采作業(yè)區(qū)。 （三）事故單位及班組概況 南八仙試采作業(yè)區(qū)成立于2000年2月。目前，共有職工98人，其中管理干部5人，技術干部5人，高級技師2人、技師6人。,一、基本情況,現設采油采氣班、集輸班、壓縮機班、油氣井維護班、格爾木卸油班五個班組。主要負責南八仙油氣田的采油、采氣、油氣水處理、低壓天然氣壓縮增壓、注水、注氣、供配電、供轉水、消防、供暖，以及全處的原油對外交接工作。原油生產能力4萬噸/年、天然氣生產能力1.7億立方米/年。目前作業(yè)區(qū)安全管理人員2名，分別由作業(yè)區(qū)經理和主管生產的副經理兼職；班組安全監(jiān)督員15名。 南八仙試采作業(yè)區(qū)壓縮機班現有崗位操作員工18人，實行是兩輪換，每天三班三運行。事故發(fā)生時當班人員7人。,（四）壓縮機組概況 南八仙試采作業(yè)區(qū)現有2臺天然氣壓縮機組，該壓縮機組為南八仙低壓伴生氣回收利用工程配套主要設備，其功能是將油井伴生低壓氣進行增壓處理，型號為4RDSA-3/G3516，由江鉆股份武漢壓縮機分公司組裝集成。該設備分為動力部分、換熱部分和壓縮部分。其中：動力部分為美國卡特公司生產、換熱部分為湖北天門江漢石油通用機械有限公司生產、壓縮部分為江鉆股份武漢壓縮機分公司根據南八仙油藏油井伴生氣組分和處理量需求專門設計生產。,采取三級增壓技術將油井伴生氣從0.2-0.3MPa增壓至5.0MPa，其中一級增壓至0.7MPa、二級增壓至2.0MPa、三級增壓至5.0MPa。 2010年6月至2011年8月兩臺壓縮機開一備一。2011年9月經伴生氣回收工藝流程和油井地面管網優(yōu)化后兩臺全開。截止事發(fā)時，1#壓縮機運行時間5939小時，2#壓縮機運行時間9588小時。此次事故發(fā)生在2#壓縮機，在事故發(fā)生前，該壓縮機三級換熱器發(fā)生冰堵現象，造成壓縮機停機檢修。,機組主要技術參數 進氣壓力Mpa(G)：0.2-0.3 排氣壓力 Mpa(G):5.0 進氣溫度 ：30 排氣溫度 ：50 排量 104Nm3/d: 8.18-11.42 發(fā)動機功率 KW：652 轉速 rpm:1000,壓縮機,二、事故經過,2011年12月31日11時，冷湖油田管理處南八仙試采作業(yè)區(qū)2#壓縮機三級排氣壓力升高至5.76MPa（報警高限值5.8MPa），同時出現三級換熱器后管束箱封頭滲漏（水）現象。作業(yè)區(qū)組織停機并拆下1只三級換熱器后管束箱封頭絲堵進行檢查，發(fā)現存在冰堵現象，拆除其余絲堵進行解堵作業(yè)，至2012年1月1日16時20分左右完成。進行空氣置換并經啟動前檢查后，進行閉路（?。┭h(huán)。第一次啟機，因注油器斷流（潤滑油中斷）自動停機。經排除故障，再次啟動壓縮機進行閉路（小）循環(huán)。,壓縮機在保持少量進氣的情況下運行約8分鐘后，2#壓縮機主要運行參數出現異常：三級排出壓力0.9MPa（正常0.3MPa）、溫度117（正常90），二級排出壓力2.9 MPa，安全閥起跳（正常不大于2.0MPa），溫度仍有繼續(xù)上升趨勢。張?？茩z查發(fā)現換熱器百葉窗未完全打開，進行相應的處理后返回壓縮機房。16時45分，張?？圃跈C房內聽到爆炸聲，立即按下了緊急停車按鈕后迅速跑到現場，發(fā)現陳剛仰面躺在地上，已經死亡(經分析，陳剛在梯子上檢查封頭泄漏情況）。,三、現場情況,2#壓縮機三級換熱器管束箱擋板缺失，管束箱本體向后移動了10cm；封頭正面擋板落在距爆炸點正北方57.4m處，擋板變形，擋板上缺失一只絲堵；封頭上擋板掉落在爆炸點199.6o方位119m處。,正面擋板,壓縮機管線系統勘察情況：拆開壓縮機系統卸載閥門（放空閥）、二級排氣安全閥和三級排氣安全閥，發(fā)現在二級排氣安全閥管線內有燃燒后的碳渣；在卸載閥門（放空閥）和三級排氣安全閥管線內發(fā)現有凝析油。,碳渣,凝析油,現場勘查示意圖,經分析，三級換熱器后管束箱發(fā)生爆炸后，炸飛的管束箱擋板擊中正在檢查的陳剛頭部，造成陳剛死亡。 死者：陳剛，男，40歲 1990年參加工作，現崗位為 天然氣壓縮機崗，操作證號TS6CQES06587。死亡時仰面躺在爆炸點15.9o方位6.05m處，腳朝正南。,N,四、相關情況說明,1、2#壓縮機啟動后溫度、壓力超標原因：由于壓縮機系 統空氣沒有置換干凈，空氣在系統內分段滯留，天然氣引入 機組后與空氣混合，在壓力、流速變化下產生靜電，可燃爆 炸氣體首先在壓縮機內發(fā)生閃爆（二級排出口），造成壓縮 機溫度、壓力升高; 2、壓縮機系統吹掃、置換說明：按照設計，壓縮機系統 的空氣置換分兩個步驟進行，第一是通過系統環(huán)路管線對三 級換熱系統進行吹掃置換；第二是通過盤車置換排空。,五、原因分析直接原因,1、作業(yè)區(qū)在檢修壓縮機換熱器過程中，空氣進入系統，在進行空氣置換作業(yè)過程中，使用天然氣為置換介質，且未能將空氣置換干凈，造成空氣滯留在系統內部； 2、壓縮機啟動閉路（?。┭h(huán)，天然氣進入壓縮機系統與滯留在系統內的空氣混合,形成可燃爆炸氣體； 3、可燃爆炸氣體在壓縮機系統內循環(huán)至三級換熱器后管束箱，由于流速發(fā)生變化產生靜電，導致可燃氣體閃爆，爆炸將換熱器后管束箱炸開，炸飛的管束箱正面擋板擊中正站在梯子（直梯）上檢查滲漏情況人員頭部，導致事故發(fā)生。,五、原因分析-間接原因,（一）壓縮機系統內空氣不能置換干凈及形成可燃氣體原因 在解堵作業(yè)過程中，空氣進入三級換熱器進、排氣管線、循環(huán)管線以及一級洗滌罐及緩沖罐內。當操作工人在完成絲堵緊固任務后，打開進料氣閥門，首先通過環(huán)路管線將三級換熱器進、排出管線、管束箱空氣經卸載閥（放空閥）排出，但仍有部分空氣被頂至三級排出管線。,其次通過盤車將天然氣依次引入壓縮機一、二、三級洗滌罐和緩沖罐，通過洗滌罐排污閥將空氣排出，因無檢測手段不能確定這部分空氣是否排盡。由于工藝流程設計原因，其余空氣仍然滯留在三級出口管線及管束箱內。啟動壓縮機進行閉路（?。┭h(huán)后，更多的天然氣與系統內的空氣相遇，在系統內循環(huán)、混合，形成可燃爆炸氣體。同時，可燃氣體在壓縮機系統內循環(huán)，壓力、溫度不斷升高，又由于管線內存在凝析油，致使可燃爆炸氣體點火能量下降及爆炸極限變寬。,（二）靜電產生原因 混合可燃氣體流速發(fā)生變化，產生靜電。啟動壓縮機進行閉路（小）循環(huán)后，可燃氣體通過三級換熱器，經過進口管束節(jié)流及后管束箱膨脹，流速、流向發(fā)生變化，產生靜電。,（三）換熱器后管束箱正面擋板與上擋板在爆炸后首先發(fā)生斷裂原因 換熱器制造工藝存在質量缺陷，通過查看正面擋板與上擋板斷口，發(fā)現正面擋板與上擋板焊縫連接處約有10mm沒有焊透，違反了氣焊、焊條電弧焊、氣體保護焊和高束焊的推薦坡口（GB/T9852008）以及固定壓力容器（GB/T1502008）相關規(guī)定，即：“必須采用全截面焊透的對接接頭型式”。同時焊接處有長度約2.5cm的焊接蜂窩狀氣孔段(最大氣孔長度1.4cm，氣孔面積共計4.8cm2)，導致焊接強度達不到承壓要求。,未焊透,（四）壓縮機系統設計存在缺陷 1、工藝系統設計存在缺陷：壓縮機系統流程中缺少惰性氣體置換注入口，無法進行置換操作；且提供的4RDSA-3/G3516 RDS天然氣壓縮機組服務手冊中明確“可以使用天然氣進行置換”； 2、換熱器缺少溫度調節(jié)手段：換熱器二級、三級換熱管束共用一套百葉窗，無法單獨進行溫度調節(jié)。,3、換熱器設計存在缺陷：壓縮機在冬季運行的情況下，換熱器管束易產生冰堵現象。換熱器為了達到降溫效果，采取節(jié)流設計，天然氣經三級壓縮后由管線（通徑100mm，截面積7850mm2）經前管束箱（截面積73100 mm2）進入管束產生節(jié)流（通徑20mm*15根；截面積4710 mm2），流速增加，當天然氣到達后管束箱時由于截面積增加（截面積90300mm2），天然氣體積膨脹，壓力、溫度下降，產生水合物，造成管束箱內及部分出口管束冰堵，三級排氣壓力升高至5.76MPa，絲堵出現滲漏（是此次事故發(fā)生的誘因），迫使停機檢修換熱器。,在2012年1月2日，1#壓縮機組出現三級換熱器進、排氣溫差只有31（正常大于60），三級排氣壓力達到5.47MPa，經分析管束箱可能存在冰堵，隨后停機，用蒸氣車在外部對換熱器管束進行加溫解堵。重新開機后，進、排氣溫度和壓力恢復正常，1月3日又出現類似情況，用同樣方法處理后恢復正常，再次驗證了換熱器管束存在冰堵的現象。,（五）操作規(guī)程制定不嚴謹 依據制造廠家提供的4RDSA-3/G3516 RDS天然氣壓縮機組服務手冊，編制了4RDSA-3/G3516天然氣壓縮機組操作規(guī)程。規(guī)程中對置換的描述是：“在保證安全的情況下可以使用天然氣進行置換”；“以及盤車置換時間10分鐘”。存在以下問題： 1、“在保證安全的情況下”的要求沒有可操作性； 2、規(guī)定盤車置換時間10分鐘，是技術人員通過相關數據計算得來，沒有考慮盤車作業(yè)要受人員體力等因素影響，同時也沒規(guī)定出盤車的次數。,（六）操作人員缺乏壓縮機系統空氣置換操作經驗 該壓縮機組自2010年6月投產運行至今，操作人員只進行過機組切換操作，空氣置換作業(yè)是首次進行，缺乏經驗。同時，壓縮機制造廠家在投產試車時使用天然氣置換，受此影響作業(yè)區(qū)沒有意識到天然氣置換存在的風險，未能掌握置換操作要點，作業(yè)區(qū)在引進壓縮機系統后，也沒有及時發(fā)現空氣置換流程中存在的缺陷以及運行過程中的冰堵現象。,（七）作業(yè)區(qū)未能處理好生產進度、經濟效益與安全生產之間關系 集團公司、股份公司三令五申要求做好節(jié)假日和特殊時段的安全生產工作，青海油田公司也在節(jié)前下發(fā)了關于切實做好2012年元旦、春節(jié)期間安全生產工作的通知(石油青質安2011573號)，要求在節(jié)假日期間停止風險較大的臨時作業(yè)。由于正值冬季供氣高峰，作業(yè)區(qū)只考慮盡快恢復供氣，未能遵守上級規(guī)定，在節(jié)日期間進行檢修及啟動壓縮機作業(yè)，把重要操作當作常規(guī)作業(yè)進行管理。,六、預防措施,（一）制定完善壓縮機系統冬季生產運行方案，解決和減少壓縮機換熱器冰堵現象 1、壓縮機一級進氣閥前安裝調壓閥，穩(wěn)定來料氣壓力，保證壓縮機工況穩(wěn)定； 2、增加換熱器一、二、三級進出口溫度檢測點，為判斷換熱器是否冰堵提供依據，對PLC系統進行改進，增加檢測點和歷史趨勢顯示記錄，增加壓縮機視頻監(jiān)控系統； 3、將換熱器二、三級共用的百葉窗改造為單獨百葉窗，以便單獨調節(jié)換熱溫度； 4、要求制造廠家恢復洗滌罐自動排污控制系統。,（二）完善壓縮機工藝流程 1、在壓縮機系統入口閥門處加裝惰性氣體注入口，以滿足置換作業(yè)介質要求； 2、在三級換熱器排出管線末端增設放空流程，安裝放空閥，完善壓縮機系統空氣置換流程。,（三）完善工藝管理制度 1、由制造廠家?guī)椭瓿刹僮饕?guī)程的修訂工作，依據相應技術參數、標準，制定便于崗位員工操作的規(guī)程和程序，如空氣置換，盤車操作以及異常情況處置等； 2、完善作業(yè)審批程序，對關鍵設備的開停機和檢維修作業(yè)，實施作業(yè)審批制度，堅持干部帶班作業(yè)制度，對關鍵作業(yè)要安排技術干部現場監(jiān)督和確認，確保作業(yè)安全，尤其是加強特殊時段和非正常操作管理，杜絕事故發(fā)生； 3、以HAZOP分析為手段，對油田油氣處理裝置進行風險分析，查找工藝系統中存在的潛在隱患。,（四）對壓縮機系統進行系統檢查 1、針對此次天然氣壓縮機三級換熱器集束箱制造工藝中存在的缺陷，聯系有檢測資質的專業(yè)部門，對兩臺天然氣壓縮機的焊接口進行探傷檢測，根據檢測報告結果，整改存在的安全隱患； 2、打開2#壓縮機機體，檢查閃爆對機體和系統管線的影響，確認能否正常使用； 3、1#壓縮機在未做探傷檢測及冰堵問題解決前，決定對其停用。,七、處理意見,依據中國石油天然氣股份有限公司生產安全事故責任管理人員處分暫行辦法（石油監(jiān)2008195號）、關于印發(fā)的通知（石油青質安2008254號）有關規(guī)定，對王衛(wèi)軍等相關責任人擬提出以下處理意見： 一、冷湖油田管理處處長王衛(wèi)軍、黨委書記劉毅林是安全生產第一責任人，對此次事故負重要領導責任，給予王衛(wèi)軍同志降職處分，即由正處級職務降為副處級職務；給予劉毅林同志行政記大過處分，并一次性扣款10000元。 二、冷湖油田管理處副處長、安全總監(jiān)薛全武負責生產運行、設備管理和安全環(huán)保工作，對此次事故負主要領導責任，給予薛全武同志行政記大過處分，并一次性扣款10000元。,建議：,1、鑒于江鉆股份武漢壓縮機分公司制造的壓縮機存