石油天然氣勘探開發(fā)過(guò)程中潛在事故分析和評(píng)估

1、石油天然氣勘探開發(fā)過(guò)程中潛在事故分析和評(píng)估 開展危險(xiǎn)源辨識(shí)，主要目的是查找潛在的事故，并對(duì)其進(jìn)行分析和評(píng)估，確定危險(xiǎn)有害因素的危險(xiǎn)等級(jí)，便于制定有針對(duì)性的控制措施和應(yīng)急預(yù)案。下面介紹幾種石油天然氣勘探開發(fā)常用的事故分析和評(píng)價(jià)方法。 (一) 作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法的應(yīng)用 危險(xiǎn)因素的辨識(shí)、評(píng)價(jià)的方法很多，目前廣泛采用的方法多是作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法。它是美國(guó)的k.j.格雷厄姆(kenethj.graham)和g.f.金尼(gilbertf.kinney)研究了人們?cè)诰哂袧撛谖ｋU(xiǎn)環(huán)境中作業(yè)的危險(xiǎn)性，提出了以所評(píng)價(jià)的環(huán)境與某些作為參考環(huán)境的對(duì)比為基礎(chǔ)，將作業(yè)條件的危險(xiǎn)性作為因變量(d)，事故或危險(xiǎn)事件發(fā)生

2、的可能性(l)，暴露于危險(xiǎn)環(huán)境中的頻率(e)及危險(xiǎn)嚴(yán)重程度(c)作為變量，確定它們之間的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)公式計(jì)算的危險(xiǎn)性分值，用對(duì)照危險(xiǎn)性分值劃分的危險(xiǎn)程度等級(jí)，來(lái)確定其危險(xiǎn)程度。具體做法是： (1) 按照危險(xiǎn)因素辨識(shí)的類別和內(nèi)容，結(jié)合石油天然氣勘探開發(fā)作業(yè)過(guò)程，確定識(shí)別危險(xiǎn)有害因素的范圍和存在的危險(xiǎn)有害因素。 (2) 根據(jù)“作業(yè)條件危險(xiǎn)評(píng)價(jià)法(lec)”的基本原則，確定各個(gè)危險(xiǎn)有害因素的事故或危險(xiǎn)性事件發(fā)生的可能性分?jǐn)?shù)值(l)。 (3) 確定各個(gè)危險(xiǎn)有害因素暴露于危險(xiǎn)環(huán)境頻率的分?jǐn)?shù)值(e)。 (4) 確定各個(gè)危險(xiǎn)有害因素可能后果的分?jǐn)?shù)值(c)。 (5) 根據(jù)危險(xiǎn)等級(jí)d=l×e

3、5;c，確定各個(gè)危險(xiǎn)有害因素危險(xiǎn)等級(jí)(d)。 (6) 根據(jù)各個(gè)因素危險(xiǎn)等級(jí)，分別采取有針對(duì)性的措施。 上述l為事故或危險(xiǎn)性事件發(fā)生的可能性概率。事故或危險(xiǎn)性事件發(fā)生的可能性分?jǐn)?shù)值(l)見表5-1。 表5-1 事故或危險(xiǎn)性事件發(fā)生的可能性分?jǐn)?shù)值(l)   分?jǐn)?shù)值 事故發(fā)生的可能性 分?jǐn)?shù)值 事故發(fā)生的可能性 10 完全可以預(yù)料 0.5 很不可能，可以設(shè)想 6 相當(dāng)可能 0.2 極不可能 3 可能，但不經(jīng)常 0.1 實(shí)際不可能 1 可能性小，完全意外     e為人體暴露于危險(xiǎn)環(huán)境中的頻率(次)。暴露于危險(xiǎn)環(huán)境頻率的分?jǐn)?shù)值(e)見表5-2。 表5-2 暴露于危險(xiǎn)環(huán)境頻率

4、的分?jǐn)?shù)值(e)   分?jǐn)?shù)值 暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻率 10 連續(xù)暴露于潛在危險(xiǎn)環(huán)境 6 每日一次或數(shù)次在工作時(shí)間內(nèi)暴露 3 每周一次或偶然的暴露 2 每月一次的暴露 1 每年一次或數(shù)次出現(xiàn)潛在危險(xiǎn)環(huán)境 0.5 非常罕見地暴露 c為發(fā)生事故可能會(huì)造成的后果?？赡芎蠊姆?jǐn)?shù)值(c)見表5-3。 表5-3 可能后果的分?jǐn)?shù)值(c)   分?jǐn)?shù)值 可能后果 分?jǐn)?shù)值 可能后果 100 大災(zāi)難，許多人死亡 6 重大，手足傷殘 40 災(zāi)難，數(shù)人死亡 3 一般：輕微可恢復(fù)的傷害 15 非常嚴(yán)重，一人死亡 1 引人注意：不利安全健康 7 嚴(yán)重，軀干致殘     根據(jù)公式d=l&#

5、215;e×c，確定每個(gè)因素的危險(xiǎn)性大小。 l×e×c的值越大，說(shuō)明該系統(tǒng)危害性越大，必須加以防范，采取有效可靠的措施控制風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到允許的安全范圍(也就是人們能承受的程度)。 根據(jù)d值大小，參照表5-4確定危險(xiǎn)等級(jí) 表5-4 危險(xiǎn)等級(jí)劃分   危險(xiǎn)等級(jí) 分?jǐn)?shù)值 危險(xiǎn)程度 大于300 極其危險(xiǎn)，停產(chǎn)整改 160320 高度危險(xiǎn)，立即整改 70100 顯著危險(xiǎn)，及時(shí)整改 2070 一般危險(xiǎn)，需要觀察 小于20 稍有危險(xiǎn)，注意防止 這種方法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)便，可操作性強(qiáng)，有利于掌握企業(yè)內(nèi)部危險(xiǎn)點(diǎn)的危險(xiǎn)情況，有利于促進(jìn)整改措施的實(shí)施。問題是三種因素中事故發(fā)生的可能性只

6、有定性概念，沒有定量標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施時(shí)很可能在取值上因人而異，影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 (二) 安全檢查表法(scl)的應(yīng)用 安全檢查表法一直是一種被廣泛應(yīng)用的方法，它以其系統(tǒng)、完整的特點(diǎn)和簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)而為人們所接受。在安全檢查表評(píng)估中，所有可能導(dǎo)致危險(xiǎn)的因素都將被涉及，可以使人們對(duì)整個(gè)工廠安全狀態(tài)有著全面、系統(tǒng)的了解，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的危險(xiǎn)程度形成基本的認(rèn)識(shí)，達(dá)到從宏觀上掌握安全狀態(tài)、找出危險(xiǎn)源所在的目的。 表5-5是某天然氣采氣輸氣作業(yè)場(chǎng)站安全管理內(nèi)容檢查表的一部分；表5-6是某天然氣采氣輸氣作業(yè)場(chǎng)站在投入運(yùn)行時(shí)，對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收檢查的一部分。除此之外，還有半定量的安全檢查表，主要是事先確定判別標(biāo)準(zhǔn)，檢

7、查時(shí)根據(jù)實(shí)際確定分?jǐn)?shù)。 表5-5 安全管理檢查表(部分)   序號(hào) 檢查內(nèi)容 事實(shí)記錄 檢查結(jié)果 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 12 公司領(lǐng)導(dǎo)安全生產(chǎn)責(zé)任制站長(zhǎng)和崗位工人安全生產(chǎn)責(zé)任制     安全生產(chǎn)法第4條 3 安全生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)     安全生產(chǎn)法第19條 4 安全管理人員     安全生產(chǎn)法第19條 5 公司主要負(fù)責(zé)人、安全生產(chǎn)管理人員經(jīng)培訓(xùn)、考核合格，取得上崗資格     安全生產(chǎn)法第20條 6 特種作業(yè)人員經(jīng)考核合格，取得特種作業(yè)操作資格證書     安全生產(chǎn)法第23條 7 其他從業(yè)人員經(jīng)本單位

8、專業(yè)培訓(xùn)或委托專業(yè)培訓(xùn)，并經(jīng)考核合格，取得上崗資格     安全生產(chǎn)法第21條 8910 安全檢查制度安全教育培訓(xùn)制度各工種操作規(guī)程     安全生產(chǎn)法第17條 11 事故應(yīng)急救援組織     安全生產(chǎn)法第69條 表5-6 現(xiàn)場(chǎng)安全檢查表(部分)   序號(hào) 檢查內(nèi)容 選用標(biāo)準(zhǔn) 結(jié)果 備注 是 否 1   石油天然氣站場(chǎng)宜布置在城鎮(zhèn)和居住區(qū)的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。在山區(qū)、丘陵地區(qū)建設(shè)站場(chǎng)，宜避開窩風(fēng)地段 gb 501832004第4.0.2條       2 石油天然氣站場(chǎng)與周圍居住

9、區(qū)、相鄰廠礦企業(yè)、交通線等的防火間距，不應(yīng)小于gb 501832004第4.0.4條的規(guī)定 gb 501832004第4.0.4條       3 石油天然氣站場(chǎng)與相鄰廠礦企業(yè)的石油天然氣站場(chǎng)毗鄰建設(shè)時(shí)，其防火間距可按gb 501832004表5.2.1、表5.2.3的規(guī)定執(zhí)行 gb 501832004第4.0.5條       4 油氣井與周圍建(構(gòu))筑物、設(shè)施的防火間距應(yīng)按gb 501832004第4.0.7條的規(guī)定執(zhí)行 gb 501832004第4.0.7條       5 石油天然氣管道不得穿過(guò)與

10、其無(wú)關(guān)的建筑物 gb 501832004第6.1.5條       6 站場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備宜露天或棚式布置，受生產(chǎn)工藝或自然條件限制的設(shè)備可布置在建筑物內(nèi) gb 501832004第6.1.9條       7 井口裝置及其他設(shè)備應(yīng)做到不漏油、不漏氣、不漏電，井場(chǎng)無(wú)油污、無(wú)雜草、無(wú)其他易燃易爆物品 sy 52251994第5.1.1條       8 油氣田內(nèi)部集輸管道宜埋地敷設(shè) gb 501832004第7.1.1條       9 集氣管道應(yīng)設(shè)線路截?cái)嚅y，線路截?cái)嚅y的設(shè)置應(yīng)按現(xiàn)

11、行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范gb 50251的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行 gb 501832004第7.3.5條       10 石油天然氣生產(chǎn)裝置采用計(jì)算機(jī)控制的集中控制室和儀表控制間，應(yīng)設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和手提式、推車式氣體滅火器 gb 501832004第8.6.7條       11 滅火器應(yīng)設(shè)置在位置明顯和便于取用的地點(diǎn)，且不得影響安全疏散 gb 501402005第5.1.1條       (三) 火災(zāi)、爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法(fei)的應(yīng)用 火災(zāi)、爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法為美國(guó)道化學(xué)公司所首創(chuàng)。它以物質(zhì)系數(shù)為基礎(chǔ)，同時(shí)考

12、慮工藝過(guò)程中其他因素如：操作方式、工藝條件、設(shè)備狀況、物料處理量、安全裝置等情況的影響來(lái)計(jì)算評(píng)價(jià)單元的危險(xiǎn)度數(shù)值。因此，它主要是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中固有危險(xiǎn)的度量。在確定要評(píng)價(jià)的危險(xiǎn)單元后，用火災(zāi)爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法可以真實(shí)地量化危險(xiǎn)單元潛在的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性和事故的預(yù)期損失，并可以幫助確定減輕潛在事故的嚴(yán)重性和總損失的有效而又經(jīng)濟(jì)的途徑。 在石油天然氣勘探開發(fā)生產(chǎn)中，所處理的物料主要是易燃易爆的原油和天然氣：最主要的危險(xiǎn)因素為火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)，為了充分了解火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)性，以及一旦發(fā)生事故的危害程度，做到有的放矢。 以下以天然氣開采作業(yè)為例，選用在評(píng)價(jià)火災(zāi)、爆炸方面最具優(yōu)勢(shì)的“火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法”，

13、對(duì)采氣作業(yè)使用的甲醇儲(chǔ)罐和天然氣計(jì)量分離裝置進(jìn)行評(píng)估(見表5-7評(píng)估單位選擇)。 在評(píng)估過(guò)程中，要依據(jù)工程方案提供的有關(guān)資料數(shù)據(jù)，針對(duì)工程特點(diǎn)，按照風(fēng)險(xiǎn)分析計(jì)算程序(見圖5-1)，計(jì)算儲(chǔ)存區(qū)的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)，劃分危險(xiǎn)等級(jí)，預(yù)測(cè)火災(zāi)、爆炸事故可能導(dǎo)致的實(shí)際危害及財(cái)產(chǎn)損失。     【舉例】 1. 選取評(píng)價(jià)單元 表5-7 評(píng)估單元選擇   序號(hào) 工藝單元 確定mf的移質(zhì) 場(chǎng)所 1 用醇儲(chǔ)罐 甲醇 甲醇集中處理站 2 天然氣計(jì)量分離裝置 甲烷 集氣站 2. 甲醇儲(chǔ)罐單元火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià) 將700m3浮頂罐作為一個(gè)評(píng)價(jià)單元，預(yù)測(cè)其發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故可能導(dǎo)致的實(shí)際

14、危害及損失。 (1) 確定物質(zhì)系數(shù) 在火災(zāi)、爆炸指數(shù)計(jì)算和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)過(guò)程中，物質(zhì)系數(shù)mf是最基礎(chǔ)的數(shù)值，是表述物質(zhì)由燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸過(guò)程中釋放能量大小的內(nèi)在特性。 由道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)方法(第七版)附錄a查得甲醇的物質(zhì)系數(shù)和特性，參數(shù)見表5-8。 表5-8 甲醇的物質(zhì)系數(shù)和特性   物質(zhì)名稱 物質(zhì)系數(shù)mf 燃燒熱hc/(btu/1b×103)(j·kg-1) nfpa分級(jí) 閃點(diǎn)/() 沸點(diǎn)/() 健康危害nh 易燃性nf 化學(xué)活性/nr 甲醇 16 8.6(20×107) 1 3 0 52(11.1) 147(63.9)

15、上表確定物質(zhì)系數(shù)mf甲醇=16。 (2) 求取工藝單元危險(xiǎn)系數(shù) 一般工藝危險(xiǎn)性 a. 物料處理和輸送 由道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)方法(第七版)附錄a中查得，甲醇的易燃性nf=3，取其潛在的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)系數(shù)0.85。 b. 排放和泄漏控制 設(shè)有防火堤以防止泄漏液流到其他區(qū)域，系數(shù)取為0.50。 c. 得出一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)f1=1.00+0.85+0.50=2.35。 特殊工藝危險(xiǎn)性 a. 毒性 由道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)方法(第七版)附錄a中查得，甲醇的健康危害系數(shù)nh=1，故甲醇毒性危險(xiǎn)系數(shù)為0.2×nh=0.2×1=0.2。 b. 燃燒范圍或其附近操作

16、對(duì)nf=3的易燃液體儲(chǔ)油罐，只有在儀表或裝置失靈時(shí)，儲(chǔ)罐才處于爆炸極限范圍內(nèi)，取系數(shù)為0.50。 c. 易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的量 甲醇的密度1.11g/cm3，儲(chǔ)罐充裝系數(shù)取0.8，1座700m3儲(chǔ)罐的甲醇儲(chǔ)量為： o.8×1.11×700×103=621600kg 燃燒熱以8.6×103btu/1b(2.0×107j·kg-1)計(jì)，則單元中儲(chǔ)存的甲醇總能量為： 621600×2.2046×8.6×103=1.18×1010btu(1.2×1013j) 用儲(chǔ)罐總能量值查圖確定其危險(xiǎn)系數(shù)，系

17、數(shù)為1.20。 d. 腐蝕 儲(chǔ)罐內(nèi)部采取了防腐措施，根據(jù)類比工程，取設(shè)備腐蝕速率小于0.127mm/a，故取腐蝕系數(shù)為0.10。 e. 接頭和填料泄漏 假定儲(chǔ)罐、管道、閥門的接頭、填料連接處可能產(chǎn)生輕微泄漏，取泄漏系數(shù)為0.10。 特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)為： f2=1.00+0.20+0.5+1.20+0.10+0.10=3.1 (3) 工藝單元危險(xiǎn)系數(shù) 工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)為： f3=f1×f2=2.35×3.1=7.3 (4) 計(jì)算火災(zāi)、爆炸指數(shù)(fei) 火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)用來(lái)估計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中事故可能造成的破壞。 儲(chǔ)油的固有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)為： fei=mf×f3=1

18、6×7.3=116.8。 表5-9是fei值與危險(xiǎn)程度之間的關(guān)系。根據(jù)fei可確定評(píng)價(jià)單元的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)等級(jí)。 表5-9 fei及危險(xiǎn)等級(jí)   fei指數(shù)范圍 危險(xiǎn)等級(jí) 危險(xiǎn)等級(jí) 160 最輕 6196 較輕 97127 中等 128158 很大 159 非常大 根據(jù)表5-9可知，甲醇儲(chǔ)罐的固有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)等級(jí)為中等。 表5-10 甲醇儲(chǔ)罐單元火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算表   地區(qū)： 部門： 場(chǎng)所： 生產(chǎn)單元：甲醇儲(chǔ)罐區(qū) 工藝設(shè)備中的物料：甲醇 操作狀態(tài)：正常操作 確定mf的物質(zhì)：甲醇 1.一般工藝危險(xiǎn) 危險(xiǎn)系數(shù)范圍 采用危險(xiǎn)系數(shù) 基本系數(shù) 1.00 1.00 a

19、.放熱化學(xué)反應(yīng) 0.31.25 0.00 b.吸熱反應(yīng) 0.200.40 0.00 c.物料處理與輸送 0.251.05 0.85 d.密閉式或室內(nèi)工藝單元 0.250.90 0.00 e.通道 0.200.35 0.00 f.排放和泄漏控制 0.250.50 0.50 一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)(f1) 2.35 2.特殊工藝危險(xiǎn)     基本系數(shù) 1.00 1.00 a.毒性物質(zhì) 0.200.80 0.20 b.負(fù)壓(50ommhg=6665pa) 0.50 0.00 c.易燃范圍內(nèi)及接近易燃范圍的操作   0.30 惰性化-  未惰性化-   &#

20、160; 1.罐裝易燃液體 0.50 0.50 2.過(guò)程失?；虼祾吖收?0.30 0.00 3.一直在燃燒范圍內(nèi) 0.80 0.00 d.粉塵爆炸(見表v-7) 0.252.00 0.00 e.壓力：操作壓力/kpa(絕對(duì)壓力)；釋放壓力/kpa(絕對(duì)壓力)   0.00 f.低溫 0.200.30 0.00 g.易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的質(zhì)量物質(zhì)質(zhì)量/kg   6.2×105kg 1.工藝中的液體及氣體     2.儲(chǔ)存中的液體及氣體   1.30 3.儲(chǔ)存中的可燃固體及工藝中的粉塵     h.腐蝕與磨蝕 0.100.

21、75 0.10 i.泄漏接頭和填料 0.101.50 0.10 j.使用明火設(shè)備   0.00 k.熱油熱交換系統(tǒng) 0.151.15 0.00 l.轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備 0.50 0.00 特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)(f2) 3.1 工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)(f1×f2)=f3 7.3 火災(zāi)、爆炸指數(shù)(f3×mf=fei) 116.8 無(wú)危險(xiǎn)時(shí)系致用0.00。 (5) 暴露區(qū)域 暴露區(qū)域意味著其內(nèi)的設(shè)備將會(huì)暴露在本單元發(fā)生的火災(zāi)或爆炸環(huán)境中。 暴露區(qū)域半徑為： 0.84×0.3048×fei=0.84×0.3048×116.8=29.9(m) 暴露半徑應(yīng)

22、以儲(chǔ)罐表面向外量(700m3浮頂儲(chǔ)罐的直徑為9.5m)。 曝露區(qū)域面積則為： s=(r+r)2=(29.9+4.75)2=3770.o(m2)；     式中：r為儲(chǔ)罐半徑。 爆炸指數(shù)為116.8；暴露區(qū)域面積為3370.0m2；暴露區(qū)域半徑為29.9m；火災(zāi)爆炸影響體積為112723m3。 3. 天然氣分離計(jì)量裝置單元火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià) 表5-11 天然氣分離計(jì)量裝置單元火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算表   地區(qū)： 部門： 場(chǎng)所：集氣站 生產(chǎn)單元：天然氣計(jì)量分離裝置 工藝設(shè)備中的物料：天然氣 操作狀態(tài)：壓力操作 確定mf的物質(zhì)：甲烷 1.一般工藝危險(xiǎn) 危險(xiǎn)系數(shù)范圍 采用危險(xiǎn)系數(shù) 基本系數(shù) 1.00 1.00 a.放熱化學(xué)反應(yīng) 0.31.25 0.00 b.吸熱反應(yīng)