齊加德 于波 等

摘 要：在國(guó)內(nèi)外的高含氣油井試油工藝中，因其特殊井況，常因三相分離設(shè)備的腐蝕、設(shè)計(jì)缺陷等因素引發(fā)設(shè)備泄露事故造成爆炸、火災(zāi)等情況。該文建立三相分離設(shè)備的事故樹模型，通過(guò)分析各影響因素之間的邏輯關(guān)系，以最小割集來(lái)表示出各影響因素對(duì)三相分離設(shè)備泄露的影響程度，從而得出在試油工藝中，為預(yù)防三相分離設(shè)備泄露需注意的管理事項(xiàng)。該研究可以為高含氣井的試油風(fēng)險(xiǎn)控制提供必要的理論依據(jù)，從而保證高含氣井試油及生產(chǎn)的高效與安全。

關(guān)鍵詞：高含氣井 三相分離設(shè)備 事故樹 最小割集

中圖分類號(hào)：X92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（a）-0121-02

隨著我國(guó)試油工藝技術(shù)的不當(dāng)發(fā)展和進(jìn)步，暴露出許多新的問(wèn)題，在試油生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都有著不同程度的安全隱患，如三相分離設(shè)備泄露引起的爆炸、火災(zāi)、污染等，本文通過(guò)事故樹分析對(duì)引起三相分離設(shè)備泄露的各因素進(jìn)行分析，以保證試油生產(chǎn)的安全進(jìn)行。

1 事故樹分析法

事故樹分析法是一種從事故結(jié)果到事故發(fā)生原因進(jìn)行層層分析系統(tǒng)安全分析方法。通過(guò)邏輯符號(hào)將事故與各層原因相連接，簡(jiǎn)潔而形象的通過(guò)邏輯數(shù)圖形表達(dá)它們的邏輯關(guān)系。進(jìn)行事故樹分析可以達(dá)到的目的有：（1）對(duì)造成事故的各因素進(jìn)行全面而形象的邏輯關(guān)系描述；（2）能夠發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的各種潛在危險(xiǎn)因素，便于設(shè)計(jì)的優(yōu)化及施工過(guò)程中的管理；（3）通過(guò)邏輯運(yùn)算，便于對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的定性定量分析。

在事故樹中，將可能會(huì)引發(fā)頂事件的事件稱為基本事件；將對(duì)于可能引發(fā)頂事件的所有基本事件稱為割集；對(duì)于引發(fā)頂事件的最低限度的基本事件的集合稱為最小割集；對(duì)于不能引發(fā)頂事件發(fā)生的最低限度的基本事件集合稱為最小徑集。當(dāng)割集中的每個(gè)基本事件都發(fā)生則頂上事件一定發(fā)生；最小割集的數(shù)量決定系統(tǒng)的危險(xiǎn)程度。

事故樹分析一般采用行列法、布爾代數(shù)法、矩陣法、質(zhì)數(shù)代入法和結(jié)構(gòu)法，求得頂事件的最小割集或最小徑集。

2 建立三相分離設(shè)備的泄露事故樹模型

三相分離設(shè)備在高含氣油井的試油作業(yè)中，常因?yàn)楦g、設(shè)計(jì)缺陷、外部干擾等因素引發(fā)設(shè)備泄露事故，嚴(yán)重影響著三相分離器的可靠性。本節(jié)以三相分離設(shè)備泄露為頂事故建立事故樹模型，如圖1所示。

2.1 求取最小割集

利用布爾代數(shù)法求事故樹的最小割集如下：

T=B1+B2=（C1+C2）+（C3+C4+C5）=（X1+X10+D1+D2+D3）+（X22X23+D4D5D6+X22X34）

=X1+……+X12+X17（E2E3）+X22X23+（X24+X25+X26）（X27+X28+X29）（X30+X31+X32+X33）+X22X34=X1+……+X12

+X17（X13+X14+X15+X16+X18+X19+X20+X21）+X22X23+（X24+X25+X26）（X27+X28+X29）（X30+X31+X32+X33）+X22X34

最后求得事故樹最小割集58個(gè)，其中，一階最小割集數(shù)12個(gè)，二階最小割集數(shù)10個(gè)，三階最小割集數(shù)36個(gè)，或門個(gè)數(shù)占邏輯門總數(shù)的81%。由此可知三相分離設(shè)備的泄漏危險(xiǎn)很大。

2.2 結(jié)構(gòu)重要度分析

結(jié)構(gòu)重要度的分析主要是通過(guò)事故樹的結(jié)構(gòu)來(lái)分析判斷各基本事件的重要程度。假設(shè)基本事件的發(fā)生概率相等，分析每個(gè)基本事件對(duì)頂事件的影響程度。在結(jié)構(gòu)重要度分析中需滿足以下三個(gè)原則。

（1）最小割集為單事件，則其基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)最大。

（2）只出現(xiàn)在同一割集中的基本事件，其結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)相等。

（3）兩基本事件出現(xiàn)在不同割集中，則出現(xiàn)次數(shù)相等時(shí)其結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)相等，出現(xiàn)次數(shù)多的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大；

根據(jù)上述三條原則判斷三相分離設(shè)備泄露的事故樹中各基本事件的重要度系數(shù)大?。ㄓ肐j表示基本事件Xi的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，j=i）：

（1）I1～I(xiàn)12所在最小割集都只有一個(gè)基本事件且只出現(xiàn)一次，則I1～I(xiàn)12=1，其結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)最大。

（2）I13～I(xiàn)21，I23，I34都只出現(xiàn)兩次且所在最小割集只有兩個(gè)基本事件，則I13～I(xiàn)21=I23=I34=1/2。

（4）I17出現(xiàn)8次且最小割集只有兩個(gè)基本事件，則I17=8/2。

（5）I22出現(xiàn)2次且最小割集只有兩個(gè)基本事件，則I22=2/2。

（6）I24～I(xiàn)29出現(xiàn)12次且最小割集只有3個(gè)基本事件，則I24～I(xiàn)29=12/3。

（7）I30～I(xiàn)33出現(xiàn)9次且最小割集只有4個(gè)基本事件，則I30～I(xiàn)33=9/4。

3 事故樹分析

3.1 最小割集分析

最小割集可以表示出系統(tǒng)的危險(xiǎn)程度，通過(guò)求最小割集來(lái)掌握各種事故發(fā)生的可能，從而為事故預(yù)防和事故調(diào)查提供方便，同時(shí)也提出了施工和設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。每個(gè)最小割集都代表一種頂事件發(fā)生的可能。如果事故樹的最小割集只有一個(gè)，則說(shuō)明只有一種事故模式。如果事故樹的最小割集越多，就說(shuō)明系統(tǒng)發(fā)生事故的模式越多，系統(tǒng)也就越危險(xiǎn)。如果事故樹的最小割集只含有一個(gè)基本事件，則只要該基本事件發(fā)生，頂事件必然發(fā)生，即事故樹的最小割集含基本事件越少，系統(tǒng)越危險(xiǎn)。

在三相分離設(shè)備泄漏事故樹中，最小割集的總數(shù)有58個(gè)，一階最小割集數(shù)12個(gè)，二階最小割集數(shù)10個(gè)，三階最小割集數(shù)36個(gè)，系統(tǒng)模式較為危險(xiǎn)。一階割集主要為壓力破壞事件，10個(gè)二階割集中有中的基本事件主要是在施工過(guò)程中操作失誤引起的管道方面的問(wèn)題，由此可知，在施工過(guò)程中由于操作失誤和第三方破壞（自然災(zāi)害和人為破壞）引起的管道缺陷和超壓是造成三相分離設(shè)備泄漏的主要原因。三階割集主要由腐蝕因素組成，所以腐蝕也是造成設(shè)備泄漏的一個(gè)重要因素。

3.2 結(jié)構(gòu)重要度分析

總體上而言，I1～I(xiàn)12>>I17=I24～I(xiàn)29>>I30～I(xiàn)33>>I22>>I13～I(xiàn)21=I23=I34。

（1）由I1= I2……=I12可知，安全閥和破裂閥故障對(duì)三相分離設(shè)備的泄漏影響最大。

（2）由I24～I(xiàn)29>>I30～I(xiàn)33>>I22>>I23=I34可得，就腐蝕而言，外防腐層的絕緣涂層缺陷對(duì)三相分離設(shè)備的泄漏影響最大，其次是土壤對(duì)管道的腐蝕，最后是內(nèi)腐蝕和應(yīng)力腐蝕等事件。

（3）在管道缺陷對(duì)頂事件的影響中，除了人為操作不當(dāng)對(duì)三相分離設(shè)備的泄漏造成影響，在管道加工工藝缺陷和管道材料缺陷兩環(huán)節(jié)任何環(huán)節(jié)出錯(cuò)，都會(huì)對(duì)設(shè)備泄露造成直接的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

該文主要對(duì)高含氣井試油工藝中的三相分離設(shè)備進(jìn)行基于事故樹的風(fēng)險(xiǎn)分析，通過(guò)分析三相分離設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)影響因素間的邏輯關(guān)系，以最小割集來(lái)表示各基本事件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響程度，得出在試油工藝中預(yù)防三相分離設(shè)備泄露應(yīng)在以下幾方面加強(qiáng)管理。

（1）嚴(yán)格要求對(duì)安全閥和破裂閥的使用規(guī)范。

（2）對(duì)接觸腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)注意腐蝕材料的選用，尤其是對(duì)外防腐層的絕緣涂層材料的選取。

（3）另外在管道的選材、設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)方面應(yīng)嚴(yán)格遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

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