高含硫氣田開發(fā)期間地面集輸存在多項(xiàng)挑戰(zhàn)，一是高含硫天然氣介質(zhì)具有劇毒和強(qiáng)腐蝕性，硫化氫泄露風(fēng)險(xiǎn)高，安全運(yùn)行要求高；二是地處復(fù)雜山地地貌，人口稠密，管網(wǎng)布局難度大，集輸難度大；三是氣井含有地層水，特別是運(yùn)行幾年后含水量大，影響集輸管道的正常運(yùn)行，污水處理和回注難度大；四是安全環(huán)保要求高。
勝利油田元壩單井平臺(tái)較多，氣井比較分散，最邊緣站場(chǎng)距集氣總站約33km，需要采用新集輸技術(shù)工藝。元壩總體集輸技術(shù)工藝選用“改良的全濕氣加熱保溫混輸工藝”。但針對(duì)濕氣輸送過程中的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，確定了以集輸管材和緩蝕劑應(yīng)用為主要內(nèi)容的綜合防腐技術(shù)。同時(shí)配套應(yīng)用自動(dòng)控制、聯(lián)鎖關(guān)斷和環(huán)境保護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全、高效和環(huán)保開發(fā)。
防護(hù)措施及安全控制技術(shù)
高含硫天然氣含有劇毒H2S，一旦發(fā)生重大泄露事故，將對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失。因此，安全措施成為高含硫氣田開發(fā)的重中之重。
站場(chǎng)和管線布置安全措施，集氣站場(chǎng)內(nèi)凡產(chǎn)生有害氣體和可燃?xì)怏w的生產(chǎn)設(shè)施，按當(dāng)?shù)厝曜钚☆l率風(fēng)向布置在站控室或明火區(qū)的上風(fēng)側(cè)；集氣站內(nèi)考慮應(yīng)急疏散門，每站2個(gè)，一個(gè)在大門處，一個(gè)在裝置區(qū)圍墻上。緊急情況下大門不能及時(shí)打開，故在其旁邊增設(shè)小門，以便應(yīng)急逃生。
管網(wǎng)布置原則，a）沿線地勢(shì)險(xiǎn)峻、溝壑縱橫，屬典型山區(qū)、深丘地形，且穿越山澗、溝壑多?？紤]到多數(shù)路段不具備機(jī)械施工條件，選線過程中盡量利用現(xiàn)有交通條件，方便運(yùn)管、堆管、抬管、吊管、組焊以及各種施工機(jī)具的進(jìn)入；山區(qū)管線多走山瘠線、埡口，少走合水線及比較陡峭的山頂，經(jīng)過梯田時(shí)盡量垂直穿過，以減少?？沧o(hù)坡工作量，并可增強(qiáng)管線的穩(wěn)定性。
自動(dòng)控制系統(tǒng)的投用
元壩氣田17億立方米/年試采工程地面集輸工程的自動(dòng)控制系統(tǒng)采用以計(jì)算機(jī)為核心的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)，該系統(tǒng)將達(dá)到在調(diào)度控制中心完成對(duì)全線進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)度、管理的自動(dòng)化水平。操作人員在調(diào)度控制中心通過SCADA系統(tǒng)可完成對(duì)集輸系統(tǒng)的監(jiān)控和運(yùn)行管理，沿線各站場(chǎng)可達(dá)到有人值守，無人操作的運(yùn)行管理水平，而閥室無人值守。
SCADA系統(tǒng)分為三大部分：過程控制系統(tǒng)（PCS）、安全儀表系統(tǒng)（SIS）和調(diào)度中心控制系統(tǒng)。在每個(gè)控制接點(diǎn)（站場(chǎng)和閥室）均分別設(shè)置兩套子系統(tǒng)：過程控制系統(tǒng)（PCS）、安全儀表系統(tǒng)（SIS），作為一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，掛在相同的光纖通信子網(wǎng)及5.8G無線備用網(wǎng)絡(luò)上，分別對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器和中心安全儀表系統(tǒng)上傳或下載數(shù)據(jù)。其中PCS主要負(fù)責(zé)正常的工藝流程控制和監(jiān)視，SIS則負(fù)責(zé)對(duì)超出PCS控制范圍的工藝控制對(duì)象進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)鎖保護(hù)。
泄露檢測(cè)技術(shù)
站場(chǎng)以及閥室設(shè)置點(diǎn)式紅外可燃?xì)馓锾綔y(cè)器和電化學(xué)式有毒氣體探測(cè)器以便于探測(cè)甲烷和硫化氫濃度。閥室線路截?cái)嚅y配套電子防爆管單元，可監(jiān)測(cè)管線的壓力變化情況，以推斷管線是否存在泄漏。隧道中設(shè)置開路式、紅外吸收補(bǔ)償式可燃?xì)怏w探測(cè)器和電化學(xué)式有毒氣田探測(cè)器以便于探測(cè)甲烷和硫化氫濃度。
含硫天然氣泄漏激光監(jiān)測(cè)裝置，基于調(diào)制半導(dǎo)體激光吸收光譜（TDLAS）學(xué)原理，利用二級(jí)管激光器的窄線寬和可調(diào)諧等特性，完成了用于隧道天然氣集輸管線泄漏的開放光路激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制和開發(fā)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的定標(biāo)方法設(shè)計(jì)，運(yùn)行過程中無需標(biāo)氣，提高了系統(tǒng)的可靠性，可對(duì)CH4、H2S氣體的特征吸收光譜同步實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，測(cè)量靈敏度高，測(cè)量下限達(dá)到PPM量級(jí)，由此具有微量泄漏預(yù)警技術(shù)特點(diǎn)?？杀O(jiān)測(cè)1000米范圍內(nèi)的含硫天然氣泄漏。
緊急關(guān)斷控制系統(tǒng)
緊急關(guān)作用是當(dāng)發(fā)生事故時(shí)能及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)斷，有效控制泄漏并確保人員和設(shè)備安全。緊急關(guān)斷(ESD)功能的設(shè)置，ESD功能可在發(fā)生事故的情況下確保人員和生產(chǎn)設(shè)施的安全，防止環(huán)境污染，盡量減少事故造成的影響。系統(tǒng)的關(guān)斷邏輯由安全儀表系統(tǒng)（SIS）來實(shí)現(xiàn)。ESD通過對(duì)元壩氣田含硫區(qū)塊生產(chǎn)過程中的所有關(guān)鍵參數(shù)（譬如：壓力、溫度、液位、火/氣探測(cè)設(shè)備）進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，當(dāng)檢測(cè)的安全參數(shù)超過限定值時(shí)，SIS將按照預(yù)定的ESD邏輯立即對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行操作，力爭(zhēng)將生產(chǎn)過程控制到安全的狀態(tài)，把發(fā)生惡性事故的可能性降到最低，保護(hù)人員、生產(chǎn)設(shè)備及周邊環(huán)境的安全。在站場(chǎng)進(jìn)出口設(shè)置ESD手動(dòng)按鈕，調(diào)度控制中心、集氣站控制室設(shè)置ESD手操臺(tái)，閥室設(shè)置ESD手操面板。所有的ESD手操設(shè)備均是“防誤操作”設(shè)計(jì)。
全氣田的ESD緊急關(guān)斷邏輯共分為4級(jí)：ESD-1：氣田關(guān)斷。此級(jí)關(guān)斷需觸發(fā)氣田站場(chǎng)的ESD-3級(jí)關(guān)斷。ESD-2：支線關(guān)斷。此級(jí)關(guān)斷需觸發(fā)此支線沿線站場(chǎng)的ESD-3級(jí)關(guān)斷。ESD-3：集氣站保壓關(guān)斷。生產(chǎn)流程以及輔助流程均關(guān)斷，是否啟動(dòng)放空需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，必須由站場(chǎng)指定的操作人員手動(dòng)確認(rèn)后觸發(fā)。ESD-4：?jiǎn)卧P(guān)斷。各工藝單元關(guān)斷。
安全泄放系統(tǒng)
為保護(hù)站場(chǎng)內(nèi)的各種承壓設(shè)備及滿足管道事故泄放需要，對(duì)可能超壓的設(shè)備、管道設(shè)置安全閥及放空系統(tǒng)，放出的氣體進(jìn)入火炬系統(tǒng)燃燒。
集氣站場(chǎng)的所有工藝設(shè)備、管道放空均進(jìn)入火炬系統(tǒng)焚燒后排放。集氣干線緊急關(guān)斷后，如果需要放空泄壓進(jìn)行維修作業(yè)，管道中的含硫化氫天然氣必須通過站場(chǎng)的火炬系統(tǒng)放空，嚴(yán)禁高含硫化氫的天然氣不經(jīng)火炬焚燒冷放?；鹁嬖O(shè)施包括火炬筒體、塔架、長(zhǎng)明燈、點(diǎn)火系統(tǒng)等裝置。為了防止空氣進(jìn)入火炬筒體內(nèi)發(fā)生爆炸事故，火炬筒體內(nèi)通入燃料氣作為密封氣體。
為了預(yù)防事故狀態(tài)下設(shè)備因超壓造成破裂，引發(fā)更大事故，按照安全閥設(shè)置規(guī)定要求，在操作過程中可能超壓的壓力容器上均設(shè)置安全閥，安全閥的泄放量、定壓、背壓、校驗(yàn)和維護(hù)均按規(guī)定執(zhí)行。為在事故發(fā)生的第一時(shí)間對(duì)事故可能影響區(qū)域內(nèi)的村民進(jìn)行報(bào)警和通知。
含硫污水運(yùn)輸、裝卸過程中安全措施
本工程設(shè)計(jì)有2臺(tái)密閉污水罐車?yán)\(yùn)含硫污水，卸車過程自動(dòng)向水罐補(bǔ)氮?dú)?；裝車過程的天然氣回氣密閉流程，確保含硫天然氣不外泄。污水罐設(shè)計(jì)有液位連續(xù)監(jiān)測(cè)，高液位聲光報(bào)警，連鎖關(guān)閉裝車泵。
在污水站和注水站裝卸車區(qū)域均配置有固定式H2S監(jiān)測(cè)儀，24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)H2S濃度，監(jiān)測(cè)儀探頭置于現(xiàn)場(chǎng)H2S易泄漏區(qū)域，主機(jī)安裝于遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室。配備移動(dòng)式H2S監(jiān)測(cè)儀，正壓式呼吸器和檢修時(shí)用的現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)機(jī)等，以降低或消除含硫氣體對(duì)操作人員健康危害。
污水管線防水擊和防泄漏的安全措施
用流體模擬軟件模擬污水收集過程和水擊情況，在分離器出口設(shè)置水力控制閥和安全閥，事故時(shí)的污水排放至集氣站和集氣總站的緩沖罐。污水管破裂后會(huì)發(fā)生污水泄露，污水中含有硫化氫，可能會(huì)對(duì)周圍的人員造成傷害。因此， 在污水管線沿途截?cái)嚅y室內(nèi)設(shè)置污水截?cái)嚅y，截?cái)喟l(fā)室內(nèi)設(shè)置壓力變送器，檢測(cè)污水管線壓力變化，壓力數(shù)據(jù)上傳至中控室，同時(shí)要求巡檢人員加強(qiáng)巡檢。
站場(chǎng)發(fā)生氣體泄漏報(bào)警時(shí)，如果在可控范圍內(nèi)，操作人員佩戴正壓式空氣呼吸器到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，確認(rèn)后向區(qū)調(diào)報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)情況，根據(jù)情況啟動(dòng)區(qū)級(jí)應(yīng)急預(yù)案，并向廠調(diào)報(bào)告，中控室密切監(jiān)控；如果達(dá)到ESD關(guān)斷條件，操作人員佩戴正壓式空氣呼吸器并觸發(fā)關(guān)斷后從緊急逃生門撤離就地警戒，向區(qū)調(diào)報(bào)告，啟動(dòng)區(qū)級(jí)應(yīng)急預(yù)案,向廠調(diào)報(bào)告，中控室監(jiān)控確定關(guān)斷情況，啟動(dòng)廠級(jí)應(yīng)急預(yù)案，并向分公司調(diào)度匯報(bào)。
微信公眾號(hào)
微信視頻號(hào)
京公網(wǎng)安備11010502053156號(hào)