QK-181火炬控制方案.ppt

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1、,BOSUN科瑞成安全技术有限公司,QK18-1钻井作业火炬影响控制方案风险评价,火炬影响控制方案风险评估汇报内容,返回,分析资料,现状钻井作业火炬影响风险评估,火炬影响专题模拟计算,制定渤西油田火炬影响工艺控制方案,方案一,方案二,危险性对比,平台现场试验,计划,收录数据,试验总结,渤西油田工艺控制方案风险评估,渤十钻井船防护风险评估,措施与建议,措施与建议,评估结论,现状钻井作业火炬影响风险评估,范围定义,危险识别确定评估研究对象,评估结论,提出相关措施与建议,评价原则的确定,模拟评估,研究工作准备,返回,范围定义,l评估前提QK18-1平台的操作过程，包括各种可能发生的工况以及气候条件。

2、QK18-1平台以及钻井船现状钻井船就位概况,返回,钻井船就位概况（俯视）,侧视图,钻井船就位概况（侧视）,返回,危险识别确定评估研究对象,QK18-1平台各种工况与气候条件下，火炬对钻井作业中的设备与人员的潜在危险源为火炬燃烧产生的热辐射以及高温火焰对钻井设备以及人员的影响，危险源为QK18-1通过火炬排出的燃烧天然气。当火炬排出的天然气量达到一定量以及在特定的气候条件下，火焰高温以及热辐射将对设备与人员产生的影响。,返回,研究工作准备,危险影响试算现场调研,返回,现场调研,热辐射现场测量表 设备参数调研 现场火炬实录 实测数据模拟计算处理 QK18-1平台气候条件数据 现场调研总结,返回,

3、现场调研总结,通过火炬现场观察，发现QK18-1火炬由于QK17-2与QK17-3的产液段塞流情况严重，发生频率较高，基本上平均十分钟一次。火焰呈湍流燃烧状，持续时间均不超过1秒。平台通过关断20万方机组，实验平台关断后通过火炬排空气体的燃烧状态，在不4米每秒的风速条件下，火焰长度达到35-40米左右。平台甲板的热辐射强度达4kw/m2以上。推断出一旦平台紧急关断，在极端气候条件下的火炬燃烧状态。,返回,海上固定平台安全规则,第六章钻井系统和油（气）生产工艺系统6.3油（气）生产工艺系统6.3.11 火炬系统：火炬应尽可能设在远离生活区和生产区的处所，其位置及高度应综合考虑下列因素：a)主风向

4、；b)气体最大排量时连续燃烧所产生的热辐射对离火炬头最近部位的设备及人员安全操作的影响；,返回,模拟评估,确定相应的模拟研究范围 模拟分析,返回,模拟分析,火焰温度 段塞流工况条件下（气体排量为0.82kg/s）紧急放空条件下（气体排量为4.62m3/s）火炬安全排量保守方法计算 火炬安全排量积极方法计算,返回,现状钻井作业火炬影响评估,模拟计算数据表明，当QK18-1平台发生紧急关断，火炬排量达到3.32kg/s时，风速为13.5m/s,火焰长度达45米，将覆盖钻井作业面；当出现段塞流时，火炬气体排量达到0.82kg/s时，火焰长度达31米，也覆盖了钻井作业面。以目前QK18-1火炬状况，实

5、施钻井作业是不可行的。如果近期必须要实施此次钻井作业，唯一的可行方案是：钻井作业期间QK17-2、QK17-3停产，同时控制QK18-1平台火炬的排量。保守的做法是将火炬的排量控制在0.17kg/s以下（此时火焰长度2米），积极的做法是控制在0.3kg/s以下（此时火焰长度5米），但QK18-1平台应当采取必要的措施防止工艺系统憋压。,返回,火炬影响专题模拟计算,气体排放模拟计算气体扩散模拟计算罐体安全阀起跳模拟计算,返回,气体排放模拟计算,计算考虑的主要工艺罐体目前工况条件下通过BDV排放的曲线调整后工况下通过BDV排放的曲线缩定BDV后，紧急关断时管线泄漏排放量管线与压缩机中放空气体火炬燃

6、烧模拟正常操作工况各罐体通过PSV泄放参数,返回,目前工况条件下通过BDV排放的曲线,通过火炬排放的罐体瞬时最大总的气体泄放速率为106.58kg/s，达到泄放量为0.3kg/s泄放时间为45秒。根据罐体压力泄放指数下降方法换算，泄放到0kg/s时间为576秒。,返回,调整后工况下通过BDV排放的曲线,通过火炬排放的罐体瞬时最大总的气体泄放速率为87.52kg/s，达到泄放量为0.3kg/s泄放时间为41秒,返回,锁定BDV后，紧急关断时管线泄漏排放量,1）体积为7m3，压强为707kpa，管径为6英寸。通过计算管线中的气体泄放最大瞬时速率为21.889kg/s，泄放压力至常压为0.75秒，空

7、间膨胀到49m3，即是在0.75秒内管线中的压力气体向火气分液罐及相关管线中扩散7倍，推动42m3的气体从火炬头排出。,下一工况,2）20方气体排放模拟。通过计算管线中的气体泄放最大瞬时速率为21.69kg/s，泄放压力至常压为1.5秒，空间膨胀到140m3，即是在1.5秒内管线中的压力气体向火气分液罐及相关管线中扩散7倍，推动120m3的气体从火炬头排出。,返回,管线与压缩机中放空气体火炬燃烧模拟,泄放速率与质点运动速率管线气体泄放到火气分液罐状态分析风速与火焰长度,返回,泄放速率与质点运动速率,返回,管线气体泄放到火气分液罐状态分析,返回,风速与火焰长度,返回,正常操作工况各罐体通过PSV

8、泄放参数,各罐通过PSV排放的气体均需要通过火炬进行紧急泄放。通过火炬排放的罐体瞬时最大总的气体泄放速率为63.36kg/s，达到泄放量为0.3kg/s泄放时间为91.1秒，根据罐体压力泄放指数下降方法换算，泄放到0kg/s时间为824秒。,返回,气体扩散模拟计算,临时冷放空管线设计正常操作状态600S影响每天2万方的气风向与排放速率垂直 风向与排放速率同向紧急放空状态41s影响瞬时排放918方的气风向与排放速率垂直 风向与排放速率同向,返回,临时冷放空管线设计,返回,13m,10m,53m,40m,正南风,正西风,渤西油田工艺控制方案风险评估,范围定义,1、本评估对象为实施火炬影响控制方案之

9、后的QK18-1平台；2、评估时间范围是，在QK18-1平台钻井期间；3、本评估针对QK18-1平台实施火炬控制方案后的正常操作过程，不包括非正常状态，如战争、故意破坏、自然不可抗力,返回,现场调研,本方案评估现场调研是基于QK18-1平台钻井作业火炬影响风险评估报告工作的基础上，主要工作内容为工艺控制方案的现场试验。此次试验的目的是通过调整QK17-2、QK17-3平台的外输气量后，进一步调整QK18-1平台生产工艺流程，将QK18-1平台火炬在正常生产以及发生高级关断情况下的火炬放空量降低到尽可能小的量，研究减小火炬对钻井船的影响的具体方法。,返回,危险识别，排除冗余,渤西油田工艺系统减气

10、降压工艺罐体BDV锁定 V-203引罐顶气至V-103、V-105、V-107 调整V-105、V-107并联分流调节阀 各工艺罐体的PV、LV替代SDV功能 火气分液罐出口改造,返回,方案影响分析,1、减气降压操作时，QK17-2、QK17-3海管中基本上液体，海管缓冲能力降低，增加了由于QK18-1平台关断导致QK17-2、QK17-3平台关断的几率。2、对于整个渤西油田减气降压的操作还将影响到渤西处理终端的工艺过程。3、减气降压使管线流速增大，气体压缩机功率的增大，造成压缩机振动。4、对于V-101与V-102，操作压力没有进行相应的调整，BDV锁定的条件下，在进行紧急关断的操作时，危险

11、性较大。5、锁定工艺罐体上的BDV后，根据控制方案，在发生火灾紧急泄放时，需要通过中控按钮手动打开各罐体的BDV，即将本身自动的安全措施改变为人为控制，降低了系统自身的安全性。6、V-102（操作压力2300KPA）与V-103（设计压力1950KPA）间的PV、LV如果不能完全截死，发生串气，就可能导致V-103超压，安全阀起跳。7、锁定BDV通过加电实现BDV的锁定，由于QK18-1自身PLC控制系统较成旧，可能因为增加附加控制导致系统紊乱。8、由于BDV与火气分液罐出口阀均需要人为干预地进行动作，而且干预容许时间短，逻辑有可能混乱。,返回,提出相关措施,正常状态 紧急关断操作 气象条件不

12、利情况下注意事项 设备维护,返回,正常状态,正常状态下，平台工作人员应当加强平台的循检，钻井期间，最好对BDV锁定工艺罐体增加循检次数。针对火气分液罐上的冷放空切换阀，应当增加自动控制功能，即增加一个切换开关，并且将此关联到火灾紧急关断的逻辑中，当风向不利时，将切换开关切换到自动，风向有利时切换到手动；一当发生火灾报警，系统自动按照逻辑进行处理，先打开冷放空出口，然后关闭火炬出口。减少了人为在紧急情况下的操作失误。对罐体的压力，液位报警系统应当重新进行标定与检查，保证报警系统的灵敏性，信号传递的可靠性。由于对整个渤西油田的工艺过程进行了改变，在正常操作过程中，应当加强平台间的通讯，使整个油田能

13、够及时地进行相应的应急操作。当渤十钻井船开始进行作业时，平台有钻井船之间应当加强通讯，平台应当指派专门的联系人，及时互报安全状态。,返回,紧急关断操作,注意观察工艺罐体以及各工艺管线的压力指标 平台与钻井船上增设广播 检测可燃气体漂移情况,返回,气象条件不利情况下注意事项,气象条件决定了QK18-1平台火炬控制方案中紧急泄放方向，风向是此影响控制方案的首要因素，在风向不利的情况下，与QK18-1平台保持紧密的沟通与合作，对火炬的变化进行适时的监测。在平台增设风向标，当风向偏转到不利风向时，平台人员应当提高警惕。,返回,设备维护,为了保证控制方案能够按照设计执行，应当加强QK18-1控制系统的维

14、护与检修，保证控制方案的执行。,返回,工艺控制方案评估结论,在辩识与分析的基础上，本报告从设计与维护和安全管理方面提出相关的建议与措施。在安全实施QK18-1火炬影响控制方案的基础上，实行这些项措施，在QK18-1平台上实施钻井作业能够将风险减低到最低点。,返回,渤十钻井船防护风险评估,危险源辩识 后果模拟分析 防护方案 管理措施 渤十钻井船防护方案评估结论,返回,危险源辩识及模拟分析,1、在紧急关断瞬时时，通过火炬系统燃烧的7、20方管线以及压缩机内的天然气；2、如果考虑到紧急关断时，火炬影响控制方案设计的冷放空换向阀不能及时将通向火炬的气体换向到冷放空管，在关断瞬时，火炬产生瞬时大火烧灼，

15、基本上不会发生；3、火灾关断时，风向不利情况下，通过临时放空管线排放的工艺罐体内的918方天然气。,返回,防护方案,火炬火焰与热辐射防护 布置可燃气体报警装置 提高设备的防爆性能,返回,提高设备的防爆性能,目前钻井船上用于夜间照明的主要灯具不是防爆的，为了减少火源，可以根据具体情况，将主要使用的灯具更换成防爆灯具。钻井船也需在烟道排空管上加灭火罩，尽量减少钻井船上的明火源。,返回,管理措施,正常作业 紧急关断 火焰烧灼 可燃气报警 气象条件不利情况下注意事项,返回,正常作业,根据火炬影响的各项模拟与评估表明，QK18-1平台的火炬对钻井作业与钻井船均有较大的影响，影响主要是在平台发生紧急关断时

16、，但是平台上的紧急关断是不可预见的，所以在正常作业过程中，在严格履行钻完井健康安全环保管理体系的基础上，与QK18-1平台保持紧密的沟通，在平台关断时加强可燃气体检测工作，对火炬的变化进行适时的监测。,返回,紧急关断,当QK18-1平台上发生除火灾关断的任何一级紧急关断时，钻井船的各岗人员应当及时到位，控制明火源，除钻井用设备外，关停其他设备，严密监测钻井船上的报警系统，加强可燃气体检测。当QK18-1平台上发生火灾类紧急关断时，钻井船应当进入相应操作程序。,返回,火焰烧灼,当风向不利，紧急关断产生瞬时的火球烧灼到钻井船时，应当及时进行周遍地区的监控，防止诸如火星溅落等其他意外事件发生。并且及

17、时进行烧灼部位的监测与维护。当火灾关断时，风向不利时，切换阀工作不及时，如果关断的火焰烧灼到钻井船，钻井船执行火灾操作程序。应当及时进行周边地区的监控，防止诸如火星溅落等其他意外事件发生。并且及时进行烧灼部位的监测与维护。,返回,可燃气报警,当火灾关断，风向不利时，当平台以及钻井船观测点人员检测到可燃气体可能向钻井船或平台漂移时，平台与钻井船应当立即停止一切动火作业。,返回,气象条件不利情况下注意事项,气象条件决定了QK18-1平台火炬对钻井的影响，风向是此影响的首要因素，在风向不利的情况下，钻井船上全体人员应当提高警惕，尽量不要使用火源，并且与QK18-1平台保持紧密的沟通与合作。在钻井船上

18、增设风向标，当风向偏转到不利风向时，人员应当提高警惕。,返回,渤十钻井船防护方案评估结论,在辩识与模拟的基础上，本报告从安全防护设计与安全管理方面提出相关的建议与措施。在安全实施QK18-1火炬影响控制方案的基础上，实行这些项措施，在QK18-1平台上实施钻井作业能够将风险减低到最低点。,返回,Qk18-1火炬影响风险评估结论,本报告是在QK18-1平台钻井作业火炬影响风险评估和QK18-1 平台钻井作业火炬影响专题模拟计算报告的基础上完成的，本报告共进行了资料分析，控制方案论证、控制方案试验论证，控制方案现场实验，工艺控制方案风险评估、渤十钻井船防护风险评估等工作。,通过控制方案现场实验，对

19、比研究了工艺控制方案一与方案二的优缺点，记录了调整前、调整时、调整后的各项工艺数据，在实验中共进行了压缩机停机、一级、二级的关断试验，记录了在这三种关断试验数据，确认了减气降压方案的工艺可行性，确认了BDV锁定方案的可行性。通过实验证明，火炬影响控制方案二，可以保证在任何工况条件下火炬火焰不会直接烧灼钻井船与人员，在正常作业工况下，火焰长度不超过5米，排量满足0.3kg/s，各级紧急关断时，火焰长度不超过7米。由于排放气体为V-105、V-107中的原油溶解气压力低，通过模拟分析，火焰长度随风力的增大而减小。,工艺控制方案风险评估，使用过程分析法分析了改变原有流程以及设备执行方式所带来的相关危

20、险，使用事件树法分析了BDV锁定以及在火灾紧急放空切换本质安全性的风险，并从设备维护以及管理上提出了相应的补偿措施。论证了在安全实施QK18-1火炬影响控制方案的基础上，辅以相应的措施，火炬工艺控制方案二能够将火炬影响的风险减低到最低点。,渤十钻井船防护风险评估，按照工艺控制方案二的进行危险辩识，根据危险辩识的结果，模拟了在风向为正南和正西时，实施临时冷放空41秒的影响范围；模拟了方案二紧急关断时，管线中剩余气体的泄放速率与燃烧模型。在模拟的基础上提出了人员热辐射防护的补偿措施，并提出了相应的管理建议。,通过对火炬影响工艺控制方案一与方案二的模拟及试验分析，从风险评估的角度认为，火炬影响工艺控制方案二比火炬影响工艺控制方案一安全性高，如果在钻井过程实施工艺控制方案二，通过补偿相应的措施，加强安全管理，能够将火炬的影响的风险降低到最低点，钻井作业是可行的。,