普光气田集输系统安全控制与应急管理

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1、普光气田集输系统安全控制与应急管理       摘要：我国高含硫气田大规模开发尚属首次，缺乏成熟配套的安全控制技术、标准规范和管理体系，安全生产和应急处置面临一系列技术难题。普光气田硫化氢含量高、压力高、集输系统点多线长，泄漏监测与安全控制要求高，同时由于地形复杂，人口密集，应急处置和应急疏散难度大。为此，①通过建立含硫天然气泄漏山地扩散模型，对不同生产区域的安全防护距离进行了优化，确定了我国高含硫气田的安全防护距离；集成红外、激光、电化学和无线远程监测，形成了平面布局、立体布防、全方位的天然气泄漏多元监测体系；优化气井、集输、

2、净化、外输紧急关断系统的逻辑关系，创建了大型高含硫气田上下游一体化的4级联锁关断系统。②应用含硫天然气泄漏山地扩散模型划分应急区域，建设了最大规模的紧急疏散通讯系统，通过应急疏散能力评估对应急道路进行了优化，研发了山地消防坦克和远程点火等装备，建立了完整的应急处置、人员疏散与应急救援体系，形成了复杂山地高含硫气田大规模应急疏散与救援技术。这些措施为该气田绿色、高效开发提供了安全保障。       关键词：普光气田；高含硫天然气；天然气泄漏；泄漏监测；紧急关断；安全控制；应急疏散；应急管理       普光气田天然气中的硫化氢含量

3、高达15%，二氧化碳含量为8%左右，是典型的高含硫酸性气田，也是目前国内开发的硫化氢含量最高的天然气田。       普光气田采用湿气集输工艺，集输系统地形复杂、点多面广，泄漏风险大[1]，准确快速监测难度大。一旦某个节点发生重大泄漏或应急事故，对上、下游的生产都会产生影响，因而从气井生产、管道集输、净化处理到天然气外输的各个环节都要求具有安全可靠的快速响应和联锁关断机制[2]。而且普光气田地处川东北山区，地形险峻，相对高差最大近1000m，人口稠密，应急救援难度很大。因此，安全控制和应急管理措施成为气田开发的重中之重。    

4、   1安全控制措施       1.1天然气泄漏扩散模拟及防护距离优化       1.1.1复杂地形条件高含硫天然气泄漏扩散模拟[3]       应用三维数字高程模型、非结构网格划分、非线性拟合等理论，真实再现普光复杂地形，建立了硫化氢山地扩散模型，模拟复杂山地高含硫天然气泄漏扩散规律。采用有色烟雾释放和六氟化硫(SF6)扩散示踪两种实验手段，对复杂山地硫化氢泄漏进行现场模拟实验，同时对扩散模型进行验证。共进行10组烟雾释放实验，记录影像150min；5组六氟化硫释放实验，收集六氟化硫数据165组。误差分析表明，模型与实测

5、结果误差小于±15%。       研究表明，在复杂地形影响下，硫化氢泄漏扩散具有显著的不确定性，主要表现为：向有利于气体运动和聚集的地形环境扩散，如：平缓坡地、山涧、山谷、河谷等；沿下风向分布，在泄漏口周边下风向临近区域形成稳定危害区域，远离泄漏口后，在山前、低洼处、气流通道等易形成危害区域；山体阻挡时，顺风逆坡而上，在山体正面形成大面积堆积，危害严重；在“U”形山谷大量蓄积，难以扩散，进而产生持续和大面积危害。       1.1.2硫化氢防护距离优化       采用高含硫天然气泄漏山地扩散模型，结合硫化氢毒理学分析，分别

6、计算出集输管道、集气站和净化厂发生天然气泄漏的毒性负荷和1000ppm(硫化氢浓度1ppm=1.5mg/m3，下同)瞬间致死浓度硫化氢烟羽扩散距离，以此为参考建立硫化氢安全防护距离。       模拟结果表明：       1)集输管道发生高含硫天然气泄漏时，1000ppm硫化氢烟羽最远扩散距离为11Om。综合考虑泄漏监测、紧急关断等安全保障和应急处置措施，同时参考加拿大EUB标准，将安全防护距离确定为100m。       2)集气站发生高含硫天然气泄漏时，1000ppm硫化氢烟羽最远扩散距离为286m。气井井口和井下同时安装

7、了安全阀，具有远程关断、火灾易熔塞自动关断、高低压限压关断等多重关断措施，同时考虑单井产量高，人口密集，地形复杂等因素，将安全防护距离确定为300m。       3)净化厂发生高含硫天然气泄漏时，1000ppm硫化氢烟羽最远扩散距离为401m。考虑到净化厂有6套联合装置，净化处理规模大，为降低安全风险，将净化厂安全防护距离扩大到800m。       投料试车前，在地方政府的大力支持下，对于设防距离内的2603户民居全部拆迁，并在管线、站场、净化厂周边安全距离处设置了界桩，起提示和警告作用。       1.2天然气泄漏多元监

8、测技术       1.2.1集气站场泄漏监测技术       高含硫天然气的剧毒性和易燃易爆特性对泄漏的准确、及时监测提出了很高的要求。为提高：泄漏监测的可靠性，在不同的生产装置区分别采用硫化氢、可燃气体等监测手段进行实时监测。根据天然气泄漏扩散模拟结果[3]