含过氧化氢的气田水回注工艺过程安全风险评价.pdf
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1、Journal of Oil and Gas Technology 石油天然气学报石油天然气学报,2023,45(3),280-286 Published Online September 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/jogt https:/doi.org/10.12677/jogt.2023.453034 文章引用文章引用:张益臣,吴晓霞,蒋一欣,倪海龙,牛凯杰,徐欢欢.含过氧化氢的气田水回注工艺过程安全风险评价J.石油天然气学报,2023,45(3):280-286.DOI:10.12677/jogt.2023.453034 含过
2、氧化氢的气田水回注工艺过程含过氧化氢的气田水回注工艺过程 安全风险评价安全风险评价 张益臣张益臣1,吴晓霞,吴晓霞2,蒋一欣蒋一欣1,倪海龙倪海龙1,牛凯杰牛凯杰1,徐欢欢徐欢欢1 1中国石油浙江油田分公司,四川 宜宾 2重庆科技学院安全工程学院(应急管理学院),重庆 收稿日期:2023年7月18日;录用日期:2023年9月1日;发布日期:2023年9月13日 摘摘 要要 双氧水处理后的回注气田水中含有超饱和度和亚稳定状态下的过氧化氢会对气田水回注工艺产生安全风双氧水处理后的回注气田水中含有超饱和度和亚稳定状态下的过氧化氢会对气田水回注工艺产生安全风险。本文用图形化描述本质安全方法险。本文用图
3、形化描述本质安全方法(GRAND)对含过氧化氢的气田水回注工艺过程进行了安全评价,对含过氧化氢的气田水回注工艺过程进行了安全评价,识识别别了含过氧化氢的气田水回注工艺过程中的危险源,并结合了含过氧化氢的气田水回注工艺过程中的危险源,并结合2维图形评价方法维图形评价方法(2DGR)评估了工艺过程的评估了工艺过程的危险水平。结果表明,含过氧化氢的气田水回注工艺过程的危险水平。结果表明,含过氧化氢的气田水回注工艺过程的GRAND总分为总分为326.33,落在,落在2DGR图形的白图形的白色区域,含过氧化氢的气田水回注工艺过程安全风险低,安全风险可控。色区域,含过氧化氢的气田水回注工艺过程安全风险低,
4、安全风险可控。关键词关键词 气田水气田水,双氧水双氧水,回注回注,风险评价风险评价 Safety Risk Assessment of Hydrogen Peroxide-Containing Gas Field Water Reinjection Process Yichen Zhang1,Xiaoxia Wu2,Yixin Jiang1,Hailong Ni1,Kaijie Niu1,Huanhuan Xu1 1Petro China Zhejiang Oilfield Company,Yibin Sichuan 2School of Safety Engineering(School o
5、f Emergency Management),Chongqing University of Science and Technology,Chongqing Received:Jul.18th,2023;accepted:Sep.1st,2023;published:Sep.13th,2023 Abstract The reinjection gas field water after hydrogen peroxide treatment contains super saturation and 张益臣 等 DOI:10.12677/jogt.2023.453034 281 石油天然气
6、学报 hydrogen peroxide in the metastable state,which will pose a safety risk to the reinjection process of gas field water.In this paper,the graphical description of intrinsic safety method(GRAND)is used to evaluate the safety of hydrogen peroxide-containing gas field water reinjection process.The haz
7、ard sources in the process of hydrogen peroxide-containing gas field water reinjection are identified,and the risk level of the process is evaluated in combination with the two-dimensional graphical evaluation method(2DGR).The results show that the total GRAND score of the gas field water reinjectio
8、n process containing hydrogen peroxide is 326.33,which falls in the white area of the 2DGR graph.The safety risk of the gas field water reinjection process containing hydrogen peroxide is low and controllable.Keywords Gas Field Water,Hydrogen Peroxide,Reinjection,Risk Assessment Copyright 2023 by au
9、thor(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 过氧化氢作为“最清洁”的环保型氧化剂,可以直接氧化气田水中的各种有机物质。目前,使用双氧水处理气田水的主要方式是双氧水与其他氧化剂结合进行使用,主要有 Fenton 试剂处理气田水、双氧水与臭氧结合处理废水、双氧水与活性炭吸附联合作用处理气田水、双氧水
10、与铜离子结合等。钱杉杉等人1使用臭氧和过氧化氢结合处理原钻井废水破胶处理后的废水,废水 COD 的去除率达到了 84.43%;彭娟华2用水解酸化和 Fenton 试剂处理钻井废水,改善了钻井废水的可生化性;朱成华3通过高级氧化技术投加双氧水进行废水处理,表明双氧水处理废水可以除铁、降低污水浊度、减少腐蚀及降低药剂成本。然而,过氧化氢具有热危险性,在遇到一些杂质时,可以加速分解,引发热失控反应,从而导致爆炸事故的发生4。2014 年,Ahmad 等人5提出一种新的称为数值描述固有安全技术的新方法,即 GRAND 方法,使用具有简单评分指标的方程和假设最坏情况的评估方法使人们能够识别最危险的路线、
11、反应步骤和化学品,克服了之前基于指数的方法固有的局限性,可以突出潜在的危险源,并对甲基丙烯酸甲酯生产工艺进行了试验,突出了数值描述固有安全技术相对于基于索引的方法的优越性。2016 年,Ahmad 等人6在GRAND 方法的基础上提出一种新的安全评估技术,称为 GRAND 方法的扩展方法,即二维图形分级法(2DGR),用来识别最危险的固有安全参数,能够突出显示工艺路线中最危险参数(MHP)的数量。之后,李永磊等人7 8使用图形化法对过氧化氢生产工艺过程进行了风险评价,识别出了过氧化氢生产工艺工程中的危险源以及危险参数,对过氧化氢的安全生产过程具有重要的意义。本文针对含过氧化氢的气田水回注工艺过
12、程安全风险,采用图形化描述本质安全方法(GRAND)对含过氧化氢的气田水回注工艺过程进行了安全评价,识别了含过氧化氢的气田水回注工艺过程中的危险源,并结合 2 维图形评价方法(2DGR)评估了工艺过程的危险水平,使用数值描述安全技术的方法,可以更明显看出气田水回注工艺过程中含过氧化氢的风险来源,可以提前针对风险来源做好防范措施。2.含过氧化氢的气田水回注工艺过程风险评价含过氧化氢的气田水回注工艺过程风险评价 图形化法(Graphical Descriptive Technique for Inherent Safety Assessment,简称 GRAND)是通过 AHMADOpen Acc
13、essOpen Access张益臣 等 DOI:10.12677/jogt.2023.453034 282 石油天然气学报 等5 6在说明本质安全方法的基础上使用数值扩展而得到的一种定量评价方法。通过 GRAND 数学模型,得到含过氧化氢的气田水回注工艺的各参数值,然后进行回注工艺过程风险评价。2.1.含过氧化氢的气田水回含过氧化氢的气田水回注工艺参数注工艺参数 图形化法将安全分为了两个部分,分别是工艺安全和化学安全,其中,化学安全包括了爆炸性、反应活性、毒性和可燃性四个参数,工艺安全包括了反应热量、反应残存、温度和压力等四个参数。1)可燃性参数。可燃性是指材料在空气中燃烧的难易程度,闪点较低
14、的液体比闪点较高的液体更危险。计算方程如式(1.1)所示7 8。0.02110011 3.03eFLFLxS=+(1.1)式中 SFL指双氧水可燃性参数的 GRAND 分数值,xFL是指双氧水的闪点值。双氧水的闪点值为 107,根据式(1.1),得到双氧水的可燃性参数 SFL为 26.3。2)爆炸参数。爆炸方程如式(1.2)所示7 8。0.1411001 1096.63eEXPEXPxS=+(1.2)式中 xEXP是双氧水爆炸特性的待测值,在数值上等于双氧水的爆炸上限减去爆炸下限,SEXP表示双氧水的爆炸特性产生的 GRAND 分数。双氧水的爆炸极限为 26%100%,则爆炸特性的待测值 xE
15、XP为爆炸上限减去爆炸下限等于 74%,得到双氧水的爆炸特性产生的 GRAND 分数为 96.6。3)毒性参数。与具有较高短期暴露极限(TLV-STEL)值的化学品相比,化学品的 TLV-STEL 值较低表示毒性危害更大。毒性方程如式(1.3)所示7 8。0.012110011403.4288eTOXTOXxS=+(1.3)式中 xTOX表示双氧水短期暴露极限(TLV-STEL)的阈限值,STOX表示双氧水的毒性参数产生的 GRAND 分数。双氧水的安全阈值是最终处置和控制双氧水使用的重要依据,它可以有效减少双氧水在清除水体污染物时所产生的毒性和可能的环境污染。因此,在实际施工和使用双氧水时,
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