硫化氢安全防护措施在希望油田转油站的应用

杜波 大庆油田设计院

硫化氢安全防护措施在希望油田转油站的应用

杜波 大庆油田设计院

希望油田主要包括2号含油构造和北特鲁瓦构造两部分。北特鲁瓦构造油气田一次脱气后天然气中硫化氢含量高达11701.44mg/m3。硫化氢（H2S）是一种无色、可燃，比空气略重的气体，有剧毒。为使油田安全生产，从站址选择、总平面布置、工艺设计、材质选择、自动控制、通风设施、个体防护等10个方面对含硫作业场所采取了一系列安全技术防护措施，保证了生产的安全平稳运行。

转油站；硫化氢；生产过程；主要设备；防护措施

1 希望油田天然气中硫化氢含量

希望油田位于宾里海盆地东缘中区块，属于哈萨克斯坦共和国阿克纠宾州贝加宁地区管辖的范围，主要包括2号含油构造（井号：A-n，n为自然数） 和北特鲁瓦构造（井号：CT-n）两部分。北特鲁瓦构造油气田一次脱气后天然气中硫化氢含量最高达11701.44mg/m3。硫化氢（H2S）是一种无色、可燃比空气略重的气体，空气中爆炸极限为4.13%～45.5%(体积比)，标准状态下密度为1.1539mg/m3，有剧毒。为使油田安全生产，硫化氢的防护措施在油田生产中尤为重要。

2 安全防护措施

2.1 站址选择

希望油田转油站位于希望油田CT-1井附近，CT-1井位于油区中部。在CT-1井附近已建1座计量站，区域内无居民住宅、工业性建筑物，亦无古文化遗址、洞穴及生态保护区。

2.2 总平面布置

将站场按功能分成油气处理区、辅助生产区、事故油罐区、变电所四个区域，油气处理区、事故油罐区集中布置在站场东侧，与辅助生产区之间用消防路分隔，有足够的安全距离且地势平坦。

2.3 工艺流程

油井来气液混合物进站后经斜管式捕集器预分离，天然气和含水油分别进入一级气液分离器进行分离，分离出的含水油通过外输油泵增压后输送至第四油气处理厂进行处理；分离出的天然气经天然气除油器进一步处理、增压后输送至让纳若尔南区湿气回注站，实现了生产工艺全密闭。

2.4 设备、管道及阀门材质的选择

2.4.1 机泵选择

希望油田转油站主要机泵为外输油泵、事故泵、污水泵。外输油泵、事故泵、污水泵选用卧式多级离心泵，材质选用铸钢，同时要求屈服应力≤360MPa，含镍量<1%，硬度≤HRC22。

2.4.2 容器设备（非标设备）

（1）容器设备选择。按表1进行容器设备的选择。

（2）材料选择。当介质为湿H2S应力腐蚀环境时材料选择需满足以下条件：

表1 容器设备选择

屈服强度≤355MPa；

抗拉强度≤630MPa；

材料使用状态至少为正火＋回火、退火、调质状态；

碳当量限制，低碳钢和碳锰合金：CE≤0.40，CE＝[C]＋[Mn]/6；

低合金钢（包括低温镍钢）：CE≤0.45，CE＝[C]＋[Mn]/6＋([Cr]＋[Mo]＋[V])/5＋([Ni]＋[Cu])/15。

2.4.3 工艺管道及阀门

根据硫化物应力开裂易发生于高强钢的特点，标准要求输送含有硫化物介质管道的管材含镍量<1%，管材的硬度≤HRC22，管线腐蚀余量选用4～5mm，所有工艺管线阀门均选用抗硫型阀门。

2.5 自动控制系统

2.5.1 生产过程控制

转油站生产管理采用以计算机为主的PLC控制系统，实现无人、少人值守，集中监控，各系统数据、工艺流程和电视监控图像都可在中心控制室大屏幕显示系统上显示、连锁、报警。

2.5.2 紧急停车（ESD）系统

希望油田转油站设独立的紧急关断ESD系统一套。ESD系统采用故障安全型设计，ESD系统完成事故状态下的单元设备停车、生产装置停车、火灾全厂停车3级关断控制。

2.5.3 可燃气体及毒性气体探测

油水泵房和气体压缩机房、原油处理装置区、气体处理装置区设电化学式毒性气体探测器，用以检测硫化氢气体。

2.6 设备及管道防腐

2.6.1 容器及火炬筒体防腐

强腐蚀性介质容器内表面防腐采用环氧底漆＋环氧面漆，2底4面，干膜厚度不小于300μm；弱腐蚀性介质容器内表面防腐采用环氧底漆＋环氧面漆，2底2面，干膜厚度不小于200μm。

2.6.2 管道内防腐

根据管道内介质的腐蚀性对其内表面进行腐蚀防护，其中强腐蚀性介质管道内表面防腐采用熔结环氧粉末加强级防腐。

2.7 通风设施

油水泵房设置机械通风+有组织自然通风，压缩机厂房设置机械通风。有效的通风可使管道、阀门等泄漏的可燃(有毒)气体得到及时排出，控制可燃(有毒)气体浓度在下限的25%以内，以防厂房内的可燃(有毒)气体浓度超标。

2.8 人员逃生和救生

2.8.1 通信

设置完善的通信系统，一旦发生险情可及时请求救援。

2.8.2 危险监督

在中心控制室采用DCS系统及安防系统进行数据采集，系统所有数据通过网络传到中心控制室。

2.8.3 风向标

希望油田转油站安装4个风向标，分别设置在中心控制室门前、油气集聚区、罐区、容器区。

2.8.4 油气安全岗及油气安全岛的设置

油气安全岗设置在中心控制室的综合值班室，油气安全岛设置在综合值班室围墙外15m处。

2.8.5 防护用具位置

正压呼吸器、便携式探测器等防护用具均放置在综合值班室内，由专人负责。

2.8.6 个体防护

按照《含硫化氢的油气生产和天然气处理装置作业的推荐做法（SY/T6137-2005）》的要求，大气中硫化氢浓度有可能超过15mg/m3时，应配备便携式检测装置。当工作环境中硫化氢浓度超过15mg/m3时，任何人都要配戴带全面罩的个人正压式（供气式或自给式）空气呼吸器，配备劳动防护用品及防护用具。

2.9 人员培训

涉及潜在硫化氢的油气开采区域的生产经营单位，应警示所有人员（包括雇主、服务公司和承包商）在作业过程中可能出现硫化氢的大气浓度超过15mg/m3的情况。在该区域工作的所有人员开始工作前都应接受培训，所有雇主，不论是生产经营单位、承包商或转包商，都有责任对自己的雇员进行培训和指导，被指派在可能会接触硫化氢区域工作的人员应接受硫化氢防护安全指导人员的培训。

2.10 应急预案

应急预案应包括应急响应程序，该程序提供有组织的立即行动计划以警报和保护现场作业人员、承包方人员及公众。应急预案应考虑硫化氢和二氧化硫浓度可能产生危害的严重程度和影响区域，还应考虑硫化氢和二氧化硫的扩散特性。

3 结语

由于转油站多数设备是在一定压力和温度下进行操作，且处理的物料硫化氢含量高，因此本文从站址选择、平面布置、工艺流程、材质选择、自动控制、设备管道防腐等10个方面对含硫作业场所采取了安全防护措施，使希望油田转油站投产后，能安全平稳地运行。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.053

杜波：工程师，1985年毕业于湖南省计算机专科学校，现工作于大庆油田设计院安全评价所。

（0459）5902800、dubo_dod@petrochina.com.cn

（栏目主持 樊韶华）