鄧漢猛(中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司，天津 300456)

0 引言

在管道現(xiàn)場(chǎng)的安全管理當(dāng)中，往往由于管道所處環(huán)境復(fù)雜、管道使用年限過長、管道周邊施工活動(dòng)等原因?qū)е碌墓艿佬孤妒鹿暑l發(fā)。針對(duì)原油泄漏事故可能的后果，本文從預(yù)防和控制的角度出發(fā)，以國外某油田為例，采用場(chǎng)景模擬法，針對(duì)管道泄露可能進(jìn)一步產(chǎn)生的災(zāi)害后果進(jìn)行評(píng)估，擬為管道現(xiàn)場(chǎng)安全管理和安全設(shè)計(jì)提供理論參考。

1 原油管道泄露后果分析

本文采用事故樹法對(duì)管道失效后果進(jìn)行分析。如圖1 所示，管道發(fā)生油品泄漏后，由于油品性質(zhì)，周邊環(huán)境等不確定因素，可能發(fā)生的失效后果分別為池火災(zāi)、蒸氣云爆炸、閃火和環(huán)境污染。

圖1 管道失效后果事件樹

2 案例分析

本文以國外某油田的老舊管道為例，該油田所處環(huán)境為熱帶沙漠氣候，土壤鹽堿性強(qiáng)，并且分布廣泛。由于原油本身物性，在空曠環(huán)境中不會(huì)出現(xiàn)蒸氣云。因此本此評(píng)估重點(diǎn)考慮泄露之后的池火災(zāi)情況，暫不考慮蒸氣云爆炸和閃火情況。

2.1 泄漏量計(jì)算

本文在研究過程中采用API 581 中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將泄露孔徑劃分為小孔、中孔、大孔和斷裂四種類型，如表1 所示。

表1 泄漏孔徑標(biāo)準(zhǔn)

由于現(xiàn)場(chǎng)處于人煙稀少地段，且無大型施工，查閱以往事故，泄露孔徑多為100mm 以內(nèi)的小孔，因此針對(duì)此次模擬，采用最大孔徑為100mm 為例進(jìn)行計(jì)算，不考慮斷裂情況，針對(duì)原油管道泄漏量的計(jì)算，采用挪威ScandPower 公司的OLGA 軟件進(jìn)行管道泄漏量模擬計(jì)算。根據(jù)軟件特性，必須要對(duì)管道基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如表2 所示。

表2 管道參數(shù)

設(shè)定場(chǎng)景：第0s 發(fā)生泄漏失效，事故時(shí)間為15min。選擇泄漏點(diǎn)主要考慮事故發(fā)生概率、事故后果等因素，因此選擇泄漏位置為進(jìn)入脫氣站之前的部分，背壓設(shè)定500kPa。將數(shù)值帶入OLGA 軟件中進(jìn)行計(jì)算，得到結(jié)果如表3 所示。

表3 管道不同泄漏孔徑下的泄漏量

2.2 泄露影響區(qū)域分析

首先計(jì)算泄露面積，依據(jù)公式(1)可計(jì)算泄漏最大液池面積：

式中：S為最大液池面積(m2)；M為泄露油品的質(zhì)量(kg)；Lmin為最小液面厚度，取0.025m；ρ為油品密度，取797.5kg/m3。

關(guān)于Lmin的取值與地面性質(zhì)有關(guān)，見表4。

表4 不同性質(zhì)地面對(duì)應(yīng)液層厚度表

本文將液池面積等效為圓形，經(jīng)計(jì)算，可得不同孔徑下的液池面積及池直徑，如表5 所示。

表5 液池面積及池直徑

本次泄露后果的評(píng)估選用PHAST 軟件進(jìn)行場(chǎng)景模擬，選取“獨(dú)立模型”用于管道泄露的模擬，在后果選擇池火災(zāi)模塊，以地面為基面，同時(shí)選取4kW/m2，12.5kW/m2，25kW/m2，37.5kW/m2四種熱輻射強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，在PHAST 中選取風(fēng)速為4m/s，穩(wěn)定度為C 等級(jí)。

2.3 模擬結(jié)果

當(dāng)泄露孔徑為100mm 時(shí)，池火熱輻射強(qiáng)度與順風(fēng)距離的關(guān)系如圖2、圖3 所示。輻射影響參數(shù)如表6 所示。

圖2 池火熱輻射強(qiáng)度與順風(fēng)距離關(guān)系(泄露孔徑100mm)

圖3 池火熱輻射影響區(qū)域(泄露孔徑100mm)

表6 熱輻射影響參數(shù)(100mm孔徑)

據(jù)此，依據(jù)不同孔徑的管道泄漏池火災(zāi)模擬結(jié)果，可以對(duì)事故應(yīng)急疏散距離進(jìn)行設(shè)定，管道完全破裂引發(fā)晚期池火災(zāi)事故應(yīng)急疏散建議距離為338.70m，以保證人員安全。

3 結(jié)語

本文通過針對(duì)管道泄露事故的吃火災(zāi)后果進(jìn)行分析，以“選擇泄露孔徑-計(jì)算泄漏量-計(jì)算液池面積-計(jì)算影響區(qū)域”的流程進(jìn)行場(chǎng)景模擬方法的應(yīng)用，在國外油田的現(xiàn)場(chǎng)已得到實(shí)踐，為現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害后果評(píng)估提供了一種計(jì)算方法，并為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急預(yù)案的制定提供參考，彌補(bǔ)法律標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)災(zāi)害后果管理的缺失。