青海油田闪爆事故案例分析

压缩机在保持少量进气的情况下运行约8分钟后，2#压 缩机主要运行参数出现异常：三级排出压力0.9MPa（正常 0.3MPa）、温度117℃（正常90℃），二级排出压力2.9 MPa，
安全阀起跳（正常不大于2.0MPa），温度仍有继续上升趋势。 张海科检查发现换热器百叶窗未完全打开，进行相应的处理 后返回压缩机房。16时45分，张海科在机房内听到爆炸声， 立即按下了紧急停车按钮后迅速跑到现场，发现陈刚仰面躺 在地上，已经死亡(经分析，陈刚在梯子上检查封头泄漏情 况）。
后管束箱
压缩机 换热器
机组主要技术参数 进气压力Mpa(G)：0.2-0.3 排气压力 Mpa(G):5.0 进气温度 ℃：30 排气温度 ℃：≤50 排量 ×104Nm3/d: 8.18-11.42 发动机功率 KW：652 转速 rpm:1000
二、事故经过
2011年12月31日11时，冷湖油田管理处南八仙试采作业 区 2# 压 缩 机 三 级 排 气 压 力 升 高 至 5.76MPa （ 报 警 高 限 值 5.8MPa），同时出现三级换热器后管束箱封头渗漏（水）现 象。作业区组织停机并拆下1只三级换热器后管束箱封头丝堵 进行检查，发现存在冰堵现象，拆除其余丝堵进行解堵作业， 至2012年1月1日16时20分左右完成。进行空气置换并经启动 前检查后，进行闭路（小）循环。第一次启机，因注油器断 流（润滑油中断）自动停机。经排除故障，再次启动压缩机 进行闭路（小）循环。
经分析，三级换热器后 管束箱发生爆炸后，炸飞的 管束箱挡板击中正在检查的 陈刚头部，造成陈刚死亡。 死者：陈刚，男，40岁 1990年参加工作，现岗位为 天然气压缩机岗，操作证号
TS6CQES06587。死亡时仰
面躺在爆炸点15.9 方位 6.05m处，脚朝正南。
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N
四、相关情况说明
1、2#压缩机启动后温度、压力超标原因：由于压缩机系 统空气没有置换干净，空气在系统内分段滞留，天然气引入 机组后与空气混合，在压力、流速变化下产生静电，可燃爆 炸气体首先在压缩机内发生闪爆（二级排出口），造成压缩
在2012年1月2日，1#压缩机组出现三级换热器进、排 气温差只有31℃（正常大于60℃），三级排气压力达到 5.47MPa，经分析管束箱可能存在冰堵，随后停机，用蒸气
车在外部对换热器管束进行加温解堵。重新开机后，进、
排气温度和压力恢复正常，1月3日又出现类似情况，用同
样方法处理后恢复正常，再次验证了换热器管束存在冰堵
其次通过盘车将天然气依次引入压缩机一、二、三级洗涤
罐和缓冲罐，通过洗涤罐排污阀将空气排出，因无检测手段不
能确定这部分空气是否排尽。由于工艺流程设计原因，其余空
气仍然滞留在三级出口管线及管束箱内。启动压缩机进行闭路
（小）循环后，更多的天然气与系统内的空气相遇，在系统内
循环、混合，形成可燃爆炸气体。同时，可燃气体在压缩机系
吨/年、天然气生产能力1.7亿立方米/年。目前作业区安全管理
人员2名，分别由作业区经理和主管生产的副经理兼职；班组安 全监督员15名。 南八仙试采作业区压缩机班现有岗位操作员工18人，实行是 两轮换，每天三班三运行。事故发生时当班人员7人。
（四）压缩机组概况
南八仙试采作业区现有2台天然气压缩机组，该压缩机组为
采取三级增压技术将油井伴生气从0.2-0.3MPa增压至
5.0MPa，其中一级增压至0.7MPa、二级增压至2.0MPa、三级
增压至5.0MPa。
2010年6月至2011年8月两台压缩机开一备一。2011年9
月经伴生气回收工艺流程和油井地面管网优化后两台全开。
截止事发时，1#压缩机运行时间5939小时，2#压缩机运行时 间9588小时。此次事故发生在2#压缩机，在事故发生前，该 压缩机三级换热器发生冰堵现象，造成压缩机停机检修。
南八仙试采作业区成立于2000年2月。目前，共有职工
98人，其中管理干部5人，技术干部5人，高级技师2人、技
师6人。
现设采油采气班、集输班、压缩机班、油气井维护班、格尔 木卸油班五个班组。主要负责南八仙油气田的采油、采气、油气 水处理、低压天然气压缩增压、注水、注气、供配电、供转水、 消防、供暖，以及全处的原油对外交接工作。原油生产能力4万
凝析油
碳渣
该组换热管束 后移8cm 2.1 19. 25 2 # 压 缩 机 换 热 器 1 # 压 缩 机 换 热 器
压缩机厂房
77. 5
55.0
门
12.5
护 栏
11. 25 2.56 1.42 4.2 3. 6 1.7 0.6 0.5 4.2 1.40 2. 1
0.4
3.3
高 度： 3.6 m
安全帽碎片 头骨碎片
死者落地位置 7.72/1.66 (NE 12.2o) 7.9 7.4 封头正面挡板第一落点 N 12.3 骨头碎片 安全帽碎片 10 丝堵 26.9/7.21 (NE 15.0o) 27.8 36.25/4.76（NE 7.5o） 36.56
37.05/7.26（NE 11.1o）37.73 39.85/2.85（NE 4.1o） 39.90
统内循环，压力、温度不断升高，又由于管线内存在凝析油，
致使可燃爆炸气体点火能量下降及爆炸极限变宽。
（二）静电产生原因
混合可燃气体流速发生变化，产生静电。启动压缩机
进行闭路（小）循环后，可燃气体通过三级换热器，经过 进口管束节流及后管束箱膨胀，流速、流向发生变化，产
生静电。
（三）换热器后管束箱正面挡板与上挡板在爆炸后首先发生 断裂原因 换热器制造工艺存在质量缺陷，通过查看正面挡板与上挡 板断口，发现正面挡板与上挡板焊缝连接处约有10mm没有焊透， 违反了《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高束焊的推荐坡口》 （GB/T985—2008）以及《固定压力容器》（GB/T150—2008） 相关规定，即：“必须采用全截面焊透的对接接头型式”。同 时焊接处有长度约2.5cm的焊接蜂窝状气孔段(最大气孔长度 1.4cm，气孔面积共计4.8cm2)，导致焊接强度达不到承压要求。
2、规定盘车置换时间10分钟，是技术人员通过相关数据计 算得来，没有考虑盘车作业要受人员体力等因素影响，同时也 没规定出盘车的次数。
（六）操作人员缺乏压缩机系统空气置换操作经验
该压缩机组自2010年6月投产运行至今，操作人员只进行过
机组切换操作，空气置换作业是首次进行，缺乏经验。同时，
压缩机制造厂家在投产试车时使用天然气置换，受此影响作业 区没有意识到天然气置换存在的风险，未能掌握置换操作要点， 作业区在引进压缩机系统后，也没有及时发现空气置换流程中 存在的缺陷以及运行过程中的冰堵现象。
三、现场情况
2#压缩机三级换热器管束
10cm
箱挡板缺失，管束箱本体向后
距地面3.6m
移动了10cm；封头正面挡板落
在距爆炸点正北方57.4m处，
挡板变形，挡板上缺失一只丝
堵；封头上挡板掉落在爆炸点
上挡板 正面挡板 正面挡板
199.6o方位119m处。
压缩机管线系统勘察情况：拆开压缩机系统卸载阀门 （放空阀）、二级排气安全阀和三级排气安全阀，发现在二级 排气安全阀管线内有燃烧后的碳渣；在卸载阀门（放空阀）和 三级排气安全阀管线内发现有凝析油。
3、换热器设计存在缺陷：压缩机在冬季运行的情况下，换
热器管束易产生冰堵现象。换热器为了达到降温效果，采取节 流设计，天然气经三级压缩后由管线（通径Φ100mm，截面积7850mm2） 经前管束箱（截面积73100 mm2）进入管束产生节流（通径Φ20mm*15 根；截面积4710 mm2），流速增加，当天然气到达后管束箱时由于 截面积增加（截面积90300mm2），天然气体积膨胀，压力、温度下 降，产生水合物，造成管束箱内及部分出口管束冰堵，三级排 气压力升高至5.76MPa，丝堵出现渗漏（是此次事故发生的诱 因），迫使停机检修换热器。
6.95
换 热 管 束
高 度： 3.6 m 6.45
4. 4 爆炸点位置 9 . 1 12. 3
现场勘查示意图
7.0 注水泵房 8.1
25. 9 28. 0 14.15 9.2 0 . 8 10 11.7 2.5 9.8 7.0 7 . 4 17.7 5 . 4
18.95
单位：米 头骨碎片 头骨 头骨 1.02/10.06（NE 84.3 o）10.11 2.82/4.16 （NE 56.3o）5.03 3.52/5.26 （NE 56.2o）6.33 5.02/5.86 （NE 49.4o）7.72 5.52/5.86 （NE 46.7o）8.05
五、原因分析-间接原因
（一）压缩机系统内空气不能置换干净及形成可燃气体 原因 在解堵作业过程中，空气进入三级换热器进、排气管线、 循环管线以及一级洗涤罐及缓冲罐内。当操作工人在完成丝 堵紧固任务后，打开进料气阀门，首先通过环路管线将三级 换热器进、排出管线、管束箱空气经卸载阀（放空阀）排出， 但仍有部分空气被顶至三级排出管线。
安全帽碎片
封头正面挡板第二落点 N 40.3 右脚鞋子 安全帽碎片 17. 1 14. 5 2.6 封头正面挡板第三落点 N 54.9 封头正面挡板最终落点 N 57.4 左脚鞋子 封头上挡板 0.5 0.5 52.0/11.26 (NE 12.2o) 53.2 87.3/80.9 （SW 42.8o）119.0 2.6 40.3/14.3 (NW 19.6o) 42.8 49.12/4.34（NW 5.1o）49.31
青海油田公司
“1.01”压缩机三级换热器管束箱 封头闪爆事故案例分析
2012-01-12
尊敬的各位领导、各位代表：
2012年1月1日16时45分，青海油田公司冷湖油 田管理处南八仙试采作业区发生2#压缩机三级换热
器管束箱封头闪爆事故，造成一人死亡。
一、基本情况
（一）事故发生时间 2012年1月1日16时45分。 （二）事故发生地点 青海油田冷湖油田管理处南八仙试采作业区。 （三）事故单位及班组概况
机温度、压力升高;
2、压缩机系统吹扫、置换说明：按照设计，压缩机系统
的空气置换分两个步骤进行，第一是通过系统环路管线对三
级换热系统进行吹扫置换；第二是通过盘车置换排空。
五、原因分析—直接原因
1、作业区在检修压缩机换热器过程中，空气进入系统， 在进行空气置换作业过程中，使用天然气为置换介质，且未能 将空气置换干净，造成空气滞留在系统内部； 2、压缩机启动闭路（小）循环，天然气进入压缩机系统 与滞留在系统内的空气混合,形成可燃爆炸气体； 3、可燃爆炸气体在压缩机系统内循环至三级换热器后管 束箱，由于流速发生变化产生静电，导致可燃气体闪爆，爆炸 将换热器后管束箱炸开，炸飞的管束箱正面挡板击中正站在梯 子（直梯）上检查渗漏情况人员头部，导致事故发生。
（七）作业区未能处理好生产进度、经济效益与安全生产 之间关系 集团公司、股份公司三令五申要求做好节假日和特殊时段 的安全生产工作，青海油田公司也在节前下发了《关于切实做 好2012年元旦、春节期间安全生产工作的通知》(石油青质安 [2011]573号)，要求在节假日期间停止风险较大的临时作业。 由于正值冬季供气高峰，作业区只考虑尽快恢复供气，未能遵 守上级规定，在节日期间进行检修及启动压缩机作业，把重要 操作当作常规作业进行管理。
南八仙低压伴生气回收利用工程配套主要设备，其功能是将油
井伴生低压气进行增压处理，型号为4RDSA-3/G3516，由江钻股份 武汉压缩机分公司组装集成。该设备分为动力部分、换热部分 和压缩部分。其中：动力部分为美国卡特公司生产、换热部分 为湖北天门江汉石油通用机械有限公司生产、压缩部分为江钻 股份武汉压缩机分公司根据南八仙油藏油井伴生气组分和处理 量需求专门设计生产。Leabharlann 气孔未焊透气孔
（四）压缩机系统设计存在缺陷
1、工艺系统设计存在缺陷：压缩机系统流程中缺少惰
性气体置换注入口，无法进行置换操作；且提供的
《4RDSA-3/G3516 RDS天然气压缩机组服务手册》中明确
“可以使用天然气进行置换”；
2、换热器缺少温度调节手段：换热器二级、三级换热
管束共用一套百叶窗，无法单独进行温度调节。
的现象。
（五）操作规程制定不严谨 依据制造厂家提供的《4RDSA-3/G3516 RDS天然气压缩机组 服务手册》，编制了《4RDSA-3/G3516天然气压缩机组操作规 程》。规程中对置换的描述是：“在保证安全的情况下可以使 用天然气进行置换”；“以及盘车置换时间10分钟”。存在以 下问题： 1、“在保证安全的情况下”的要求没有可操作性；