高含硫气田开发安全评价技术探讨

４１６　石油与天然气化工　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＯＦ　ＯＩＬ＆ＧＡＳ　２Ｏ１３　

安全与环保　。＿＿　●一　口　同　含硫气田开发安全评价技术探讨　

刘　坤　何　娜。　王　尧　张　毅　徐峰　

（１．中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院）　（２．中国石油西南油气田公司天然气研究院）　

摘　要　随着国内高含硫气田的相继开发，这些气田的安全评价工作越来越得到国家和行业　部门的重视，对于政府和公众所关心的安全距离问题，现有的安全评价技术只能从标准、规范的要　求来进行评价，不能结合工程的特点和实际情况，科学、合理地提出相应的措施。故针对高含硫气　田开发的特点，提出了基于定量风险评价技术的安全评价程序和方法，并就该方法的运用进行了探　讨。　关键词　高含硫气田　安全评价　定量风险评价　中图分类号：ＴＥ３８文献标志码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—３４２６．２０１３．０４．０２０　

Ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　ｓｕｌｆｕｒ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　

Ｌｉｕ　Ｋｕｎ　，Ｈｅ　Ｎａ　，Ｗａｎｇ　Ｙａｏ　，Ｚｈａｎｇ　Ｙｉ　，Ｘｕ　Ｆｅｎｇ　（１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ丁８ｃ　０Ｚ０ｇ　ｃ＆Ｚ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｏｉ！＆Ｇａ　ｅｌｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００４１，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇａｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｏｉｌ＆Ｇａ　ｅｌｄ　

Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１０２１３，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｈｉｇｈ　ｓｕｌｆｕｒ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄｓ，ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａ—　ｔｉｏｎ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄｓ　ｈａｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｓｅｃｔｏｒｓ．Ａｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ　ｂｙ　ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｕｂｌｉｃ，ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｎｌｙ　ｃａｎ　ｃｏｎｄｕｃｔ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｎｄ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａ—　ｔｉｏｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｂｕｔ　ｃａｎ　ｎｏｔ　ｃｏｍｂｉｎｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｐｒｏｊ　ｅｃｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ　ｔＯ　ｓｃｉ—　ｅｎｔｉｆｉｅａｌｌｙ　ａｎｄ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａ—　ｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｒｉｓｋ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ—　ｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓｕｌｆｕｒ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈ—　ｏｄｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ　ｓｕｌｆｕｒ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄ，ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｒｉｓｋ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　

我国《能源发展“十二五”规划》提出２０１５年天　了１５　９／６，因此要解决我国日益增长的天然气需求，　

然气能源消费比将从２０１０年的４　增长到８．３％，　在未来几年内我国将对高含硫气田进行重点开发。　

同时天然气供需缺口也在持续增长。在我国天然气　由于高含Ｈ　ｓ的特殊性，气田在开发过程中的安全　

总储量中，高含硫气藏储量约占１／６，而目前仅开发　问题也越来越得到政府和行业部门的重视，作为工　

基金项目：国家示范工程“四ＪｉＩ龙岗地区大型碳酸盐岩气田开发示范工程”（２０１１ＺＸ０５０４７）。　作者简介：刘坤（１９７９一），工程师，主要从事油气田开发安全评价和定量风险评价工作，工作单位：中国石油西南油气田　公司安全环保与技术监督研究院。地址：（６１００４１）四ＪＩＩ省成都市天府大道北段１２号。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｕ—ｋ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｉ

ｎ．ｃｎ　第４２卷　第４期　刘坤等高含硫气田开发安全评价技术探讨　４１７　

程前期工作之一的安全评价也就显得尤为重　

要口　］。通过承担普光、罗家寨、铁山坡和龙岗这些　

高含硫气田开发的安全预评价工作，逐步形成了一　

套针对高含硫气田的安全评价技术，可以为我国高　

含硫气田安全高效地开发提供技术支持。　

１　常用安全评价程序和方法　

１．１安全评价程序　目前，安全评价程序主要依据安全评价导则进　

行，针对工程建设项目的安全评价，其评价程序一般　

如图１所示。从图１可以看出，常规的评价程序是　

一种直线型的流程：根据前面分析出的问题，在后面　

提出相应的措施和建议，最后形成评价结论。因此，　

这种评价程序就缺少一种反馈问题的思路，不能明　

显地体现解决问题的过程，特别是在提出补充安全　

对策措施后，不能对工程安全风险的变化情况进行　

分析。　

安　全　评　价　

图１　安全评价程序图　Ｆｉｇ．１　Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　

１．２评价方法　

国家安全生产监督管理总局所编制的《安全评　

价》（第３版）中介绍的评价方法主要有安全检查表　

法、预先危险性分析法、危险指数法、事故树法和定　量风险评价法［４］。　

１．２．１安全检查表法（ＳＣＡ）　ＳＣＡ是系统安全工程的一种最基础、最简便、　

且应用广泛的系统危险性评价方法。为了查找系统　中各种设备、设施、物料、工件、操作、管理和组织措　

施中危险、有害因素，事先把检查对象加以分解，以　

提问或打分的形式，列表逐项检查。通常是将现行　

国家法律法规、行业标准规范作为检查的依据。　

１．２．２预先危险性分析法（ＰＨＡ）　

ＰＨＡ是在某项工作开始之前，为实现系统安全　而对系统进行的初步或初始的分析，包括设计、施工　

和生产前，首先对系统中存在的危险性类别、出现条　

件、导致事故的后果进行分析，其目的是识别系统中　

的潜在危险，确定其危险等级，防止危险发展成事　

故。　

１．２．３危险指数法　

危险指数方法是评价人员对几种工艺现状且运　

行的固有属性（以作业现场危险度、事故概率和事故　

严重度为基础，对不同作业现场的危险性进行鉴别）　

进行比较计算，确定危险特性、重要性大小，并根据　

评价结果，确定进一步评价的对象。常用的评价方　

法有：危险度评价，道化学火灾、爆炸危险指数法，蒙　

德法，管道风险评价等。　

１．２．４事故树分析法（ＦＴＡ）　

ＦＴＡ是从结果到原因找出与失效或灾害事故　

有关的各种因素之间因果关系和逻辑关系的分析　

法。对事故树进行分析，即不考虑各事件发生概率　大小，只考虑发生和不发生两种情况，运用布尔代数　

化简法求取事故树的最小割集或最小径集及其结构　

重要度顺序。通过事故树分析，可以知道哪一个或　

哪几个基本事件发生，顶上事件就一定发生；哪一个　

事件发生对顶上事件影响大，哪一个影响小，从而可　

以采取经济有效的措施，防止发生事故。　

１．２．５　定量风险评价法（ＱＲＡ）　

ＱＲＡ是通过对系统或设备失效概率和失效后　果的严重程度进行评价，从数量上说明被评价对象　

的危险等级，精确描述系统的危险性。该方法自　

１９７４年拉姆逊教授（Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ）评价美国民用核　

电站的安全性开始，在风险评价尤其是石油化工领　４１８　石油与天然气化工　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＯＦ　０ＩＬ＆ＧＡＳ　

域中得到了广泛应用。ＱＲＡ的核心是评价区域内　

的个人风险和社会风险，通过评价结果是否符合风　

险可接受标准，来判定项目是否可接受，并提出有助　

于降低风险的措施。　

目前，在国内安全评价中主要采用的是前面４　种方法，而ＱＲＡ由于受到基础资料、技术和资金成　

本的限制，在国内还未完全普及，目前只是用于危险　

化学品重大危险源的安全评估，而在国外该方法已　

经较为成熟。并形成了相应的技术导则，运用到了所　

有工程建设项目的安全规划中。　

２高含硫气田开发的安全评价技术　

由于高含硫气Ⅲ开发的主要危险性表现在ＨｚＳ　的毒性和腐蚀性，一旦发生事故，危害后果大，因此　该类工程的安全评价在内容和形式上都较其他工程　

项目有所不同。而且，川Ｉ东北地区的高含硫气田均　

位于山区，周边居民分布具有整体分散和局部集中　

的特点，因此外部环境的影响也是个重要因素。下　

面就高含硫气田安全评价的程序和方法进行分析。　

２．１　高含硫气田安全评价程序　

针对高含硫气田开发工程的特点，在进行安全　

评价时，应对评价方法的选择和方法的使用作针对　

性的调整。根据前面安全评价的基本程序以及存在　

的不足，对评价工作部分作了相应调整（见图２）。　

重点突出对工程的安全设计符合性评价和定量风险　评价以及事故发生后的减轻和应急措施。　

２．２高含硫气田开发安全评价方法　

２．２．１　安全设计符合性评价　安全设计符合性评价作为一种定性评价，主要　

采用安全检查表法对工程的安全设计进行检查，针　对高含硫气田的特点，重点是对区域及平面布置的　

安全距离、工艺过程的安全设计、安全设施设备的配　置和防腐措施等进行检查。主要依据的是２００３年　

以后我国安全和石油天然气行业相继颁布的十余项　

含硫和高含硫气质条件下工程设计、施工和生产运　

行的标准、规范。　例如，对于钻井工程设计的检查，主要以ＡＱ　

２０１２—２００７｛石油天然气安全规程》为基础有针对性　

地选取ＡＱ２０１６—２００８｛含硫化氢天然气井失控井　危险、有害因素辨识　——————一童　险盈　

安全设计符合性评价　

故树、危险度评价　

险分级　

补充对策措施及应急措施　

评价结论　不可　接受　大危险源分级　

辨　ｌ风险是否可接受　

可接受或采取措　施后仍不可接受　图２高含硫气田开发工程安全评价程序图　Ｆｉｇ．２　Ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｐｍｃｅｄｕｍ　ｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓｕｌｆｕｒ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｏｊｅｃｔ　

口点火时间规定》、ＡＱ　２０１８—２００８｛含硫化氢天然　

气井公众安全防护距离》、ＳＹ　５９７４—２００７《钻井井　场、设备、作业安全技术规程》、ＳＹ／Ｔ　５４３１—２００８　

《井身结构设计方法》、ＳＹ　５４８０—２００７｛固井设计规　

范》和ＳＹ／Ｔ　６６１６—２００５｛含硫油气井钻井井控装置　

配套、安装和使用规范》等适合高含硫气田钻井的标　

准对井口周边安全距离、井身结构设计、固井设计和