石油天然气工程中HIPPS的设计与应用

为满足石油天然气工程对重要工艺设施进行局部超临界压力保护的需要,采用了安全完整性等级很高的HIPPS技术进行系统保护。HIPPS将工艺安全保护方法由传统的被动泄放转变为主动防御,从源头消除危险,降低了工程总体投资。基于IEC61511和IEC61508的安全原则,考虑HIPPS作为一种特殊的安全保护技术,提出了一种特殊的自动安全保护系统方案,具体给出了系统组成及各部分的关键技术要求。实际工程应用验证了HIPPS良好的可靠性和可用性,其将成为高危险工况下安全保护技术的发展方向。

HIPPS在油气集输工程中的设计与应用

介绍了高压完整性压力保护系统(HIPPS)系统在油气集输工程中的实际应用,并利用OLGA动态模拟软件对HIPPS的关断过程进行模拟研究HIPPS系统在超压工况下的作用。

HIPPS系统在长输管道压气站的应用

高等级的安全完整性仪表回路可以有效地防止压气站设备管道超压,保护各压力设备安全,保证管道安全运行。HIPPS系统是高完整性压力保护系统,该系统具有良好的可靠性。介绍了HIPPS的构成和功能,描述了HIPPS用于压气站安全保护系统的工作原理,并结合哈萨克斯坦南线天然气管道工程实例,利用计算运用故障失效率确定安全可靠性等级,把被动保护转变为主动保护,增强了安全仪表系统可靠性,从源头消除危险,降低了工程投资和运营成本。

HIPPS在高含硫油田集输管道超压保护中的应用

针对中东地区高含硫油田集输管道腐蚀严重,超压爆管事故风险大等问题,分析了高完整性压力保护系统(HIPPS)在油田集输管道超压保护中的应用,并按照相关标准对设计方案的结构约束及故障失效率约束进行了验证。在故障失效率计算中建立了系统的故障树模型,对潜在的故障风险进行了定量的计算,通过对系统的安全完整性等级(SIL)验证表明:该HIPPS设计方案能满足SIL3的要求,是一种安全且经济的新型超压保护手段。

浅谈结构约束对HIPPS设计的影响

分析了IEC 61508/IEC 61511标准中对设备硬件结构约束的要求,提出了在安全仪表功能回路设计时需要同时关注系统的安全完整性和硬件的安全完整性;指出了如何计算串联和并联结构的硬件故障裕度;介绍了在工程实践中,硬件结构约束的几种应用方式和方法。以高完整性压力保护系统(HIPPS)为例,阐述了硬件结构约束在HIPPS设计中的影响和作用。

HIPPS在南海平台中的应用

HIPPS(高完整性压力保护系统)是一种安全仪表系统,近年来在海洋石油平台上使用越来越多,起到压力保护的重要作用。本文中主要围绕HIPPS的组成、功能以及在南海平台中的应用,进行了较为深入的探讨。HIPPS在设计上取代了传统的泄放设备,既节省了设备费用和占地面积,又保证了可靠的关断,其优势显而易见。

HIPPS在天然气输送管线中的设计和应用

针对可燃、易燃介质的工艺系统中超压安全保护设施安全阀在工程项目的经济性、安全性和可操作性上的缺陷,从安全性和可靠性上选择高完整性压力保护系统(HIPPS)作为可替代设施。结合实际工程案例,采用动态模拟法分别计算基本控制系统、安全仪表系统和高完整性压力保护系统在天然气管线超压保护过程中的贡献,并定量计算了高完整性压力保护系统设定值对其安全性、可靠性的影响。结果表明:应从安全性、可靠性和经济性角度综合考虑安全阀和HIPPS系统的优缺点来进行选择使用;应重点关注并合理地设定HIPPS系统联锁的设定值及阀门关闭曲线、关闭时间,才能实现HIPPS系统安全地替代传统机械安全泄放设施;可借助动态模拟软件定量、实时、准确计算和校正HIPPS系统的设定值及关闭时间。

HIPPS在FSRU上的应用

高完整性压力保护系统(High Integrity Pressure Protection System,HIPPS)是一种基于安全仪表保护的独立控制系统,能有效防止工艺系统设备和管道超压。详细说明HIPPS的适用条件和功能组成,同时结合工程实例,重点介绍HIPPS在浮式储存再气化装置(Floating Storage Regasification Unit,FSRU)上的2种应用方案,并从设计要求、系统配置和成本等方面对这2种方案进行分析对比。结果表明:针对不同项目的设计特点,应从安全性、适用性和经济性等角度综合考虑HIPPS的设计方案,合理确定HIPPS阀门关断压力设定值,以使其在FSRU上得到更好的应用。

基于风险矩阵法和FTA的高压加热器水位保护系统安全评估

针对目前火力发电领域尚未出现完整的、具有实操性的安全评估体系的问题,对风险矩阵法进行改进,使安全完整性等级(SIL)评估更易用于实践,并利用故障树分析(FTA)法对标准中计算系统要求时平均失效概率的公式进行优化。使用上述方法对火电厂典型高压加热器水位保护系统进行安全评估,发现其SIL应为2级,而通过计算系统要求时平均失效概率发现目前高压加热器水位保护系统的配置不满足SIL 2级的要求。对高压加热器水位保护系统配置进行了改进,使其最终达到相应的安全完整性等级。

基于Monte Carlo与Markov法参数不确定性条件下SIL评估

为了避免由参数不确定性因素导致较大的Markov法SIL评估偏差,且减少计算工作量和复杂性,采用Monte Carlo(MC)仿真方法处理含不确定性参数的Markov模型,并借助Matlab GUI编程开发MC仿真处理参数不确定性条件下Markov法SIL评估可视化仿真计算软件。在理论研究的基础上,为说明该研究方法与计算软件的可行性,以石油天然气工业高完整性压力保护系统(HIPPS)为算例进行SIL评估。结果表明:MC仿真方法可以有效处理Markov法SIL评估中参数不确定性问题;基于Matlab GUI编程设计出的仿真计算软件在一定程度上可以提高计算效率。

海上高压天然气外输管道超压保护与动态仿真

当海上气田采用同一压力源进行高低压同时外输时,需重点考虑对低压外输操作进行压力和超压保护。以某海上气田的高压气集输系统为例,研究采用常规的压力泄放装置(PSV)和高完整性压力保护系统(HIPPS)进行保护的方案。受制于海洋平台的结构和重量,火炬长度受限,采用常规压力泄放的方案不可行,因此选择HIPPS超压保护方案。使用HYSYS动态仿真模拟技术,对海管进出口关闭或堵塞、卡球以及投产阀门未开等事故工况进行了动态模拟,结果表明,紧急关断阀和HIPPS可以对海管进出口关闭或堵塞事故进行超压保护,但由于仪表反应时间的影响,不能对卡球以及投产阀门未开的事故进行有效的超压保护,需要有针对性地采取降压清管和投产联锁等措施。

基于保护层分析法的安全完整性等级评估方法研究及应用

原料油缓冲罐是加氢装置中的核心设备,某公司原料油缓冲罐近年来由于各种原因发生窜压而导致反应罐爆炸的事故时有发生,针对该问题,依据IEC 61508及IEC 61511标准,采用保护层分析法,对加氢装置反应进料系统的联锁回路安全完整性等级定级,随后利用exSILentia软件验证联锁回路,对于不满足安全要求的联锁回路提出合理化建议,指导企业开展自我审查,修复整改联锁薄弱环节,对提高企业本质安全具有现实指导意义。

东海气田高低压层分采一体化射孔技术

在同一口井中既存在异常高压储层,又存在低压或常压储层,为达到高低压储层分层开发目的,研究出高低压层一体化射孔技术。在完井程序上,首先采用常规负压射孔射开低压层,然后在井筒充满低密度完井液情况下,采用射孔管柱与分层生产管柱相结合的方式,射开异常高压及以下层系的同时,实现了分层开发的目的。针对高低压层一体化射孔管柱,采用爆轰波波形叠加算法,分析封隔器承载力,保证高压气井井筒完整性。东海X井采用该技术负压射孔成功后,井口压力快速上涨至18.69 MPa,直接达到自喷条件,投产后保持天然气30×10^(4)m^(3)/d、凝析油60 m^(3)/d的稳定产量,达到配产预期的3倍,效果显著。该技术为油气藏产能释放提供了新的思路,有效防止异常高压层射开后的井涌或井喷事故,具有较好的推广价值。

矿用一般型手车式高压真空开关柜在矿井中的正确使用

近年来,随着国家对煤矿安全的高度重视,国内高压开关柜向无油化发展,矿用高压真空开关柜具有良好的市场。简要介绍了矿用一般型手车式高压真空开关柜的结构特点、保护性能、正确安装操作方法,以及应注意的事项。

大口径钻喷一体化高喷灌浆技术及应用

对江西省廖坊水利枢纽库区防护工程八堡堤和万年堤防渗施工进行渗漏处理,首次采用了加大钻头直径的高压旋喷灌浆技术,并创新性地使用了钻喷一体化施工方法。选取具有较强代表性的工程部位进行高压喷射灌浆现场试验,对试验效果进行检测和对数据进行分析,取得了适合本工程的高喷灌浆施工技术参数,保证了高喷防渗墙的质量。通过现场试验和工程蓄水运行情况的检验,该施工工艺在砂卵石率高的地层成墙效果好,高压旋喷灌浆防渗墙的质量可靠;工程施工后取得了良好的蓄水效果。成果为高压喷射灌浆技术在其它防渗工程中的应用提供了参考经验。

高完整性压力保护系统的应用探讨

随着对石油化工装置安全性要求的提高,仅依靠被动的安全泄放系统已经难以满足要求。高完整性压力保护系统(HIPPS)作为一种特殊的安全保护技术,具有高可靠性、可用性和稳定性的优势,正逐步替代传统的安全泄压系统。介绍了HIPPS的概念和选用原则,详细阐述了其实施流程和技术要求,为HIPPS的应用提供参考。

高完整性压力保护系统在海洋石油平台的应用研究

海洋油气开发中在为防止超压从而达到保护下游工艺系统和流程的目的,通常设置高完整性的压力保护系统。高完整性压力保护系统(HIPPS)具有反应快、安全性高、项目整体投资低的特点。在具体分析HIPPS系统的设计原则、典型配置和功能要求,对于深水高压气田合理使用HIPPS可有效地提高生产安全性,降低项目整体投资。

应用高完整性压力保护系统防止天然气压缩机出口管线超压

为了保障天然气管道压缩机的正常运行,防止出口压力超高,应用高完整性压力保护系统(HIPPS)诊断压缩机出口参数,针对出口压力的异常,快速有效地切断气源,避免压缩机由于超压而造成管线破裂和设备的损坏,较安全阀等紧急泄放系统有很大优势。结合哈萨克斯坦压气站的工程实例,应用站场控制系统组建HIPPS系统,运用故障失效率计算系统的安全等级。结果表明:高等级的安全完整性回路可以有效地保护压缩机,防止出口超压,降低安全风险系数,保证管道安全高质运行。

LNG站场外输管线设计标准规范差异性分析

分析了目前LNG站场外输管线工艺流程超压的原因,对比了采用安全阀、高完整性压力保护系统和安全切断阀3种优化措施的适用性和安全性。结果表明:站内管线和站外管线设计压力选取原则及参照规范不同是造成目前外输管线超压的主要原因。采用HIPPS系统和安全切断阀能够保证站内管线和站外管线的安全性和稳定性,应结合项目实际定位、工程投资及设计范围等因素确定最优化工艺流程。同时推荐采用动态模拟技术进行定量分析,合理地设定值触发点和阀门关闭时间,维持系统的安全性和稳定性。

LNG接收站首站清管发球系统的设计

阐述了LNG接收站首站设计标准采标现状,并分析了首站管线超压的原因,并分类对比了安全阀、安全高完整性压力保护系统和本质安全设计3种措施对解决超压工况的适用性和安全性。结果表明:针对LNG接收站,站内管线和站外管线设计压力选取原则及参照标准体系不同是造成目前外输管线超压的主要原因;采用安全阀、HIPPS均可实现首站管线的安全性,但也会造成物料极大的浪费以及对周边环境的潜在危害;本质安全设计可解决上述超压场景和清管发球系统管道壁厚的问题,工程建设经济性和运维友好性好,非常利于该技术的推广和应用。