楊 杰 何林君 羅鳳霞 蒲泓汀

(1.中國石油西南油氣田公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院；2.成都中石油昆侖燃?xì)夤?

0 引 言

2018年3月，某氣礦含硫天然氣井站(DQ站)在關(guān)井停產(chǎn)數(shù)小時后，污水池(儲存本站所產(chǎn)氣田水)發(fā)生了閃爆事故。事故造成污水池及其連接管線不同程度受損，未造成人員傷亡和環(huán)境污染。為有效降低該類事故的發(fā)生概率，避免造成更大的事故損失，有必要對事故原因進(jìn)行全面深入調(diào)查，并提出相應(yīng)的安全防范措施。

1 事故經(jīng)過

DQ站內(nèi)建有1口生產(chǎn)井，于1998年6月建成投產(chǎn)。目前，該井日產(chǎn)氣約3.6×104m3，產(chǎn)水約230 m3，硫化氫含量7.31 g/m3。DQ站內(nèi)建有1座污水池，容積約270 m3，用于儲存從氣井中采出的含硫氣田水。由于該污水池未做密閉處理，自氣田水中析出的少量硫化氫等惡臭氣體時有逸出，造成污水池及井站周邊偶有空氣惡臭現(xiàn)象出現(xiàn)。為消除該環(huán)保隱患，依托環(huán)保隱患治理項(xiàng)目，氣礦于2017年底對污水池進(jìn)行了密封改造：為污水池修建水泥蓋板、新增設(shè)兩根呼吸管，利用呼吸管將污水池中惡臭氣體引至井站外放空區(qū)進(jìn)行燃燒處理。同時，在呼吸管中設(shè)置了阻火器，防止回火引發(fā)安全事故[1-2]。惡臭氣體處理流程見圖1。

圖1 惡臭氣體處理流程

污水池改造工程完工后，氣礦于2018年3月開展氣井復(fù)產(chǎn)工作。3月5日至10日，井站開始進(jìn)行氣井復(fù)產(chǎn)的前期準(zhǔn)備：向污水池中注入約200 m3清水，利用清水完成氣田水外輸管線及設(shè)備的試運(yùn)行。試運(yùn)行結(jié)束后，井站于3月12日14時30分開井復(fù)產(chǎn)。16時10分，氣井產(chǎn)水開始進(jìn)入污水池。18時20分，井站開啟污水泵(泵壓約2.4 MPa，流量約20 m3/h)，利用外輸管線向回注井輸送氣田水。3月13日凌晨，由于發(fā)現(xiàn)該氣田水外輸管線發(fā)生泄漏，井站于2時25分進(jìn)行了關(guān)井。在此階段，氣井生產(chǎn)12 h，產(chǎn)氣1.7×104m3，產(chǎn)水130 m3。井站轉(zhuǎn)運(yùn)氣田水160 m3，污水池剩余空間約80 m3。

3月13日5時21分，污水池突然發(fā)生閃爆，導(dǎo)致池頂1號蓋板、2號蓋板、4號蓋板損壞；3號蓋板及5號蓋板被氣浪掀開。事故發(fā)生時，污水池區(qū)域及周邊無作業(yè)、巡檢人員，故未造成人員傷亡，也未導(dǎo)致環(huán)境污染與次生災(zāi)害。事故發(fā)生時的現(xiàn)場情況見圖2。

圖2 污水池閃爆現(xiàn)場情況

2 事故原因分析

2.1 直接原因

污水池發(fā)生閃爆的必要條件是存在濃度達(dá)到爆炸濃度極限的可燃?xì)怏w、助燃物質(zhì)、點(diǎn)火源。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，并認(rèn)真分析閃爆條件的形成，認(rèn)為導(dǎo)致本次事故的直接原因?yàn)椋禾烊粴?含少量硫化氫)自氣田水中分離析出后，在密閉的污水池中不斷聚集并與空氣混合，達(dá)到爆炸濃度極限后，遇到污水池呼吸管內(nèi)回火而發(fā)生閃爆。

2.1.1 可燃?xì)怏w來源

井站在開井復(fù)產(chǎn)階段產(chǎn)出的氣田水全部進(jìn)入污水池，未與氣田水完全分離以及溶解在水中的天然氣、少量硫化氫逐漸析出，并在池內(nèi)逐漸聚集并達(dá)到爆炸濃度極限。

2.1.2 助燃?xì)怏w來源

根據(jù)調(diào)查，在污水池封閉改造施工結(jié)束后，以及開井復(fù)產(chǎn)之前的試運(yùn)行期間，井站未對污水池中的空氣進(jìn)行置換處理，導(dǎo)致在密閉空間中留有大量空氣，為閃爆事故的發(fā)生埋下了隱患。

2.1.3 點(diǎn)火源

依照設(shè)計(jì)，污水池內(nèi)的惡臭氣體經(jīng)由呼吸管引至放空區(qū)進(jìn)行燃燒處理。為防止回火引發(fā)事故，在呼吸管中安裝了阻火器。但是，在本次事故中，阻火器未能發(fā)揮作用，導(dǎo)致呼吸管中的氣體經(jīng)放空火炬點(diǎn)燃后回竄入污水池，引發(fā)了閃爆。

2.2 間接原因

2.2.1 設(shè)備選型錯誤

依照管道阻火器的選用標(biāo)準(zhǔn)與安裝要求，可燃?xì)怏w放空管道在接入火炬之前，若設(shè)置阻火器時，應(yīng)選用阻爆轟型阻火器。而該污水池呼吸管線選用安裝的是阻爆燃型阻火器。

同時，在阻火器的一項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)——通道尺寸的選擇上，也發(fā)生了較大失誤。阻火器的通道尺寸取決于其使用場所可燃?xì)怏w的最大試驗(yàn)安全間隙[3](MESG，是指在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，剛好使火焰不能通過的狹縫寬度)，其通道尺寸應(yīng)小于相應(yīng)氣體的MESG值。表1列示了部分常見氣體的MESG值。對于兩種以上可燃?xì)怏w組成的混合氣體，其MESG值一般采用MESG值最小的氣體組分特性數(shù)據(jù)。對于甲烷和硫化氫組成的混合氣體，其MESG值為0.83 mm，所以污水池呼吸管應(yīng)選用通道尺寸小于0.83 mm的阻爆轟型阻火器，而該井站選用的阻爆燃型阻火器通道尺寸為1.00～1.25 mm，無法阻止硫化氫燃燒產(chǎn)生的爆轟型火焰通過。

表1 部分物質(zhì)特性數(shù)據(jù)

2.2.2 風(fēng)險辨識和防范措施不到位

相關(guān)人員未對污水池存在的可燃?xì)怏w與助燃物開展風(fēng)險辨識，對存在的安全風(fēng)險的嚴(yán)重程度估計(jì)不足。根據(jù)設(shè)計(jì)，井站對硫化氫等惡臭氣體的治理工藝為密閉收集—管道導(dǎo)出—燃燒處理。因此，應(yīng)將密閉污水池中天然氣、硫化氫、空氣的共存與聚集作為主要風(fēng)險進(jìn)行辨識，并提出防控措施。然而，該井站相關(guān)人員并未開展此項(xiàng)工作，導(dǎo)致生產(chǎn)場所風(fēng)險辨識工作存在漏項(xiàng)，進(jìn)而無法對此次事故進(jìn)行有效預(yù)防。

2.2.3 安全生產(chǎn)管理存在缺陷

1)經(jīng)改造后的污水池為密閉設(shè)施，將主要用于氣田水的儲存。生產(chǎn)期間，污水池中存在一定濃度的可燃?xì)怏w。因此，在污水池正式投用之前，應(yīng)對其中的空氣進(jìn)行置換，而該項(xiàng)工作并未開展。

2)在發(fā)現(xiàn)氣田水外輸管線出現(xiàn)泄漏后，井站進(jìn)行了關(guān)井停產(chǎn)處理。而在關(guān)井期間，井站沒有及時熄滅放空火炬。

3 防范措施

該起事故暴露出部分采氣井站在設(shè)備選型、風(fēng)險因素辨識與防控，以及安全生產(chǎn)管理等方面存在的問題。為了杜絕類似事故、事件的再次發(fā)生，建議采取以下措施進(jìn)行防范。

開展隱患排查，及時整改事故隱患。各井站應(yīng)對在用或準(zhǔn)備安裝使用的阻火器進(jìn)行全面排查，依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范逐一核對阻火器的選型參數(shù)是否滿足條件要求。其中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注阻爆燃/阻爆轟選型、阻火器通道尺寸、阻火層厚度等關(guān)鍵參數(shù)的選定是否正確。對于不滿足要求的阻火器應(yīng)及時更換。

強(qiáng)化風(fēng)險辨識意識，提升風(fēng)險防控能力。應(yīng)加大對各單位安全生產(chǎn)管理人員以及從業(yè)人員的安全生產(chǎn)知識培訓(xùn)，不斷提高員工開展風(fēng)險辨識工作的能力、加強(qiáng)風(fēng)險防控措施的針對性和有效性，將“預(yù)防為主”的安全管理方針落到實(shí)處。對于油氣生產(chǎn)基層單位，在油氣井復(fù)產(chǎn)、生產(chǎn)系統(tǒng)投運(yùn)/停運(yùn)階段，必須認(rèn)真開展啟動前安全檢查。對于污水罐(池)、閥室(井)、放空區(qū)域等風(fēng)險較大而又容易被忽視的區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)風(fēng)險辨識的廣度與深度，細(xì)化、落實(shí)安全管控措施。

完善管理制度，細(xì)化管控措施。針對氣田水的儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)等操作，各井站應(yīng)對相關(guān)管理制度、手冊進(jìn)行修訂與完善。對于可能發(fā)生的可燃?xì)怏w泄漏/聚集、硫化氫逸散、氣田水泄漏等情況，制定完善的防控措施與應(yīng)急預(yù)案。針對本次事故，建議制定如下措施：對于類似的密閉污水池等裝置/設(shè)施，在投運(yùn)前應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行氣體置換；日常生產(chǎn)過程中，注意加強(qiáng)對呼吸管以及阻火器的檢查維護(hù)，避免爆炸性混合氣體的形成與聚集；建議在呼吸管上加設(shè)切斷閥，異常情況下可通過切斷閥對爆炸性混合氣體進(jìn)行隔離[4-8]。

4 結(jié)論與建議

氣田采氣站、集氣站的污水儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)工作是場站生產(chǎn)運(yùn)行中的一項(xiàng)常規(guī)作業(yè)。但在此項(xiàng)作業(yè)過程中，也存在著可燃?xì)怏w、有毒氣體的逸散與聚集等動態(tài)性風(fēng)險。因此，必須重視此項(xiàng)工作涉及的安全設(shè)施設(shè)計(jì)、設(shè)備選型等基礎(chǔ)工作。同時，應(yīng)制定切實(shí)有效的符合安全要求的操作規(guī)程與管理制度，提高員工的風(fēng)險辨識及安全管理能力，落實(shí)并完善設(shè)備設(shè)施的巡護(hù)保養(yǎng)，提高本質(zhì)安全管理水平，才能有效杜絕安全事故的發(fā)生。