近年来，HAZOP(危险与可操作性分析)技术在我国油气管道、化工装置及诸多工程建设中得到越来越多的应用，并取得了良好的效果[1-3]。二十世纪九十年代，原四川石油管理局在自贡建造了国内首座CNG地下储气井，经过20多年的发展，储气井已经在民用调峰、工业储气等领域推广应用，并成为CNG汽车加气站首选的储气方式。地下储气井长期在25 MPa高压下运行，且随着使用年限的增长、介质腐蚀和元件老化等原因，储气井的安全受到严重威胁，主要表现在CNG泄漏、井筒上窜和套管爆裂等方面。一旦出现事故，其后果不堪设想[4]。因此，鉴于HAZOP技术的优势，将其应用于CNG储气井系统的风险分析，并提出相应的安全对策措施以保证储气井安全、平稳的运行。
HAZOP技术的实质是由具有不同知识背景、经验丰富的专业人员组成的分析小组，以特定的形式对每一个分析单元或操作步骤进行系统地研究，辨识出那些具有潜在危险的偏差，这些偏差一般通过引导词引出[5]。对每一个偏差进行HAZOP分析，以此实现全面排查生产运行系统以及装置设计方案中潜在的事故隐患[5]，识别现有预防或减轻措施是否满足要求，提出切实可行的改进措施。一个完整的HAZOP分析过程如图 1所示。
CNG储气井是一种深埋于地下50~300 m的高压容器，长期处于交变压力状态。为减少储气井的振动，建造时采用水泥进行固井。另外，目前储气井检测技术的准确性不高，井下信息不容易获得，若出现质量问题，不能象其他设备或压力容器一样进行维修，只能强制报废[6]。因此，储气井具有不可逆的特点，在进行HAZOP分析的风险评估时，其后果的严重等级难以确定。
HAZOP会议前准备工作一般包括：①确定HAZOP分析对象、主要内容及分析范围；②收集HAZOP所需资料：储气井竣工设计文件、操作手册、主要设备及其功能清单和维修记录等；③组建HAZOP分析团队，主要由HAZOP主席、记录员、储气井工艺工程师、设备工程师、自控仪表工程师、安全工程师、建造商代表以及操作人员等组成；④制定详细的分析时间计划表；⑤深入了解地下储气井现场运行情况，对存在重大安全隐患的区域进行重点调查。
一般而言，分析团队并不是固定不变的，而是根据不同的分析项目临时组建的。因此，HAZOP会议开始前有必要对其进行HAZOP培训，使各成员掌握HAZOP原理及分析过程。
HAZOP会议培训由知识与经验丰富且组织能力较强的HAZOP主席负责，培训内容主要包括：HAZOP技术介绍、HAZOP术语解释、具体实施步骤、会议过程注意事项等。
HAZOP分析以会议形式呈现，会议由HAZOP主席主持。记录员通过计算机HAZOP辅助软件(CAH)快速准确地记录事故剧情(原因-偏离-后果)、安全措施、建议措施以及事故发生概率、严重等级。参会专家应积极讨论，尽量不漏掉对任何一个偏差的分析，保证会议内容充实、可行。
(1) 节点划分。节点划分的方法主要有3种：功能划分法、结构划分法以及区域模块划分法[7]，正确地选择节点划分方法能够有效控制整个HAZOP分析时间。国内储气井的结构设计、建造技术较为成熟，相关标准如SY/T 6535-2002《高压地下储气井》等对储气井结构形式也有明确规定。因此，储气井HAZOP分析的节点按照结构划分，包括5个部分：井口装置、井筒、井底装置、排污系统以及固井水泥环。
(2) 解释工艺设计意图。对每一个节点的设计意图进行阐述，目的在于明确工艺参数、各节点的边界以及实现的功能，主要由储气井的设计人员以及建造方代表完成。储气井井口装置的主要作用是进排气、压力显示等；井口装置、井筒和井底装置组成的密闭空间用于储存CNG；排污系统进行定期排污，减轻储气井的腐蚀；固井水泥环用于固定储气井，防止储气井受到外部环境的影响。
(3) 确定偏差。对于每一个节点，HAZOP分析组以正常操作运行的工艺参数为标准值，分析运行过程中工艺参数的变动(即偏差)，这些偏差是引导词和工艺参数的组合。如储气井流量伴随储存介质含有杂质导致腐蚀开裂，介质压力过高导致设备压力超限爆裂等。
(4) 分析偏差。对节点确定的偏差进行逐个分析，找出偏差可能发生的所有原因、可能引起的后果，已有安全措施是否可接受，提出可降低风险的控制或保障措施。对于不确定的结论，记录员应当将其重点备注；直到该节点所有偏差分析完毕，再开始下一节点。表 1所列为节点2储气井井筒HAZOP分析记录过程。
本次HAZOP分析应用风险矩阵，以事故后果严重等级和事故发生频率等级来确定事故风险等级。后果从人员伤害、设备损坏、工厂停产、环境影响、外界反应5个方面进行评估；可能性方面按1次/50年、1次/10年、1次/5年、1次/1年、1次/1月5个级别进行评估。CNG储气井HAZOP分析使用的风险矩阵见表 2。
HAZOP分析报告主要包括分析对象功能描述和节点划分情况、分析过程以及分析所提建议措施等；另外，单独列出中高风险项(即红、橙区域)，建议优先对此进行整改。HAZOP分析报告完成后应及时反馈给管理层，同时建议成立工作小组监督和检查报告结果的追踪和实施过程，确保管理层对所发现的问题合理地处理并文件化归档。
从以上HAZOP技术用于CNG储气井的风险评价可以看出，其优缺点都较为明显，优点主要包括：
(1) 风险分析全面。HAZOP分析是一种高质量的风险识别方法，通过划分节点、应用所有引导词、找出可能存在的偏差，基本能够辨识分析目标存在的风险。
(2) 以偏差为契机分析事故产生的原因及可能后果，针对性比较强，且遗漏分析的几率较小。
(3) 分析过程简单。只需要经验丰富的专家团队进行充分讨论即可，比一个人完成分析容易得多。
(4) 提升操作人员专业素质，更加明确自身职责，同时增强了操作及管理人员的安全意识及责任感。
缺点主要表现在：
(1) HAZOP技术是一种定性风险评价方法，通过对事故发生概率和后果严重性划分得到事故的风险等级，并不能量化事故的严重程度。虽然，目前已有HAZOP评价机构尝试借助软件如HYSYS等定量分析安全隐患，但并未大规模地应用。
(2) 分析的准确性易受影响，主要体现在参会人员的水平和HAZOP主席的组织能力。与会专家在各自领域能力的高低很大程度上决定了HAZOP分析的成功与否；HAZOP主席是会议的关键人物，其总结意见及建议能力、对分析对象了解的程度以及能否充分调动现场的积极性直接影响HAZOP分析的质量。
HAZOP以其独特的优势为油气管道、化工装置以及诸多压力容器等重大工程提供技术支撑，并不断地拓展其应用领域。此次，将HAZOP分析用于CNG储气井的安全评价，成果显著，共提出详实建议措施94条，找出中高风险37项。但是，HAZOP技术在国内还处于完善阶段，需要从定量化以及专业化等方面进行深入研究。
2015, Vol. 44 Issue (1): 99-102
2015, Vol. 44 Issue (1): 99-102