某海上油气田LPG外输可行性研究

董海(中海石油(中国)有限公司深圳分公司流花油田作业区，广东 深圳 518067)

0 引言

液化石油气(LPG)是一种易燃、易爆、易挥发的液态混合物，主要组分是丙烷和丁烷，含量达到95%以上，伴有少量的丙烯和丁烯。合格LPG产品满足37.8 ℃条件下，饱和蒸气压小于1 380 kPa，气态LPG密度约为空气的1.5～2.0倍，无色无味，液态LPG的密度约为水的一半，高温或低压条件下易挥发成气体，易在大气中自然扩散，并向低洼处流动[1-2]。

某海上油气生产设施(FPSO)具备LPG回收处理、储存、外输的整套工艺流程，其中，LPG外输作业过程中，存在诸多风险，例如：船舶碰撞、LPG泄漏、压力伤人等[3-4]。文章针对该设施LPG外输过程展开研究，对其中的风险进行分析，制定相应的控制措施，并在此基础上对现有外输方案进行优化，提出优化建议。

1 LPG回收处理系统介绍

该FPSO的LPG回收处理系统位于生产甲板BS模块。该套系统设计寿命25年，设计处理能力640 m3/d，主要由1座脱乙烷塔、1座脱丁烷塔、4个LPG储罐、1套LPG外输系统以及其他附属设备组成[5-6]。

该系统对油田所产生的伴生气进行加工处理，把丙烷和丁烷从伴生气中分离提纯，轻组分经脱乙烷塔塔顶进入燃料气储罐，重组分从脱丁烷塔塔底储存在货油舱，分离出来的丙烷和丁烷经冷却处理后，以液态的形式储存在LPG储罐中，最后将LPG合格产品周期性地卸载到LPG专用运输船上[7-8]。

2 LPG外输作业风险分析及应对措施研究

2.1 LPG外输作业简介

该FPSO的LPG正常生产过程，每天产量约200 m3，上模A区域共有4个储罐，正常能参与LPG储存的储罐只能有3个，剩余1个罐作为备用罐。每个罐体的安全装存容量为552 m3，需要根据每日的产量以及天气和海况等情况做好合理的外输计划，每次外输时间约为6 h(不包括靠泊、离泊时间)。LPG外输整个过程主要作业步骤如下：

(1)外输前准备工作：设备检查、测漏、风险分析、仪控信号确认；

(2)提气船靠泊、带缆：对软管进行补压、拖轮接管；

(3)外输管线充压平衡：管线充压、流程确认；

(4)LPG外输：外输流量控制，船艉值守；

(5)吹扫外输管线：使用LPG储罐罐顶气对流量计下游管线进行吹扫；

(6)回收、惰化、离泊：流量计上下游回收、保压回收软管。

2.2 风险分析及应对措施

2.2.1 人员风险

人员坠海：作业人员穿戴好工作救生衣，舷边临海作业时挂好安全带；

高空坠物伤人：油管滚筒在运转时，下方不允许站人；人员摔倒、绊倒：穿戴好劳保用品，作业时注意人员站位；手部伤害：佩戴合适的劳保手套，注意人员站位，熟悉作业过程的伤手点；

撇缆枪气瓶充气压力伤人：持证人员进行气瓶充装作业，将充气瓶置于防爆筒内操作，充气时注意站位，气瓶吊运需做好安全防护；

缆绳断裂受力弹起伤人：将大缆通过引绳传送给守护船，提醒守护船在回收引缆时控制船位，避免大缆处于受力状态，告知系泊船长谨慎操作，中控配合系泊船长及时报告大缆拉力，调整大缆受力状态。

2.2.2 设备风险

管线冻堵、管线震动大：上半段外输管线分段充液，减缓充压速度，避免管线震动大，下半段外输管线通过罐顶气充压；

大缆断裂：持续监控大缆拉力，异常时停止外输，通知提气船离泊；

外输管线泄漏：外输前对外输管线进行试压，投用光纤监测系统；

LPG蒸汽发生器超温爆炸：确保蒸发器流程已导通，重点监控蒸发器LPG出口温度；

残液压缩机燃气气串漏: 导通氮气至残液压缩机密封流程，确认氮气减压阀处于正常工作状态;

残液压缩机损坏：设定回流阀差压值为300 kPa以上，控制压缩机压缩比；控制残液回收罐液位低于800 mm，防止压缩机进液；回收完毕后，将压缩机内部气体放空至高压火炬；

外输软管损坏：保证软管压力大于300 kPa再进行软管回收作业；

管线产生冷应力：观察管线压力下降速度，若下降过快，停止残液压缩机，避免管线温度过低产生冷应力；

提油轮与FPSO碰撞：当波浪高度超过2.5 m，风速超过35节，或能见度低于0.5海里(海况条件需与提气船确认)，不进行系泊作业；当提油轮船长、系泊船长、FPSO总监任何一方认为作业有危险，有权要求终止作业；

拖轮与FPSO碰撞：作业前拖轮检查机器设备情况，确保状况良好；

大缆断裂致使软管破损致LPG泄漏：提气前检查大缆及附件保持良好状态，确保在有效期内；对大缆拉力持续监控，拉力小于10 t或大于80 t时告知系泊船长；系泊大缆拉力在半小时内2 次超过150 t时或系泊大缆拉力在半小时内3 次超过100 t时外输作业中止并离泊。

2.2.3 管理风险

火灾、爆炸：外输期间禁止热工作业，使用防爆工具；

异常海况: 关注海况，判断风险高低，必要时通知提气船离泊作业，定期记录大缆拉力和3条船串联情况;

提气船排气冷放空：拖轮拖带提气船，使FPSO位于上风口；艉输值班人员持续检测可燃气浓度；若遇雷暴天气，禁止冷放空，必要时停止外输[9-10]；

吹扫流速过快，超过安全流速:启动压缩机机前先将回流阀手动全开，然后设为自动缓慢的调节回流阀的设点，至设定点为300 kPa。

3 LPG外输作业方案优化

针对以上风险分析及控制措施结论，结合现行的外输方案，提出如下优化建议。

3.1 量化关键工艺参数

对外输作业方案中涉及到的关键工艺参数进行量化，例如：标注阀门位号、外输速度、压力变化、大缆解脱条件等方，由此可以更准确的指导开展安全作业[11-12]。

3.2 编制专项检查表

建议根据《过程安全基本原理》编制专项检查表，作业人员开展作业前按照检查表项目进行检查，确保准备工作到位。

3.3 TRA中增加人身伤害控制措施

根据辨识出的人员伤害类型，例如滑到、绊倒、手部伤害等，在TRA中明确控制措施，并在作业安全分析会及工前会上，向所有作业人员宣贯到位。

3.4 使用激光监测仪进行测漏作业

LPG泄漏是外输作业中的重大风险，鉴于外输管线安装靠近艉输舷外，对状态检查和检漏都存在较大风险，建议使用先进的便携式监测探测仪辅助该项工作，随时关注管线动态。

3.5 细化外输作业期间的应急管理

在TRA中需要关注到，外输作业过程中，还应当制定FPSO其他区域发生诸如气体泄漏、火灾等应急情况时的应急处置措施，确保应急响应及时有效。

4 结语

文章对某海上油气田FPSO关于LPG外输作业的过程展开研究，从人员、设备、管理三方面进行了风险分析，提出风险控制措施，并在此基础上对现有外输方案进行优化，提出优化建议和措施，以期指导LPG外输作业安全、顺利地开展。