石油管道風(fēng)險評估場景模擬評價法應(yīng)用

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摘要：文章以場景模擬法為指導(dǎo)，通過分析管道發(fā)生泄漏事故時可能產(chǎn)生的災(zāi)害后果為導(dǎo)線，結(jié)合現(xiàn)場實際案例，依據(jù)API581的標(biāo)準(zhǔn)，選擇5mm，25mm，100mm的泄露孔徑為基礎(chǔ)，分別計算三種情況下，發(fā)生管道泄漏事故并產(chǎn)生池火災(zāi)時的影響區(qū)域計算，將計算數(shù)據(jù)應(yīng)用于現(xiàn)場的應(yīng)急預(yù)案的制定中，為今后的管道安全管理和安全設(shè)計提供理論參考。

關(guān)鍵詞：場景模擬法；管道泄露；PHAST；影響區(qū)域

引言

在管道現(xiàn)場的安全管理當(dāng)中，往往由于管道所處環(huán)境復(fù)雜、管道使用年限過長、管道周邊施工活動等原因?qū)е碌墓艿佬孤妒鹿暑l發(fā)。針對原油泄漏事故可能的后果，本文從預(yù)防和控制的角度出發(fā)，以國外某油田為例，采用場景模擬法，針對管道泄露可能進(jìn)一步產(chǎn)生的災(zāi)害后果進(jìn)行評估，擬為管道現(xiàn)場安全管理和安全設(shè)計提供理論參考。

1原油管道泄露后果分析

本文采用事故樹法對管道失效后果進(jìn)行分析。如圖1所示，管道發(fā)生油品泄漏后，由于油品性質(zhì)，周邊環(huán)境等不確定因素，可能發(fā)生的失效后果分別為池火災(zāi)、蒸氣云爆炸、閃火和環(huán)境污染。

2案例分析

本文以國外某油田的老舊管道為例，該油田所處環(huán)境為熱帶沙漠氣候，土壤鹽堿性強(qiáng)，并且分布廣泛。由于原油本身物性，在空曠環(huán)境中不會出現(xiàn)蒸氣云。因此本此評估重點考慮泄露之后的池火災(zāi)情況，暫不考慮蒸氣云爆炸和閃火情況。

2.1泄漏量計算

本文在研究過程中采用API581中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將泄露孔徑劃分為小孔、中孔、大孔和斷裂四種類型，如表1所示。由于現(xiàn)場處于人煙稀少地段，且無大型施工，查閱以往事故，泄露孔徑多為100mm以內(nèi)的小孔，因此針對此次模擬，采用最大孔徑為100mm為例進(jìn)行計算，不考慮斷裂情況，針對原油管道泄漏量的計算，采用挪威ScandPower公司的OLGA軟件進(jìn)行管道泄漏量模擬計算。根據(jù)軟件特性，必須要對管道基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如表2所示。設(shè)定場景：第0s發(fā)生泄漏失效，事故時間為15min。選擇泄漏點主要考慮事故發(fā)生概率、事故后果等因素，因此選擇泄漏位置為進(jìn)入脫氣站之前的部分，背壓設(shè)定500kPa。將數(shù)值帶入OLGA軟件中進(jìn)行計算，得到結(jié)果如表3所示。

2.2泄露影響區(qū)域分析

首先計算泄露面積，依據(jù)公式(1)可計算泄漏最大液池面積：式中：S為最大液池面積(m2)；M為泄露油品的質(zhì)量(kg)；Lmin為最小液面厚度，取0.025m；ρ為油品密度，取797.5kg/m3。關(guān)于Lmin的取值與地面性質(zhì)有關(guān)，見表4。本文將液池面積等效為圓形，經(jīng)計算，可得不同孔徑下的液池面積及池直徑，如表5所示。本次泄露后果的評估選用PHAST軟件進(jìn)行場景模擬，選取“獨立模型”用于管道泄露的模擬，在后果選擇池火災(zāi)模塊，以地面為基面，同時選取4kW/m2，12.5kW/m2，25kW/m2，37.5kW/m2四種熱輻射強(qiáng)度進(jìn)行計算，在PHAST中選取風(fēng)速為4m/s，穩(wěn)定度為C等級。

2.3模擬結(jié)果

當(dāng)泄露孔徑為100mm時，池火熱輻射強(qiáng)度與順風(fēng)距離的關(guān)系如圖2、圖3所示。輻射影響參數(shù)如表6所示。據(jù)此，依據(jù)不同孔徑的管道泄漏池火災(zāi)模擬結(jié)果，可以對事故應(yīng)急疏散距離進(jìn)行設(shè)定，管道完全破裂引發(fā)晚期池火災(zāi)事故應(yīng)急疏散建議距離為338.70m，以保證人員安全。

3結(jié)語

本文通過針對管道泄露事故的吃火災(zāi)后果進(jìn)行分析，以“選擇泄露孔徑-計算泄漏量-計算液池面積-計算影響區(qū)域”的流程進(jìn)行場景模擬方法的應(yīng)用，在國外油田的現(xiàn)場已得到實踐，為現(xiàn)場災(zāi)害后果評估提供了一種計算方法，并為現(xiàn)場應(yīng)急預(yù)案的制定提供參考，彌補(bǔ)法律標(biāo)準(zhǔn)針對災(zāi)害后果管理的缺失。

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作者：鄧漢猛 單位：中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司