田中山

中國石化銷售有限公司華南分公司，廣州 510620

油氣安全專題

成品油管道完整性管理體系建設與實踐

田中山*

中國石化銷售有限公司華南分公司，廣州 510620

完整性管理體系是確保企業(yè)高效有序開展管道完整性管理各項工作的重要基礎和保障。本文以華南管網(wǎng)為研究對象，建立一套適用于成品油管道完整性管理的體系文件，主要包括體系總則、數(shù)據(jù)標準、高后果區(qū)識別標準、風險評價標準、完整性評價標準、維修維護標準、效能評價標準、建設期管道完整性及管道報廢管理標準等，對管道完整性管理的各個環(huán)節(jié)進行詳細規(guī)定、給出具體可操作的方法和標準。開發(fā)包含高后果區(qū)管理、風險評價、完整性評價、完整性業(yè)務管理等功能的成品油管道完整性管理軟件，為全面高效開展完整性管理工作提供技術支持和軟件平臺，探索了一條“技術研發(fā)+軟件開發(fā)+體系建設”的完整性實施路線，為完整性管理的全面推行、管道安全管理水平的提升提供有力保障。

成品油管道；完整性管理；華南管網(wǎng)；風險評價

0 前言

管道安全問題一直是油氣管道行業(yè)普遍存在并公認的一道難題，也是管道企業(yè)重點關注并竭力確保的關鍵問題。經(jīng)過多年實踐探索，管道完整性管理模式被認為是當前管道安全管理的高效模式，成為大多管道企業(yè)管理模式變革的直接誘因與目標。管道完整性管理技術起源于20世紀70年代，歐美國家為了應對大量老齡期油氣長輸管道事故頻發(fā)的情況，借鑒經(jīng)濟學和其他工業(yè)領域中的風險分析技術來評價油氣管道的風險性，以期最大限度地減少油氣管道的事故發(fā)生率和盡可能地延長重要輸油輸氣管道的使用壽命。隨著國外管道完整性管理技術的蓬勃發(fā)展，我國也在不斷探索管道完整性管理技術及應用實踐。2005年發(fā)布了針對輸氣管道完整性管理的行業(yè)標準SY/T 6621《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理》，2006年發(fā)布了輸油管道完整性管理標準SY/T 6648《危險液體管道的完整性管理》。2009年我國頒布了《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》，從法律法規(guī)層面進行了管道管理的約束。2014年，SY/T 6975《管道系統(tǒng)完整性管理實施指南》發(fā)布，為完整性管理的實施給出了指導性準則。2016年國家標準GB 32167《油氣輸送管道完整性管理》正式頒布并強制實施。盡管相關法規(guī)、標準給出了完整性管理的總體要求和技術規(guī)范，提出開展管道完整性管理的目標、流程、工作內容和總體要求，但是缺乏適于企業(yè)自身發(fā)展的完整性管理體系是制約管道完整性管理發(fā)展的瓶頸之一[1]。如不能與企業(yè)現(xiàn)有規(guī)章制度緊密融合，將使得完整性管理涉及的工作無法順利開展，甚至會與現(xiàn)有管理體制相沖突而無法推進。因此，建立企業(yè)管道完整性管理體系，是企業(yè)改變傳統(tǒng)管道管理模式，開展管道完整性管理的關鍵所在。

1 企業(yè)狀況分析

銷售華南分公司負責中國石化華南地區(qū)成品油管網(wǎng)的運營管理，在役管道累計總長達5 278 km，在建管道758 km，站場57座。該企業(yè)所轄管道普遍存在管道運距長、站點多、工藝運行復雜、操作條件苛刻等特點。管線途經(jīng)地域地質條件復雜，地形、地貌多變，環(huán)境敏感且搶修難度大。部分管線經(jīng)過自然災害多發(fā)地段，有管道經(jīng)過經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，沿線第三方施工作業(yè)頻繁、雜散電流干擾復雜多變、管道占壓問題較為嚴重。新建、在役、改擴建多種管道并存，對建設、生產(chǎn)過程必須實施全生命周期管理，企業(yè)面臨的管道安全管理挑戰(zhàn)巨大。近年來，該片區(qū)管道雖未發(fā)生過重大管道安全事故，但多次發(fā)生管道滲漏、泄漏、起火等險情，管道安全形勢不容樂觀。管道完整性管理作為保障管道安全可靠運行的重要手段，在企業(yè)內部全面推行與應用，是有效提高企業(yè)管道安全管理水平和行業(yè)競爭力的重要前提和保障。企業(yè)所轄管道預計2020年達到8 000 km，發(fā)展速度較快，但員工業(yè)務素質有待提高，必須采用新技術，改變傳統(tǒng)管理模式，以保證管道管理質量與效率。

目前銷售華南實行“公司-管理處-輸油站”三級管理模式，其中公司級主要負責公司業(yè)務整體的統(tǒng)籌規(guī)劃與管理，管理處和輸油站負責所轄管道各項安全管理措施的落實。在此基礎上建立了較為全面的管道安全管理體系，各項管理制度文件較為齊全，但要全面開展管道完整性管理，還需進一步解決以下幾個關鍵問題：

(1)企業(yè)目前基本還處于傳統(tǒng)的事故后被動式應對處理階段，都是在發(fā)現(xiàn)泄漏或發(fā)生事故時才采取措施。雖有隱患排查與治理相關制度，但不排除基層人員交差式應付。

(2)完整性管理包括數(shù)據(jù)收集管理、高后果區(qū)識別評價、風險評價管理、完整性評價、維護維修、效能評價等6個核心環(huán)節(jié)[2]，各業(yè)務模塊專業(yè)分工明確。企業(yè)當前并未設置針對性較強的專業(yè)部門及相關技術支持機構，專業(yè)分工缺乏合理性，不利于工作的有效部署和順利開展，工作效率有待提高。

(3)數(shù)據(jù)是完整性管理的關鍵與基礎。目前企業(yè)所轄管道普遍存在數(shù)據(jù)信息大量缺失問題，尤其是在役管道的基礎類數(shù)據(jù)。此外，企業(yè)并未將已有數(shù)據(jù)進行有效關聯(lián)與管理，數(shù)據(jù)利用率低，很多數(shù)據(jù)在存檔后便不再查閱。

(4)管道檢測工作存在一定的盲目性，未能有計劃、分重點地進行。檢測完成后不重視檢測結果的深入分析，檢測結果的指導價值未得到充分體現(xiàn)和利用。

(5)管道缺陷修復決策依據(jù)不足，缺乏針對性，普遍采用大面積開挖修復方式[3]，修復經(jīng)濟性和安全可靠度存在較大提升空間。

針對以上問題，銷售華南重點圍繞管理體系建設、核心技術研發(fā)、數(shù)據(jù)集成利用及信息平臺開發(fā)等4項內容，通過專項公關、試點應用、有序推行的實施路線，扎實推進完整性管理的實施工作。

3 管道完整性管理模式構建

為有效實現(xiàn)由傳統(tǒng)管理模式向完整性管理模式的過渡，并在企業(yè)內部全面推行管道完整性管理，結合管道系統(tǒng)特點及管理現(xiàn)狀，初步構建了以組織機構為保障、文件體系為根基、關鍵技術為支撐、典型業(yè)務活動為核心、管理平臺為手段的完整性管理體系，總體框架如圖1所示。

(1)組織機構

基于企業(yè)原有三級管理模式，在公司級層面建立一個完整性管理中心，與機關部門并行，作為企業(yè)管道完整性管理的職能部門，全面負責組織、協(xié)調和推進企業(yè)管道完整性管理各項工作。完整性管理中心下設數(shù)據(jù)管理、風險評價、完整性評價、維護維修、應急及綜合管理等若干管理和技術崗位，并按需配備崗位人員，明確崗位職責。

公司層面指定一名管道完整性管理主管領導，成立領導小組，從戰(zhàn)略層面引導管道完整性管理工作的部署與實施。同時，各管理處和輸油站設置專職完整性管理崗，配合完整性管理中心開展完整性管理各項具體工作。企業(yè)完整性管理組織機構設置如圖2所示。

(2)文件體系

企業(yè)原有內控文件和制度較為齊全，但考慮管道完整性管理工作的系統(tǒng)性和高度協(xié)調性，重新構建并編排企業(yè)完整性管理文件體系。文件體系采用1個總則、9個程序文件和47個作業(yè)文件的三級結構形式，全面涵蓋建設期、運營期、報廢期的全生命周期，并發(fā)布為企業(yè)標準，如圖3所示。

總則作為完整性管理的綱領性文件，全面提出完整性管理方針、目標及總體要求，規(guī)定完整性管理總體內容及實施流程。程序文件和作業(yè)文件充分利用或借鑒公司現(xiàn)有管理制度，結合完整性管理業(yè)務需求，在原有制度基礎上進行補充與完善。針對開展管道完整性管理的關鍵性實施要素，如數(shù)據(jù)收集整合與管理、高后果區(qū)識別評價、風險評價管理、效能評價等原有制度中的空白部分，結合企業(yè)所轄管道系統(tǒng)特點，重新編制相應的程序文件和作業(yè)文件。

圖1 完整性管理體系總體架構Fig. 1 The overall structure of the integrity management system

(3)支撐技術

管道完整性管理是一項涉及多學科的系統(tǒng)工程，需要多學科技術作為支撐。目前企業(yè)在陰保系統(tǒng)管理、巡線管理、日常維修與搶修等方面做了一定工作，但仍需開展大量的相關技術研究與攻關，以支持管道完整性管理工作的全面推進。

通過管道完整性管理體系建設的統(tǒng)籌規(guī)劃，企業(yè)計劃從數(shù)據(jù)與信息技術、危害識別評價技術、檢測技術、監(jiān)測監(jiān)控技術、缺陷適用性評價技術、維護維修技術、應急搶險技術等方面著手，搭建完整性管理支撐技術服務平臺，組建完整性管理關鍵技術研發(fā)團隊，并與外單位建立長期合作機制，打造適應企業(yè)完整性管理需求的技術體系。在建立基礎支撐技術體系基礎上，結合企業(yè)開展管道完整性管理實際需求及現(xiàn)有實力，確定完整性管理所需突破的技術關鍵和難點，進行重點攻關。

(4)典型業(yè)務活動

典型業(yè)務活動是企業(yè)實現(xiàn)管道系統(tǒng)安全的重點工作，主要包括，管線的日常巡護、檢測與評價、維護維修及常見事件管理，如第三方施工管理、地質災害防治、人為破壞防護、占壓管理、泄漏搶險等。針對該企業(yè)所轄管道系統(tǒng)運行與管理特點，確定企業(yè)典型業(yè)務活動的統(tǒng)一管理機制，細化各項典型業(yè)務活動開展方式和總體要求，使完整性管理做法在典型的業(yè)務活動中得以充分體現(xiàn)和貫徹執(zhí)行。

梳理典型業(yè)務活動管理流程，在原有管理制度基礎上進行改進和優(yōu)化，同時明確界定業(yè)務活動管理中各部門職責，使企業(yè)典型業(yè)務活動管理規(guī)范化、標準化，進一步實現(xiàn)管理的信息化和智能化。

(5)系統(tǒng)平臺

圖2 完整性管理組織機構Fig.2 Integrity management organization

圖3 完整性管理文件體系Fig. 3 Integrity management document system

依托智能化管線管理系統(tǒng)建設的完整性管理系統(tǒng)平臺是一個集成的信息化系統(tǒng)，包括GIS(地理信息系統(tǒng)，Geographic Information System或 Geo-Information System)展示、數(shù)據(jù)管理、高后果區(qū)管理、風險評價管理、內/外檢測、第三方施工、占壓、改線等重點管道業(yè)務活動。通過開展線上管理實踐，有效提高了管理效率和質量，為成品油管道完整性管理與決策分析提供信息化手段。管道高后果區(qū)識別方法、風險評價方法、地質災害風險評價方法及完整性管理軟件系統(tǒng)在“智能化管線系統(tǒng)”得到集成應用。通過GIS系統(tǒng)與管道地理特征的結合應用、完整性管理流程的實施、完整性修復的決策等基本功能，最終實現(xiàn)管道完整性管理的智能化，如圖4。

3 完整性管理關鍵技術研究與應用實踐

3.1 技術研究

(1)成品油管道高后果區(qū)識別及分級管理方法

開發(fā)成品油管道高后果區(qū)分類識別方法，制定高后果區(qū)識別分級準則及高后果區(qū)識別表，在此基礎上編制高后果區(qū)識別管理程序文件和作業(yè)文件，為高后果區(qū)分級管理提供依據(jù)。

針對不同級別高后果區(qū)確定高后果區(qū)填報及監(jiān)管要求，編制高后果區(qū)登記卡、高后果區(qū)管理維護記錄表、高后果區(qū)匯總表，明確嚴重高后果區(qū)“一區(qū)一案”管理要求，為高后果區(qū)管理提供指導。

圖4 智能化管線管理系統(tǒng)Fig. 4 Intelligent pipeline management system

在銷售華南全面開展高后果區(qū)識別及分級管理的技術培訓和體系文件宣貫，在全公司內實現(xiàn)方法統(tǒng)一、流程統(tǒng)一、數(shù)據(jù)統(tǒng)一、文檔統(tǒng)一。

(2)成品油管道風險評價方法

開發(fā)基于集成權重的風險評價模型和評分指標體系，編制管道風險評價與管理程序文件和作業(yè)文件，為管道全面風險管控提供技術指導。

開發(fā)針對高后果區(qū)的定量風險評價方法，通過對管道泄漏事故的統(tǒng)計和分析，建立管道失效概率計算模型和危害半徑計算模型，確定高后果區(qū)管段的個人風險和社會風險，明確風險可接受程度，為管道風險管理提供依據(jù)。

開發(fā)涵蓋斜坡類地質災害、水毀、地面變形、極端天氣等典型地質災害類型的識別和評價方法，建立包含地質災害易發(fā)性和管道易損性的評價指標體系，并應用于管道地質災害隱患排查，全面規(guī)范地質災害識別與評價工作，實現(xiàn)對地質災害隱患的合理評價。

(3)含缺陷管道的適用性評價及維修決策技術

開發(fā)基于內檢測數(shù)據(jù)的含缺陷管道適用性評價方法，包括缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計與致因分析，剩余強度評價和剩余壽命預測，管道安全運行及維修決策等，為管道安全運行提供保障。

開發(fā)基于缺陷尺寸與失效壓力關系曲線圖的管道承壓能力快速評定方法，可根據(jù)缺陷幾何參數(shù)、管材規(guī)格和性能參數(shù)快速判定含缺陷管道的安全承壓能力、失效壓力，并可用于預測腐蝕管道的剩余壽命(如圖5所示)。

開發(fā)缺陷維修響應判定準則，按嚴重程度將腐蝕、凹陷及其他缺陷響應級別劃分為三級：立即響應、計劃響應和監(jiān)測，明確缺陷維修響應級別判定準則，為制定缺陷維修計劃提供依據(jù)。

開發(fā)基于ERF(Estimated Repair Factor，預估維修比)曲線圖、失效壓力分布圖、響應時間決策圖等的缺陷維修響應決策方法，全面直觀判斷缺陷維修響應級別，明確管道整體完整性狀況，并快速確定缺陷計劃響應時間和再檢測周期，或適時調整管道運行工況(如圖6所示)。

3.2 應用實踐

(1)完成高后果區(qū)識別與分級管理，明確管道完整性管理重點

完成銷售華南分公司3 842 km管線高后果區(qū)識別、填報、統(tǒng)計分析，對識別出的916處高后果區(qū)制定管理對策，形成高后果區(qū)識別管理的成套方案，實現(xiàn)高后果區(qū)管理的科學化和標準化。明確了華南成品油管道巡查、風險管理及評價工作的重點，為應急資源配置優(yōu)化、應急響應級別及預案制定提供了科學依據(jù)。開發(fā)的高后果區(qū)識別管理方法為智能化管線系統(tǒng)提供了技術支持，同時為智能化管線建設項目中視頻影像及全景影像等提供了數(shù)據(jù)支持和科學依據(jù)。

圖5 管道承壓能力評定圖Fig. 5 Evaluation of pressure bearing capacity of pipelines

圖6 管道缺陷腐蝕速率-響應時間圖Fig. 6 Corrosion rate of pipeline defects - response time map

(2)完成西南管道等管段風險評價，建立基于風險評價的管理模式。

完成銷售華南786 km管道的風險評價，確定管道風險敏感因素，對高風險管段制定管理對策，針對高后果區(qū)實施定量風險評價，確定個體風險和社會風險水平，形成以管道風險、地質災害風險以及高后果區(qū)定量風險管理為核心的管道風險管理模式。開展管道風險評價的技術培訓和體系文件宣貫，指導技術人員掌握管道風險評價方法。開發(fā)的管道風險評價方法、地質災害風險評價方法為智能化管線系統(tǒng)建設提供了技術支持，為全面風險評價和管控提供保障。

(3)完成湛茂段管道完整性評價，明確管道完整性狀況及維修響應計劃。

完成湛江站-茂名站106 km管道內檢測數(shù)據(jù)分析，確定缺陷類型、數(shù)量及分布。采用ASME B31G、DNV RP F101和Shannon方法對6 713處缺陷剩余強度進行評價，并對6 325處金屬損失進行剩余壽命預測。通過完整性評價實施，全面掌握管道完整性狀況，基于ERF曲線圖和管道里程-壓力圖，采用缺陷尺寸-壓力關系圖快速圖形決策方法，制定缺陷維修響應計劃，針對典型缺陷提出適當?shù)娜毕菥S修方法與措施，建立基于內檢測的管道完整性管理模式，極大地提升了管道安全管理水平和管理效率。

4 結論與展望

開展中國石化成品油管道完整性管理體系建設，編制由總則、程序文件、作業(yè)文件組成的企業(yè)完整性管理體系文件，填補中國石化成品油管道完整性管理體系空白。體系標準與企業(yè)現(xiàn)有制度充分融合并且規(guī)范了現(xiàn)有業(yè)務活動，關鍵技術適合企業(yè)實際，通過技術鑒定，建議在中國石化13 000 km成品油管道上推廣應用。

在全面開展管道完整性管理工作的同時，應循環(huán)提升，不斷完善核心管理技術，并加大信息化平臺開發(fā)力度。

(1)管道完整性管理體系需要在實踐中不斷完善和改進[7]。完整性管理是一個持續(xù)改進的過程，企業(yè)應重視完整性管理效能評價環(huán)節(jié)，通過總結實踐經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)改進空間，不斷豐富和完善管道完整性管理體系內涵。

(2)重視有關新技術、新工藝的引進和應用。管道完整性管理是通過獲取管道系統(tǒng)完整性信息，進而有針對性地采取措施確保管道安全運行的管理方式。信息獲取與處理的準確性和全面性直接影響完整性管理效果。企業(yè)應重點關注國內外先進檢測監(jiān)測技術、缺陷評價技術等。

(3)新建管道從規(guī)劃到投產(chǎn)應貫徹執(zhí)行完整性管理的方法或做法[8]，充分考慮完整性管理體系中的各項要求，所有決策以管道安全為首要依據(jù)。如設計階段應進行高后果區(qū)識別和風險評價，盡量使管道避開高后果區(qū)，盡量避免高風險因素，進行針對性風險預控設計，從本質上保證管道安全[3]。

(4)調研國外事故統(tǒng)計和失效數(shù)據(jù)庫建設經(jīng)驗，結合管道企業(yè)事故管理要求，分析統(tǒng)計管道失效案例，明確失效原因和危害后果，建立管道失效原因分類方法，采用統(tǒng)計學方法建立基于歷史數(shù)據(jù)的管道失效概率模型，建立管道失效后果定量評估方法。

(5)調研國內外管道內檢測技術，對比分析國內外管道內檢測標準規(guī)范，提出內檢測技術要求和數(shù)據(jù)模板。依托信息化平臺建立基于環(huán)焊縫的管道特征物定位及表征方法，將內、外檢測得到的特征物與環(huán)焊縫沿管道軸向線性對齊、環(huán)向精確表征。對于不同檢測批次數(shù)據(jù)，根據(jù)基于環(huán)焊縫的定位系統(tǒng)線性對齊、環(huán)向對齊，通過開挖驗證校核數(shù)據(jù)對齊模型。

[1]楊祖佩, 王維斌. 油氣管道完整性管理體系研究進展[J]. 油氣儲運, 2006, 25(8): 7-11. [YANG Z P, WANG W B. Research progress of oil and gas pipeline integrity management system[J]. Oil & Gas Storage and Transportation, 2006, 25(8): 7-11.]

[2]American Petroleum Institute. API 1160-2013 Managing system integrity for hazardous liquid pipelines[S]. New York: API Standards, 2013.

[3]馮慶善. 管道完整性管理實踐與思考[J]. 油氣儲運, 2014, 33(3): 229-232. [FENG Q S, WANG W B. Practice and thinking of pipeline integrity management[J]. Oil & Gas Storage and Transportation, 2014, 33(3): 229-232.]

[4]史建峰, 王曉霖, 帥健, 等. 長輸管道完整性數(shù)據(jù)模型及其建立[J]. 油氣儲運, 2015, 34(4): 362-367. [SHI J F, WANG X L, SHUAI J, et al. Data model of long distance pipeline integrity and its establishment[J]. Oil & Gas Storage and Transportation, 2015, 34(4): 362-367.]

[5]楊祖佩, 王維斌. 我國油氣管道完整性管理體系發(fā)展與建議[J].油氣儲運, 2006, 25(9): 1-6. [YANG Z P, WANG W B. Development and suggestion of oil and gas pipeline integrity management system in China[J]. Oil & Gas Storage and Transportation, 2006, 25(9): 1-6.]

[6]董紹華. 管道完整性管理技術與管理[M].北京: 中國石化出版社, 2007. [DONG S H. Pipeline integrity management technology and management[M]. Beijing: China Petrochemical Press, 2007]

[7]黃維和, 鄭洪龍, 吳忠良. 管道完整性管理在中國應用10年回顧與展望[J]. 天然氣工業(yè), 2013, 33(12): 1-5. [HUANG W H, ZHENG H L, WU Z L. 10 years review and prospect of pipeline integrity nanagement in China[J]. NATURAL GAS INDUSTRY, 2013, 33(12): 1-5.]

[8]董紹華. 管道完整性管理體系與實踐[M]. 北京:石油工業(yè)出版社, 2009. [DONG S H. Pipeline integrity management system and practice[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2009.]

Construction and uses of a refned oil pipeline integrity management system

TIAN Zhongshan
SINOPEC Sales Co., Ltd., South China Branch, Guangzhou 510620, China

An integrity management system is an important protection for the effcient and orderly conduct of pipeline integrity management. The South China pipe network is the research object in this paper and a set of refned pipeline integrity management system documents is proposed. These include general rules, data standards, high consequence area identifcation standards, risk assessment standards, integrity assessment standards, maintenance and maintenance standards, performance evaluation standards and construction period and retirement period pipeline integrity management standards,. The detailed provisions, specifc operational methods and standards of pipeline integrity management are all aspects listed in these documents. Integrity management software has been developed. This includes the functions of high consequence are a management, risk assessment, integrity assessment and integrity business management. The established documents and developed software provides technical support and a software platform for comprehensive and effcient integrity management. An integrity implementation route of "R & D + software development + system construction" is explored in this paper, to provide strong support for the full implementation of integrity management and enhancement of pipeline safety management.

refned oil pipelines; integrity management; South China pipeline network; risk assessment

2016-11-15

10.3969/j.issn.2096-1693.2016.03.032

(編輯 馬桂霞)

田中山. 成品油管道完整性管理體系建設與實踐. 石油科學通報, 2016, 03: 376-383

TIAN Zhongshan. Construction and uses of a refned oil pipeline integrity management system. Petroleum Science Bulletin, 2016, 03: 376-383. doi: 10.3969/j.issn.2096-1693.2016.03.032

*通信作者, tianzs@sinopec.com