气田井口在役安全阀失效风险评估

张广平 袁亚儒 陈霄

(1．中国石油长庆油田分公司安全环保监督部，陕西 榆林 719000)(2．中国石油长庆油田分公司苏里格南作业分公司，陕西 西安 710018)

气田井口在役安全阀失效风险评估

张广平1袁亚儒1陈霄2

(1．中国石油长庆油田分公司安全环保监督部，陕西 榆林 719000)(2．中国石油长庆油田分公司苏里格南作业分公司，陕西 西安 710018)

安全阀对于承压设备和管道的安全工作具有重要的意义，安全阀的正常工作能有效的降低安全事故的发生。通过对安全阀基本性能的介绍，分析了安全阀失效的诸多影响因素，采用可拓工程系评价方法，建立了风险评价的优度评价方法，可以有效的对风险加以评价。

安全阀；风险评估；风险管理；可拓工程学

石油和化工生产现场各类管道是具有高压和燃爆、有毒、腐蚀性等流体输送的设备，一旦发生泄漏，将有可能造成火灾、爆炸和中毒等故事，导致人员伤亡和环境污染，带来巨大的经济损失和社会负面影响[1]。部分压力容器和承压管道在使用过程，当突发超压时，如未及时采取相关措施，将造成承压设备的损坏，从而发生事故[2]。因此，为了防止超压而造成严重的事故，一个很重要的安全辅助设备是必不可少的，安全阀的安全泄压装置，是一种较为常用的安全辅助设备，在承压设备及管道的运行过程起着非常重要的作用。

安全阀的安装和使用对于目前石化企业的安全生产，有着极为重要的辅助作用，同时对于安全阀的检验和维护，也是日常生产过程必不可少的过程。本研究针对于油田开发现场常用的弹簧荷载式安全阀为实例，进行安全风险评价，以此探讨安全阀的维护和检测方法，并指导后续的风险管理。

1 安全阀性能分析

1.1 基本性能

当承压设备和管道中流体压力升高，超过阈值时，安全阀将自动开启，使得压力逐渐被释放，以防止压力持续上升，当压力因逐渐释放后降低到安全阀设定好的低压阈值时，安全阀自动关闭，停止泄压。承压设备和管道中流体在正常压力工作时，安全阀处于关闭状态[3]。

例如DIPPER阀，是天然气采气井及处理站的第一道安全保障，主要用于保护管道系统安全。当系统压力超过规定的高限压力时，本阀自动关闭，防止系统设备因受过载压力而破坏；当系统压力低于规定的低限压力时，系统设备可能已因某种因素而被破坏，本阀也会自动关闭，防止天然气（介质）外泄（图1）。该阀门具有以下性能特点：

（1）科学选材保证阀门各零件的强度刚度和使用寿命；

（2）科学的液压油选择及控制系统高低压弹簧的设置；

（3）可现场调整高压紧急截断和低压紧急截断值。操作紧急按扭，随时实现阀门的紧急截断；

（4）气液转换缸结构设计有效的避免了因介质含液量大造成的冰堵现象；

（5）阀门在紧急状态下关闭的可靠性。

图1 ESD型井口安全阀

1.2 安全阀失效分析

影响安全阀失效的原因很多，归纳起来主要为：设计制造原因、工作环境条件、现场设备管理、工作历史情况等[4]。

（1）安全阀弹簧失效。弹簧是安全阀的重要部件，在一定的温度、压力和腐蚀介质的工作环境下，长期的使用使得弹簧刚度降低，弹簧作用在阀瓣的压力降低，从而导致安全阀泄漏。

（2）安全阀选型不当。没有考虑安全阀实际的泄压能力，出现泄压能力不足，以及回座压力过大产生不回座，使得安全阀失效。

（3）介质影响。腐蚀性介质会导致安全阀内部部件的腐蚀损伤，从而造成安全阀泄漏。同时介质内含有的固体或凝结颗粒物质造成安全阀无法正常开启闭合。

（4）工作历史。当安全阀使用较久，出现了许多次的开启闭合，弹簧等部件的刚度降低，以及包括人为的拆卸安装不良，都会造成安全阀失效。

2 风险评价

采用可拓工程系评价方法，将事物的质和量同意考虑，运用定性和定量的双向思维来解决问题。通过形式化的工具，从定向和定量两个方面入手，分析事物的规律和矛盾，依据物元可拓性进行定性分析，建立函数关系进行定量计算。

（1）确定评价对象有关的评价指标；

（2）建立评价等级及各等级对应的阈值范围；

（3）计算权重系数；

（4）建立合格度的函数关系；

（5）计算优度。

各评价指标规范化的合格度见式1。

等级Nj的优度见式2。

式中，j=1，2，3，…m。

最终对优度进行评价，即C(N0)=max{C(Nj)}，j=1，2，3，…m。

3 结语

安全阀的应用有效的降低了承压设备及管线安全事故的发生，分析了安全阀失效的诸多原因，在后期的管理过程中，需要加以注意，防治安全阀失效造成安全事故。

[1]孙立刚,王新,刘思敏.输气管道站场安全阀的设置[J/OL].油气储运,2014,(12):1363-1366.

[2]刘德正,单茂青,吕选鹏,等.电磁波控制井下安全阀在气井中的成功应用[J].国外油田工程,2010,(12):53-54+62.

[3]王志云,张积明.输气管线自动防喷安全阀的研制[J].石油机械,2009,(06):58-61+67.

[4]谢梅波,岳江河,王海东.各类井下安全阀系统的特点及安装设计概述[J].中国海上油气.工程,1995,(04):31-42+5-22.

张广平（1973-），男，汉族，助理工程师，从事安全环保监督工作。