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川东北地区高含硫天然气开发社会风险防范技术与对策

第一部份基本上弄清了川东北地区高含硫天然气开发区的地理

环境、气藏资源分布的特点及规律、以及场站管网与人居关系

主要叙述川东北地区地理环境与天然气资源开发概况,包括了自然地理环境与社会经济背景,以及天然气资源与开发以及人居概况,内容有高含硫天然气田资源分布及开发现状和高含硫天然气气田开发设施分布与人居关系。总结出川东北地区高含硫天然气开发区的特点主要是:区位地理优越,自然资源丰富,生态因子脆弱,暴雨、洪灾、泥石流、滑坡发生频繁,还可形成“自然灾害链”。 该区域的天然气开发具有面积大、储量大、埋藏深、压力高、温度高、毒性高、难度大、风险高、价值高、意义大的特点。开发设施的主要特点为:体系较复杂、设备数量多、分布面较宽、点线选位难。主要人居生态的特点表现为:人口密度大、聚落分散度高、农田道路河渠杂错。综合前述设施与人居的特点为,设施与人居的关系复杂,畅站、管、网常常与集镇、民居、农田、道路、河渠相伴、镶嵌复合、并行交错,加之山区地形崎岖破碎的特点,更是加大了开发设施与人居关系的复杂性。

第二部分基本上掌握了风险源、事故诱因及潜在危害方式

着重叙述了高含硫天然气性质、致害方式,对潜在风险源进行了深入细致的分析:在川东北地区高含硫天然气当中主要包含了甲烷、硫化氢、二氧化硫和其他组分,其性质和特点为易燃、易爆、剧毒,它们一些是生产过程中产生的物质或者废物,一些是生产过程中使用的原辅料。这些物料一旦处理不当,就可能发生燃烧、爆炸、中毒等事故和人身伤害。川东北地区各气田天然气组分结构表明:其质量高、成分杂,还表明绝大多数气井的硫化氢都在10%以上,二氧化碳含量大多数在5%以上,属于高硫化氢、高二氧化碳类型天然气。在对风险源(危害因子)、潜在致害方式的研究当中,着重分析了风险源(潜在危害因子)分析,表明开发的风险源主要有两方面:一是来自生产的产品及其生产过程中使用的物料,它们具易燃、易爆、高毒、高腐蚀的特点,属高风险潜在危害因子;二是在钻井、集输、净化等生产过程中发生事故,或者遭遇自然灾害袭击,泄漏成灾,因此高含硫天然气开发属高风险的行业。高含硫天然气开发事故发生潜在的诱因,可以分为两种情形:一是外部危害因子和事故诱因,主要指生产依赖的周边条件、对生产设施破坏力较大的暴雨、洪灾、滑坡、泥石流、地震等自然灾害,造成设施毁损泄漏成灾;二是内部的,主要指高含硫天然气生产体系内部生产过程中,例如钻井、集输、净化,由于井喷失控、管道破裂、设备损毁、操作失误、违章违规等造成的设备和人为事故,致使泄漏成灾。高含硫气田天然气其主要危害方式为:中毒 、闪火、喷射火、爆炸。危害方式分为:单项灾害和 “灾害链”两种情形。为了提高风险防范技术与应急处置的能力,采用了石油天然气领域内最先进的风险量化工具——国际通用的挪威船级社(DNV)风险管理软件最新版本(PHAST6.4),模拟了在事故时极端情况下的危害影响,在国内、四川施川东北地区和这样高含硫的天然气开发区应用,尚属首次,其模拟结果在安全评价和风险防范技术与应急处置中起重要作用。川东北地区为丘陵地区,使用该模拟软件在山区应用虽然有一定的局限性,但仍不失为迄今最好的选择和手段。

第三部分提出了针对川东北地区高含硫天然气开发的社会风险

防范综合技术和对策

该部分集中表达了本研究的主要研究成果——高含硫天然气气田开发社会风险防范技术和对策,按照硬技术和软科学性质分别叙述,在高含硫天然气气田开发生产过程中的风险防范技术一节当中,提出了包括选址技术、设计控制、施工控制、检测技术、防腐技术、监测技术、技术培训和技术演练等一系列技术为一体的风险防范技术体系;还提出了包括组织、预案、预警、响应、处置等一整套方法和措施构成的应急反应体系。在高含硫天然气气田开发区自然灾害的风险防范技术当中,在暴雨洪灾防范方面,提出了应当尊重自然规律,作好预测预报,处理好工程与洪水位的关系,提高防洪设施的建造水平等的技术和方法;在滑坡、泥石流的防范方面,应当通过野外调查和查证资料,掌握灾害点与开发设施的相对位置,在可治理情况下,采用生物与工程治理相结合的技术和方法,加以治理;属不可治理的大型、超大型滑坡、泥石流,则只能采取规避的方法;在大气污染防范方面,以普光净化厂为例,其风速些逆温频繁,大气扩散能力弱、自净能力差,加之生产中大气污染物排放量大,如生产管理不力,即使正常生产,也极可能形成局地大气污染事件,二氧化硫年排放量应小于2656 t,确保大气环境质量达标,在净化厂周围不宜再建工业区,也不宜建集镇、民居。所做的“州河流域20年一遇洪水分布图”及四场特大暴雨洪水分布图和“川东北高含硫天然气开发区山地灾害分布图”,可以作为开发单位防洪建设的科学依据。针对极端气候、暴雨洪灾、大气污染、滑坡、泥石流等灾害,平时也要进行应急演练。在高含硫天然气气田开发社会风险防范对策一节当中,主要提出了6条对策措施,即完善天然气事故和自然灾害监测、预警和应急指挥中心,以此作为天然气事故和自然灾害监测、预警和应急的依托;完善高含硫天然气开发有关法律法规,规范政府、企业、民众行为,这里要着重解决好公众安全防护距离问题、煤井和气井相互避让制度等问题;在地方政府中设立高含硫天然气开发管理机构,最重要的是要确立起地方政府应具备管理的主导地位,建立起政府主导,企业协同,公众参与作为开发管理的基本模式;改善气田所在地区的公共交通,在紧急情况时,方便公众快速撤离危险区;加强对该区域的生态与环境承载能力的调查与影响评价及风险削减技术和应急处置研究;进一步贯彻落实温家宝总理的关于川东北地区高含硫天然气开发工作的重要指示:“要把气田主体范围查清,把气藏储量搞实,这是川气东送工程的基穿,落实天然气的经济可采储量,使所有计划实施建立在可靠的资源基础上,确保社会、经济、生态的可持续发展。

四、我们的体会:

(一)对有毒矿产大规模开发社会风险防范进行综合性研究

本研究的最大难点是国内首次对有毒矿产大规模开发的风险防范进行综合性研究。其难点在于:1)毒性大,该气田天然气含硫化氢达10-17%、含二氧化碳达5-8%,对设备管道腐蚀性很强,“高毒”、“易燃”、“易爆”、“易腐蚀”,难度就大;2)开采规模大,气田面积约6万平方公里,规模大操控不易,难度就大;3)风险高,川东北地区高含硫天然气气田埋藏深过4500m,地层压力达40Mpa,温度高达102°—113℃,“高压”、“高温”,开采条件差,难度就大;4)技术环节多,包括了勘探、钻井、集输、净化、加工等,每一环节又由若干个技术单元构成,技术环节多,难度就大;5)产业链长,涵盖了从初级产品到能源化工精细产品生产,产业链相当长,中间还能互为原料,形成庞大的产业网络,产业链长,难度就大;6)周期长,该区域天然气开采将持续多年,时间跨度大,难度就大;7)自然与人为因素交织,开发风险不仅局限于天然气开发体系本身,还牵涉到自然灾害,气象与地质灾害能诱发生产事故,自然灾害与生产事故串接,还能形成“灾害链”,不确定因素复杂、交叉,难度就大;8)开发设施与集镇民居镶嵌复合,人居关系极为复杂;9)对这样的内容庞大,关系复杂、跨度大、风险大的项目进行研究,其可控性、操作性、系统性、协调性难于把握,尤其是超越学科、专业的“综合性”的研究,难度更大。

因此,在课题组成和实施过程中,特别注意解决好这个问题,课题组成员组成当中,有来自生产企业的,如中石化、中石油等;有来自科研院校的,如电子科大、省气科所、省水利勘测设计院、省社科院、中科院成都山地所、中科院成都生物所等;有来自政府职能部门的,如省发改委、省科技厅、省气象局、省水利厅、省国土厅、四川石油管理局等;有来自四川省人大领导机关的等。研究人员的专业众多、覆盖面宽,有油气勘探、采运设计、安全管理、地质灾害、水利水文、气象大气、生态环境、社会经济、信息系统等。将不同部门、领域的专业人员组织、搭配、协调在一起,采用多学科、多专业有机结合的手段,形成对研究内容的全面控制、系统分析、协同研究、综合凝练,实现多学科、多部门综合研究。完成这样难度高、牵涉宽、战线长、跨度大的课题,在国内同类研究中,尚属首次。

(二)用科学发展规来指导、解决高含硫天然气开发中的问题

在川东北地区高含硫天然气开发工程中,如何用科学发展规来指导、解决开发中的问题,难在实践,必须:1)坚持把发展作为第一要务,牢牢扭住经济建设这个中心,该区域天然气开发事关国家整个能源战略大局,只能成功,不能失败;2)在建设中突出的征地移民、人身伤害、事故善后、生态恶化、环境保护和资源补偿等“问题民生”,是关注重点,应以人为本,保障群众利益;3)在区域开发中,最突出的利害关系就是区域综合、协调、均衡、可持续发展问题,科学规划和资源地经济发展与人民群众利益补偿问题的研究和解决,刻不容缓;4)提高自主创新能力,加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,引导和支持创新要素向企业集聚,促进科技成果向现实生产力转化;5)采取先进生产方式,建立科学合理的产业结构,发展现代产业体系,大力推进信息化与工业化融合,促进工业由大变强,确保产品质量和安全;6)城乡统筹,推进社会主义新农村建设。解决好“三农”问题,该开发区就分布在广大农村,和集镇、民居交错,保障农民利益成为重中之重;7)加强能源资源节约和生态与环境保护,增强可持续发展能力,落实节能减排。

(三)提出并强调建立“三位一体”社会风险防范体系

提出建立以政府为主导、企业和民众参与的“三位一体”的社会风险防范体系,明确政府是属地管辖、应急、协调的主体,特别强化政、企、民的联动机制。

(四)采用小型、分散的工程单元和分期、分批有序的建设步骤

根据国家法规和当地生态与环境承载能力弱的现状,提出生产设施小量(型)、分散、分步的建设步骤和方案,尤其净化厂的规模要控制。这样,一可解决环境容量不足问题;二可解决事故时,造成的影响和破坏可控、较小;三可做到人与自然和谐,小型化能降低对场地要求,对生态系统和景观的破坏较小;四可与逐年不断提升的可开采资源获得量的节奏、规模相匹配,以及与技术和熟练工人队伍成长相适应。小型化、多元化、集约化是世界趋势。

(五)以技术进步来规避开发生产的社会风险

贴近高含硫天然气开发的全过程和资源综合利用,依靠提高科学与技术水平和设备质量水平,以科技进步,来规避开发建设的社会风险,并解决污染和相关问题。本研究采用挪威船级社(DNV)风险管理软件最新版本(PHAST6.4)对该区域高含硫天然气开发社会风险进行研究,该软件是石油天然气领域内最先进的风险量化工具之一,在国内和这样高含硫天然气开发区应用,尚属首次,模拟结果在安全评价和风险防范技术与应急处置中起重要作用。

以上这些,在科学技术上具有创新的意义。