川渝地區(qū)高含硫氣田開發(fā)的HSE保障體系建設探討

摘 要

摘要：高含硫氣田的大規(guī)模開發(fā)在國內尚處于起步階段，為了有效降低開發(fā)過程中的安全風險，建立相應的HSE保障體系很有必要。針對川渝地區(qū)高含硫化氫氣田特點，結合中國石油西南油氣
摘要：高含硫氣田的大規(guī)模開發(fā)在國內尚處于起步階段，為了有效降低開發(fā)過程中的安全風險，建立相應的HSE保障體系很有必要。針對川渝地區(qū)高含硫化氫氣田特點，結合中國石油西南油氣田公司LG氣田HSE示范工程建設成果、中國石油與美國雪佛龍石油公司在川東北高含硫化氫氣田合作開發(fā)經(jīng)驗以及中國石化普光氣田開發(fā)實踐，系統(tǒng)分析了高含硫化氫氣田開發(fā)HSE標準體系建設需求，提出了從定量風險評價、安全防護距離確定、應急處置程序、環(huán)保管理、職業(yè)健康管理等方面完善HSE標準體系的建議；另外，根據(jù)定量風險評價、三維擴散事故后果模擬技術制訂安全規(guī)劃，設置安全距離與應急計劃區(qū)，從應急機構與裝備、應急預案與企地聯(lián)合應急演練等方面，提出了應急保障體系建設要求。該研究成果對高含硫氣田安全、清潔、高效開發(fā)具有借鑒意義。
關鍵詞：高含硫化氫；氣田開發(fā)HSE標準體系；應急保障體系；安全規(guī)劃；應急預案；企地聯(lián)合應急演練
    川渝油氣區(qū)分布含硫化氫氣田(構造)100余個，含硫化氫氣井1000余口，包括中國石油的LG氣田，中國石油與優(yōu)尼科東海有限公司擬合作開發(fā)的羅家寨、滾子坪、鐵山坡、渡口河、七里北等氣田，中國石化普光氣田等，高含硫氣田的大規(guī)模開發(fā)在國內尚處于起步階段，筆者多年來對其安全環(huán)保問題進行了大量的基礎研究工作。
    筆者針對川渝地區(qū)高含硫化氫氣田的特點，結合中國石油西南油氣田公司LG氣田HSE示范工程建設成果、中國石油與美國雪佛龍石油公司在川東北高含硫化氫氣田合作開發(fā)經(jīng)驗以及中國石化普光氣田開發(fā)實踐，從HSE技術標準與規(guī)范、安全規(guī)劃(安全距離與應急計劃區(qū)設置、安全規(guī)劃關鍵技術)、應急機構與裝備、應急預案與企地聯(lián)合應急演練等方面，系統(tǒng)分析了高含硫化氫氣田開發(fā)HSE標準與應急保障體系建設內容并提出了建議。
1 HSE技術標準與規(guī)范保障
    “12·23”事故調查結果表明，當時我國高含硫化氫氣田HSE標準規(guī)范嚴重缺乏。為了確保生產(chǎn)安全，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、全國安全生產(chǎn)標準化技術委員會和石油工業(yè)標準化技術委員會對硫化氫防護的規(guī)定和標準的制定更加重視，在總結“12·23”事故教訓的同時，借鑒國外防硫化氫的經(jīng)驗制(修)定我國一批防硫化氫標準，如SY 5087—2005《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦作法》、SY 6137—2005《含硫化氫的油氣生產(chǎn)和天然氣處理裝置作業(yè)的推薦作法》、AQ2016—2008《含硫化氫天然氣井井噴失控點火時間規(guī)定》以及國家能源局發(fā)布并于2010年10月1日實施的SY/T 6781—2010《高含硫化氫的天然氣凈化廠公眾安全防護距離》等。
    雖然高含硫氣田開發(fā)相關的HSE標準體系處于不斷的完善中，但隨著我國對環(huán)境保護、安全保障、節(jié)能減排和溫室氣體排放與控制的要求愈加嚴格，高含硫化氫氣田開采S02排放增加與國家減排要求相矛盾。當前高含硫化氫天然氣井井噴失控毒物擴散事故定量風險分析，公眾安全評價程序、方法、內容及可接受風險水平，高含硫化氫氣田集輸井站及集輸管道的公眾安全距離、大氣環(huán)境防護距離、應急計劃區(qū)的確定，高含硫化氫氣井重大危險源辨識與危險分級，高含硫化氫氣井生產(chǎn)事故現(xiàn)場處置程序編制規(guī)則，高含硫天然氣或酸氣放空管理，高含硫化氫氣田關井及暫停井、完井測試[1]、固體廢物處理和高含硫化氫氣田開發(fā)職業(yè)健康管理等問題仍無標準可依。
    因此，高含硫化氫HSE標準與規(guī)范保障方面應根據(jù)當前我國對安全保障、節(jié)能減排的相關要求，參考國外的成功經(jīng)驗，繼續(xù)完善適合我國高含硫化氫氣田開發(fā)特定的健康、安全和環(huán)境標準。
2 安全規(guī)劃保障
2.1 安全規(guī)劃主要任務
    安全規(guī)劃的主要任務，就是要研究開發(fā)項目潛在風險的發(fā)生規(guī)律，并對其進行預防和控制，從而降低風險發(fā)生的頻率，減小其危害程度，使具有一定風險的項目能夠滿足開發(fā)和安全生產(chǎn)的要求。其主要內容包括：對人員(開發(fā)人員及其周邊相關人員，如居民等)活動提出約束要求，確定可接受風險指標，制訂長遠安全開發(fā)目標[2]。
    對于高含硫化氫氣田開發(fā)而言，由于硫化氫氣體的特殊性質，含硫氣井的開發(fā)是具有高度危險性的作業(yè)，通常采用的安全規(guī)劃方式主要包括以下兩個方面：
2.1.1設置安全距離
    設置公眾安全防護距離，目的是在危險源與公眾之間提供一定的緩沖區(qū)域，在此區(qū)域內允許人員的通行、耕作等正常活動。其主要是解決工業(yè)生產(chǎn)和居住兩個互有沖突活動之間的問題，當兩種活動之間不匹配時，應當設置適當?shù)母綦x距離。
2.1.2設置應急計劃區(qū)
    應急計劃區(qū)(EPZ)是指為了在事故發(fā)生時能夠及時、有效地采取保護公眾的防護行動，事先在危險設施的周圍劃出制定有應急預案并做好適當準備的區(qū)域，應急準備工作通常包括預警、人員疏散、避難、個體防護手段、點火、公眾培訓等。其目的是在應急干預的情況下便于迅速組織有效的應急響應行動，最大限度地降低事故對環(huán)境和公眾可能產(chǎn)生的影響。
    在設置安全距離與應急計劃區(qū)之前，首先需要對含硫氣井進行分級[3]。其目的是根據(jù)含硫氣井對公眾危害程度的不同以及應急管理需求的差異，對含硫氣井依據(jù)其井噴風險對公眾的危害程度進行區(qū)分，對不同等級的含硫氣井，分析其應急管理需求，進一步提出相應的安全規(guī)劃要求，以加強安全監(jiān)管、保障公眾安全。
2.2 安全規(guī)劃關鍵技術
    目前國內外有害氣體擴散中毒定量風險評價技術主要考慮平坦地形條件，沒有考慮三維復雜地形對有害氣體擴散的影響。
    要做好川渝地區(qū)高含硫化氫氣田開發(fā)的安全規(guī)劃，設置合理的安全距離和應急計劃區(qū)，必須在嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)、企業(yè)HSE標準規(guī)范的基礎上，運用定量風險評價技術。同時，由于川渝地區(qū)的高含硫化氫氣田處于地形復雜的中低山區(qū)，污染物擴散受三維復雜地形和局部風場影響大，因此還必須考慮復雜地形的影響，還需運用“三維復雜地形含硫化氫天然氣泄漏擴散中毒定量風險評價技術”作為技術支持。
    “三維復雜地形含硫化氫天然氣泄漏擴散中毒定量風險評價技術”是中國石油西南油氣田公司2009年科研項目“川渝地區(qū)含硫天然氣勘探開發(fā)定量風險分析技術研究”的重要研究成果。該技術是運用CFD(計算流體動力學)方法，通過復雜地形DEM(數(shù)字高程)數(shù)據(jù)，借助計算機工作站強大的計算功能進行地形幾何建模和網(wǎng)格劃分，優(yōu)化相關邊界條件和參數(shù)，來實現(xiàn)三維復雜地形對有害氣體擴散的定量影響分析，并運用定量風險評價原理，形成的一套適合三維復雜地形條件下含硫天然氣泄漏擴散中毒定量風險評價技術。
3 應急機構與裝備保障
    筆者從消氣防中心、搶維修中心、應急監(jiān)測中心、應急物品和安防器材、安全庇護所、三維地理信息應急系統(tǒng)、應急警報系統(tǒng)建設等方面系統(tǒng)分析了高含硫化氫氣田開發(fā)所應建立的應急機構與裝備技術體系，為高含硫化氫氣田安全、環(huán)境友好和清潔開采提供技術保障。
3.1 消氣防中心
    根據(jù)《中華人民共和國消防法》、《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》(GB 50183—2004)、《油氣田消防站建設規(guī)范》(SY/T 6670—2006)、《氣體防護站設計規(guī)范》(SY/T 6772—2009)等相關標準的規(guī)定，并考慮天然氣生產(chǎn)能力、鄰近消氣防協(xié)作條件和所處地理環(huán)境，高含硫化氫氣田應建設消防站和氣防站(可以合并建設)，消防站建設可分為一級消防站、二級消防站、三級消防站、特勤消防站。
    結合川渝地區(qū)的各高含硫化氫氣田開發(fā)規(guī)模，至少應設置一級消防站，甚至特勤消防站?？紤]到氣田開發(fā)一般是滾動開發(fā)，分期建設。因此川渝地區(qū)高含硫化氫氣田的消氣防站可以采取總體規(guī)劃、分期實施的原則，分期組建消氣防力量，配備消防裝備與器材。
    當前LG氣田和普光氣田均已建成消氣防中心，其中組建于2006年6月的中國石化普光氣田應急中心作為國家安全生產(chǎn)應急指揮中心命名的“國家油氣田救援川東北基地”，既是我國4大油氣田救援基地之一，也是我國唯一一個國家級油氣田救援示范基地，具備處置重(特)大規(guī)模的井噴失控、化學品泄漏、火災、爆炸、環(huán)境災害、自然災害和內部交通事故的能力[4]。
3.2 搶維修中心
    根據(jù)氣田和凈化廠現(xiàn)場的生產(chǎn)實際情況，組建維修搶險機構，負責氣田和凈化廠生產(chǎn)設施(含自控設施及系統(tǒng))、儀器儀表的維護檢修工作；負責事故應急狀態(tài)下?lián)岆U工作，參與事故后的恢復重建工作。
    LG氣田搶維修中心定員43人，設在LG凈化廠，為LG凈化廠和LG作業(yè)區(qū)提供服務。除配備了管工、鉚工、鉗工、焊工等多工種的搶、維修人員外，還設置有氣田內部醫(yī)務室，可進行現(xiàn)場簡單急救。
3.3 應急監(jiān)測中心
    按照《環(huán)境保護法》、《安全生產(chǎn)法》等法律和相關標準的規(guī)定，需要開展事故情況下應急監(jiān)測工作，組建突發(fā)環(huán)境事件應急監(jiān)測中心，配備應急環(huán)境監(jiān)測儀器。
    應急環(huán)境監(jiān)測儀器的配備可參考《全國環(huán)境監(jiān)測站建設標準》(環(huán)發(fā)[2007]56號)，此標準規(guī)定了監(jiān)測站人員編制及人員結構、監(jiān)測經(jīng)費、監(jiān)測用房、基本儀器配置、應急環(huán)境監(jiān)測儀器配置、專項監(jiān)測儀器配置的具體要求。若氣田有可依托的企業(yè)或地方環(huán)境監(jiān)測資源，可配置企業(yè)或地方環(huán)境監(jiān)測站沒有的應急監(jiān)測儀器，如多點無線式S02、H2S監(jiān)測系統(tǒng)、自動氣象站等。
    LG氣田、普光氣田已參照西部地區(qū)三級站建設標準，并結合氣田可依托的應急監(jiān)測資源配置了突發(fā)環(huán)境事件應急監(jiān)測人員、儀器設備等。
3.4 應急物品和安防器材配備
    高酸性氣田既含有毒有害氣體，又含有易燃易爆、腐蝕性物質，且勘探開發(fā)過程易發(fā)生井噴、腐蝕泄漏導致H2S中毒等事故的發(fā)生。因此，加強應急物品和安防器材的配置對于應急搶險工作具有重要意義。
    氣田開發(fā)生產(chǎn)作業(yè)場所急救應急物品和安全防護器具的配備，應根據(jù)作業(yè)性質、工作場所、作業(yè)環(huán)境、地理條件等因素，按照Q/SY 136—2007《生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場應急物品配備規(guī)范》、SY/T 5087—2005《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦作法》、SY/T 6137—2005《含硫化氫的油氣生產(chǎn)和天然氣處理裝置作業(yè)推薦作法》、SY/T 6610—2005《含硫化氫油氣井井下作業(yè)推薦作法》、SY 6277—2005《含硫油氣田硫化氫監(jiān)測與人身安全防護規(guī)程》等標準、規(guī)范的要求進行配備。
3.5 安全庇護所
    當含硫化氫天然氣發(fā)生連續(xù)大量泄漏時，防止生產(chǎn)現(xiàn)場人員中毒是安全開發(fā)含硫化氫氣田首先面臨的重要現(xiàn)實問題。目前常用的應急點火法和應急撤離法都具有現(xiàn)場操作的不確定性。經(jīng)驗表明，在含硫化氫開發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)場設置事故狀態(tài)下供人體呼吸用的穩(wěn)定可靠的合格氣體及氣源，是控制事故規(guī)模及后果的最佳方式。中國石油西南油氣田公司首次從挪威UNITEAM公司引進了2臺安全庇護所[5]。安全庇護所的緊急空調系統(tǒng)可提供新鮮空氣并保持內部50Pa的正壓，能為10個人提供不少于2h的安全庇護時間。
    安全庇護所對油氣田發(fā)生突發(fā)事件時保障人員安全具有十分重要的作用，建議有條件的高含硫化氫氣田配置一定數(shù)量的安全庇護所。
3.6 三維地理信息應急系統(tǒng)[6]
    三維地理應急系統(tǒng)是一個集地景地貌、矢量地圖、區(qū)劃信息、人居信息、敏感目標、道路信息以及企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域、設施、設備等為一體的三維可視化信息平臺。該平臺既有地理信息又包含全息三維企業(yè)場景，是整個應急系統(tǒng)的基礎和支撐?？蓪崿F(xiàn)全息化安全管理、應急響應與輔助決策、數(shù)字化預案與培訓演練等功能。目前LG氣田數(shù)字化應急預案系統(tǒng)已建成并投入使用。
3.7 應急報警系統(tǒng)
    川渝地區(qū)高含硫化氫氣田所在區(qū)域屬于典型的丘陵地帶，地理環(huán)境非常復雜，有效的通訊保障在該地區(qū)較為脆弱。在事故狀態(tài)下要保證事故信息能及時、準確地通知到應急區(qū)域內的群眾，就必須建設一套可靠的應急報警系統(tǒng)。
    LG氣田應急報警系統(tǒng)采用按村組行政區(qū)劃分區(qū)設置，以利于村干部發(fā)揮作用，做到居民有效撤退。報警方式上主要采用了移動短信群呼、固定話機群呼，以及在人口活動較為密集的地區(qū)安裝高音喇叭及無線調頻音柱等放聲設備，基本保證了應急區(qū)域內的全覆蓋。
4 應急預案體系與企地聯(lián)合應急演練保障
    為使高含硫化氫氣田建設的消氣防中心、搶維修中心、應急監(jiān)測中心、應急物品和安防器材配備、安全庇護所、三維地理應急信息系統(tǒng)、應急報警系統(tǒng)等形成協(xié)調的、統(tǒng)一的有機體，在事故情況發(fā)生時能發(fā)揮有效作用，必須編制有針對性的基于三維地理應急信息系統(tǒng)平臺的應急預案體系，并加強企地聯(lián)合應急演練。
    高含硫化氫氣田應急預案的制訂除應符合《生產(chǎn)經(jīng)營單位安全生產(chǎn)事故應急預案編制導則》(AQ/T 9002 2006)、《石油天然氣安全規(guī)程》(AQ 2012—2007)等一般性規(guī)定外，還應符合《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦作法》(SY/T 5087—2005)、《含硫化氫油氣井井下作業(yè)推薦作法》(SY/T 6610—2005)、《含硫化氫的油氣生產(chǎn)和天然氣處理裝置作業(yè)的推薦作法》(SY/T 6137—2005)等標準、規(guī)范要求。
    LG氣田應急預案有1個總預案和18個分預案，并在此基礎上編制了LG作業(yè)區(qū)、LG凈化廠處置預案和各單井、凈化工段的24類應急處置程序，全面覆蓋了LG氣田試采工程的各個環(huán)節(jié)。預案編制過程中，完成了對LG氣田試采工程周邊4個地級市8個縣59個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的應急救援資源的詳細調查，共調查醫(yī)院135所，公安隊伍56個，交警隊伍16個，消防隊伍11個，完成了2萬余戶應急計劃區(qū)居民的詳細信息(包括戶主姓名、位置、電話、家庭人口數(shù)量等)調查，這些信息已集成在LG數(shù)字化應急預案平臺中。LG氣田投產(chǎn)前開展了包括凈化廠、場站有毒氣體泄漏后中毒人員救援、應急廣播、三維地理應急系統(tǒng)快速決策、周邊群眾疏散安置、消氣防力量展示、現(xiàn)場搶修等大型企地聯(lián)合應急演練。
5 結論與建議
    “12·23”事故以后，我國圍繞高含硫化氫氣田的安全、高效、清潔和環(huán)境友好開發(fā)進一步開展了大量的科技攻關并進行了實踐。在研究成果的支撐下，近年來我國先后發(fā)布實施了多項HSE行業(yè)標準和企業(yè)標準，極大地完善了含硫化氫氣田的HSE標準規(guī)范。但當前在高含硫化氫天然氣井井噴失控毒物擴散事故定量風險分析和公眾安全評價的程序、方法、內容及可接受風險水平，高含硫化氫氣田集輸井站、集輸管道的公眾安全距離、大氣環(huán)境防護距離、應急計劃區(qū)的確定等方面仍無標準可依，仍需繼續(xù)完善適合我國高含硫化氫氣田開發(fā)特定的健康、安全和環(huán)境標準，其中7項標準已立項并在制定中，8項標準還待立項。
    中國石油西南油氣田公司LG氣田HSE示范工程建設成果、中國石油與美國雪佛龍石油公司在川東北高含硫化氫氣田合作開發(fā)經(jīng)驗以及中國石化普光氣田開發(fā)實踐表明：川渝地區(qū)高含硫化氫氣田開發(fā)應急保障體系建設要針對氣田硫化氫含量高，以及氣田所在區(qū)域地形復雜、人口密度大、交通條件差、可依托的外部救援力量薄弱的特點，在嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)、企業(yè)HSE標準規(guī)范的基礎上，運用三維復雜地形含硫化氫天然氣泄漏擴散中毒定量風險評價技術做好安全距離與應急計劃區(qū)的安全規(guī)劃工作；落實氣田消氣防中心、搶維修中心、應急監(jiān)測中心、三維地理信息應急系統(tǒng)、應急警報系統(tǒng)等的建設，有條件的可以考慮配備固定式或移動式安全庇護所；編制有針對性的基于三維地理應急信息系統(tǒng)平臺的應急預案體系，加強企地聯(lián)合應急演練。
參考文獻
[1] 羅瑞振，韓建紅，李國平，等.高含硫氣田試氣作業(yè)的安全措施與管理——以普光氣田為例[J].天然氣工業(yè)，2009，29(7)：112-115.
[2] 王建光，鄧云峰，郭再富.基于公眾安全防護的含硫氣井分級監(jiān)管建議[J].中國安全生產(chǎn)科學技術，2009，5(3)：124-128.
[3] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.AQ 2017—2008含硫化氫天然氣井公眾危害程度分級方法[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2008.
[4] 楊永欽.建設油氣田救援基地[J].勞動保護，2009，12(7)：106-107.
[5] 蔣毅，黃湛.防毒庇護所在高含硫氣田中的應用[J].天然氣工業(yè)，2009，29(6)：117-119.
[6] 龔建華，朱進，王以朗，等.LG氣田三維應急地理信息系統(tǒng)的建設[J].天然氣工業(yè)，2010，30(3)：116-119.
 
(本文作者：涂強 周大為 銀小兵 劉盛兵 翁幫華 中國石油西南油氣田公司安全環(huán)保與技術監(jiān)督研究院)