淺析管道完整性管理體系

黑龍江 劉亮亮

前言

石油天然氣的管道運輸是世界各國普遍應用的一種高效、經濟的運輸方式，同時，石油天然氣的管道運輸也具有一定的風險，第三方破壞、制造缺陷、自然災害等嚴重影響了管道的安全狀態。隨著世界各國經濟的快速發展，在役油氣管道的里程越來越長，使得管道的安全管理任務十分繁重。如何確保管道安全運營，降低管道運行管理成本，已成為世界管道管理工作中面臨的主要問題。

發達國家的油氣管道業起步較早，管道管理的技術也較為成熟。繼安全管理，風險管理之后，完整性管理已成為當前國際上流行的管道管理模式。從保證管道安全的角度，可以將管道管理分為可靠性評價檢測與安全評價、風險評價和完整性三個層次。完整性管理是可靠性評價及風險評價基礎上的全面概括與提升。作為更全面的管道管理技術，完整性管理以保證管道的經濟安全運行為核心目標，綜合運用可靠性分析、風險分析評價、管道內外檢測以及數據與信息管理等多項技術，對管道進行多元的動態管理，其內容包括了管道的設計、建設、運行、操作、檢測與維護的全部過程，并貫穿管道整個運行期；其基本思路是調動全部因素來改進管道安全性，并通過適當的預防性檢測、評價以及實施減輕風險的措施等來改善管道安全狀況，達到減少事故并合理分配資源、節約維修費用的目的。同時該系統可以通過信息反饋，結合實際不斷完善。

一、管道完整性管理的定義

管道完整性管理定義為：管道公司面對不斷變化的因素，對油氣管道運行中面臨的風險因素進行識別和評價，通過監測、檢測、檢驗等各種方式，獲取與專業管理相結合的管道完整性的信息，制定相應的風險控制對策，不斷改善識別到的不利影響因素，從而將管道運行的風險水平控制在合理的、可接受的范圍內，最終達到持續改進、減少和預防管道事故發生、經濟合理地保證管道安全運行的目的。

二、國內完整性管理實施情況

目前中國石油借助其所屬的管道科技研究中心（廊坊）等內部技術力量，從2004年起通過8年多的研究和應用，已經全面推廣實施管道完整性管理，目前已經掌握了管道完整性管理的核心支持技術，如管道數據管理技術（基于GIS）、風險評價技術、檢測技術、完整性評價技術和各種維修搶修技術及專業的團隊，建成了管道完整性管理體系和信息化系統，實現了管道數據的集中管理存儲和完整性管理業務流程的信息化。中國石化和中海油也開始推廣應用管道完整性管理，開展了管道內檢測和管道數字化等工作。

國內在推廣實施管道完整性管理時存在以下問題：

1.大量管道數據資料丟失或分散，使得管道完整性管理的基礎數據比較難以收集；

2.大量支持技術管道企業不掌握，外部公司或高校等院所魚龍混雜，技術水平參差不齊，不能滿足實際需求；

3.管道完整性管理前期投入過高，管道公司需要較大的決心來持續推動；

4.基于GIS的管道數據管理技術根據國內相關法規的條款要求，在使用推廣上受到極大限制，使得目前的管道數據管理水平遠遠不能滿足生產實際要求。

三、管道GIS技術和數據庫

1.概 述

管道完整性管理涉及管道沿線自然環境、地理狀況、設施配置等因素，還涉及政治、經濟、文化和人的行為方式等各個方面信息。完整性管理時必須考慮事故發生地點、周圍環境等有空間特征的信息。GIS技術在處理有空間特征的信息上有著無與倫比的優勢，是實現管道數字化管理的關鍵技術。利用GIS技術可以便捷、可靠、安全地對管道沿線情況進行動態數據管理。基于GIS，在實施完整性管理時可以對管道風險因素進行辨識和分析，實現事故隱患監控，當事故發生后提供緊急救援決策等。

2.GIS簡介

一個完整的GIS主要由硬件環境、軟件環境、空間數據和非空間的屬性數據4個部分組成。一般來說，GIS具有輸入、預處理、空間數據管理、查詢和分析以及輸出5個功能。

3.GIS在油氣管道完整性管理中的應用

油氣管道安全可靠性分析是完整性管理的一項重要內容。應用GIS技術重構油氣管道，主要實現對油氣管道及其附屬設施分布規律的可視化表達，這是油氣管道安全可靠性分析的基礎。通過將油氣管道與GIS集成，可擴展GIS的空間分析功能，并充分利用GIS的多種二維可視化表達方法，從而實現重構油氣管道的數據輸入、管理、分析、處理和可視化表達的一體化。其過程如下：

首先，建立油氣管道的地形圖圖庫、管道圖庫和管道基礎數據庫。對地形圖圖庫的管理維護是保證該系統準確、及時地反映油氣管道生產運行現狀的基礎；對管道圖庫的管理更新是保障管道圖實時反映管道現狀的基礎；基礎數據庫將提供油氣管道的各種信息，如管道數據、閥門、泵機組數據、路名檢索數據和顯示用數據等。

其次，按照GIS的空間模型分析方法，建立油氣管道的空間模型，并從數據庫中提取管道及其附屬設備數據集進行處理，獲得每個構造點的斷面數據集。利用GIS軟件功能生成斷面圖，并寫入相關的屬性（管徑、管材、管頂高、地面高等），然后根據管道二維坐標和管道的屬性信息，實現油氣管道分布現狀的可視化，自動生成真實的二維渲染場景。

我國首條應用數字化技術的西氣東輸冀寧支線天然氣管道工程引入了GIS技術，并且有了比較成功的應用，取得了很好的效果。

四、結束語

管道完整性管理技術是繼可靠性管理技術、風險管理技術后更高層次的、更全面管理的邊緣性技術，是當前國際上流行的油氣管道的管理模式。采用管道完整性管理技術，對于確保管道的經濟、高效、安全的運營具有十分重要的意義與作用。由于管道完整性管理體系技術復雜、牽扯面廣，因此還有很大的發展空間。今后一段時期，高精度的在線檢測技術、缺陷實時監控技術、管道安全評估與風險分析模型仿真、網絡化數據采集并結合衛星通信技術、紅外遙感技術、GIS等現代先進信息技術以實現決策支持，是國際上管道完整性管理體系建設的主要發展趨勢。

[1]翁永基.腐蝕管道安全管理體系.油氣儲運,2003,22，（6）.

[2]馬立平,李允.地理信息系統輔助油氣管道安全可靠性分析.石油學報，2006,27，（3）.