电缆沟充砂防范油气田可燃气体闪爆措施浅析

韩玮

摘 要：油气田可燃气体多为混合气体与其他分解后会产生可燃气体或助燃气体，且比重比较大，极易在低洼、通风不畅的电缆沟内聚集，并沿电缆沟窜至电机处、开关等有裸露线头易产生电火花处，就会造成闪爆，后果不堪设想；因此采取必要措施，防止可燃气体在电缆沟中流通、杜绝安全隐患就显得尤为重要。

关键词：油气田 闪爆 安全

一、油气田可燃气体或分解后产生可燃气体及助燃气体的物质主要组成成分

1.天然气

天然气是指在不同地质条件下生成、运移并以一定压力储集在地下构造中，以碳氢化合物为主的可然性烃类气体。它们的通式为CnH2n+2。天然气中主要存在的烷烃有：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷。

天然气是一种易燃易爆气体，自燃点550℃，爆炸极限5～15%。天然气的主要成分是甲烷，一般甲烷含量可达到95%左右。天然气本身无毒，但如果含较多硫化氢，则对人有毒害作用。如果天然气燃烧不完全，也会产生一氧化碳等有毒气体。

2.丙烷

常温下为无色、无臭气体。易燃、易爆，化学性质稳定。蒸气密度1.52g/L，在650℃时分解为乙烯和乙烷。分子式C3H8，相对分子质量44.09，熔点-187.6℃，沸点-42.1℃，饱和蒸气压53.32kPa（-55.6℃），临界温度96.8℃，临界压力4.25Mpa，凝固点-187.1℃ ，闪点-104℃，爆炸极限2.1～9.5%，最小点火能0.31mJ，引燃温度450℃ ，燃烧热2217.8kJ/mol，最易引燃浓度4.1%。

3.甲醇

甲醇分子式为CH3OH，分子量32.04，爆炸极限5.5～44%，密度0.8100g/mL，自燃473℃。液态甲醇无色透明，易挥发，可燃，略带乙醇香气，与水互溶。在汽油中有较大溶解度。

甲醇有剧毒，其蒸汽与空气在一定范围内可形成爆炸性混合物，燃烧时呈蓝色火焰。

4.凝析油

凝析油是指从凝析气田的天然气凝析出来的液相组分。其主要成分是 C5至C10的烷烃，密度一般在0.75左右，其馏分多在20 ℃-200 ℃ 之间，挥发性好。

5.双氧水 （H2O2）

无色透明液体，深层时略带淡兰色。密度；1.44；冰点-0.4℃；爆炸极限：26～100%。用作氧化剂、漂白剂、杀菌剂、消毒剂、发色剂。它的毒性主要是由它的活性氧化作用所引起的，如对眼睛、皮肤和黏膜的化学灼伤，以及使普通衣物着火等。双氧水属爆炸性强氧化剂。它本身是不燃的，但它能与可燃物反应并产生足够的热量而引起着火，又由于它分解所放出的氧能强烈助燃，最终可导致爆炸。

6.氢氧化钠（NaOH）

白色、无臭、不挥发的固体。熔点：318℃；易溶于水，同时放热。适宜于配置溶液使用。不燃烧、不爆炸。与强酸（如硫酸）产生强烈放应。与水反应产生热。与某些金属如锌反映产生爆炸性气体氢气。与许多有机化合物起爆炸性反应。

上述的各种可燃气体、液体或有助燃作用和分解后会产生可燃气体的物质在电缆沟内沉积，并且会扩散到整个电缆沟内，一旦遇到电缆破损，不合格的电缆接头，各种设备的开关和接触器，配电室低压配电屏时极有可能造成闪爆，造成极大的破坏，为了杜绝这类隐患的存在，和避免事故的发生，应当对电缆保护管内进行充砂填麻封堵。

管口处理，防雷及接地这些措施在各地的防爆重点地区都有着比较成熟的方案并且被严格要求和坚决执行，收到了比较好的成效，但对于电缆沟内防范可燃气体的措施往往被人们忽视，选用的砂型，充砂的方案，及充砂后的付加工序将是下文谈论的重点。希望对今后油气田防范可燃气体闪爆有所贡献。

二、防范闪爆措施-充砂

1.对于电缆沟内的选用的砂子及充砂方式：

1.1选用砂子的类型

粗砂μf=3.7-3.1mm，粗砂的塌落度好粘接性好，既不容易坍塌，定型效果比较好，且粗砂的价格较其他类型的沙子便宜，同时也利于沟内多余的水渗透排入集水井。因此，从安全性和经济型方面考虑，电缆沟内充砂选用粗砂较为合理。

1.2充砂的方式

充砂应根据现场防爆等级，周围其他管线（如排污管线、输油管线、输气管线等），电缆沟内电缆的因素，当地降雨量和土壤含水量等因素综合起来而定。具体可以分为分段充砂和全程充砂。

1.2.1分段充砂时，从纵剖面看应为梯形，同样这样的形状有利于充砂段的定型，使得与电缆沟盖板紧密接触，减少了缝隙。同时分段充砂有利于水在电缆沟内的流动，减少了沙子对水的吸附作用，同时从经济和有效性层面考虑也达到了平衡。在充砂的起没段沙堆应该有足够的坡面保证充砂段的稳定不会因为振动向两侧滑行。在非防爆区域直线的电缆沟内应间隔不小于20米设置一处充砂段，如电缆沟长度较短则应在电缆沟的转角、分支冲沙后再视情况在这段沟内分段充砂。目的就是要充分限制可燃气体在沟内扩散的范围。

充砂方式如下图：

充砂后应用水将砂子打湿，进行水坠，使得砂堆变得坚固，这样做上部砂子不容易塌落下来，同时防止日后雨水渗入电缆沟内使砂段下陷。

1.2.2在防爆区域附近的电缆沟内应该全程充砂，全程充砂也应选用粗砂，粗砂的透水性好，并且在充砂后也应当进行水坠，避免在日后充砂段有所沉降时密封不严。

2.以联合站为例介绍防止电缆沟闪爆

联合站是集原油加热、原油脱水、原油外输、污水处理、污水回注等为一体的大型大型综合场站。作为油田重点要害单位的联合站，如何防止电缆沟闪爆，确保安全生产，电缆沟充砂意义重大。

联合站电缆沟联通的非防爆区域有配电室，仪表室，消防泵房，防爆区域有输油泵房，水处理间泵房。因此充砂要充分考虑到周围因素，采用合理的充砂方式。

2.1在防爆区域及周围有排污管线的电缆沟区域内应全程充砂，因为这些区域都有可燃气体窜入沟内的可能。为了确保可燃气体不会在电缆沟内聚集应采用全程充砂。

2.2在非防爆区域如办公楼周围，消防及配电室周围考虑到安全运行及成本问题在互不影响的情况下采用采用分段冲沙，同时在配电室电缆沟出口、电缆沟的分支与转角处要特别关注充砂的质量，应当充分水坠与压实，这些部位将是防止事故发生的最后一道“防火墙”。

2.3此外如电缆沟内电缆有接头应在接头前后分别充砂，绝不应当出现所充砂子埋住电缆接头的情况，因为，在雨天或者地下水较浅的地区砂子含水量较大，如果直接埋住接头，极有可能造成短路甚至爆炸的安全隐患。

三、结论

设计的合理性、施工过程中的工序交叉、各个工序的施工质量、改扩建时的投入、监督，运行过程中的检查，任一环节出现问题，都可能导致电缆沟内可燃气体的流动与聚积，如果遇上明火，就会造成人员伤亡及财产损失。因此电缆沟的设计与施工质量、制定严格的运行制度并严格执行，是消除引发闪爆的安全隐患确保油气田安全生产的关键。