劉盛兵 徐旭 賈長青 劉坤 古冉 趙松 余清秀

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.中國石油西南油氣田公司國際事業(yè)合作部

四川某高含硫氣田具有氣藏壓力高、H2S含量高、氣藏埋藏深等特點(diǎn)，勘探開發(fā)難度大，加之氣藏位于地形條件復(fù)雜、人口稠密、交通不便的地方，一旦出現(xiàn)采(集)氣管線泄漏或超出廠(場)區(qū)范圍，其響應(yīng)時(shí)間和處置能力將面臨巨大挑戰(zhàn)，安全風(fēng)險(xiǎn)極高[1]。如何能夠在突發(fā)事故災(zāi)害后第一時(shí)間做出科學(xué)的判斷和有效的決策，是企業(yè)安全管理人員和應(yīng)急指揮員面臨的一大挑戰(zhàn)。因此，建立高效安全的應(yīng)急管理系統(tǒng)是應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的一項(xiàng)重大舉措。

1 應(yīng)急管理系統(tǒng)構(gòu)成

為了保證高含硫氣田的安全平穩(wěn)運(yùn)行，能及時(shí)預(yù)防事故、發(fā)現(xiàn)事故、處置事故，建立了氣田行業(yè)專用的基于空間GIS平臺(tái)的安全控制中心，以空間關(guān)系作為數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析的應(yīng)急管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)控制數(shù)字化管理，提升安全管控能力。該應(yīng)急管理系統(tǒng)通過對(duì)氣田安全控制中心、應(yīng)急預(yù)案體系、安全預(yù)警系統(tǒng)、社區(qū)應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)、社區(qū)應(yīng)急疏散系統(tǒng)以及生產(chǎn)、氣象、地理、人居等數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)了氣田生產(chǎn)可視化、異?？梢暬?、應(yīng)急可視化，定期開展安全培訓(xùn)和應(yīng)急演練，使人員應(yīng)急處置能力提升與系統(tǒng)應(yīng)急支撐數(shù)據(jù)更新互為促進(jìn)。

2 應(yīng)急管理系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 安全控制中心

安全控制中心是氣田應(yīng)急管理的應(yīng)急指揮中心，起著前線應(yīng)急指揮部的作用，緊急情況下應(yīng)急指揮人員集合到控制中心開展應(yīng)急指揮。

安全控制中心集成了三維地形建模、工藝管道及設(shè)備建模、生產(chǎn)/安全實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算模型等專業(yè)類型數(shù)據(jù)。安全控制中心可通過生產(chǎn)工藝管道及設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)過程建模，對(duì)事故點(diǎn)上下游工藝查詢分析，快速分析確定應(yīng)急控制方案，并由關(guān)聯(lián)的SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，可在事故發(fā)生后第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)氣田遠(yuǎn)程截?cái)?、放空；在?yīng)急處置過程中實(shí)時(shí)獲取氣象參數(shù)以及生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)，結(jié)合事故計(jì)算模型與推演模型快速分析事故趨勢，通過系統(tǒng)快速通知應(yīng)急處置人員與疏散人員，同時(shí)在開展現(xiàn)場應(yīng)急搶險(xiǎn)時(shí)可調(diào)閱設(shè)備信息，快速制定搶修方案；在廠(場)外應(yīng)急過程中可通過系統(tǒng)聯(lián)系地方政府及各類應(yīng)急隊(duì)伍，并使用系統(tǒng)通報(bào)災(zāi)情協(xié)調(diào)救援[2]。

安全控制中心針對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)和已發(fā)生的危險(xiǎn)情況的早期勢態(tài)檢測進(jìn)行監(jiān)控，為作業(yè)者及時(shí)提供實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息。監(jiān)控資源主要包括作業(yè)者內(nèi)部熱線電話和社區(qū)應(yīng)急熱線電話、無線對(duì)講機(jī)、管線巡邏人員、管線泄漏探測人員、工藝火氣系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控?cái)z像機(jī)、防入侵探測警報(bào)系統(tǒng)、現(xiàn)場步行巡邏隊(duì)位置跟蹤、車輛跟蹤、生產(chǎn)設(shè)施內(nèi)現(xiàn)有人員的門禁控制實(shí)時(shí)清單、管線泄漏和防入侵探測系統(tǒng)。

安全控制中心負(fù)責(zé)核實(shí)潛在風(fēng)險(xiǎn)并激活作業(yè)者初始響應(yīng)程序，以掌控確認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)情況。安全控制中心激活響應(yīng)包括：應(yīng)急響應(yīng)小組和醫(yī)療團(tuán)隊(duì)、老弱群體、學(xué)生、安保部封鎖區(qū)域、應(yīng)急管理團(tuán)隊(duì)和政府應(yīng)急響應(yīng)團(tuán)隊(duì)。初始響應(yīng)激活后，控制中心可向應(yīng)急響應(yīng)團(tuán)隊(duì)提供工業(yè)電視錄像、氣體建模、過程控制網(wǎng)絡(luò)圖像以及未進(jìn)入集合區(qū)域的人員名單，并向政府機(jī)構(gòu)和當(dāng)?shù)卣f明情況。

2.2 應(yīng)急預(yù)案體系

氣田應(yīng)急預(yù)案體系包括應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急管理組織機(jī)構(gòu)。

氣田作業(yè)者依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定，結(jié)合自身特點(diǎn)，從自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會(huì)安全事件等方面編制形成了總體綜合預(yù)案、專項(xiàng)預(yù)案和現(xiàn)場處置預(yù)案3個(gè)層次應(yīng)急預(yù)案，并與應(yīng)急管理團(tuán)隊(duì)相對(duì)應(yīng)，形成應(yīng)急預(yù)案體系[3]。氣田作業(yè)者共編制了1項(xiàng)綜合應(yīng)急預(yù)案、17項(xiàng)專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案和20多項(xiàng)現(xiàn)場處置應(yīng)急預(yù)案，所有文本應(yīng)急預(yù)案在安全控制中心形成電子版本。

應(yīng)急管理組織機(jī)構(gòu)由現(xiàn)場應(yīng)急團(tuán)隊(duì)、應(yīng)急管理團(tuán)隊(duì)以及危機(jī)管理團(tuán)隊(duì)組成?，F(xiàn)場應(yīng)急團(tuán)隊(duì)由現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、消防、氣防、HSE、安保及作業(yè)人員組成；應(yīng)急管理團(tuán)隊(duì)由生產(chǎn)經(jīng)理、HSE、作業(yè)、檢維修、公用工程、施工、工程設(shè)計(jì)、服務(wù)、安保、社區(qū)應(yīng)急及相關(guān)職能部門的人員組成；危機(jī)管理團(tuán)隊(duì)由氣田總經(jīng)理負(fù)責(zé)，主要是應(yīng)對(duì)影響氣田運(yùn)營能力的事故和事件。應(yīng)急預(yù)案體系見圖1。

2.3 安全預(yù)警系統(tǒng)

氣田作業(yè)者根據(jù)GB 50183-2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、AQ 2018-2008《含硫化氫天然氣井公眾安全防護(hù)距離》、SY/T 0612-2014《高含硫化氫氣田地面集輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、SY/T 6779-2010《高含硫化氫氣田集氣站場安全規(guī)程》、SY/T 6780-2010《高含硫化氫氣田集輸管道安全規(guī)程》、SY/T 6781-2010《高含硫化氫天然氣凈化廠公眾安全防護(hù)距離》等國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，在站場(包括井場、閥室、集氣站、天然廠)周邊設(shè)置了安全隔離區(qū)和限制居住區(qū)，在管道周邊設(shè)置了限制居住區(qū)[4-5]。根據(jù)該氣田天然氣氣質(zhì)和H2S含量，推薦該氣田安全隔離區(qū)和限制居住區(qū)界限見表1。安全隔離區(qū)和限制居住區(qū)信息在安全控制中心應(yīng)急信息系統(tǒng)里可視化標(biāo)注，有利于應(yīng)急響應(yīng)。

表1 安全隔離區(qū)和限制居住區(qū)邊界Table 1 Border of the safe separation area and restricted residence areasm設(shè)施安全隔離區(qū)邊界限制居住區(qū)邊界備注井場(距井口中心)250～340500閥室(距閥室中心)100400集氣站(距井口中心)280～340500天然氣凈化廠(廠界圍墻)140～340400含井管道(管道兩側(cè))40

安全隔離區(qū)圍欄上安裝有防入侵探測警報(bào)系統(tǒng)，站場設(shè)置F&GS系統(tǒng)，管道沿線設(shè)置了管道泄漏檢測系統(tǒng)，監(jiān)測預(yù)警信號(hào)通過光纖傳輸給安全控制中心，由安全控制中心對(duì)站場和管道進(jìn)行管理和監(jiān)控[6-10]。

2.3.1站場

氣田各井場、集氣站、天然氣凈化廠設(shè)置各自相對(duì)獨(dú)立的F&GS系統(tǒng)，并借助冗余光纖通信系統(tǒng)建立了一套面向整個(gè)氣田的獨(dú)立F&GS系統(tǒng)。閥室圍墻設(shè)置了H2S泄漏探測器，并設(shè)置了社區(qū)應(yīng)急聲光報(bào)警器。

在裝置區(qū)設(shè)置固定點(diǎn)式有毒及可燃?xì)怏w探測器，在邊界區(qū)設(shè)置開路式可燃?xì)怏w及火災(zāi)探測器、聲光報(bào)警器等。開路式(對(duì)射式)可燃?xì)怏w探測器可探測H2S或CH4，可用于潛在爆炸性環(huán)境，可在5～60 m的距離內(nèi)檢測H2S或CH4。

2.3.2管線

氣田作業(yè)者在管道沿線設(shè)置了管道泄漏監(jiān)測/檢測系統(tǒng)，由多個(gè)泄漏和入侵檢測系統(tǒng)組成，分別為：分布式光纖聲波感應(yīng)技術(shù)(DAS)、分布式光纖溫度感應(yīng)技術(shù)(DTS)、負(fù)壓波泄漏監(jiān)測技術(shù)、氣體云成像儀、無線點(diǎn)式H2S/LEL監(jiān)測技術(shù)[4-5]。多種檢測方式同時(shí)運(yùn)行，互為補(bǔ)充，互相驗(yàn)證，提高了泄漏監(jiān)測/檢測的可靠性和準(zhǔn)確性。在管道泄漏檢測系統(tǒng)上可激活社區(qū)報(bào)警系統(tǒng)，拉響社區(qū)警報(bào)。管道泄漏檢測系統(tǒng)的監(jiān)視和操作平臺(tái)設(shè)置在安全控制中心。管道泄漏檢測系統(tǒng)監(jiān)視和操作平臺(tái)及氣體云成像儀捕捉畫面見圖2。

2.4 社區(qū)報(bào)警系統(tǒng)

為了保護(hù)站場和管線周邊人員的安全，氣田作業(yè)者建立了社區(qū)警報(bào)系統(tǒng)。社區(qū)警報(bào)系統(tǒng)覆蓋管道兩側(cè)各1500 m范圍為應(yīng)急計(jì)劃區(qū)，共約100 km2，10萬人左右，跨4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，設(shè)立20個(gè)社區(qū)警報(bào)區(qū)域，35個(gè)警報(bào)站。

社區(qū)警報(bào)系統(tǒng)覆蓋了氣田管道兩側(cè)1500 m范圍的高精度三維地形地貌，將井站、站場與集輸管線1500 m范圍內(nèi)的居民和敏感目標(biāo)輸入安全控制中心應(yīng)急管理系統(tǒng)。

警報(bào)站為自給式裝置，由發(fā)電機(jī)、控制面板和警笛組成；社區(qū)警報(bào)將由安全應(yīng)急控制中心根據(jù)管線檢測系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行激活，根據(jù)需要分別對(duì)20個(gè)社區(qū)警報(bào)區(qū)域鳴響；保安24 h現(xiàn)場值守，以備遠(yuǎn)程啟動(dòng)或關(guān)停失效時(shí)根據(jù)指令現(xiàn)場啟動(dòng)/關(guān)停警報(bào)。應(yīng)急計(jì)劃區(qū)和社區(qū)報(bào)警站分布見圖3。

2.5 社區(qū)應(yīng)急疏散系統(tǒng)

作業(yè)者在管道沿線1500 m應(yīng)急計(jì)劃區(qū)外設(shè)立了31個(gè)緊急集合點(diǎn)，確定了疏散路線，安裝了400多個(gè)通往集合點(diǎn)的方向指示牌，每個(gè)集合點(diǎn)均設(shè)有應(yīng)急方艙或應(yīng)急標(biāo)志桿，配置集合點(diǎn)標(biāo)識(shí)、照明和無線電通訊設(shè)備，所有集合點(diǎn)均有指定社區(qū)培訓(xùn)和應(yīng)急人員負(fù)責(zé)管理。安全控制中心應(yīng)急管理系統(tǒng)可與集合點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，確定緊急情況下需聯(lián)系的村社干部和地方政府部門聯(lián)系人。

2.6 安全培訓(xùn)和應(yīng)急演練

社區(qū)應(yīng)急團(tuán)隊(duì)針對(duì)政府機(jī)構(gòu)、村莊/街道、學(xué)校、醫(yī)院等敏感點(diǎn)編制了一系列培訓(xùn)材料，分別對(duì)其進(jìn)行安全培訓(xùn)，建立了多方高效聯(lián)動(dòng)的應(yīng)急協(xié)調(diào)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了企地之間的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。氣田作業(yè)者與當(dāng)?shù)卣⒘丝h、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村三級(jí)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)管理模式，并在當(dāng)?shù)卣畟浒浮?/p>

為保證應(yīng)急管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和有效性，檢驗(yàn)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)程序的合理性，應(yīng)急指揮系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性，企地聯(lián)動(dòng)疏散方案的可操作性，氣田作業(yè)者利用該應(yīng)急管理系統(tǒng)多次在鄉(xiāng)鎮(zhèn)、社區(qū)、學(xué)校進(jìn)行桌面演練和實(shí)戰(zhàn)演練,根據(jù)演練結(jié)果對(duì)應(yīng)急管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修訂或更新；每年在所有集合點(diǎn)和敏感點(diǎn)開展年度復(fù)訓(xùn)/演練，進(jìn)行社區(qū)應(yīng)急預(yù)案審核和更新，及時(shí)更新應(yīng)急聯(lián)系人信息。

3 結(jié)語

基于高含硫氣田開發(fā)高風(fēng)險(xiǎn)特征，建立健全應(yīng)急管理系統(tǒng)，對(duì)提高氣田開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)管控水平，最大程度地確保風(fēng)險(xiǎn)影響區(qū)域內(nèi)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)高含硫氣田的安全開發(fā)具有重要意義。本研究對(duì)四川某高含硫氣田開發(fā)的應(yīng)急管理系統(tǒng)從安全控制中心、應(yīng)急預(yù)案體系、安全預(yù)警系統(tǒng)、社區(qū)報(bào)警系統(tǒng)、社區(qū)應(yīng)急疏散系統(tǒng)以及安全培訓(xùn)和應(yīng)急演練等方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹，該系統(tǒng)在安全控制中心實(shí)現(xiàn)了氣田生產(chǎn)可視化、異?？梢暬?、應(yīng)急可視化，可為類似氣田開發(fā)和應(yīng)急管理系統(tǒng)的建立提供借鑒。