齊先志

(中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧撫順 113001)

某天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)踐

齊先志

(中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧撫順113001)

對(duì)某輸氣管道采用指標(biāo)評(píng)分方法實(shí)施了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，將管道危害因素分為6類，設(shè)置了多層次指標(biāo)評(píng)分體系和風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算方法。評(píng)價(jià)過程中，管道被分為159段，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)實(shí)施指數(shù)評(píng)分，然后進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果較可靠，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果和管理人員建議制定的風(fēng)險(xiǎn)減緩措施能夠滿足降低管道風(fēng)險(xiǎn)的要求。

完整性管理 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 風(fēng)險(xiǎn)減緩 指標(biāo)評(píng)分 管道危害因素

在眾多風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法中，指標(biāo)評(píng)分法是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，該方法具有可操作性強(qiáng)，內(nèi)容易于理解，評(píng)價(jià)結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)。指標(biāo)評(píng)分法發(fā)源于美國(guó)，管道專家W. Kent. Muhlbauer在其專著《Pipeline Risk Management Manual》中總結(jié)美國(guó)管道的風(fēng)險(xiǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，建立了指標(biāo)評(píng)分模型[1]。國(guó)內(nèi)管道企業(yè)應(yīng)用該模型實(shí)施管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，取得了諸多實(shí)踐成果[2-5]。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目的是應(yīng)用評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管控，通過風(fēng)險(xiǎn)減緩措施的實(shí)施，切實(shí)降低管道風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)不同類型管道危害因素采取的風(fēng)險(xiǎn)防控措施不盡相同，同時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)減緩措施的實(shí)施必須考慮實(shí)施的難易程度、經(jīng)濟(jì)成本、實(shí)施的短期和長(zhǎng)期效果等因素，需要管道管理者從全局角度考量，作出決策。

1 管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

本次風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)所采用的方法為指標(biāo)評(píng)分模式，將管道的危害因素分為挖掘破壞、腐蝕、自然及地質(zhì)災(zāi)害等6類，每一類危害因素的指標(biāo)評(píng)分滿分為100分。根據(jù)危害因素指數(shù)評(píng)分結(jié)果，按照式(1)計(jì)算管段的失效可能性評(píng)分，在管道失效可能性計(jì)算中加入了危害因素權(quán)重；根據(jù)管道失效可能性評(píng)分和泄漏后果指數(shù)評(píng)分按照公式(2)計(jì)算管道風(fēng)險(xiǎn)值。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法在由6類危害因素和泄漏影響系數(shù)構(gòu)成的7個(gè)一級(jí)指標(biāo)下，共設(shè)有50個(gè)二級(jí)指標(biāo)，97個(gè)三級(jí)指標(biāo)，195個(gè)評(píng)分項(xiàng)。管道風(fēng)險(xiǎn)及其主要危害因素的構(gòu)成見圖1。

圖1 管道風(fēng)險(xiǎn)及其主要危害因素的構(gòu)成

(1)

式中：Pof——失效概率；

Pi——危害因素的評(píng)分值；

αi——危害因素的權(quán)重值。

R=Pof×Cof

(2)

式中：R——管段的風(fēng)險(xiǎn)；

Cof——失效后果。

應(yīng)用該指數(shù)評(píng)價(jià)方法，對(duì)某輸氣管道山西段實(shí)施了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，根據(jù)計(jì)算的管道失效可能性和風(fēng)險(xiǎn)值，確認(rèn)了高風(fēng)險(xiǎn)和高失效概率管段。

2 管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)施

2.1 管道概況

某輸氣管道位于山西境內(nèi)，全長(zhǎng)352.8 km，管徑為711 mm，管道設(shè)計(jì)壓力10 MPa，管道尺寸為Φ711 mm×12.5 mm/Φ711 mm×14.2 mm/Φ711 mm×16 mm/Φ711 mm×20 mm，采用X65級(jí)的螺旋焊縫鋼管，防腐層為3層PE結(jié)構(gòu)。

管道經(jīng)過3個(gè)地級(jí)市、10個(gè)縣區(qū)，設(shè)有5座站場(chǎng)、16個(gè)閥室，管道與太焦鐵路、長(zhǎng)邯鐵路、汾平高速等重要交通設(shè)施存在交叉。管道沿線地形復(fù)雜多樣，經(jīng)過呂梁山脈、太行山脈，共建有10座隧道。

2.2 數(shù)據(jù)采集

a)管道的設(shè)計(jì)竣工資料：通過查閱管道設(shè)計(jì)竣工資料，了解管道的壁厚、沿線穿跨越、焊縫等參數(shù)，是采用指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

b)管道的各類評(píng)價(jià)報(bào)告：外腐蝕評(píng)價(jià)報(bào)告、地質(zhì)災(zāi)害專項(xiàng)評(píng)價(jià)報(bào)告、內(nèi)腐蝕調(diào)研報(bào)告等各類報(bào)告對(duì)管道的特定危害因素和某些條件進(jìn)行了詳細(xì)分析，是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的重要參考。

c)通過與公司管道科、安全科、調(diào)控中心等職能部門和管理處、站場(chǎng)等基層管理人員座談交流，了解管道的相關(guān)管理制度及管道沿線的隱患、管道指標(biāo)評(píng)分體系中涉及的各類參數(shù)。

2.3 管道分段和指標(biāo)評(píng)分

按照管道沿線的地區(qū)等級(jí)、管道敷設(shè)方式、站場(chǎng)閥室和高后果區(qū)等分段依據(jù)，將管道分為159段，其中最小的分段單元是里程樁。

根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)各個(gè)管段實(shí)施指標(biāo)評(píng)分。同時(shí)，根據(jù)該段管道存在的各類隱患及其嚴(yán)重程度和管道基層管理人員的建議確定管道各個(gè)危害因素的權(quán)重。

根據(jù)指標(biāo)評(píng)分結(jié)果和確定的危害因素權(quán)重，計(jì)算管道各個(gè)管段的失效可能性和風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)計(jì)算的管道各個(gè)管段的風(fēng)險(xiǎn)值，實(shí)施相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)。

各個(gè)管段失效可能性評(píng)分見圖2，各個(gè)管段風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)值見圖3。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

a)該管道在部分人口密集地段上存在較高的挖據(jù)破壞風(fēng)險(xiǎn)。管道經(jīng)過地區(qū)多處為山區(qū)，平原少，近年來，該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速，管道用地與周圍建設(shè)用地競(jìng)爭(zhēng)激烈，管道沿線各類施工活動(dòng)頻繁。管道投產(chǎn)5年，沿線已經(jīng)存在多處占?jí)骸?/p>

b)管道的外防腐層質(zhì)量?jī)?yōu)良，經(jīng)過地區(qū)土壤呈弱腐蝕性。盡管某些地段陰極保護(hù)電位不足，存在雜散電流的干擾，總體而言，管道的外腐蝕防護(hù)處于較好的水平。但是，管道的內(nèi)腐蝕情況嚴(yán)峻，管道所輸天然氣中含有液態(tài)凝析水與CO2，造成了內(nèi)壁上密集的點(diǎn)蝕坑。管道腐蝕評(píng)分整體上處于較低的水平。

圖2 各個(gè)管段失效可能性評(píng)分

圖3 各個(gè)管段風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)值

c)該管道設(shè)計(jì)合理、施工質(zhì)量?jī)?yōu)良，現(xiàn)階段管道管理制度完善，為管道的安全運(yùn)行提供了重要的支撐；管道企業(yè)建立了完善的管道管理制度，SCADA系統(tǒng)功能完善，各類設(shè)備設(shè)施配備齊全，為保障管道安全提供了軟件和硬件支撐。

d)由于客觀的地質(zhì)情況，某些地段存在著較為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控并采取相應(yīng)的防范措施。

e)隧道內(nèi)管道尚未進(jìn)行任何監(jiān)測(cè)。隧道內(nèi)的管道采用固定墩支撐架空鋪設(shè)，隧道兩端砌石密封。由于隧道內(nèi)空氣潮濕，流通性差，容易結(jié)露，形成很強(qiáng)的外腐蝕環(huán)境[6]。一旦隧道內(nèi)管道腐蝕穿孔，泄漏的氣體在隧道內(nèi)的密閉空間積聚，構(gòu)成嚴(yán)重的事故隱患。另外，由于隧道內(nèi)溫度變化，管道可能在管卡處發(fā)生變形，形成應(yīng)力集中[7]。

3 風(fēng)險(xiǎn)減緩措施

Muhlbauer指標(biāo)評(píng)分方法存在風(fēng)險(xiǎn)遮蔽的缺點(diǎn)[8]，在制定風(fēng)險(xiǎn)減緩措施時(shí)，在對(duì)比各個(gè)管段總體風(fēng)險(xiǎn)和失效可能性高低的同時(shí)，應(yīng)分析和對(duì)比各個(gè)管段某個(gè)特定的危害因素的嚴(yán)重程度。另外，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指標(biāo)評(píng)分結(jié)果在某些方面與一線管理人員的心理預(yù)期存在偏差，制定風(fēng)險(xiǎn)減緩措施必須考慮管理者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)該管道指標(biāo)體系的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果并結(jié)合管道管理人員建議，提出如下風(fēng)險(xiǎn)減緩措施。

a)在首站或氣田建立脫水裝置，控制氣源的水露點(diǎn)。管道水露點(diǎn)較低，液態(tài)凝析水在低洼處積聚，由于CO2和硫酸鹽還原菌(SRB)等因素的作用，可能使水分積聚處腐蝕泄漏[9]。由內(nèi)腐蝕引發(fā)的輸氣管道泄漏具有隱蔽性和突發(fā)性，往往造成嚴(yán)重的危害后果[10]。另外，過低的水露點(diǎn)也可能導(dǎo)致管道在冬季凍堵，導(dǎo)致管道輸氣量減小甚至停運(yùn)。

b)加強(qiáng)對(duì)管道沿線具有嚴(yán)重危害的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的監(jiān)測(cè)。管道沿線存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患包括崩塌、黃土濕陷、采空塌陷等類型，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)部分地質(zhì)災(zāi)害隱患實(shí)施專項(xiàng)評(píng)價(jià)，并制定治理規(guī)劃。

c)對(duì)隧道內(nèi)的管道實(shí)施監(jiān)測(cè)。投產(chǎn)至今，隧道內(nèi)管道尚未實(shí)施檢測(cè)。由于該處管道面臨著嚴(yán)峻的外腐蝕環(huán)境，建議首先加強(qiáng)對(duì)該處的外防腐層檢測(cè)，查找漏點(diǎn)，同時(shí)，詳細(xì)觀察管道的變形情況。

d)通過管道高后果區(qū)的識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的實(shí)施發(fā)現(xiàn)：管道的高風(fēng)險(xiǎn)管段和高后果區(qū)存在較大程度的重合，建議對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)管段和高后果區(qū)合理排序。管道的防腐層修復(fù)、雜散電流排除、占?jí)弘[患治理等管道維護(hù)作業(yè)優(yōu)先在高風(fēng)險(xiǎn)管段和Ⅲ級(jí)高后果區(qū)實(shí)施。

e)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)表明，淺埋處管道的挖掘破壞失效概率遠(yuǎn)高于正常埋深管道[11]，建議在人口密集的高后果區(qū)淺埋處增設(shè)混凝土蓋板和警示標(biāo)識(shí)。

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ANaturalGasPipelineRiskAssessmentPractice

Qi Xianzhi

(SINOPEC Fushun Petrochemical Research Institute, Liaoning, Fushun，113001)

A gas pipeline index score method of risk assessment is used in this paper. The pipeline hazards are divided into six categories, and multi-level index scoring system and risk calculation are set up in the process of assessment. The pipeline is divided into 159 sections according to the data collected embodiment Index score, and risk stratification is then followed. Risk assessment results are reliable according to the results of the evaluation and risk management recommendations to develop mitigation measures to meet the requirements of reducing pipeline risk.

integrity management; risk assessment; risk mitigation; index score; pipeline hazard factors

2016-01-15

齊先志，助理工程師，2012年畢業(yè)于北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)，現(xiàn)從事管道完整性管理和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相關(guān)的研究工作。