安全隔離工藝在長北合作區(qū)塊中的應用

李 陽，閆海憲

（中國石油長慶油田第二采氣廠，陜西 榆林 719000）

安全隔離工藝在長北合作區(qū)塊中的應用

李 陽，閆海憲

（中國石油長慶油田第二采氣廠，陜西 榆林 719000）

從安全隔離工藝的概念、類型和方法入手，闡述了長北氣田一期開發(fā)過程中安全隔離工藝存在的問題和經(jīng)驗教訓，強調(diào)了安全隔離工藝在施工、檢維修中的重要性，指出了二期開發(fā)中隔離工藝的改進，也為今后長北工藝操作、檢維修提供了可靠的實踐依據(jù)。

安全隔離工藝；雙隔斷；絕對隔離；盲板

長北氣田位于鄂爾多斯盆地東北部，陜西省和內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)，氣田面積約1 588 km2，探明儲量 961×108m3,由中國石油與殼牌中國勘探與生產(chǎn)有限公司共同承擔長北氣田的開發(fā)作業(yè)任務。長北區(qū)塊分為兩個開發(fā)區(qū)域：第一開發(fā)區(qū)占地 1 411 km2，第二開發(fā)區(qū)占地177 km2。整體開發(fā)方案為：“叢式水平井組開發(fā)、單井放壓生產(chǎn)；分區(qū)建設(shè)、依靠井間接替實現(xiàn)區(qū)塊穩(wěn)定；井口節(jié)流、中壓集氣、集中處理”。2005年7月開始開發(fā)建設(shè)，2006年11月第一口井開始投產(chǎn)，2010年第一區(qū)塊已經(jīng)開發(fā)完成，生產(chǎn)能力達到33×104m3，第二區(qū)塊正陸續(xù)開發(fā)生產(chǎn)。

1 安全隔離工藝簡介

一般情況下氣田或油田開發(fā)的特點都是滾動式開發(fā)，即邊開發(fā)邊生產(chǎn)，這樣常常會遇到生產(chǎn)的裝置或管線和新建裝置或管線的對接問題，在對接之前如何做好安全隔離工藝，是確保絕對安全，保證對接工作的順利進行的關(guān)鍵；在天然氣處理廠或石油化工廠等的停產(chǎn)檢修中，有些工作涉及到動火作業(yè)，同樣需要認真做好安全隔離工藝，否則可能會造成更大的安全事故和人身、財產(chǎn)損失。

所謂安全隔離工藝就是采用閥門或盲板把運行裝置或系統(tǒng)相連各端的油氣完全隔絕，以便使另一端的動火作業(yè)或維修作業(yè)達到施工合格條件，從而保證施工項目或維修能夠安全順利完成。

2 安全隔離工藝的類型和方法

長北合作區(qū)塊開發(fā)是中石油和殼牌合作的一個項目，從項目的評估、設(shè)計、開發(fā)、施工到生產(chǎn)，無不融入了殼牌的一些理念和殼牌 DEP標準的一些規(guī)定，其中安全隔離工藝系統(tǒng)就是一個比較明顯的例子。該系統(tǒng)的設(shè)計在CPF(中央處理廠，集中處理天然氣)工藝中得到了充分的應用，在外圍井叢支線、干線、閥室、清管站等工藝中也得到了部分應用（由于設(shè)計院的不同和貫徹DEP標準的不到位，一期項目中部分工藝未得到充分的應用，總有一些考慮不周的部位，這也為以后井叢的投產(chǎn)帶來了一定的安全隱患和不便），在二期設(shè)計開發(fā)施工中，安全隔離工藝得到了較好的應用。下面主要介紹一下在殼牌DEP標準中的隔離方法。

2.1 雙隔斷加放空隔離

雙隔斷加放空的隔離方法是由兩個隔斷閥和隔斷閥之間的放空閥或排凝閥組成，見示意圖 1。這種隔離方法僅僅適用于進行一些較小的維護或維修作業(yè)，如倒盲板、更換墊片、常規(guī)檢查保養(yǎng)等，對于一些較大的作業(yè)如檢修、容器維修檢查、有限空間、技術(shù)改造、動火作業(yè)等，是不適用的。對于雙隔離閥本身也有要求，首先必須是密封的，不存在內(nèi)漏，其次雙閥必須是鎖閉狀態(tài)或用鏈條加鎖，懸掛警示牌，只有這樣被隔離的單元才能進行一些簡單的作業(yè)。

圖1 雙閥隔斷加放空隔離示意圖 Fig. 1 Double block and bleed isolation scheme

另外，對于隔斷閥的類型也有要求，即存在控制閥、蝶閥、帶有執(zhí)行機構(gòu)的閥、止回閥和節(jié)流閥等的工藝，就不屬于雙隔斷加放空隔離的隔離，被隔離系統(tǒng)的作業(yè)就不能進行，這種類型在長北CPF裝置內(nèi)存在不少，需要我們在做隔離措施時認真分析辨別，保證后續(xù)作業(yè)的安全。如圖 2，這種隔離只能叫單閥隔離。

圖2 控制閥加隔斷閥隔離示意圖 Fig. 2 Control valve and block valve isolation scheme

帶有遠控操作或自動操作的隔斷閥也可以認為是雙隔斷加放空的隔離形式之一，但是應必備一定的條件，首先該閥的執(zhí)行機構(gòu)或電動馬達或提供動力的的氣源必須是切斷的，其次該閥必須在許可作業(yè)票的控制范圍內(nèi)，只有這樣被隔離的單元才能安全的作業(yè)（圖3）。流閥的安裝位置，在安全閥或者單流閥和隔離閥之間的密封管段要考慮安裝安全泄壓裝置，在我們?nèi)粘＞S護或大檢修時，要注意鑒別管路系統(tǒng)的這種情況，在做隔離措施時確保安全徹底（圖4）。

圖3 有執(zhí)行機構(gòu)的雙隔離示意圖 Fig. 3 Double block with actuator isolation scheme

圖4 雙閥隔離加放空區(qū)別示意圖 Fig. 4 Comparison of double block and bleed isolation

2.2 單閥隔離

在生產(chǎn)裝置的維護保養(yǎng)中常常會存在單閥隔離的情況，單閥隔離只能用到常規(guī)檢查和常規(guī)維護保養(yǎng)的作業(yè)中去。而絕對不能應用到高風險的作業(yè)當中去，如隔離閥有嚴重內(nèi)漏，壓力超過Class600磅級或者管線尺寸大于6寸，輸送介質(zhì)為腐蝕性的、酸性的或其他有毒液體的，均屬于高風險作業(yè)。圖5(a)-(b)指出了單閥隔離和非單閥隔離的區(qū)別。

圖5 單閥隔離加放空區(qū)別示意圖 Fig. 5 Comparison of single block and bleed isolation

2.3 絕對隔離

我們可以這樣定義一個工作區(qū)域的絕對隔離，它是許多物理風險屏障的組合，包括材料上的、電能上的、輻射能上的等等，這種屏障不能被意外的或隨意的移除。絕對隔離的方式有許多種，主要有適合等級的隔板、八字盲板、盲法蘭、管帽、截斷閥和拆除一部分管線等。

針對天然氣行業(yè)，在裝置的檢修、改造和工程施工中，絕對隔離是必需的首選，這樣才能確保絕對安全。比如進入容器作業(yè)，在工藝管線上動焊，在壓縮機、泵、工藝管道或者容器的長期維修作業(yè)中等等。殼牌在絕對隔離的應用中，有一個最低要求，就是雙屏障隔離，即雙閥隔斷加放空的要求，有些情況是不能作為屏障之一的，如止回閥隔離；單球閥或閘閥隔離；管塞或膨脹塞隔離；清管器隔離等。要確保作業(yè)區(qū)域的安全，需要我們仔細認真去辨別，去分析，去在線證實截斷閥的內(nèi)漏情況，去逐項落實隔離措施，看是否符合殼牌DEP絕對隔離的最低要求，去制定隔離方案，填寫檢查表等，這樣安全才能保障。表1列出了絕對隔離的類型和最低要求，是我們制定隔離措施、選擇隔離方案的重要依據(jù)。

表1 絕對隔離的最低強制要求 Table 1 Mandatory minimum requirements of absolute isolation

常規(guī)作業(yè)——是指生產(chǎn)和首次在線維護作業(yè)，每天的日常檢查和工藝維護操作等。

非常規(guī)作業(yè)——是指建設(shè)施工、試運行和重要的維修。常常被稱為“死亡”平臺。

3 一期隔離工藝問題

長北合作區(qū)塊開發(fā)的特點就是邊開發(fā)邊生產(chǎn)，因此后續(xù)開發(fā)的井、管線總會存在和前期開發(fā)的管線連頭，在連頭施工中，安全隔離工藝就顯得特別突出和重要，根據(jù)上述絕對隔離的最低要求，連頭作業(yè)應屬于C系統(tǒng)的非常規(guī)作業(yè)。但在一期管道施工中，部分工藝未設(shè)計盲板隔離，這樣在正常生產(chǎn)運行情況下，給二期管道的連頭作業(yè)帶來極大的風險和困難。

這里主要以 CPF外圍管網(wǎng)系統(tǒng)來說明一下安全隔離工藝的應用和存在的問題，在長北一期項目中，我們建設(shè)了 CB1、CB2、CB3、CB12和 CB15五個井叢，及其井叢支線和北干線一期管道，在這些井叢井的陸續(xù)生產(chǎn)中，僅僅在井叢內(nèi)部進行連頭開井，安全隔離工藝不存在大的安全問題，圖6黑色字體部分為一期項目管網(wǎng)圖。

圖6 北干線一期管道及部分井叢工藝布局簡圖Fig. 6 Process layout of north header phase I and part of clusters

從圖6可以看出北干線上的閥室和井叢支線之間的隔離采用的是雙閥隔斷加放空，在二期CB4、CB5、CB6、CB14井叢開發(fā)中，各井叢支線和閥室的連頭作業(yè)顯得非常重要，同時存在較大風險，因為一端北干線正在生產(chǎn)，另一端支線需要動焊連頭，如果兩道隔斷閥存在內(nèi)漏，連頭作業(yè)就難以進行，按照殼牌絕對隔離的要求，必須加裝盲板，才能滿足動火條件，但實際加裝盲板難以實現(xiàn)，這也是一期設(shè)計中疏漏的一個問題。雖然在連頭作業(yè)中克服困難，設(shè)置安全屏障，完成了連頭工作，但還是違背了絕對隔離的原則，只能說是一種僥幸。

2010年10月份北干線一二期管道連頭工作就是安全隔離工藝的一個典型案例，當時現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)一些新的問題，如管道內(nèi)有殘夜、閥內(nèi)漏嚴重等。圖7是小紀漢清管站工藝簡圖，和北干線二期管道的連頭點在清管站圍墻外2 m處。

圖7 做安全隔離工藝措施之前的工藝狀況 Fig. 7 Process layout before absolute isolation

從圖7可以看出一二期管道之間的隔離方式是雙閥隔斷加放空，但經(jīng)過現(xiàn)場實地檢測，閥1存在內(nèi)漏，并且內(nèi)漏較大，閥2也存在內(nèi)漏，經(jīng)過廠家在線修理，解決了內(nèi)漏問題，這樣閥1失效，閥2關(guān)閉，且有輕微滲漏，根據(jù)隔離原則這種隔離方式就變成了表1中B系統(tǒng)的單閥隔離加放空的方式，連頭作業(yè)屬于非常規(guī)作業(yè)。同時經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)連頭段管線內(nèi)壓力和北干線一期管道壓力相同，而且連頭低點位置存在大量凝析油殘液，因此制定安全隔離工藝措施不但非常重要，而且工作量大，必須要考慮周全，認真制定隔離措施。

按照表1中隔離措施的要求，必須在閥2后加裝盲板，但根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對于DN600的法蘭，加裝盲板已不可能，為了進一步降低風險，將表一中現(xiàn)在的 B系統(tǒng)的隔離模式變成 A系統(tǒng)的隔離模式，即CPF停產(chǎn)，北干線一期管道放空，用隔離球替代盲板（需要說明的是隔離球在殼牌DEP的隔離規(guī)定中不能作為有效地隔離屏障，這里之所以應用是一種無奈的選擇，但在實際人為操作過程中可以有效控制、監(jiān)測，來保證隔離是有效性），同時在隔離球前方的壓力表處注氮，進一步降低風險。

另外兩路隔離是絕對隔離的，一路是拆除收球筒前的球閥，并且敞開法蘭口，當閥2有少量天然氣滲漏過來時，會通過這一端流向大氣，而不會通過隔離球泄漏到連頭作業(yè)一端；另一路雙閥隔離并加裝了盲板，不會有天然氣泄漏過來,見圖8。

這里匯總一下被隔離管段所采取的層層安全屏障：

（1）北干線一期管道泄壓至零。（2）和被隔離管段直接相連三路管道隔離。（3）被隔離段排除殘液，并用水徹底沖洗。

（4）被隔離段氮氣置換，并合格。

（5）閥2電氣雙隔離，即切斷電源，懸掛警示牌，閥體旋鈕開關(guān)上鎖。

（6）打隔離球，并專人監(jiān)護，當隔離球壓力變小時補充壓力。

（7）被隔離段不間斷充氮，保持管線內(nèi)氧氣含量為零。

圖8 做安全隔離工藝措施之后的工藝示意圖 Fig. 8 Process layout after absolute isolation

雖然這次連頭的隔離方案未完全滿足 DEP絕對隔離的要求，但我們最大限度的降低了風險，而這種風險的降低是付出了較大的代價，即CPF停產(chǎn)3天，北干線全線放空，放空的天然氣量就達35萬方之多，這也同時說明了安全隔離工藝的重要性和必要性。連頭工作安全完成了，但也警示我們，對于一套裝置或工藝系統(tǒng)，應在前期的設(shè)計階段進行風險評估，不但要考慮它的完整性，而且要考慮將來發(fā)展的需要。

4 二期隔離工藝現(xiàn)狀

在長北二期設(shè)計開發(fā)中，吸取了一期設(shè)計中存在的不足，完善了安全隔離工藝，為后續(xù)井叢開發(fā)和投產(chǎn)奠定了安全基礎(chǔ)。圖9顯示出北干線二期管道和相關(guān)井叢閥室的安全隔離工藝示意圖。

在北干線二期設(shè)計中各井叢閥室均按照隔離原則增設(shè)了八字盲板，方便了井叢支線的接入，也方便了以后的支、干線和井叢的相互隔離，起到了不可替代的安全屏障作用。

圖9 北干線二期管道及各閥室安全隔離工藝示意圖 Fig. 9 Absolute isolation process layout of north header phase II and valve chambers

這里需要指出一點，安全隔離工藝是應對各種工藝出現(xiàn)異常問題的一種措施，它做得到位與否，是需要認真識別和分析的，是需要進一步論證和完善的，確保安全隔離工藝的完整性。

5 結(jié) 語

安全隔離工藝在工廠裝置的檢、維修、技改施工中的重要性是顯而易見的，充分認識和掌握它的概念和在實際中的應用，以應對實際工作中的各種隔離狀況和工藝變化，是今后天然氣安全生產(chǎn)的前提和保障。

［1］楊小龍,李戰(zhàn)平,李富生.長北氣田地面工程技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2007(10):106-108.

［2］殼牌.DEP生產(chǎn)與維護[R].95-0250:13-17.

［3］殼牌.有效隔離程[R].1995-02:6-7.

［4］殼牌.安全系統(tǒng)隔離程序[R]. 1995:10-13.

［5］殼牌. DEP 31.38.01.11 管線一般要求[R].1995:5-9.

Application of Safety Isolation Process in the Changbei Project

LI Yang， YAN Hai-xian
（PetroChina Changqing Oilfield Company No.2 Gas Production Plant，Shaanxi Yulin 719000，China）

Definition, types and methods of the safety isolation process were introduced. Some experiences and problems during application of the safety isolation in phase I development of Changbei oilfield were discussed. The importance of safety isolation process during construction and maintenance was emphasized, and improvements of the safety isolation process for Changbei project phase II were pointed out, which can provide some useful experiences for other projects.

Safety isolation; Double block; Positive isolation; Blinds

TE 28

A

1671-0460（2011）07-0706-05

2011-05-16

李陽（1984-），男，陜西榆林人，助理工程師，2006年畢業(yè)于西安石油大學環(huán)境工程專業(yè)，主要從事油氣田開發(fā)地面工藝研究工作。E-mail：13032960601@163.com，電話：（0912）3359569轉(zhuǎn)5523。

閆海憲（1967-），男，高級工程師，1993年畢業(yè)于西安石油化工設(shè)備與機械專業(yè)，主要從事天然氣開發(fā)地面建設(shè)管理工作。