苏里格无人值守集气站安全风险研究与应用

中国石油集团川庆钻探工程有限公司苏里格项目经理部 张庆 张永锋 陈刚 威特龙消防安全集团股份公司 胡源亮 吴明军 王泽强 冯仕君｜文、图

随着苏里格气田开发技术的完善，数字化水平的提高，实现场站内自动化控制与远程数字化控制，将人员从集气站内的生产解放出来，建立起了无人值守集气站。但无人值守场站的建立也给站内的安全管理提出了新的挑战。集气站生产过程中存在高温、高压、易燃、易爆等危险，站内工艺流程复杂、设备林立、管道密集，事故隐患极大。一旦发生安全事故，一方面严重影响正常生产，另一方面会造成人员伤亡和财产损失。因此提高集气场站安全风险控制水平，是气田安全生产的重要保障。

本文以苏里格其中的一个集气站为例，通过该无人值守集气场站安全风险研究与应用为例进行说明。

无人值守集气站现状

苏里格项目部某集气站简介

苏里格项目部某集气站于2014年9 月建成并投产，2015 年扩建，设计处理能力为80×104 m3/d ，设计压力为4.0 MPa，日产天然气56×104 m3/d。分为气工艺区（气液分离）、压缩机区（天然气的增压处理）、自耗气区（提供压缩机组、发电机组、生活等自用气）、外输计量及紧急截断区、储罐区（气田产出水、凝析油及甲醇的存储）、放空区和发配电区。站内采用常温分离、油水沉降、中低压分输、带液计量等工艺。天然气外输至桃7 区块集气管网与长庆油田第三采气厂计量交接，分离的气田产出水由罐车拉运至处理厂集中处理。站控系统数据通过光缆传到位于乌审旗川庆苏里格项目经理部第一作业区监控中心，实现了数字化监视与管理。

集气站安全设施配备状况

1）无人值守集气站整个场站上配备消防设施只有一定数量的移动式灭火器，用于扑灭初期火灾；站内的消防器材主要按照进站区、分离区、压缩区、外输区、污水罐区及生活区面积不同配置不同的灭火器。

2）设备区、进出站截断区、压缩机工棚安装防爆低照度彩色摄像机（含云台、解码器）对设备区情况进行监控；综合房屋顶安装普通低照度彩色摄像机（含云台、解码器）对站外停车场及进出站情况监控。

3）设备工艺区安装9 套点测型气体泄漏探测器对重要阀门、法兰连接处天然气含量探测监控。

无人值守集气站危险源识别

火灾监控与处置能力水平低导致的风险

现场只配备了手提式灭火器、消防沙等简易灭火器材，只能用于火灾初期人工现场扑救的需要。由于场站为天然气场站，火灾事故具有突发性、高热辐射性，燃烧与爆炸可能交替发生，火情不断扩大。一旦发生灾情后，如果工作人员不能及时到达现场扑救，则后期的扑救非常困难，会造成难以估量的人员伤亡和经济损失，极有可能造成群死群伤的重大恶性伤亡事故。

表1 集气站灭火器配置表

表2 摄像机配置表

表3 场站现场安全风险控制痛点

电气故障导致的风险

现场勘察，该场站的配电房、机柜房的配电柜、开关柜等相关电器设备是长时间运转的设备，且电器电缆易老化容易发生着火事故。该场站区域电气线路接头点多、面广、相对隐蔽，电气线路监管、维护难度较大，如果使用不当，极易造成过热、起火等电气火灾事故。

气体泄漏无法有效预警的风险

目前，虽然场站设置了固定式点测型可燃气体探测器，但这类探测器只有当可燃气体进入探测器检测腔室后才能报警。该场站属于开放空间，风力较大，固定式点测型可燃气体探测器无法有效预警，极有可能增大场站工艺区燃气泄漏。

火灾探测报警手段有限的风险

场站仅有发电机房和机柜房设置了感温探测器报警，且无自动灭火设备，一旦发生火灾只能灾后人工清理现场，不能有效地预防与处理。

污水罐缺乏消防保护存在风险

集气站内设有气田产出的水罐和凝析油罐，均为地下布置。罐内存有残留的天然气、硫化氢、机油及其他烃类有机混合物，这些物质或易燃易爆、或有毒。在排污车装运污水时，有可能会因液体泄漏导致装车区域可燃气体聚集，如遇点火源则易发生火灾事故，可能进一步引发地下水罐、油罐的火灾及爆炸。

安全应对措施

通过对苏里格某集气站风险分析，提出如下对应措施：

为提高了场站管理效率，减少了运营成本，在场站逐渐向高度集成化、智能化和无人值守方向发展的同时，场站的消防安全防护系统迫切需要进行智能化、自动化升级改造，提应急救援灭火能力，增加安防监控、报警预警、快速灭火能力，减少事故损失，保障人民的生命与财产安全。

通过对集气站的危险源识别，从标准化、模块化、智能化作为场站消防安全技术路线，采用提升场站危险源的在线监控预警能力与搭建场站初期火灾的自动处置技术手段，实现整个场站消防安全的自动化、科学化、现代化管理。

提升场站危险源的在线监控预警能力

1.智慧消防烟火检测技术

场站视频监控系统主要针对场站工艺设备区与压缩机区，接合场站已有数字设备，升级视频监控系统改造为智慧消防烟火检测系统，通过视频分析技术，利用原有普通监控系统的视频图像来检测烟火，自动分析、识别视频图像内的火焰、烟雾，产生预警信息，在数秒内精准定位完成火灾探测及报警，缩短了火灾报警时间。能够实现无人值守的不间断工作，快速响应将报警信号反馈到控制中心，同时可查看现场实时图像，根据直观的画面直接指挥调度。

注氮控氧装置——监测装置

2.电气火灾监控技术

电气火灾监控系统，其特点在于漏电、温度监控属于先期预报警系统。对场站集中用电设备区增加电气火灾监控系统，对控制柜、配电柜等用电设备线缆上的漏电、温度过高等电气故障进行监测、分析、报警；一旦超出设定值则发出报警信号，输送到控制中心，显示故障电气火灾监控探测器当前报警信息。

3.激光甲烷探测技术

通过在工艺设备区与压缩机区安装激光甲烷探测系统，主动探测容易发生刺漏的管道、管件、阀门、仪器、压缩机等区域，实现不间断对场站消防安全状况感知与监控，提前发现处置各种事故隐患。以扫描方式检测泄漏的微量天然气，且具备响应速度快，不受其他气体、水蒸气、粉尘、风等因素干扰；当监控到现场气体泄漏，通过数据分析，及时发现场站天然气泄漏情况，通过网络反馈到中心控制发出泄漏报警信号。

通过提升场站危险源的在线监控预警能力后，可实时掌控场站安全运行情况，快速、高效地定位到有潜在隐患的设备，进行相应检测与维护，确保集气站处于安全、可控状态；提升中心管理对集气站的自动监测、分析、报警与控制的安全高效管理水平。

增加场站初期火灾的自动处置手段

1.自动气体灭火技术。通过在机柜房、配电房与发电房这类具有一定的封闭空间设置柜式七氟丙烷自动气体灭火系统；系统报警采用区域报警控制方式，通过感烟探测器与感温探测器对防护区进行探测监控。当火灾报警控制器接收到防护区的感烟探测器的报警信号后，火灾报警控制器向该防护区的气体灭火控制盘输出预警信号，气体灭火控制盘接收到预警信号后，启动该防护区内的声光报警，进行预警；在火灾报警控制器接收到该防护区的另一路感温探测器的报警信号后，火灾报警控制器向该防护区的气体灭火控制盘输出火警信号，气体灭火控制盘接收到火警信号后，同时启动防护区出口处上方的声光报警及气体喷洒指示灯,发出联动控制信号,启动柜式七氟丙烷气体灭火装置，迅速扑灭防护区内的火灾。

对压缩机区开放空间中电气单体柜体设置火探管七氟丙烷自动气体灭火系统，利用自身储压，依靠一根已经充压的火探管及一套火探瓶组，遇火时火探管爆破，利用火探管中的压力下降，启动容器阀，将灭火剂输送到原火探管爆破孔释放，快速、准确、有效地探测及扑灭火源，将火患扑灭在最初阶段。

通过增加场站初期火灾的自动处置手段，提升了场站自身应对电气火灾的控制能力。

2.油罐智能氮封技术。根据场站特点，针对场站的污水罐区设置一套地下油罐智能氮封装置，装置由氮封装置、监测装置、整体式制氮装置、氮气缓冲罐、远程控制装置和管网系统组成。通过在油罐顶部安装注氮装置、供氮管线及压力氧气监测装置等来实现。在注氮装置的保护下，罐内只能吸入氮气，维持罐内气相空间压力在1.2 KPa 左右，当气相空间压力高于1.4 KPa 时，注氮关闭，停止氮气供应；当气相空间压力低于0.3 KPa 时，氮封阀开启，开始补充氮气，保证储罐在正常运行过程中不吸进空气，因此呼气管线内的氧气含量低于正常空气水平，维持呼气管线内的压力高于呼吸阀的吸气压力；使罐体内部始终处于低氧环境，不受外部火源影响。通过压力氧气监测装置判断系统故障，从而保证储罐的安全、可靠运行。预防排污车装运污水时，产生静电发生着火，进入污水罐中引发爆炸，实现了可燃气体的主动惰化，可规避污水罐的火灾爆炸。

远程监控装置上位机画面

搭建信息交汇处理平台

通过远程传输和控制技术，对场站内消防系统各种信息进行统一分析、处理，指挥各节点协同工作，从而实现对集气站全天候的在线监控预警、数据收集、自动处置、智能防护等功能。实现集气场站消防安全防护系统智能化、自动化，提高应急救援灭火能力，建立场站安全防护的新模式。

实施成效

苏里格项目部针对某集气站安全问题对各区域配置检测、报警及灭火系统，建立了无人值守集气站标准化建设安全管理模式，实现了以下成效：

1.电气火灾系统对配电系统的用电安全进行实时监测；监控视频烟火检测系统对监控画面的火焰和烟雾进行实时的监测；油气泄漏扫描检测系统对各个管路、阀门进行实时浓度检测；对相应保护区的监测发现率和报警率达到100%。

2.气体灭火系统对配电房、机柜房、发电房和压缩机控制柜发生火灾时，能够自动启动七氟丙烷自动灭火系统对相应保护区进行保护，实现自动灭火率100%。

3.地下油罐智能氮封系统，保障罐体的本质安全，罐体内部始终处于低氧环境，油罐内部始终维持在微正压状态，保证储罐在正常运行过程中不吸进空气，防止形成爆炸性混合气体，消除气田水、凝析油装卸车时引起的风险。

小结

苏里格无人值守场站通过消防在线监控预警与初期自动处置技术的应用，契合无人值守集气站数字化管，完善场站消防的无人值守，形成了新的无人值守模式。场站消防具有实时自动监测、分析、预警、报警、自动控制、主动智能防护等功能。中心管理实现对所辖集气站远程监控、控制、数据采集、紧急控制，确保了场站消防安全。

该模式实现安全管理的便捷化和精细化，切实解决场站消防安全无人化，提高了集气场站安全风险控制管理水平，保障气田安全生产。安