青海油田公司壓縮機(jī)三級(jí)換熱器管束箱封頭閃爆事故案例分析

1、“1.01”壓縮機(jī)三級(jí)換熱器管束箱封頭閃爆事故案例分析2012-01-121尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位代表： 2012年1月1日16時(shí)45分，青海油田公司冷湖油田管理處南八仙試采作業(yè)區(qū)發(fā)生2#壓縮機(jī)三級(jí)換熱器管束箱封頭閃爆事故，造成一人死亡。2 （一）事故發(fā)生時(shí)間 2012年1月1日16時(shí)45分。 （二）事故發(fā)生地點(diǎn) 青海油田冷湖油田管理處南八仙試采作業(yè)區(qū)。 （三）事故單位及班組概況 南八仙試采作業(yè)區(qū)成立于2000年2月。目前，共有職工98人，其中管理干部5人，技術(shù)干部5人，高級(jí)技師2人、技師6人。一、基本情況3 現(xiàn)設(shè)采油采氣班、集輸班、壓縮機(jī)班、油氣井維護(hù)班、格爾木卸油班五個(gè)班組。主要負(fù)責(zé)南八仙油

2、氣田的采油、采氣、油氣水處理、低壓天然氣壓縮增壓、注水、注氣、供配電、供轉(zhuǎn)水、消防、供暖，以及全處的原油對(duì)外交接工作。原油生產(chǎn)能力4萬(wàn)噸/年、天然氣生產(chǎn)能力1.7億立方米/年。目前作業(yè)區(qū)安全管理人員2名，分別由作業(yè)區(qū)經(jīng)理和主管生產(chǎn)的副經(jīng)理兼職；班組安全監(jiān)督員15名。 南八仙試采作業(yè)區(qū)壓縮機(jī)班現(xiàn)有崗位操作員工18人，實(shí)行是兩輪換，每天三班三運(yùn)行。事故發(fā)生時(shí)當(dāng)班人員7人。4 （四）壓縮機(jī)組概況 南八仙試采作業(yè)區(qū)現(xiàn)有2臺(tái)天然氣壓縮機(jī)組，該壓縮機(jī)組為南八仙低壓伴生氣回收利用工程配套主要設(shè)備，其功能是將油井伴生低壓氣進(jìn)行增壓處理，型號(hào)為4RDSA-3/G3516，由江鉆股份武漢壓縮機(jī)分公司組裝集成。該設(shè)

3、備分為動(dòng)力部分、換熱部分和壓縮部分。其中：動(dòng)力部分為美國(guó)卡特公司生產(chǎn)、換熱部分為湖北天門江漢石油通用機(jī)械有限公司生產(chǎn)、壓縮部分為江鉆股份武漢壓縮機(jī)分公司根據(jù)南八仙油藏油井伴生氣組分和處理量需求專門設(shè)計(jì)生產(chǎn)。5 采取三級(jí)增壓技術(shù)將油井伴生氣從0.2-0.3MPa增壓至5.0MPa，其中一級(jí)增壓至0.7MPa、二級(jí)增壓至2.0MPa、三級(jí)增壓至5.0MPa。 2010年6月至2011年8月兩臺(tái)壓縮機(jī)開一備一。2011年9月經(jīng)伴生氣回收工藝流程和油井地面管網(wǎng)優(yōu)化后兩臺(tái)全開。截止事發(fā)時(shí)，1#壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間5939小時(shí)，2#壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間9588小時(shí)。此次事故發(fā)生在2#壓縮機(jī)，在事故發(fā)生前，該壓縮機(jī)三級(jí)

4、換熱器發(fā)生冰堵現(xiàn)象，造成壓縮機(jī)停機(jī)檢修。 6機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)氣壓力Mpa(G)：0.2-0.3排氣壓力 Mpa(G):5.0進(jìn)氣溫度 ：30排氣溫度 ：50排量 104Nm3/d: 8.18-11.42發(fā)動(dòng)機(jī)功率 KW：652轉(zhuǎn)速 rpm:1000壓縮機(jī)換熱器后管束箱7二、事故經(jīng)過(guò) 2011年12月31日11時(shí)，冷湖油田管理處南八仙試采作業(yè)區(qū)2#壓縮機(jī)三級(jí)排氣壓力升高至5.76MPa（報(bào)警高限值5.8MPa），同時(shí)出現(xiàn)三級(jí)換熱器后管束箱封頭滲漏（水）現(xiàn)象。作業(yè)區(qū)組織停機(jī)并拆下1只三級(jí)換熱器后管束箱封頭絲堵進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)存在冰堵現(xiàn)象，拆除其余絲堵進(jìn)行解堵作業(yè)，至2012年1月1日16時(shí)20分左

5、右完成。進(jìn)行空氣置換并經(jīng)啟動(dòng)前檢查后，進(jìn)行閉路（?。┭h(huán)。第一次啟機(jī)，因注油器斷流（潤(rùn)滑油中斷）自動(dòng)停機(jī)。經(jīng)排除故障，再次啟動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)行閉路（?。┭h(huán)。8 壓縮機(jī)在保持少量進(jìn)氣的情況下運(yùn)行約8分鐘后，2#壓縮機(jī)主要運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)異常：三級(jí)排出壓力0.9MPa（正常0.3MPa）、溫度117（正常90），二級(jí)排出壓力2.9 MPa，安全閥起跳（正常不大于2.0MPa），溫度仍有繼續(xù)上升趨勢(shì)。張?？茩z查發(fā)現(xiàn)換熱器百葉窗未完全打開，進(jìn)行相應(yīng)的處理后返回壓縮機(jī)房。16時(shí)45分，張海科在機(jī)房?jī)?nèi)聽(tīng)到爆炸聲，立即按下了緊急停車按鈕后迅速跑到現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)陳剛仰面躺在地上，已經(jīng)死亡(經(jīng)分析，陳剛在梯子上檢查封頭泄漏

6、情況）。 9三、現(xiàn)場(chǎng)情況 2#壓縮機(jī)三級(jí)換熱器管束箱擋板缺失，管束箱本體向后移動(dòng)了10cm；封頭正面擋板落在距爆炸點(diǎn)正北方57.4m處，擋板變形，擋板上缺失一只絲堵；封頭上擋板掉落在爆炸點(diǎn)199.6o方位119m處。 正面擋板10cm距地面3.6m上擋板正面擋板10 壓縮機(jī)管線系統(tǒng)勘察情況：拆開壓縮機(jī)系統(tǒng)卸載閥門（放空閥）、二級(jí)排氣安全閥和三級(jí)排氣安全閥，發(fā)現(xiàn)在二級(jí)排氣安全閥管線內(nèi)有燃燒后的碳渣；在卸載閥門（放空閥）和三級(jí)排氣安全閥管線內(nèi)發(fā)現(xiàn)有凝析油。碳渣凝析油11現(xiàn)場(chǎng)勘查示意圖19. 25 2.56 3.3 4.4 4.2 1.40 2.1 1.7 0.6 2#壓縮機(jī)換熱器 1#壓縮機(jī)換熱器

7、 高度：3.6m 高度：3.6m 1.42 11.25 2.1 護(hù)欄 壓縮機(jī)廠房 4.2 0.4 3.6 0.5 換熱管束 門 12.5 注水泵房 7.0 12.3 28.0 14.5 17.7 14.15 0.5 2.6 7.0 7.4 17.1 9.8 0.5 9.2 2.6 2.5 0.8 7.4 5.4 爆炸點(diǎn)位置 77.5 55.0 8.1 18.95 9.1 25.9 6.45 6.95 11.7 該組換熱管束后移8cm 10 死者落地位置 7.72/1.66 (NE 12.2o) 7.9 安全帽碎片 5.02/5.86 （NE 49.4o）7.72 單位：米 封頭正面擋板第一落點(diǎn)

8、 N 12.3 絲堵 37.05/7.26（NE 11.1o）37.73 安全帽碎片 39.85/2.85（NE 4.1o） 39.90 左腳鞋子 52.0/11.26 (NE 12.2o) 53.2 安全帽碎片 49.12/4.34（NW 5.1o）49.31 封頭正面擋板第三落點(diǎn) N 54.9 封頭正面擋板最終落點(diǎn) N 57.4 封頭上擋板 87.3/80.9 （SW 42.8o）119.0 頭骨 3.52/5.26 （NE 56.2o）6.33 頭骨 2.82/4.16 （NE 56.3o）5.03 頭骨碎片 1.02/10.06（NE 84.3 o）10.11 頭骨碎片 5.52/5.

9、86 （NE 46.7o）8.05 安全帽碎片 36.25/4.76（NE 7.5o） 36.56 骨頭碎片 26.9/7.21 (NE 15.0o) 27.8 封頭正面擋板第二落點(diǎn) N 40.3 右腳鞋子 40.3/14.3 (NW 19.6o) 42.8 10 12 經(jīng)分析，三級(jí)換熱器后管束箱發(fā)生爆炸后，炸飛的管束箱擋板擊中正在檢查的陳剛頭部，造成陳剛死亡。 死者：陳剛，男，40歲1990年參加工作，現(xiàn)崗位為天然氣壓縮機(jī)崗，操作證號(hào)TS6CQES06587。死亡時(shí)仰面躺在爆炸點(diǎn)15.9o方位6.05m處，腳朝正南。N13四、相關(guān)情況說(shuō)明 1、2#壓縮機(jī)啟動(dòng)后溫度、壓力超標(biāo)原因：由于壓縮機(jī)系

10、統(tǒng)空氣沒(méi)有置換干凈，空氣在系統(tǒng)內(nèi)分段滯留，天然氣引入機(jī)組后與空氣混合，在壓力、流速變化下產(chǎn)生靜電，可燃爆炸氣體首先在壓縮機(jī)內(nèi)發(fā)生閃爆（二級(jí)排出口），造成壓縮機(jī)溫度、壓力升高; 2、壓縮機(jī)系統(tǒng)吹掃、置換說(shuō)明：按照設(shè)計(jì)，壓縮機(jī)系統(tǒng)的空氣置換分兩個(gè)步驟進(jìn)行，第一是通過(guò)系統(tǒng)環(huán)路管線對(duì)三級(jí)換熱系統(tǒng)進(jìn)行吹掃置換；第二是通過(guò)盤車置換排空。14五、原因分析直接原因 1、作業(yè)區(qū)在檢修壓縮機(jī)換熱器過(guò)程中，空氣進(jìn)入系統(tǒng)，在進(jìn)行空氣置換作業(yè)過(guò)程中，使用天然氣為置換介質(zhì)，且未能將空氣置換干凈，造成空氣滯留在系統(tǒng)內(nèi)部； 2、壓縮機(jī)啟動(dòng)閉路（?。┭h(huán)，天然氣進(jìn)入壓縮機(jī)系統(tǒng)與滯留在系統(tǒng)內(nèi)的空氣混合,形成可燃爆炸氣體； 3、可

11、燃爆炸氣體在壓縮機(jī)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)至三級(jí)換熱器后管束箱，由于流速發(fā)生變化產(chǎn)生靜電，導(dǎo)致可燃?xì)怏w閃爆，爆炸將換熱器后管束箱炸開，炸飛的管束箱正面擋板擊中正站在梯子（直梯）上檢查滲漏情況人員頭部，導(dǎo)致事故發(fā)生。15五、原因分析-間接原因 （一）壓縮機(jī)系統(tǒng)內(nèi)空氣不能置換干凈及形成可燃?xì)怏w原因 在解堵作業(yè)過(guò)程中，空氣進(jìn)入三級(jí)換熱器進(jìn)、排氣管線、循環(huán)管線以及一級(jí)洗滌罐及緩沖罐內(nèi)。當(dāng)操作工人在完成絲堵緊固任務(wù)后，打開進(jìn)料氣閥門，首先通過(guò)環(huán)路管線將三級(jí)換熱器進(jìn)、排出管線、管束箱空氣經(jīng)卸載閥（放空閥）排出，但仍有部分空氣被頂至三級(jí)排出管線。 16 其次通過(guò)盤車將天然氣依次引入壓縮機(jī)一、二、三級(jí)洗滌罐和緩沖罐，通過(guò)洗

12、滌罐排污閥將空氣排出，因無(wú)檢測(cè)手段不能確定這部分空氣是否排盡。由于工藝流程設(shè)計(jì)原因，其余空氣仍然滯留在三級(jí)出口管線及管束箱內(nèi)。啟動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)行閉路（?。┭h(huán)后，更多的天然氣與系統(tǒng)內(nèi)的空氣相遇，在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)、混合，形成可燃爆炸氣體。同時(shí)，可燃?xì)怏w在壓縮機(jī)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，壓力、溫度不斷升高，又由于管線內(nèi)存在凝析油，致使可燃爆炸氣體點(diǎn)火能量下降及爆炸極限變寬。1718 （二）靜電產(chǎn)生原因 混合可燃?xì)怏w流速發(fā)生變化，產(chǎn)生靜電。啟動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)行閉路（小）循環(huán)后，可燃?xì)怏w通過(guò)三級(jí)換熱器，經(jīng)過(guò)進(jìn)口管束節(jié)流及后管束箱膨脹，流速、流向發(fā)生變化，產(chǎn)生靜電。 19 （三）換熱器后管束箱正面擋板與上擋板在爆炸后首先發(fā)生斷裂原

13、因 換熱器制造工藝存在質(zhì)量缺陷，通過(guò)查看正面擋板與上擋板斷口，發(fā)現(xiàn)正面擋板與上擋板焊縫連接處約有10mm沒(méi)有焊透，違反了氣焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊和高束焊的推薦坡口（GB/T9852008）以及固定壓力容器（GB/T1502008）相關(guān)規(guī)定，即：“必須采用全截面焊透的對(duì)接接頭型式”。同時(shí)焊接處有長(zhǎng)度約2.5cm的焊接蜂窩狀氣孔段(最大氣孔長(zhǎng)度1.4cm，氣孔面積共計(jì)4.8cm2)，導(dǎo)致焊接強(qiáng)度達(dá)不到承壓要求。20未焊透氣孔氣孔21 （四）壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷 1、工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷：壓縮機(jī)系統(tǒng)流程中缺少惰性氣體置換注入口，無(wú)法進(jìn)行置換操作；且提供的4RDSA-3/G3516 RDS天然氣

14、壓縮機(jī)組服務(wù)手冊(cè)中明確“可以使用天然氣進(jìn)行置換”； 2、換熱器缺少溫度調(diào)節(jié)手段：換熱器二級(jí)、三級(jí)換熱管束共用一套百葉窗，無(wú)法單獨(dú)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。22 3、換熱器設(shè)計(jì)存在缺陷：壓縮機(jī)在冬季運(yùn)行的情況下，換熱器管束易產(chǎn)生冰堵現(xiàn)象。換熱器為了達(dá)到降溫效果，采取節(jié)流設(shè)計(jì)，天然氣經(jīng)三級(jí)壓縮后由管線（通徑100mm，截面積7850mm2）經(jīng)前管束箱（截面積73100 mm2）進(jìn)入管束產(chǎn)生節(jié)流（通徑20mm*15根；截面積4710 mm2），流速增加，當(dāng)天然氣到達(dá)后管束箱時(shí)由于截面積增加（截面積90300mm2），天然氣體積膨脹，壓力、溫度下降，產(chǎn)生水合物，造成管束箱內(nèi)及部分出口管束冰堵，三級(jí)排氣壓力升高至5

15、.76MPa，絲堵出現(xiàn)滲漏（是此次事故發(fā)生的誘因），迫使停機(jī)檢修換熱器。23 在2012年1月2日，1#壓縮機(jī)組出現(xiàn)三級(jí)換熱器進(jìn)、排氣溫差只有31（正常大于60），三級(jí)排氣壓力達(dá)到5.47MPa，經(jīng)分析管束箱可能存在冰堵，隨后停機(jī)，用蒸氣車在外部對(duì)換熱器管束進(jìn)行加溫解堵。重新開機(jī)后，進(jìn)、排氣溫度和壓力恢復(fù)正常，1月3日又出現(xiàn)類似情況，用同樣方法處理后恢復(fù)正常，再次驗(yàn)證了換熱器管束存在冰堵的現(xiàn)象。 24 （五）操作規(guī)程制定不嚴(yán)謹(jǐn) 依據(jù)制造廠家提供的4RDSA-3/G3516 RDS天然氣壓縮機(jī)組服務(wù)手冊(cè)，編制了4RDSA-3/G3516天然氣壓縮機(jī)組操作規(guī)程。規(guī)程中對(duì)置換的描述是：“在保證安全的

16、情況下可以使用天然氣進(jìn)行置換”；“以及盤車置換時(shí)間10分鐘”。存在以下問(wèn)題： 1、“在保證安全的情況下”的要求沒(méi)有可操作性； 2、規(guī)定盤車置換時(shí)間10分鐘，是技術(shù)人員通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得來(lái)，沒(méi)有考慮盤車作業(yè)要受人員體力等因素影響，同時(shí)也沒(méi)規(guī)定出盤車的次數(shù)。25 （六）操作人員缺乏壓縮機(jī)系統(tǒng)空氣置換操作經(jīng)驗(yàn) 該壓縮機(jī)組自2010年6月投產(chǎn)運(yùn)行至今，操作人員只進(jìn)行過(guò)機(jī)組切換操作，空氣置換作業(yè)是首次進(jìn)行，缺乏經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，壓縮機(jī)制造廠家在投產(chǎn)試車時(shí)使用天然氣置換，受此影響作業(yè)區(qū)沒(méi)有意識(shí)到天然氣置換存在的風(fēng)險(xiǎn)，未能掌握置換操作要點(diǎn)，作業(yè)區(qū)在引進(jìn)壓縮機(jī)系統(tǒng)后，也沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)空氣置換流程中存在的缺陷以及運(yùn)行過(guò)

17、程中的冰堵現(xiàn)象。26 （七）作業(yè)區(qū)未能處理好生產(chǎn)進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)效益與安全生產(chǎn)之間關(guān)系 集團(tuán)公司、股份公司三令五申要求做好節(jié)假日和特殊時(shí)段的安全生產(chǎn)工作，青海油田公司也在節(jié)前下發(fā)了關(guān)于切實(shí)做好2012年元旦、春節(jié)期間安全生產(chǎn)工作的通知(石油青質(zhì)安2011573號(hào))，要求在節(jié)假日期間停止風(fēng)險(xiǎn)較大的臨時(shí)作業(yè)。由于正值冬季供氣高峰，作業(yè)區(qū)只考慮盡快恢復(fù)供氣，未能遵守上級(jí)規(guī)定，在節(jié)日期間進(jìn)行檢修及啟動(dòng)壓縮機(jī)作業(yè)，把重要操作當(dāng)作常規(guī)作業(yè)進(jìn)行管理。27六、預(yù)防措施 （一）制定完善壓縮機(jī)系統(tǒng)冬季生產(chǎn)運(yùn)行方案，解決和減少壓縮機(jī)換熱器冰堵現(xiàn)象 1、壓縮機(jī)一級(jí)進(jìn)氣閥前安裝調(diào)壓閥，穩(wěn)定來(lái)料氣壓力，保證壓縮機(jī)工況穩(wěn)定； 2

18、、增加換熱器一、二、三級(jí)進(jìn)出口溫度檢測(cè)點(diǎn)，為判斷換熱器是否冰堵提供依據(jù)，對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，增加檢測(cè)點(diǎn)和歷史趨勢(shì)顯示記錄，增加壓縮機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)； 3、將換熱器二、三級(jí)共用的百葉窗改造為單獨(dú)百葉窗，以便單獨(dú)調(diào)節(jié)換熱溫度； 4、要求制造廠家恢復(fù)洗滌罐自動(dòng)排污控制系統(tǒng)。28 （二）完善壓縮機(jī)工藝流程 1、在壓縮機(jī)系統(tǒng)入口閥門處加裝惰性氣體注入口，以滿足置換作業(yè)介質(zhì)要求； 2、在三級(jí)換熱器排出管線末端增設(shè)放空流程，安裝放空閥，完善壓縮機(jī)系統(tǒng)空氣置換流程。29 （三）完善工藝管理制度 1、由制造廠家?guī)椭瓿刹僮饕?guī)程的修訂工作，依據(jù)相應(yīng)技術(shù)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)，制定便于崗位員工操作的規(guī)程和程序，如空氣置換，盤車操作以及異常情況處置等； 2、完善作業(yè)審批程序，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的開停機(jī)和檢維修作業(yè)，實(shí)施作業(yè)審批制度，堅(jiān)持干部帶班作業(yè)制度，對(duì)關(guān)鍵作業(yè)要安排技術(shù)干部現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和確認(rèn)，確保作業(yè)安全，尤其是加強(qiáng)特殊時(shí)段和非正常操作管理，杜絕事故發(fā)生； 3、以HAZOP分析為手段，對(duì)油田油氣處理裝置進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，查找工藝系統(tǒng)中存在的潛在隱患。30 （四）對(duì)壓縮機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)檢查 1、針對(duì)此次天然氣壓縮機(jī)三級(jí)換熱器集束箱制造工藝中存在的缺陷，聯(lián)系有檢測(cè)資質(zhì)的專業(yè)部門，對(duì)兩臺(tái)天然氣壓縮機(jī)的焊接口進(jìn)行探傷檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)報(bào)告結(jié)果，整改存在的安全隱患； 2、打開2#壓縮機(jī)機(jī)體，檢查閃爆對(duì)機(jī)體和系統(tǒng)管線的影響，確