1 背景
某油田平台位于渤海西南部海域,该油田设置一座中心处理平台和两座小平台,小平台物流经过海底管线输送至中心平台处理,中心平台设置有4级原油处理流程、天然气处理流程、污水处理流程、注水流程,设备、管线密集,设备运转噪音大,随着设备运转时间的增加,同时受设备震动、海上平台晃动等因素的影响,天然气管线法兰连接处、设备密封部件等地方可能会出现天然气泄漏隐患,因此天然气泄漏隐患的排查对海上采油平台的安全稳定运行至关重要。
2 海上采油平台常用的天然气泄漏检测设备分析
为了达到本质安全,海上采油平台设置有火气控制系统,该系统依靠布设在现场的天然气探头对环境中的天然气进行实时监测,当出现天然气泄漏隐患后会发出报警并触发流程关停,关闭井口防止天然气泄漏量进一步扩大,但只有当天然气泄漏量达到一定的浓度时布设在现场的天然气探头才能检测出天然气泄漏隐患。
海上采油平台的员工在开展巡检时也会关注天然气泄漏隐患,但受噪音、大风等因素的影响,不能及时的发现极小的轻微天然气泄漏隐患,现有的手持检测设备也能够对可燃气进行检测,检测数值为可燃气爆炸下限的百分比,但当环境中的可燃气浓度含量低于500ppm时测爆仪显示数值一直处于0值状态,为了尽早发现天然气泄漏隐患,保障海上采油平台的安全生产,急需应用一种更加灵敏、便携的天然气泄漏设备。
3手持激光甲烷遥测仪简介
激光甲烷遥测仪是基于光谱吸收原理(TDLAS)[1],通过单片机控制电路对激光器进行电流调制,使激光器发出特定波长的激光穿过气体监测区域后,到达反射面并被反射回激光探测器,若激光穿过的气体区域存在可燃气,激光将被可燃气吸收,可燃气的气体厚度与浓度的乘积越大,吸收的能量越大。激光探测器将监测到的激光强度的变化反馈至单片机控制电路进行处理,最终测量出分布于设备端与探测点路径之间的综合甲烷浓度值,测量值以甲烷柱状浓度(ppm.m)体现:甲烷浓度ppm×气体厚度m。
该设备采用可调谐激光光谱(TDLAS)技术,可高速、精确遥测甲烷气体泄漏[2]。操作者可以在安全区域内,直接监测可视范围内(有效测试距离≥15 米)的甲烷气体浓度情况。例如繁忙的马路、悬空的管道、高楼外立管、长距离传输管道、无人的房间里面等。实际使用中可以充分提高步行巡检的效率和质量,并使多种不能到达或不易到达的特殊、危险区域的巡检变得安全、便捷,为广大安全巡检工作提供了极大的便利条件。
4手持激光甲烷遥测仪在海上采油平台的应用
4.1 原油处理系统、天然气处理系统天然气泄漏隐患排查
在原油处理系统、天然气处理系统天然气泄漏隐患排查中,平台员工利用手持激光甲烷遥测仪对一级分离器、二级分离器、电脱水器、原油缓冲罐及系统内的管线进行全面扫测,排查了管线法兰连接处、管线焊缝、仪表接口、高低排放点,重点关注了天然气压缩机等震动较大的设备,发现了天然气压缩机冷却器封头处轻微天然气泄漏、调节阀压盖处天然气泄漏等6处隐患,在排查出隐患后油田人员对泄漏点进行了检修,消除了隐患。
4.2采油树天然气泄漏隐患排查
该平台有在生产油井19口,排查中平台人员重点关注了采油树法兰连接处、管线焊缝处、采油树注脂口、顶丝、过电缆穿透器等薄弱的地方,排查中未发现轻微的天然气泄漏隐患。
4.3悬空管线天然气泄漏隐患排查
悬空、悬外的管线距离甲板的位置较远,排查难度大,平台人员充分利用手持激光甲烷遥测仪可以远距离扫测这一特点,对高空管线、海底管绝缘法兰、狭小空间处的天然气管线进行了全面的扫测,排查中未发现了轻微天然气泄漏隐患。
4.4 编写天然气泄漏专项排查管理规定
在完成天然气泄漏隐患摸排后,平台编制了《天然气泄漏专项排查管理规定》,确定每月1日为平台的天然气泄漏隐患专项排查日,要求每月1日油田员工利用手持激光甲烷遥测仪对平台设备进行全面的扫描,并对检测结果记录存档。
5 总结
渤海某平台通过分析已有的天然气泄漏检测系统,发现了已有的检测系统和排查方式存在的盲区,为了精准排查轻微天然气泄漏隐患,创新利用手持激光甲烷遥测仪进行专项排查,排查中对原油处理系统、天然气处理系统、采油树、悬空管线进行全面扫测,发现了6个轻微天然气泄漏隐患,编写了管理规定并形成了长效机制,为尽早、精准排查出轻微的天然气泄漏隐患提供了新的思路,相关经验值得借鉴、推广。
参考文献
[1] 鞠昱陈昊韩立常洋张学健,基于TDLAS技术适用于大量程范围的气体浓度标定算法,光谱学与光谱分析 2020,(40)12,3665-3669
[2] 梁龙向艳芳何巍,矿用激光甲烷遥测仪动态响应时间测定装置研究,采矿技术,2019,19(04):112-113+118.