摘要：當(dāng)高含硫化氫天然氣發(fā)生連續(xù)大量泄漏時(shí)，防止生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)人員中毒，是目前和今后一段時(shí)期內(nèi)安全開(kāi)發(fā)高含硫化氫氣田首先面臨的重要現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。目前常用的應(yīng)急點(diǎn)火法和應(yīng)急撤離法都具有現(xiàn)場(chǎng)操作的不確定性，經(jīng)驗(yàn)表明在高含硫化氫開(kāi)發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)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(guó)石油西南油氣田公司川東北氣礦首次從挪威UNITEAM公司引進(jìn)了2臺(tái)初次設(shè)計(jì)制造的防毒庇護(hù)所。防毒庇護(hù)所的緊急空調(diào)系統(tǒng)可提供新鮮空氣并保持內(nèi)部50Pa的正壓，能滿(mǎn)足為10個(gè)人提供不少于2h的安全庇護(hù)時(shí)間。為此，介紹了防毒庇護(hù)的理念、防毒庇護(hù)所的工作原理、結(jié)構(gòu)組成和使用方法，并通過(guò)分析，對(duì)防毒庇護(hù)所的內(nèi)部空間利用、噪聲控制及安裝運(yùn)輸?shù)忍岢隽烁倪M(jìn)意見(jiàn)，指出經(jīng)改進(jìn)后的防毒庇護(hù)所，在不久的將來(lái)將會(huì)成為高含硫天然氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的重要安全設(shè)施，在高含硫氣田開(kāi)發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：防毒庇護(hù)所；高合硫化氫；氣田；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；分析；改進(jìn)意見(jiàn)；川東北氣礦

    目前，在國(guó)內(nèi)西南地區(qū)存在多個(gè)高含硫化氫天然氣氣田，當(dāng)發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間大量高含硫化氫天然氣泄漏事故時(shí)，如何保障泄漏點(diǎn)附近區(qū)域人員的生命安全，確保事故現(xiàn)場(chǎng)操作、搶險(xiǎn)人員能夠在一個(gè)相對(duì)安全的環(huán)境中等待救援、或者進(jìn)行應(yīng)急搶險(xiǎn)準(zhǔn)備，已經(jīng)成為擺在從事高含硫化氫天然氣氣田安全生產(chǎn)管理人員面前的重要課題。

    結(jié)合近年來(lái)與國(guó)內(nèi)外多家石油公司的技術(shù)交流和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可知在發(fā)生上述泄漏事故時(shí)，要對(duì)事故進(jìn)行有效的控制^[1]，目前所采取的安全應(yīng)急措施僅有如下3種：①立即實(shí)施點(diǎn)火，將硫化氫轉(zhuǎn)化為二氧化硫，降低有毒氣體的毒害性^[2]；②實(shí)施應(yīng)急撤離，將人員及時(shí)撤離到硫化氫擴(kuò)散后的致死濃度范圍以外；③提供人體呼吸所必需的合格氣體，避免吸入事故現(xiàn)場(chǎng)的硫化氫氣體^[3]。從多起事故可以看出：實(shí)施應(yīng)急點(diǎn)火和應(yīng)急撤離，都具有現(xiàn)場(chǎng)操作的不確定性，無(wú)論是在點(diǎn)火的最佳有效時(shí)間上，還是在撤離路線、方向及距離上，都存在現(xiàn)場(chǎng)操作的難度和準(zhǔn)確性難以保證的問(wèn)題。因此，在高含硫化氫天然氣氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)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。目前在國(guó)外一些高含硫化氫天然氣處理廠，已經(jīng)設(shè)置了供呼吸用的空氣管路系統(tǒng)，確保各工段發(fā)生泄漏事故時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員能夠及時(shí)就近取用呼吸裝置。但是，隨著產(chǎn)能建設(shè)步伐的整體推進(jìn)，針對(duì)西南地區(qū)的自然環(huán)境和生產(chǎn)特點(diǎn)，在借鑒國(guó)外上述經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，如何在高含硫化氫天然氣井站的鉆井、生產(chǎn)作業(yè)以及天然氣處理中發(fā)生高含硫化氫天然氣泄漏事故狀態(tài)下，確保生產(chǎn)作業(yè)人員的安全，特別是確?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急搶險(xiǎn)人員的安全，是亟待解決的問(wèn)題^[4～5]。

    中國(guó)石油西南油氣田公司川東北氣礦針對(duì)川東北地區(qū)羅家寨氣田的勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，于2005年從挪威UNITEAM公司引進(jìn)了2臺(tái)防毒庇護(hù)所(由于羅家寨氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)暫緩，該2臺(tái)防毒庇護(hù)所未投入現(xiàn)場(chǎng)使用)。通過(guò)研究分析，對(duì)如何正確使用防毒庇護(hù)所進(jìn)行安全庇護(hù)、對(duì)該庇護(hù)所性能如何進(jìn)行改進(jìn)，提出了初步的意見(jiàn)。

    防毒庇護(hù)所是一個(gè)5.69m×2.13m×2.18m的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。該箱體包括主房間、氣鎖區(qū)、高壓空氣瓶倉(cāng)、簡(jiǎn)易衛(wèi)生間和設(shè)備箱。并在庇護(hù)所內(nèi)外安裝設(shè)置了高靈敏度的CH₄和H₂S氣體檢測(cè)儀，當(dāng)設(shè)定濃度的有毒有害氣體被檢測(cè)到時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)，然后空氣系統(tǒng)啟動(dòng)，高壓氣瓶開(kāi)始向庇護(hù)所充氣，使庇護(hù)所始終保持正壓，為庇護(hù)所內(nèi)提供新鮮空氣。

    整個(gè)防毒庇護(hù)系統(tǒng)分為氣體探測(cè)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和防火系統(tǒng)6個(gè)部分，各系統(tǒng)配合聯(lián)動(dòng)，以達(dá)到防毒庇護(hù)的功能。

    防毒庇護(hù)所的氣體探測(cè)系統(tǒng)主要由固定式氣體探測(cè)儀、無(wú)線氣體探測(cè)儀和便攜式H₂S探測(cè)儀構(gòu)成。在庇護(hù)所外部和內(nèi)部，分別設(shè)置了CH₄、H₂S、CO₂和O₂氣體探測(cè)儀，用于對(duì)庇護(hù)所外部環(huán)境、主房間和氣鎖區(qū)的氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)。防毒庇護(hù)所還有1套無(wú)線氣體檢測(cè)設(shè)備，在距離防毒庇護(hù)所3km范圍內(nèi)放置H₂S和CH₄探測(cè)儀的無(wú)線發(fā)送器，在主房間就能通過(guò)無(wú)線接收器接收現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度信號(hào)，并實(shí)時(shí)反饋到PLC控制系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。另外，防毒庇護(hù)所還為進(jìn)入庇護(hù)所的人員配備了10臺(tái)便攜式H₂S探測(cè)儀，用做現(xiàn)場(chǎng)工作人員的隨身防毒設(shè)備。

    在庇護(hù)所頂部安裝有聲光報(bào)警器，氣鎖區(qū)設(shè)置有警示燈，在PLC面板上安裝有故障’報(bào)警燈和警笛。這些報(bào)警設(shè)備都會(huì)根據(jù)PLC采集到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和庇護(hù)所內(nèi)信號(hào)，按照不同的報(bào)警等級(jí)進(jìn)行報(bào)警。

    空氣系統(tǒng)是防毒庇護(hù)所的核心，空氣系統(tǒng)的氣源為12個(gè)0.05m³的高壓空氣瓶，系統(tǒng)壓力為30MPa，高壓空氣瓶?jī)?nèi)的空氣在外部環(huán)境清潔時(shí)由庇護(hù)所內(nèi)的空氣壓縮機(jī)進(jìn)行充灌。在庇護(hù)所防毒庇護(hù)功能啟用后，高壓空氣經(jīng)過(guò)降壓系統(tǒng)降壓后，向主房間輸送新鮮空氣，并在主房間保持50Pa左右的微正壓，氣鎖區(qū)內(nèi)保持25Pa左右微正壓。由于庇護(hù)所內(nèi)部的壓力略大于環(huán)境壓力，因此房?jī)?nèi)空氣通過(guò)止回閥不斷向外排出，而外部環(huán)境中的有毒有害氣體無(wú)法進(jìn)入庇護(hù)所內(nèi)部。

    防毒庇護(hù)所采用可編程控制系統(tǒng)(PLC)對(duì)氣體探測(cè)系統(tǒng)，報(bào)警系統(tǒng)，空氣系統(tǒng)，電力系統(tǒng)和防火系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制。根據(jù)PLC采集到的各種數(shù)據(jù)對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行判斷，并控制防毒庇護(hù)所的運(yùn)行和停止。

    防毒庇護(hù)所具有外部動(dòng)力輸入接口，可外接380V動(dòng)力電源。同時(shí)在防毒庇護(hù)所內(nèi)部設(shè)置了UPS系統(tǒng)，能在外部斷電情況下為庇護(hù)所提供2.5h的電能供應(yīng)。

整個(gè)防毒庇護(hù)所達(dá)到A-60防火等級(jí)，并在主房間內(nèi)設(shè)置了煙霧報(bào)警器和滅火器。

    防毒庇護(hù)所的運(yùn)行模式分為預(yù)警模式和防毒庇護(hù)模式2種。當(dāng)氣體探測(cè)儀探測(cè)到環(huán)境中的H₂S氣體濃度超過(guò)10mg/m^3[6]時(shí)，庇護(hù)所就自動(dòng)進(jìn)入預(yù)警模式，外部聲光報(bào)警器報(bào)警燈閃亮報(bào)警.，報(bào)警揚(yáng)聲器斷續(xù)報(bào)警。此時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員應(yīng)該提高警惕，隨時(shí)準(zhǔn)備進(jìn)入庇護(hù)所避險(xiǎn)。

    當(dāng)外部有毒有害氣體濃度繼續(xù)上升，達(dá)到一定濃度(H₂S濃度大于等于20mg/m³或CH₄濃度大于等于爆炸下限濃度的50%)^[7]時(shí)，庇護(hù)所進(jìn)入防毒庇護(hù)模式。此時(shí)外部報(bào)警燈閃亮，揚(yáng)聲器連續(xù)報(bào)警。當(dāng)庇護(hù)所進(jìn)人防毒庇護(hù)模式時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員應(yīng)該迅速進(jìn)入防毒庇護(hù)所，啟動(dòng)防毒庇護(hù)功能。

    另外防毒庇護(hù)所還設(shè)置了撤離警示功能，當(dāng)主房間內(nèi)不再滿(mǎn)足保證人員安全條件時(shí)(空氣壓力不足，有毒有害氣體侵入等)，庇護(hù)所會(huì)響起警報(bào)，此時(shí)，庇護(hù)所內(nèi)工作人員，應(yīng)該盡快關(guān)閉空氣供給、關(guān)閉電源系統(tǒng)、切斷動(dòng)力供給，迅速撤離。

    防毒庇護(hù)所能基本滿(mǎn)足為10個(gè)人提供不少于2h的安全庇護(hù)時(shí)間。緊急空調(diào)系統(tǒng)可以為庇護(hù)所提供新鮮空氣并保持內(nèi)部50Pa的正壓；配備了所需配套設(shè)施；庇護(hù)所由一個(gè)防毒氣箱體構(gòu)成，包括密封的氣鎖區(qū)域，并作了防火絕熱處理；控制系統(tǒng)的PLC處理器留有40%以上的處理余量，I/O卡采用了冗余設(shè)計(jì)，邏輯控制系統(tǒng)具備可開(kāi)放性和可擴(kuò)展性。但由于該庇護(hù)所為初次設(shè)計(jì)制造，在應(yīng)用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)有很多不足，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

    該防毒庇護(hù)所在空間的利用上還需要進(jìn)一步優(yōu)化。庇護(hù)所為5.69m×2.13m×2.18m的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，除去高壓空氣瓶倉(cāng)和氣鎖區(qū)后，主房間的空間已經(jīng)較小，而主房間內(nèi)部的設(shè)備安裝布置未能優(yōu)化利用空間，造成空間狹小，10人進(jìn)入防毒庇護(hù)所后空間十分擁擠。

    在事故狀態(tài)下，現(xiàn)場(chǎng)人員本身會(huì)較為緊張，如果空間狹小將更不利于現(xiàn)場(chǎng)工作人員的操作。因此在相對(duì)狹小的空間如何提高空間的利用率就顯得十分重妥。

    防毒庇護(hù)所內(nèi)使用的空氣氣源采用高壓空氣降壓后輸出，在出口處有很大的噪聲，在加裝了消音器后噪聲有所減小，但整體效果仍然不夠理想，在主房間內(nèi)人員對(duì)話(huà)較為困難。

    為了保證現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)作業(yè)人員能夠較輕松地在庇護(hù)所內(nèi)進(jìn)行交流、指揮，需要一個(gè)適合交流的環(huán)境，可考慮采用吸頂式送風(fēng)等方式，進(jìn)一步減小噪聲。

    考慮到四川地區(qū)的道路運(yùn)輸條件，目前庇護(hù)所外部?jī)x表在運(yùn)輸過(guò)程中必須拆卸，同時(shí)頂部的風(fēng)向標(biāo)和聲光報(bào)警器均容易在運(yùn)輸過(guò)程中遭到外力碰撞而損壞。為了方便運(yùn)輸同時(shí)保證安裝儀表的安全，建議外部?jī)x表采用嵌入式安裝，既美觀又能保證運(yùn)輸途中儀表設(shè)備的安全。

開(kāi)發(fā)初次使用的防毒庇護(hù)所，具有廣闊的應(yīng)用前景，但是還有許多需要改進(jìn)和完善的地方?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的防毒庇護(hù)所，在不久的將來(lái)將會(huì)成為高含硫天然氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的重要安全設(shè)施。

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(本文作者：蔣毅¹ 黃湛² 1.中國(guó)石油西南油氣田公司川東北氣礦；2.中國(guó)石油西南油氣田公司地面建設(shè)部)