青海油田1.1事故

青海油田公司冷湖油田管理处

“1.1”天然气压缩机换热器爆炸事故调查报告

2012年1月1日，青海油田公司冷湖油田管理处南八仙试

采作业区发生一起天然气压缩机换热器爆炸事故，事故造成1

人死亡，三级换热器损毁，直接经济损失115万元。

一、有关单位基本概况

（一）南八仙油井伴生气回收处理系统情况 南八仙油气田油井低压伴生气回收利用工程是股份公司的

一个环保、节能项目，该工程于2009年建设，2010年6月投入

运行。该项目的设计单位是中国石油集团工程设计有限责任公司

青海分公司，项目中的重点设备是两套天然气压缩机组和1套

中压天然气处理装置。

伴生气回收系统流程：进站油井油气水混合物 立式气液分离器 二级气液分离器 天然气压缩机 天然气中压

处理装置。

工艺流程图见下图。

1 2（二）天然气压缩机组运行情况 南八仙试采作业区现有2台天然气压缩机组，该压缩机组为

南八仙低压伴生气回收利用工程配套主要设备，其功能是将油井

伴生低压气进行增压处理，型号为4RDSA-3/G3516，由江钻股份

武汉压缩机分公司组装集成。该设备分为动力部分、换热部分和

压缩部分。其中：动力部分为美国卡特公司生产、换热部分为湖

北天门江汉石油通用机械有限公司生产、压缩部分为江钻股份武

汉压缩机分公司根据南八仙油藏油井伴生气组分和处理量需求

专门设计生产。

截止事发时，1#压缩机运行时间5939小时，2#压缩机运行

时间9588小时。此次事故发生在2#压缩机，在事故发生前，该

压缩机三级换热器发生冰堵现象，致使压缩机停机检修。

换热器发生爆炸后管束箱封头正面挡板和上挡板断裂并飞

出。封头正面挡板:长480mm、宽260mm、厚25mm，重量25.85kg，

共30只丝堵；封头上挡板:长480mm、宽210mm、厚20mm，重

量13.55kg。

（三）南八仙试采作业区基本情况 南八仙试采作业区成立于2000年2月。目前，共有职工98

人，其中管理干部5人（经理1人，教导员1人，副经理3人），

技术干部5人，高级技师2人、技师6人。现设采油采气班、集

输班、压缩机班、油气井维护班、格尔木卸油班五个班组。主要

负责南八仙油气田的采油、采气、油气水处理、低压天然气压缩 3增压、注水、注气、供配电、供转水、消防、供暖，以及全处的

原油对外交接工作。原油生产能力4万吨/年、天然气生产能力

1.7亿立方米/年。

南八仙试采作业区压缩机班现有岗位操作员工18人，其中

大班5人，实习生1人，小班12人，每天三班三运行，负责2

台天然气压缩机组的运行管理及维护。事故当天当班人员7人，

分别是张海科（班长、高级技师）、陈刚（副班长、技师）、张祥

娃、席军胜、何军、任健、李洪伟（实习生）。

（四）设计单位基本情况 CPE青海分公司基本情况：中国石油集团工程设计有限责任

公司(CPE)是中国石油天然气集团公司(CNPC)直属的、以石油天然

气和炼油化工工程设计为核心业务。CPE青海分公司的前身为青

海石油管理局勘察设计研究院，位于甘肃省敦煌市七里镇，成立

于1983年9月，由于企业重组改制，经中国石油天然气集团公

司批准，于2003年11月加盟中国石油集团工程设计有限责任

公司，并更名为中国石油集团工程设计有限责任公司青海分公

司。

（五）压缩机制造商基本情况 中国石化集团江汉石油管理局第三机械厂基本情况：中国石

化集团江汉石油管理局第三机械厂始建于1950年，前身为新疆

石油管理局独山子机械厂，1969年内迁至湖北省天门市，2005

年7月整体搬迁至武汉市，是隶属于中国石化集团江汉石油管理 4局。2002年，工厂被确定为中国石化集团天然气压缩机生产基

地。具备年产天然气压缩机300台的生产能力，年产能达5亿元。

主要产品有：RDS大型天然气压缩机，CNG加气站用天然气压缩

机，小型活塞式空压机。

（六）换热器制造商基本情况 天门市江汉石油通用机械有限责任公司基本情况：其前身为

江汉石油管理局第三石油机械厂通用机械厂。2001年根据中国

石化总公司国企改革有关文件精神，在通用机械厂的基础上，依

据公司法对企业进行股份制改造。公司主要制造各种工业泵及配

件，空气净化装置、压缩机空冷器、大型特殊金属结构件以及降

噪隔声设备等。

二、事故经过 2011年12月31日11时，冷湖油田管理处南八仙试采作

业区2#压缩机三级排气压力升高至5.76MPa（报警高限值

5.8MPa），同时出现三级换热器后管束箱封头丝堵渗漏（水）现

象。作业区组织停机并拆下三级换热器后管束箱封头1只丝堵

进行检查，发现存在冰堵现象，拆除其余丝堵进行解堵作业，在

完成解堵后，作业人员共进行了3次丝堵紧固工作。

2012年1月1日16时20分，操作工人启动压缩机组，进

行闭路循环。第一次启机，因注油器断流，润滑油中断自动停机。

经排除故障，再次启动压缩机进行闭路循环。压缩机运行约8分

钟，2#压缩机主要运行参数出现异常：三级排出压力0.9MPa（正 5常0.3MPa）、温度117℃（正常90℃），二级排出压力2.9 MPa （正

常不大于2.0MPa），二级安全阀起跳，温度仍有继续上升趋势。

班长张海科检查发现换热器百叶窗未完全打开，进行相应的处理

后返回压缩机房。16时45分，张海科在机房内听到爆炸声，立

即按下了紧急停车按钮后迅速跑到现场，发现三级换热器后管束

箱封头已断裂并飞出，陈刚仰面躺在地上，已经死亡(经分析，

陈刚是站在梯子上检查封头丝堵渗漏情况时，被飞出的封头正面

挡板击中头部）。

死者基本情况：陈刚，性别：男，籍贯：甘肃，大专文化，

1971年9月出生（身份证号码：632825197109160019），1990

年参加工作，生前为天然气压缩机岗，持有特种设备作业人员操

作证（证号：TS6CQES06587，有效期2011-2015年）。

三、事故原因分析 事故发生后，集团公司安全环保与节能部、勘探与生产分公

司和青海油田公司组成事故联合调查组，经过对事故现场勘查，

相关人员询问和技术分析，事故联合调查组认定这是一起一般A

类生产安全责任事故。

（一）直接原因 压缩机检修后，在启动进行闭路循环过程中，压缩机系统内

部形成的爆炸性混合气体发生爆炸，致使三级换热器管束箱封头

炸开，封头挡板击中现场检查人员头部。

（二）间接原因 61. 压缩机系统滞留空气。作业区进行天然气压缩机三级换

热器管束解冻作业时，拆除了换热器封头丝堵，造成压缩机环路

管线与大气连通，空气进入系统。在进行空气置换作业时，由于

工艺系统存在设计缺陷，空气未能置换干净，导致空气在压缩机

系统内多段存在。

2. 空气和天然气混合形成爆炸性气体。由于空气置换不充

分，在启动压缩机进行闭路循环后，天然气与系统内的空气相遇，

并顶着空气在整个系统内循环、混合，形成爆炸性混合气体。如

此反复，压力温度不断升高，其爆炸范围逐渐变宽，点火能量逐

渐降低。

二级换热器内首先发生爆炸，导致三级换热器内混合气体温

度和压力骤升。启动压缩机进行闭路循环，主要是二级压缩机做

功，在二级换热器内压力最高，点火能最低。启动压缩机进行闭

路循环，约8分钟，在二级换热器内爆炸性混合气体首先遇静电

发生爆炸，爆炸导致压力和温度骤升，与其连接的安全阀起跳，

但是换热器没有被炸开，温度在三级压缩机出口最高升至117

℃，导致三级换热器内压力升高。

三级换热器气体压力温度升高后，点火能降低，遇静电发生

爆炸。二级换热器内发生爆炸后，导致三级换热器内压力温度升

高，点火能降低。混合气体通过三级换热器进口管束与管束箱连

接处，由于节流及膨胀，流速、流向发生变化，产生静电火花，

点燃管束箱内爆炸性混合气体，发生爆炸，管束箱被炸开。 73. 人员站位不正确。岗位人员在检查丝堵渗漏情况时，头

部正对封头位置，换热器发生爆炸封头被炸开，飞出的封头正面

挡板击中人员头部。

4. 换热器管束箱焊接质量存在缺陷。发生爆炸后，三级换

热器连接的安全阀没有起跳（起跳压力值6.0MPa），经检验安全

阀处于良好状态，证明管束箱是在其实验压力范围内（9.5 MPa）

被炸开。查看管束箱断裂封头，发现焊接处有长度约2.5cm的焊

接蜂窝状气孔段(最大气孔长度1.4cm，气孔面积共计4.8cm2)，

同时母材焊口处的坡口不明显，20mm厚的母材只有10mm左右

进行了焊接，违反了《钢制压力容器焊接规程》（JB/T4709—2000）

“受压元件角焊缝的根部应保证焊透”，的规定，导致焊接强度

达不到承压要求。

（三）管理原因 1. 工艺设计存在缺陷。压缩机入口处缺少惰性气体置换注

入口，无法进行惰性气体置换操作；卸载阀处于管线中间位置，

不利于空气排放干净；工艺系统没有取样口，无法进行气体检测；

换热器二、三级换热管束共用一套百叶窗，无法单独进行温度调

节。

2. 换热器设计存在缺陷，冬季容易产生冰堵。天然气经三

级压缩后由管线（通径Φ100mm，截面积7850mm2）经前管束箱

（截面积73100 mm2）进入管束产生节流（通径Φ20mm*15根； 8截面积4710 mm2），流速增加，当天然气到达后管束箱时由于截

面积增加（截面积90300mm2），天然气体积膨胀，压力、温度下

降，生成水合物，造成管束箱内及部分出口管束冰堵。

3. 操作规程可操作性差。冷湖油田管理处虽然制定了操作

规程，但操作规程规定盘车置换时间10分钟，未规定盘车次数、

引入天然气量和气体检测等要求，同时，也未规定根据季节变化，

制定冬季和夏季相应的运行控制参数和操作控制要求。操作规程

在制定过程中缺少工艺、设备、技术骨干和操作人员的广泛参与，

只是引用了压缩机制造厂商提供的用户手册，在执行过程中又没

有做到持续改进，造成操作规程针对性不强、可操作性差，不能

有效指导岗位操作员工正确操作。

4. 风险防范、生产组织存在缺陷。一是现场作业员工风险

识别能力欠缺，未能识别出置换作业无法将三级换热器进、排气

管线内空气置换彻底，存在爆炸的风险。二是换热器检维修在冷

湖油田管理处是首次进行，在缺乏经验的情况下，未开展工作前

安全分析、制定检维修方案和安全防范措施，同时也未安排管理

人员对检维修作业和压缩机启停机过程进行监督，关键作业、关

键环节把关不严，人员盲目作业。三是没有设立专业检维修队伍，

压缩机操作人员与检维修人员合二为一，导致设备维护经验与技

能不足。

5. 物资采购把关不严格。一是设备到货后只进行了外观和

资料验收，未能及时发现换热器封头存在的焊接质量缺陷。二是