??? 摘要：長北氣田由中國石油與殼牌石油公司合作開發(fā)。在該合作項目實施過程中，合作雙方始終將HSE“零事故”作為首要目標，并為此制定了相應的程序和管理制度，尤其是在生產系統本質安全化管理方面有獨特之處。為此，對比了中國石油與殼牌石油公司在生產工藝系統本質安全化方面的差異，總結出長北項目生產工藝系統本質安全化有以下特點：①本質安全化貫穿于整個項目的設計、施工以及生產運行和維護全過程，且有相應的控制和管理方法；②本質安全化的費用投入最低、合理、可行；③安全儀表系統性能穩(wěn)定，故障率低，能夠實現對生產工藝系統的聯鎖保護；④生產工藝系統建成后按照設計要求進行嚴格試車，確保后期操作安全平穩(wěn)；⑤利用先進的SAP系統對工藝設備進行維護管理，保證工藝系統安全可靠。

??? 關鍵詞：鄂爾多斯盆地；長北氣田；工藝系統；本質安全化；殼牌石油公司；安全生產；管理

??? 2005年長北合作項目正式進入商業(yè)開發(fā)。該項目是目前中國陸上天然氣勘探開發(fā)領域最大的對外合作項目，殼牌(中國)勘探與生產有限公司與中國石油共同承擔了開發(fā)作業(yè)任務，具備年供氣30×10⁸m³、穩(wěn)產10年的能力。項目實施過程中，合作雙方始終將HSE業(yè)績表現作為首要目標，并制定了一系列相關程序、措施和管理制度，尤其是在生產系統本質安全化管理方面獨具特色。

??? 本質安全一詞產生于20世紀60年代，源于電氣設備防爆構造設計。狹義的本質安全一般是指機器、設備本身所具有的安全性能，即是指機器、設備等自身物質和工藝設計條件能夠自動防止操作失誤或引發(fā)事故。廣義的本質安全指包括“人-機-環(huán)境-管理”這一系統表現出的安全性能，通過優(yōu)化資源配置和提高其完整性，使整個系統安全可靠?；谶@一系統和安全管理體系的本質安全理念認為，所有事故都是可以預防和避免的^[1]。

??? 本質安全化就是為使生產裝置、設備、系統以及安全措施等達到本質安全而進行的研究、設計、改造和強化實施與管理的過程。目的是用科學技術尤其是安全科學技術的一切成就，使生產現場所形成的事故條件(或因素)從根本上得以消除；若暫時達不到這種要求，則可采取多種、多重的安全技術措施，形成最佳組合安全保障系統，以最大程度地實現安全生產^[2]。

??? 長北項目生產工藝系統本質安全化體現在項目的設計、施工以及生產運行和維護管理的整個過程，通過在不同階段采取不同的措施，來實現整個生產工藝系統的本質安全化。

2.1.1重視設計前的專項評估

??? 長北項目在概念設計、初步設計和施工圖設計階段，先后開展了一系列由第三方完成的專項評估，如電器安全性操作分析、儀表保護功能研究、價值工程研究、安全工程研究、噪音研究、危險性分析、危險及可操作性分析、消防分析、火災爆炸性分析、定量危險性分析、人力因素工程研究、設備HSE案例分析、安全性評估等。通過前期專題論證，對確定合理的工藝模式和設備選型提供了可靠的依據，提高了整個工程的安全性、可靠性、經濟性、實用性。

2.1.2采用雙重標準，現場布局安全合理

??? 長北項目從工程的實用性、安全性和先進性出發(fā)，在設計時除了遵循中國國家和行業(yè)標準外，同時還滿足了殼牌公司DEP(設計與工程實踐)的最低標準，兩者比較按規(guī)定嚴格者執(zhí)行。根據《原油和天然氣工程設計防火規(guī)范》GB 50183-2004的要求，將長北天然氣處理廠主要劃分為主裝置區(qū)、輔助裝置區(qū)、公用設施區(qū)、消防區(qū)、辦公及生活區(qū)5個功能區(qū)。總平面布置按危險等級分區(qū)布置，主裝置區(qū)在廠區(qū)的中央，其他功能區(qū)塊圍繞主裝置區(qū)而建，辦公及生活區(qū)在廠區(qū)的上風向，兩套主裝置區(qū)之間以及主裝置區(qū)與其他功能區(qū)之間的距離都遠大于行業(yè)標準要求，達到了安全可靠、布局合理的目的。

2.1.3獨立的安全儀表保護系統，提高裝置安全性

??? 長北氣田試生產作業(yè)區(qū)(Trial Production Operation，簡稱TPO)在2005年升級改造時，采用了具有安全聯鎖保護功能的TRICON系統；增加了用于實現安全聯鎖保護功能的檢測儀表；在集氣站進出口天然氣管線、分離器排污管線上增加了緊急切斷閥以及配套的儀表系統；在裝置區(qū)周圍增加了紅外對射可燃氣體探測儀、火焰探測儀。更新后的控制系統既保留了過程控制功能，又增加了儀表保護功能，提高了生產裝置的安全可靠性^[3]。

??? 長北氣田天然氣處理廠及井叢的自動控制系統采用了DCS、IPS、FGS相結合的控制、監(jiān)測、保護系統。與國內較早的控制系統不同之處在于，將聯鎖保護功能和火焰及氣體探測功能徹底地從DCS系統中分離出來，分別形成獨立的IPS、FGS系統。不僅減輕了DCS的負擔，也大大提高了聯鎖保護功能和火焰及氣體探測功能的靈敏度和可靠性。DCS(Distributed Control System集散控制系統)主要實現井叢、中央處理廠的生產控制、數據監(jiān)控；IPS(Instrumented Protective System儀表保護系統)是在生產出現異常時，為保護人員和工藝設備的安全而進行的停車控制系統；FGS(Fire and Gas System火焰及氣體監(jiān)測系統)用來監(jiān)測生產現場的火陷信號和檢測可燃氣體濃度。DCS、IPS、FGS在控理器、功能模塊、現場儀表、執(zhí)行機構等方面相對獨立，相互補充，并有冗余備份，各系統之間通過MODBUS協議進行通訊，實現了井叢及長北天然氣處理廠的遠程控制。

2.1.4合理的工藝流程，降低了操作風險和難度

??? 針對長北氣田天然氣不含硫化氫，但含有微量凝析油的特點，我們先后在TPO榆林集配氣總站進行了兩套低溫分離工藝設備的試驗，分別為：①一級分離-板翅式換熱器-節(jié)流-二級分離-預過濾器-氣液聚結器-低溫三級分離器-板翅式換熱器外輸；②分離-三組管翅式換熱器-節(jié)流-低溫分離器-三組管翅式換熱器-外輸。通過對比，確定了長北氣田天然氣處理廠前期采用分離、預冷、JT閥節(jié)流、低溫分離的處理工藝，后期采用分離、增壓、預冷、丙烷制冷低溫分離的處理工藝。此套低溫分離工藝流程不僅換熱效果更好，而且設備數量大幅度減少，操作難度和風險以及運行費大大降低^[4]。

2.1.5重點設備選型先進、留有備用

??? 為了確保長北氣田生產工藝系統安全可靠、高效運行，在低溫分離工藝設備選型時，選用了國內外成熟、先進的固定管板式換熱器和裝有殼牌專利產品——SMS高效分離元件的低溫分離器，減少了系統的故障率；同時對空壓機、導熱油爐、重點機泵等輔助設備采取一備一用，即使出現故障，也不至于影響到整個系統的安全運行^[5]。