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书名：重大生产安全事故情景构建理论与方法--基于高含硫油气田井喷等重大事故应急
定价：152.0
ISBN：9787030490384
作者：刘铁民 等
版次：1
出版时间：2017-02
在线试读：
第1章高风险油气田安全生产与重大事故概论
天然气是当今世界主要的能源和重要的化工原料，广泛应川于人类社会活动的各个领域，深深地渗透在人们生活的方方面面。天然气是由各种碳氢化合物组成的混合物，具有易扩散、易燃、易爆等特点，油气田开发过程中本身就存在重大的天然气泄漏及火灾爆炸事故风险，特别是天然气中含有硫化氢( H9S)的气田，风险更为突出。
我国天然气资源蕴藏量丰富，但其中很多含硫气藏。至2007年年底，我国累计探明高含硫天然气储量已超过7000亿立方米，约占探明天然气总储量的1/6。我国的含硫气田在四川盆地、鄂尔多斯盆地、塔里术盆地和渤海湾盆地等主要油气产区都有不同程度分布，而川渝地区分布*广，日前该地区规模*大的岁家寨气田、普光气田及龙岗气田均已投入开发。随着我国经济对天然气能源的依赖程度加深，国内众多含硫天然气田的大规模开发成为迫切需求。
硫化氢是一种无色、可燃、比空气略重的气体，有臭鸡蛋气味，硫化氢的毒性较一氧化碳的毒性大五至六倍，几乎与氰化物同样剧毒，当人吸人极高浓度的硫化氢时，将在极短时问内发生闪电型死亡；同时硫化氢化学活性大，溶于水会形成弱酸，对金属的强烈腐蚀作用会导致电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂，能加速非金属材料的老化，并对钻井液造成污染；而氢脆破坏往往会造成井下管柱的突然断裂、地面管汇和仪表的爆炸、井口装置的破坏，甚至发生严重的井喷失控或着火事故，也可能造成井内套管腐蚀开裂，气体沿着裂缝窜至地面，导致重特大安全事故的发生。
含硫气田由于其特殊的气藏地质特征和安全清洁开发需要，开发工程技术比一般气田更复杂、要求更高，开发过程主要涉及钻完井工程、采气工程、地面集输工程、天然气净化工程等方面。国外含硫化氢气田开发从20世纪中叶开始至今已有半个多世纪，经过不断探索和实践，加拿大、美国、法国、俄罗斯等国家逐步建立了一套较为完整的开发技术及管理体系，有效保障了含硫天然气的安全开发和利用，而目前国内尚无完善的指导含硫气藏合理开采的开发工程技术标准，也没有形成系统开发含硫气藏的实践经验。
含硫气田的钻探开发是石油工业的一个世界性难题，按照国际通行的标准，天然气中硫化氢含量超过0.05%就会威胁生命安全，而我国的含硫气田天然气中硫化氢含量极高，如普光气田硫化氢平均含量达l5%，而目前国内发现的气田又大都分布在人口稠密、地形复杂的地区，这就更增加了开发的风险和难度。国内对该类气田的钻探开发经验不足，技术不成熟，存在着严重安全隐患。近年来，我同含硫气田勘探开发的安全生产形势严峻，在国内江汉、新疆、胜利、华北、四川等油气田区相继发生了多起重特大井喷失控、硫化氢中毒事故，造成大量人员伤亡或导致大量群众疏散，给社会带来了严重不良影响。据不完全统计，自1990年以来，我国含硫气田已发生10余次事故，造成大量人员伤亡及财产损失，特别是2003年12月23日重庆开县罗家16井井喷事故，富含硫化氢的气体从钻具喷涌出来达30米高程，失控的有毒气体随空气迅速扩散，导致在短时问内发生大面积灾害，人民群众的生命财产遭受了巨大损失。据统计，井喷事故造成9.3万余人受灾，6.5万余人被迫疏散转移，累计门诊治疗27011人次，住院治疗2112人次，243人遇难，直接经济损失达9262.7万元。
我同含硫气田处于勘探开发初期，相关人员及装备的技术水平、质量和安全管理体系、含硫气田整体开发经验等方面和国外差距非常明显。目前，由于该领域的安全技术保障体系尚未形成，可遵循的含硫气田开发安全环保标准不多，同外标准又不适应我国含硫气田环境的特殊性。含硫气田开发单位大都采用常规设备和技术加以调整，再结合经验进行设计和施工：，一旦遇到复杂情况，只能仓促应对，往往就会造成更加复杂的情况，甚至严重事故。如此，也导致了目前部分已探明的含硫气田被迫交由外同公司开发的现状，造成了巨大的社会效益和经济效益损失。
1.1总体思路
面向我国高风险油气田安全高效开发的重大需求，以公众保护为核心目标，从科学技术一工：程应用三个层面，针对高风险油气田重大事故情景构建理论与方法、重大事故应急准备规划区技术与方法、重大事故应急准备关键技术研发与应用进行剖析，建立基于重大突发事件情景的高风险油气田应急准备理论及关键技术，解决高风险油气田勘探开发全过程的安全“短板”问题，为政府监管和企业安全生产提供有效的科技支撑，确保我国高风险油气田实现安全勘探开发。
针对我国高风险油气田安全勘探开发的迫切需求及总体目标，通过对相关问题的调研、思考及设计，本书主要内容分为三大部分，如图1.1所示。
图1.1总体思路
1.2国内外概况
1.2.1突发事件情景构建
突发事件情景构建是当前公共安全领域*前沿的科学问题之一，国内外学界对这一方向的研究成果给予关注，并不完全在于其重要的理论价值，更主要的是重大突发事件情景规划对应急准备规划、应急预案( deliberative planning)管理和应急培训演练等一系列应急管理工作实践具有不可或缺的支撑和指导作片，“情景”引*和整合，可以使应急管理中规划、预案和演练三大主体工：作在目标和方向上能够保持一致。近几年，国外在重大突发事件情景构建的科学研究取得重大进展，尤其是美国在这个领域的基础和应用性基础研究都取得令人瞩目的成果。
“9. 11”恐怖袭击事件之后，美国政府对公共安全，尤其是国家应急管理体系进行认真反省，深刻认识到应急准备的重要性，特别强调针对*容易造成众多人员伤亡、大规模财产损失和严重社会影响、难以恢复的重大灾难性威胁的应急准备。为明确国家应急准备日标，美国国土安全部与联邦多个部门合作，组织实施了《国家应急规划情景》重大研究计划，美国国土安全部组织了近1 500名应急管理官员和来自大专院校与科研单位的科学家，经过一年多的调查研究，认真总结回顾了近些年来发生在美国和其他国家重大突发事件典型案例，尤其是对未来可能发生重大突发事件的风险做了系统分析与评估，对可能发生事件的初始来源、破坏严重性、波及范围、复杂程度及长期潜在影响做了系统归纳和收敛，经过多次评审和修改，总结提出有15种重大突发事件情景是美国面临*严重的风险和挑战，这些情景被列为美国应急准备战略*优先考虑的应对目标。为强调对应急预案编制工作指导性，又进一步把这15种重大突发事件情景整合集成为具有共性特点的8个重要情景组（表1.1），使应急准备的重心更加聚焦。
表1.1美国国家突发事件重要情景组与国家预案制订情景
美国《国家应急规划情景》被认为是近年应急管理科技领域*重要的研发成果之一，甚至认为这是国家应急管理战略走向成熟的标志。
值得特别关注的是，在表1.1列出的15种重大突发事件情景中，只有4种在美国的历史上曾经发生过，而另外11种不但在美国本土从未发生，即使在全世界范围内也极为罕见，甚至从未出现，但专家坚持认为，这些重大突发事件情景仍然是美国今后公共安全*主要的威胁，同时一再强调，就是凶为美国内从未发生，反而才更有必要做好应急准备。
德国以情景构建为基础，从2004年起启动两年一次的国家层面跨州演练。其中2004年和2007年分别举行了“高压线结冰造成大规模断电，同时发生恐怖袭击”和“传染病暴发”演练后，在几年后都真实发生了类似事件。由于应急准备工作充分、到位、针对性强，有效避免了更大的经济和人员损失。
1.2.2高风险油气田应急准备
发达国家已将应急准备提升为一个涵盖预防、保护、响应和恢复各项使命的基础性工作，从而将应急准.工作提升为应急管理工作的重点。通过由预案、组织、培训、资源配备、演练和评估改进等构成的应急准备循环，持续提高国家的应急准备能力。针对含硫气田开发的安全问题，世界各国普遍采用应急准备方法进行事故风险管理，应急准备T作是事故应急管理过程的重要活动之一，也是安全生产工作和公众保护的一项关键内容，其主要内容包括针对可能发生的事故，为迅速、有效地开展应急活动而预先进行的风险分析、区域规划、监测预警、应急协同、公众疏散及防护等准备工作。
加拿大、美国、法国、俄罗斯等国家含硫化氢气田开发时问较长，通过多年的开发，在含硫化氢气田的安全管理上积累了丰富的经验，建立了比较有效的管理方法，在含硫气田开发应急准备方面有以下特点。
1．范围和对象
各地区对含硫气田开发的应急准备范围都基本涵盖了开发的整个过程。对含硫气田勘探、生产阶段的安全规划，都以含硫气井作为对象。
2.分级管理
各地区的含硫气田监管机构均根据不同的分级指标对含硫气井进行了分级管理，对不同等级的含硫气井有不同的管理规定。
3．规划方法
各地区对含硫气井大多以划分安全距离和应急计划区(emergency planningzone，EPZ)作为安全规划方法，支撑技术手段多以后果分析及定量风险分析为主。
4．技术要求
各地区的应急准备对气井信息、疏散、点火、毒物监测等公众安全防护措施提出了具体明确的要求。
在我国，重大事故灾难应急准备关键技术研究已经列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006 2020年）》中“重大生产事故预警与救援”部分。然而，长期以来我国对这方面虽有前瞻性的研究，但投入明显不足，“九五”“十五”“十一五”期间，我国均米开展有针对性的科技攻关，因此尚未形成整体的应急准备技术，难以使国家应急管理工作得到可靠的技术支撑和保障。我国高风险油气田安全生产及应急管理理论、技术及方法主要存在以下问题。
定价：152.0
ISBN：9787030490384
作者：刘铁民 等
版次：1
出版时间：2017-02
在线试读：
第1章高风险油气田安全生产与重大事故概论
天然气是当今世界主要的能源和重要的化工原料，广泛应川于人类社会活动的各个领域，深深地渗透在人们生活的方方面面。天然气是由各种碳氢化合物组成的混合物，具有易扩散、易燃、易爆等特点，油气田开发过程中本身就存在重大的天然气泄漏及火灾爆炸事故风险，特别是天然气中含有硫化氢( H9S)的气田，风险更为突出。
我国天然气资源蕴藏量丰富，但其中很多含硫气藏。至2007年年底，我国累计探明高含硫天然气储量已超过7000亿立方米，约占探明天然气总储量的1/6。我国的含硫气田在四川盆地、鄂尔多斯盆地、塔里术盆地和渤海湾盆地等主要油气产区都有不同程度分布，而川渝地区分布*广，日前该地区规模*大的岁家寨气田、普光气田及龙岗气田均已投入开发。随着我国经济对天然气能源的依赖程度加深，国内众多含硫天然气田的大规模开发成为迫切需求。
硫化氢是一种无色、可燃、比空气略重的气体，有臭鸡蛋气味，硫化氢的毒性较一氧化碳的毒性大五至六倍，几乎与氰化物同样剧毒，当人吸人极高浓度的硫化氢时，将在极短时问内发生闪电型死亡；同时硫化氢化学活性大，溶于水会形成弱酸，对金属的强烈腐蚀作用会导致电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂，能加速非金属材料的老化，并对钻井液造成污染；而氢脆破坏往往会造成井下管柱的突然断裂、地面管汇和仪表的爆炸、井口装置的破坏，甚至发生严重的井喷失控或着火事故，也可能造成井内套管腐蚀开裂，气体沿着裂缝窜至地面，导致重特大安全事故的发生。
含硫气田由于其特殊的气藏地质特征和安全清洁开发需要，开发工程技术比一般气田更复杂、要求更高，开发过程主要涉及钻完井工程、采气工程、地面集输工程、天然气净化工程等方面。国外含硫化氢气田开发从20世纪中叶开始至今已有半个多世纪，经过不断探索和实践，加拿大、美国、法国、俄罗斯等国家逐步建立了一套较为完整的开发技术及管理体系，有效保障了含硫天然气的安全开发和利用，而目前国内尚无完善的指导含硫气藏合理开采的开发工程技术标准，也没有形成系统开发含硫气藏的实践经验。
含硫气田的钻探开发是石油工业的一个世界性难题，按照国际通行的标准，天然气中硫化氢含量超过0.05%就会威胁生命安全，而我国的含硫气田天然气中硫化氢含量极高，如普光气田硫化氢平均含量达l5%，而目前国内发现的气田又大都分布在人口稠密、地形复杂的地区，这就更增加了开发的风险和难度。国内对该类气田的钻探开发经验不足，技术不成熟，存在着严重安全隐患。近年来，我同含硫气田勘探开发的安全生产形势严峻，在国内江汉、新疆、胜利、华北、四川等油气田区相继发生了多起重特大井喷失控、硫化氢中毒事故，造成大量人员伤亡或导致大量群众疏散，给社会带来了严重不良影响。据不完全统计，自1990年以来，我国含硫气田已发生10余次事故，造成大量人员伤亡及财产损失，特别是2003年12月23日重庆开县罗家16井井喷事故，富含硫化氢的气体从钻具喷涌出来达30米高程，失控的有毒气体随空气迅速扩散，导致在短时问内发生大面积灾害，人民群众的生命财产遭受了巨大损失。据统计，井喷事故造成9.3万余人受灾，6.5万余人被迫疏散转移，累计门诊治疗27011人次，住院治疗2112人次，243人遇难，直接经济损失达9262.7万元。
我同含硫气田处于勘探开发初期，相关人员及装备的技术水平、质量和安全管理体系、含硫气田整体开发经验等方面和国外差距非常明显。目前，由于该领域的安全技术保障体系尚未形成，可遵循的含硫气田开发安全环保标准不多，同外标准又不适应我国含硫气田环境的特殊性。含硫气田开发单位大都采用常规设备和技术加以调整，再结合经验进行设计和施工：，一旦遇到复杂情况，只能仓促应对，往往就会造成更加复杂的情况，甚至严重事故。如此，也导致了目前部分已探明的含硫气田被迫交由外同公司开发的现状，造成了巨大的社会效益和经济效益损失。
1.1总体思路
面向我国高风险油气田安全高效开发的重大需求，以公众保护为核心目标，从科学技术一工：程应用三个层面，针对高风险油气田重大事故情景构建理论与方法、重大事故应急准备规划区技术与方法、重大事故应急准备关键技术研发与应用进行剖析，建立基于重大突发事件情景的高风险油气田应急准备理论及关键技术，解决高风险油气田勘探开发全过程的安全“短板”问题，为政府监管和企业安全生产提供有效的科技支撑，确保我国高风险油气田实现安全勘探开发。
针对我国高风险油气田安全勘探开发的迫切需求及总体目标，通过对相关问题的调研、思考及设计，本书主要内容分为三大部分，如图1.1所示。
图1.1总体思路
1.2国内外概况
1.2.1突发事件情景构建
突发事件情景构建是当前公共安全领域*前沿的科学问题之一，国内外学界对这一方向的研究成果给予关注，并不完全在于其重要的理论价值，更主要的是重大突发事件情景规划对应急准备规划、应急预案( deliberative planning)管理和应急培训演练等一系列应急管理工作实践具有不可或缺的支撑和指导作片，“情景”引*和整合，可以使应急管理中规划、预案和演练三大主体工：作在目标和方向上能够保持一致。近几年，国外在重大突发事件情景构建的科学研究取得重大进展，尤其是美国在这个领域的基础和应用性基础研究都取得令人瞩目的成果。
“9. 11”恐怖袭击事件之后，美国政府对公共安全，尤其是国家应急管理体系进行认真反省，深刻认识到应急准备的重要性，特别强调针对*容易造成众多人员伤亡、大规模财产损失和严重社会影响、难以恢复的重大灾难性威胁的应急准备。为明确国家应急准备日标，美国国土安全部与联邦多个部门合作，组织实施了《国家应急规划情景》重大研究计划，美国国土安全部组织了近1 500名应急管理官员和来自大专院校与科研单位的科学家，经过一年多的调查研究，认真总结回顾了近些年来发生在美国和其他国家重大突发事件典型案例，尤其是对未来可能发生重大突发事件的风险做了系统分析与评估，对可能发生事件的初始来源、破坏严重性、波及范围、复杂程度及长期潜在影响做了系统归纳和收敛，经过多次评审和修改，总结提出有15种重大突发事件情景是美国面临*严重的风险和挑战，这些情景被列为美国应急准备战略*优先考虑的应对目标。为强调对应急预案编制工作指导性，又进一步把这15种重大突发事件情景整合集成为具有共性特点的8个重要情景组（表1.1），使应急准备的重心更加聚焦。
表1.1美国国家突发事件重要情景组与国家预案制订情景
美国《国家应急规划情景》被认为是近年应急管理科技领域*重要的研发成果之一，甚至认为这是国家应急管理战略走向成熟的标志。
值得特别关注的是，在表1.1列出的15种重大突发事件情景中，只有4种在美国的历史上曾经发生过，而另外11种不但在美国本土从未发生，即使在全世界范围内也极为罕见，甚至从未出现，但专家坚持认为，这些重大突发事件情景仍然是美国今后公共安全*主要的威胁，同时一再强调，就是凶为美国内从未发生，反而才更有必要做好应急准备。
德国以情景构建为基础，从2004年起启动两年一次的国家层面跨州演练。其中2004年和2007年分别举行了“高压线结冰造成大规模断电，同时发生恐怖袭击”和“传染病暴发”演练后，在几年后都真实发生了类似事件。由于应急准备工作充分、到位、针对性强，有效避免了更大的经济和人员损失。
1.2.2高风险油气田应急准备
发达国家已将应急准备提升为一个涵盖预防、保护、响应和恢复各项使命的基础性工作，从而将应急准.工作提升为应急管理工作的重点。通过由预案、组织、培训、资源配备、演练和评估改进等构成的应急准备循环，持续提高国家的应急准备能力。针对含硫气田开发的安全问题，世界各国普遍采用应急准备方法进行事故风险管理，应急准备T作是事故应急管理过程的重要活动之一，也是安全生产工作和公众保护的一项关键内容，其主要内容包括针对可能发生的事故，为迅速、有效地开展应急活动而预先进行的风险分析、区域规划、监测预警、应急协同、公众疏散及防护等准备工作。
加拿大、美国、法国、俄罗斯等国家含硫化氢气田开发时问较长，通过多年的开发，在含硫化氢气田的安全管理上积累了丰富的经验，建立了比较有效的管理方法，在含硫气田开发应急准备方面有以下特点。
1．范围和对象
各地区对含硫气田开发的应急准备范围都基本涵盖了开发的整个过程。对含硫气田勘探、生产阶段的安全规划，都以含硫气井作为对象。
2.分级管理
各地区的含硫气田监管机构均根据不同的分级指标对含硫气井进行了分级管理，对不同等级的含硫气井有不同的管理规定。
3．规划方法
各地区对含硫气井大多以划分安全距离和应急计划区(emergency planningzone，EPZ)作为安全规划方法，支撑技术手段多以后果分析及定量风险分析为主。
4．技术要求
各地区的应急准备对气井信息、疏散、点火、毒物监测等公众安全防护措施提出了具体明确的要求。
在我国，重大事故灾难应急准备关键技术研究已经列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006 2020年）》中“重大生产事故预警与救援”部分。然而，长期以来我国对这方面虽有前瞻性的研究，但投入明显不足，“九五”“十五”“十一五”期间，我国均米开展有针对性的科技攻关，因此尚未形成整体的应急准备技术，难以使国家应急管理工作得到可靠的技术支撑和保障。我国高风险油气田安全生产及应急管理理论、技术及方法主要存在以下问题。