油气集输与处理基础理论知识题库（安全生产管理之油气集输站场安全技术的油气集输系统）

油气集输与处理基础理论知识题库（安全生产管理之油气集输站场安全技术的油气集输系统）对易燃、易爆的油气集输系统，首先应该重视安全和质量，在设计上必须选用成熟适用的技术和设备。同时，设计还必须结合施工能力和生产制造能力，结合产量、温度和压力资料，确定地面工艺技术，选择管道和设备的材质。满足不了安全和质量要求的技术和设备严禁采用；对不得不采用的技术，要开展技术攻关，进行研究和试验，在确保安全可靠的前提下，才能应用在油气集输系统中。②设计必须选用成熟技术，充分考虑施工制造能力　随着科技的不断发展，在工程项目的建设过程中会不断出现各种新工艺、新技术、新设备、新材料，对加快工程建设步伐、降低工程投资、提高工程质量等方面能起到较大的作用。a.做好石油天然气组成的分析。H₂S、CO₂等酸性组分及Cl-、硫醇、硫醚以及有机硫化物的含量不同，集输工艺也不同，采用的设备和材料也不同。b.做好单井的产量预测，合理确定产量、温度、压力及采出水量。摸清油气井产物中混合介质的腐蚀性及对管道的腐蚀程度

油气集输系统

1　油气集输系统设计的安全保护

（1）设计方法中采用的安全保护

①获取现场准确基础数据　对具有有毒、有害及腐蚀性气体或成分的油气集输系统，在开发前期必须取全、取准油气井的第一手资料数据，为集输系统设计、施工和投产运行打好基础。

a.做好石油天然气组成的分析。H₂S、CO₂等酸性组分及Cl-、硫醇、硫醚以及有机硫化物的含量不同，集输工艺也不同，采用的设备和材料也不同。

b.做好单井的产量预测，合理确定产量、温度、压力及采出水量。摸清油气井产物中混合介质的腐蚀性及对管道的腐蚀程度。

c.要取全、取准基础数据，必须保证足够的试采时间，通过试采数据为天然气集输系统设计提供全面的技术资料。

②设计必须选用成熟技术，充分考虑施工制造能力　随着科技的不断发展，在工程项目的建设过程中会不断出现各种新工艺、新技术、新设备、新材料，对加快工程建设步伐、降低工程投资、提高工程质量等方面能起到较大的作用。

对易燃、易爆的油气集输系统，首先应该重视安全和质量，在设计上必须选用成熟适用的技术和设备。同时，设计还必须结合施工能力和生产制造能力，结合产量、温度和压力资料，确定地面工艺技术，选择管道和设备的材质。满足不了安全和质量要求的技术和设备严禁采用；对不得不采用的技术，要开展技术攻关，进行研究和试验，在确保安全可靠的前提下，才能应用在油气集输系统中。

在设备制造上，必须吸取油气田集输系统安全事故的教训，在提高制造水平、加强监督检验、改进和提高设备的检验标准手段和检验方法上提出具体要求。在设计中必须严格遵守设计标准和规范，任何人不得以任何原因违反，特别是建设单位、施工单位不得向设计方提出违反规范和标准的要求。

③应用系统优化及仿真技术　在集输系统优化过程中，大量专业软件，如TGNET、TLNET、ProFES-Transient、PIPEPHASE、PIPESIM、OLGA和CASERⅡ等，广泛应用于系统的仿真模拟，如输送工况模拟，开工工况模拟，停工工况模拟，停工再启动工况模拟，放空、排污工况模拟，清管工况模拟，事故工况模拟，应力分析等。设计人员利用这些软件，可以对大型管网的各方案及各种工况进行快速的静态和动态仿真计算分析。

④引进系统风险评价技术，提高设计安全性评价　在工艺装置的设计安全性评价上，国外一般进行危险与可操作性的分析（HAZOP），而国内从事HAZOP分析的专业公司较少，建设单位和设计单位也缺乏具体的分析手段，与国外有较大的差距。

HAZOP分析通常在工艺方案基本确定的情况下实施，该技术在国际上得到广泛的认同。对高危工程来说，开展设计阶段的HAZOP分析对提高设计质量、保障工程安全是十分必要的，但我国目前只有部分项目进行了HAZOP分析验证。HAZOP分析由经验丰富的技术专家、运行管理人员、操作人员和职业健康防治管理人员等全面参与，将全系统划分为多个节点，针对每一个节点内的各种偏离工况、事故工况，研究其产生原因及后果，评估现有设计是否合理、保护措施是否完善、操作是否安全。HAZOP分析作为一种设计手段，重在分析偏离工况下的安全保护措施，使得设计更为完整，有效降低系统风险。

通过上述各项研究评估，全面分析生产过程中存在的风险，对风险及危害提供量化评估数据，有利于更科学地采取应对措施，及时修改完善设计，提高设计水平，有力保证今后的安全平稳生产。

⑤严格遵循设计程序，遵守安全规范　可行性研究主要是解决建设项目是否可行的问题，为建设项目立项提供依据。可行性研究报告提出后，须报请有关主管部门进行审批，必要时邀请专家咨询和审查，在技术上和经济上提出咨询和审查意见供主管部门参考，最后由主管部门批准或修改后批准。

初步设计的依据是批准后的可行性研究，初步设计是可行性研究的继续。批准后的初步设计应给出生产工艺流程、主要设备选型、主要管道的材质、壁厚和口径以及其他主要工程量。批准后的初步设计是决定整个工程优劣的前提，是整个工程建设的核心，是建设项目技术先进、经济合理的保证。

施工设计的主要依据是批准后的初步设计，是保证整个建设工作顺利进行的关键阶段，其设计工作量最大，要求最严格，必须准确地反映初步设计文件和主管部门的审批要求。施工设计不仅要求工艺设计本身的正确性和一致性，还要配合专业保持一致性，不能出现彼此碰撞和矛盾。为此，在出图之前要进行细致的会审，确保施工设计的质量。在图纸发到施工现场后，须由施工单位事先熟悉图纸，在施工期间设计人员要深入现场进行现场服务，及时修改在施工中发现的不符合实际和不合理的部分，以及由于外界原因需要修改的部分。设计人员还要参加验收、试车、试运行工作，与建设单位、施工单位共同配合，确保工程建设按计划进度和质量标准要求完成。

⑥加强安全设施设计　2008年1月8日，为进一步做好陆上石油天然气建设项目安全设施设计专篇编写工作，根据国家安全监管总局《关于印发非煤矿矿山建设项目初步设计<安全专篇>编写提纲和安全设施设计审查与竣工验收有关表格格式的通知》(安监总管一字（2005）29号)的执行情况，国家安全监管总局制定了《陆上石油天然气建设项目安全设施设计专篇编写指导书》。

油气集输系统的安全设施设计必须执行该指导书的相关规定，其主要内容有以下几个方面:

a.区域布置及总平面布置的安全措施。

b.设备、管道、仪表等材质的选择。

c.防火、防爆的安全措施。

d.防毒、防化学伤害的安全措施。

e.在防机械伤害、物体打击、高处坠落、高温烫伤、噪声、振动、电气伤害、自然灾害等方面采取的安全措施。

f.人员逃生和救援。

g.安全预评价报告中建议措施的采纳情况。最后还应该对安全设施设计后的风险状况进行分析。

⑦应用标准化设计方法　标准化设计是根据天然气集输系统中井和站场的特定功能和工艺流程，设计一套通用的、标准的、相对稳定的、适用于特定气田地面建设的指导性和操作性文件。

标准化是对工艺流程的进一步优化、简化和定型，也是确保安全的有效方法。标准化设计提高和保证了设计质量，缩短了设计周期，推进模块化建设，有利于规模化采购，降低了建设成本，促进整个地面建设的标准化、规范化，它主要适用于地面工艺较为先进、成熟和进行大规模建设的气田。

（2）设计过程中采用的安全保护　设计安全是油气集输系统达到本质安全的前提，即本质安全是通过设计者在设计阶段采取技术措施来消除安全隐患，所以设计是安全源头，只要抓好了源头的安全，就可以达到事半功倍的效果，防患于未然。

①总工艺流程安全　油气集输系统总工艺流程应遵循国家各种技术政策和安全法规，各种技术标准和产品标准，各种规程及环保、卫生规范和规定，并应考虑天然气气质、气井产量、压力、温度和油气田构造形态、驱动类型、井网布置、开采年限、逐年产量、产品方案及自然条件等因素，使总工艺流程合理和可靠。

总工艺的确定主要来源于两方面的资料数据：油气田开发方案和近期收集的有代表性的油气井动态资料。

上述两方面的资料中，以下各种资料和数据对于制定油气田集输流程很重要。

a.井流产物、井口条件下石油天然气取样分析资料、油的分析和评价资料。

b.构造储层特征，可采储量、开采速度、开采年限，逐年生产规模、平均产量、生产井井网布置图、生产井数等。

c.油气层压力和温度、生产条件下的井口压力和温度、油气田压力递减率。不同油气区有适合各自特点的安全工艺技术。例如，对于高含硫气田，由于H2S的剧毒特性，安全风险极大，介质对钢材具有特殊的腐蚀性，增加了气田开发难度和风险。川渝气区的川东北罗家寨、渡口河等气田就属于此类。

②集输系统的布局　集输系统（包括管网和站场）的布局应遵循以下原则:

a.在气田开发方案和井网布置的基础上，集输管网和站场应统一考虑、综合规划、分步实施，应做到既满足工艺技术要求，又集中简化生产管理和方便生活。

b.产品应符合销售流向要求。

c.“三废”处理和流向应符合环保要求。

d.集气系统的通过能力应协调平衡。

e.集输系统的压力应根据气田压力和商品气外输首站的压力要求综合平衡确定。集输站场和集输管网与周边城镇、居民点、厂矿企业、交通线的安全布局、防火间距、公共安全防护距离等内容应满足国家及行业安全标准的要求。

③平面布置安全　区域布置应根据油气集输站场、相邻企业和设施的特点及火灾危险性，结合地形与风向等因素合理布置。

油气集输站场总平面布置应根据其生产工艺特点、火灾危险性等级、功能要求，同时也要结合地形、风向等条件确定。平面布置时，设备、管道、建筑物、构筑物之间应按照规范要求保持足够的防火间距，这就是距离安全或隔离安全。具体要求如下:

a.天然气集输站场与周围居住区、相邻厂矿企业、交通线等的防火间距，应符合GB 50183—2015《石油天然气工程设计防火规范》中的规定。

b.火炬和放空管宜位于油气集输站场生产区最小频率风向的上风侧，且宜布置在站场外地势较高处。火炬和放空管与油气集输站场的间距应符合GB 50183—2015《石油天然气工程设计防火规范》中的规定。

c.进行防爆分区，防爆分区属于标志安全，将不同等级的防爆区域划为不同的界限，并设置不同的标志。

④设备及管道的材质选择

a.酸性环境材质的选择。油气集输中的酸性环境一般是H2S H2O腐蚀环境或HCl H2S H2O腐蚀环境。H2S H2O腐蚀环境选用抗H2S腐蚀材料；对于HCl H2S H2O腐蚀环境，由于不锈钢在接触湿的氯化物时，有应力腐蚀开裂和点蚀的可能，应避免接触湿的氯化物或者控制物料和环境中的Cl-浓度不超过25×10-6mol/L。

b.低温环境材质的选择。我国常将低于-20℃的工作环境称为低温环境，低温环境选材要考虑材料的冷脆性，需采用低温管材，且应做低温冲击韧性试验，GB 50316—2000（2008版）《工业金属管道设计规范》对金属材料的使用温度下限给出了规定。

c.高温环境材质的选择。高温环境选材要考虑材料的石墨化、蠕变等因素。碳素钢、碳锰钢和锰钒钢在427℃及以上温度下长期工作时，其碳化物有转化为石墨的可能性，因此限制其最高工作温度不得超过427℃，金属材料的使用温度应符合GB 50316—2000（2008版）《工业金属管道设计规范》中的规定。

d.高压环境材质的选择。当无缝钢管用于设计压力大于或等于10MPa的情况时，碳钢、合金钢的出厂检验项目不应低于现行国家标准GB 6479—2013《高压化肥设备用无缝钢管》规定，不锈钢的出厂检验项目不应低于现行国家标准的GB/T 14976—2012《流体输送用不锈钢无缝钢管》的规定。

e.不同介质材质的选择。Q235-A、Q235-B及Q235-C材料宜用于输送C类及D类流体的管道，且设计压力不宜大于1.6MPa。Q235-A·F材料仅宜用于输送D类流体的管道及设计温度低于或等于250℃的管道支吊架。

f.加工工艺材质的选择。金属材料在焊接时，其焊缝及热影响区将被加热至Ac3以上的温度，由于焊缝及其热影响区的冷却速度较快，冷却后容易被淬硬。钢材含碳量越高，焊缝及其热影响区的硬化与脆化倾向越大，在焊接应力作用下越容易产生裂纹。钢的各种化学成分对钢淬硬性的影响通常折算成碳的影响，称为碳当量，用Ce表示。

经验表明：当Ce<0.4时，钢材的淬硬倾向不明显，可焊性优良，焊接时不必预热；当Ce=0.4～0.6时，钢材的淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当预热、控制焊接线能量等工艺措施；当Ce>0.6时，钢材的淬硬倾向很强，属于难焊材料，需要采取较高的预热温度和严格的焊接工艺措施。

g.仪表设备材质的选择。现场仪表均应选用相应防爆等级的产品，仪表外壳均为铝、不锈钢、玻璃等防火材质，仪表电缆选择阻燃型。

（3）油田集输系统装置设计的安全要求

①为有效地控制化学反应中的超温、超压和爆聚等不正常情况，在设计中应预先分析反应过程中各种动态特性，并采取相应的控制措施。

②能有效地控制和防止火灾及爆炸的发生。充分分析、研究生产中存在的可燃物、助燃物和点火源的情况及可能形成的火灾危险，采用相应的防火、灭火措施。分析、研究在防爆设计方面可能形成爆炸性混合物的条件、起爆因素及爆炸传播的条件，并采取相应的措施，以控制和消除形成爆炸的条件以及阻止爆炸波冲击。

③从保障整个油气集输系统的安全出发，全面分析原料、成品、加工过程、设备装置等的各种危险因素，以确定安全的工艺路线，选用可靠的设备装置，并设置有效的安全装置及设施。

④对使用物料的毒害性进行全面分析，并采取有效的隔离、密闭、遥控及通风排毒等措施，以预防工业中毒和职业病的发生。

⑤必须采取可靠的安全防护系统，以消除与防止造成潜在危险，即可能使大量设备和装置遭受毁坏或有可能泄放出大量有毒物料而造成多人中毒的工艺流程和生产装置的特殊危险因素。

3.2.3.2　油气集输管道线路布置安全技术

集输管道线路的选择应结合沿线城镇、乡村、工矿企业、交通、电力、水利等建设的现状与规划以及沿线地区的地形、地貌、地质、水文、气象、地震等自然条件，并考虑到施工和日后管道管理维护的方便，确定线路合理走向。管道不得通过城市水源地、飞机场、军事设施、车站、码头。因条件限制无法避开时，应采取必要的保护措施并经国家有关部门批准。管道管理单位应设专人定期对管道进行巡线检查，及时处理天然气管道沿线的异常情况。

埋地管道与地面建（构）筑物的最小间距应符合GB 50251—2015《输气管道工程设计规范》和GB 50253—2014《输油管道工程设计规范》的规定。埋地管道与高压输电线平行或交叉敷设时，其安全间距应符合GB 50061—2010《66kV及以下架空电力线路设计规范》和GB 50253—2014《输油管道工程设计规范》的规定，因条件限制无法满足要求时，应对管道采取相应的防雷保护措施，且防雷保护措施不应影响管道的阴极保护效果和管道的维修。

埋地管道与通信电缆平行敷设时，其安全间距不宜小于10m，特殊地带达不到要求的，应采取相应的保护措施；交叉时，二者净空间距应不小于0.5m，且后建工程应从先建工程下方穿过。

埋地管道与其他管道平行敷设时，其安全间距不宜小于10m，特殊地带达不到要求的，应采取相应的保护措施，且应保持两管道间有足够的维修、抢修间距；交叉时，二者净空间距应不小于0.5m，且后建工程应从先建工程下方穿过。

根据现场实际情况实施管道水工保护。管道水工保护形式应因地制宜、合理选用，并应定期对管道水工保护设施进行检查，发现问题应及时采取相应措施。

文章摘编自本书