煙臺至淄博重油輸送管道泄漏風險評價

煙臺至淄博重油輸送管道泄漏風險評價

楊文川1劉穎2李洪欣3

1中國石油管道學院 2中石油燃料油有限責任公司湛江倉儲分公司 3中石油燃料油股份有限公司寧波大榭分公司

依據煙臺至淄博管線的線路、站場及沿線情況的實際特點，首先依據國家有關法律法規和標準規范，對工程建設項目進行符合性評價；然后采用半定性、半定量的肯特管道風險評分法為整個管線逐段進行綜合打分，確定各段管線的風險程度；最后對于可能導致管道泄漏的高風險區，采用精確的數學模型定量評價法計算發生泄漏與火災的危害程度及泄漏范圍。一旦該段管道發生泄漏，重油泄漏區域為泄漏點上游擴展到6 148 m，向下游擴展到20 663 m，再加上一定的安全余量，由此明確應急預案所需要緊急疏散的區域。

重油輸送管道；風險評價；泄漏；評價方法；危害程度；管理方案

引言

輸油管道是我國國民經濟的大動脈，管道安全與否至關重要。由于管道本體缺陷、腐蝕老化、地質災害（如滑塌、沖刷和地震等）以及人為原因（如設計、施工、盜油和誤操作等）均可能導致管道失效。在管道投運初期，因為設計、施工、材料和設備等方面存在的問題可能較集中地暴露出來，因此事故率較高。投產后30～40年事故率維持在較低水平，稱之為事故平穩期，此后管道就進入了老齡期，事故率呈上升態勢[1]。煙臺至淄博重質液體輸送管道工程在2014年初投產運營，處于事故高發期，面臨的安全問題十分嚴峻。

管道的風險評價管理實質上是油介質的輸送、生產作業的質量管理，從始至終，金屬管道與站場設備的失效風險是一直存在的，應從以往的“事后”或“事中”報警，組織搶修，再總結事故經驗教訓的模式中走出來，實現盡量提前“預警”[2]，主動分析風險因素，評價管道風險概率。

1評價方案

管線風險評價方案的評價目標是為管線的投產運營降低風險，避免惡性事故的發生。本方案的評價內容包括對煙臺至淄博重質液體輸送管道的線路和站場的設計、施工與運營進行全面的風險評價，同時對可能導致管道泄漏的重大風險源進行重點評價。

針對該管線的實際特點，選用定性評價、半定量評價和定量評價等3種評價方法對管線風險進行評價，分別為工程建設項目符合性評價法、肯特管道風險評分法和介質泄漏危害程度定量評價法。

首先依據國家有關法律、法規和標準規范，對工程建設項目進行符合性評價；然后采用半定性、半定量的肯特管道風險評分法，為整個管線逐段進行綜合打分，確定各段管線的風險程度；最后對于可能導致管道泄漏的高風險區，采用精確的數學模型定量評價法計算發生泄漏與火災的危害程度及泄漏范圍。

1.1 工程建設項目符合性評價

工程建設項目必須嚴格依據國家相關法律、法規和規范標準，在設計、施工與運營過程中，對工藝、土建、電氣、設備、儀表自動化、暖通、給排水等內容，逐條、逐項進行符合性排查，尤其是隱蔽工程[3]。一旦發現不符合項，必須進行限期整改，符合性評價不應該打分。

1.1.1 基本安全條件

根據《中華人民共和國安全生產法》、《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》、《中華人民共和國特種設備安全法》、《中華人民共和國消防法》、國務院344號令《危險化學品安全管理條例》、國家經貿委第17號令《石油天然氣管道安全監督與管理暫行規定》和第36號令《危險化學品經營許可證管理辦法》等法規的規定，長輸管道運營單位必須具備相關基本條件，才能從事危險化學品的經營活動[4]。

1.1.2 安全距離符合性

長輸管道儲運系統站(庫)、管道與其周圍設施的安全距離，應符合《石油天然氣管道保護條例》(國務院313號)、《建筑設計防火規范（GBJ 16）》、《石油然氣工程設計防火規范（GB 50183）》、《輸油管道工程設計規范（GB 50253）》、《油氣長輸管道工程施工及驗收規范（GB 50369）》等規范標準的要求。

1.1.3 工藝設備安全性能

長輸管道儲運系統使用的主要工藝設備有輸油泵、壓縮機、加熱爐、儲罐、裝卸設備等，這些設備都設有安全保護裝置或系統，以確保系統安全運行。主要評價內容為：泵聯鎖系統、安全裝置或系統、電氣系統安全性能、防雷防靜電系統、特種設備安全性能及管道保護系統。

1.2 肯特管道風險評分法

管道在長期運營過程中，管道失效的風險是在不斷變化和積累的，比如：金屬管道不斷被腐蝕，管道壁厚持續減薄，管道內的運行壓力也是變化的，地上管道保護措施可能不到位，巡線的頻率和效果不同，管道地處人口稠密度不同的地區，這些因素可能引發的危害是不同的。這就需要在管道運行期間定期對管道進行全面的綜合風險評價，國內外最常用的的評價方法是肯特管道風險評分法。

肯特風險評價的基本模型見圖1。

圖1 肯特風險評價的基本模型

1.3 介質泄漏危害程度評價

在重油管道事故中，管道泄漏事故是最常見的，往往也是最嚴重的。介質泄漏危害程度的評價是長輸管道安全評價的重要組成部分。

管道或油罐區泄漏事故發生后，M100和M180重油會擴散到一定區域。介質泄漏擴散危害程度評價就是要劃分不同的危害區域，分別定量計算重油發生泄漏后的泄漏量和泄漏范圍，為泄漏事故應急處理提供科學的決策依據。

1.3.1 泄漏量估算

管道內重油泄漏質量流量的計算式為

式中A為裂口面積（m2）；Cd1為液體泄漏系數，與流體的雷諾數有關；g為重力加速度（g= 9.8 m／s2）；h為裂口之上液位高度（m）；p為管道內介質壓力（Pa）；p0為環境壓力（Pa）；Q為液體泄漏質量流量（kg／s）；ρ為液體密度（kg／m3）。

1.3.2 泄漏危害范圍

依據上述的管道泄漏量可以進一步計算出介質可能的泄漏范圍。

按照帕斯奎爾-吉福德(Pasquil-Gifford)模型，計算連續排放濃度，公式為

1.3.3 介質泄漏水面擴展危害程度

長輸管道的穿越段由于施工、檢查難度更大，隱蔽性更強，影響因素更多，因此，較易發生安全事故，導致介質泄漏。如果泄漏發生在穿越江河地段，則油品從管道中流出在水面形成油污，并向外擴展。

在不考慮漲潮、落潮速度影響時，即在靜止水面上，油膜3個階段擴展半徑計算公式如下：

慣性擴展階段

黏性擴展階段

表面張力擴展階段

式中Ri、Rv、Rs分別為慣性、黏度、表面張力擴展階段油膜擴展長度（m）；t為擴展時間（s）；V為溢油量（m3）；ρo為油的密度（kg/m3）；ρw為水的密度（1 000 kg/m3）；μ為水的運動黏滯系數，取μ=1.01×10-6m2/s；σ為靜表面張力系數（mN/m）。

三階段擴展，在時間上有繼起性，各階段作用時間也不相同。

2風險評價結果

2.1 工程建設項目符合性評價結果

截至2013年12月5日，經業主組織的初步安全檢查，發現若干工程建設項目不符合項，對所有不符合項限期整改。

首站：油庫輸油工沒有經過崗前和定期培訓，沒有持證上崗；3號油罐避雷設施不合格。1號熱泵站：沒有按照每10 km左右設巡線工一名；線路里程樁、轉角樁、陰極保護樁部分缺失。2號熱泵站：操作人員沒有穿防靜電工作服；消防水源不足。華星分輸站：油庫輸油工沒有經過崗前和定期培訓，沒有持證上崗；消防水源不足；操作人員沒有穿防靜電工作服；圍墻與庫區內建筑的距離小于5 m。1號末站：泵房PT213壓力變送器失效；站內接地網接地電阻超標。2號末站：進站TT101溫度變送器不顯示；可燃氣體報警器檢測失效。3號末站：過濾器G212堵塞嚴重，差壓表已到0.5 MPa；站內接地網接地電阻超標。5號末站：音叉式液位開關失靈。6號末站：可燃氣體報警器誤報警率過高，需更換。2號閥室：閥室防火等級不達標。

2.2 肯特管道風險評價結果

依據公式（1）、（2）、（3），管道危險指數在0～47.5之間的為高風險區，47.5～82.5之間為中等風險區，82.5～100之間為低風險區。

初步選取13處管段進行肯特管道風險評分，其中1087#、1098#、1117#、1231#、1376#、1393#分值在82.5以上，屬于低風險區；1027#、1218#、1327#管段分值在47.5～82.5之間，屬于中等風險區；1256#管段分值為43.2，屬于高風險區。

2.3 介質泄漏危害程度評價結果

1256#管段分值為43.2，為高風險區，該管段屬于華星分輸站區域，管道穿越河流，其管徑為?375.2 mm×6.4 mm，油品的密度為950 kg／m3，最大流量為600 m3/h，兩截斷閥室間距離為29 km。根據管線巡線及通信實際情況，發現泄漏至停泵大概需要6 min，然后截斷閥門，設定管內1／10油量將繼續泄漏。江水平均漲潮流速為0.50 m／s，平均落潮流速為0.45 m／s。平均漲潮歷時2.6 h，平均落潮歷時10 h 30 min。

計算泄漏的油量為

將已知條件帶入式（6）、式（7）中，取第一段為30 min，其余為第二階段，評價最后所得結果。在此假設情況下，油膜可以最終向上游擴展到6 148 m，向下游擴展到20 663 m。

一旦該段管道發生泄漏，重油泄漏區域為泄漏點上游擴展到6 148 m，向下游擴展到20 663 m，再加上一定的安全余量，由此明確應急預案所需要緊急疏散的區域。

3結論

結合重質液體化工原料輸送管道工程的設計和施工的形成過程，對煙臺至淄博重油工程管道本體的風險評價進行了分析，著重對該輸送管道風險評價綜合方案的建立，以及對具體的3種風險評價結果進行了論述。通過上述的研究，可以得出如下結論：

（1）風險因素識別必須貫穿在管道的建設期間和管道的運行期間。主要分析儲運介質、儲運工藝、儲運設備與設施、操作管理及環境風險因素。對可能導致管道泄漏的風險因素應重點分析。

（2）任何一種評價方法都有局限性，管道風險評價方法需要選取多種方法組合，進行綜合評價。必須根據具體的工程項目特點和風險因素的形成過程，全面考慮影響工程質量的各種風險因素，依據不同風險源的特點，進行定性和定量評價，科學制定管道風險管理方案。

（3）在管道風險管理過程中，必須要加強對風險的控制，把風險管理的重點從以往的事后檢查轉移到事前的預警防范控制。風險預控需要從管理層面和技術層面同時展開，切實將法律、法規落實到企業的日常經營活動中，并通過日益先進的技術手段加強對管道的監控管理。

[1]嚴大凡，翁永基，董邵華．油氣長輸管道風險評價與完整性管理[M]．北京：化學工業出版社，2005：4-11．

[2]中華人民共和國安全生產法（修訂版）[S]．北京：中國法律出版社，2014：17-23．

[3]中國石油管道公司．油氣管道完整性管理技術[M]．北京：石油工業出版社，2010：33-46．

[4]楊啟明．壓力容器與管道安全評價[M]．北京：機械工業出版社，2012：217-218．

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.010

楊文川：實驗師，碩士，2014年畢業于沈陽工業大學工程管理專業，主要從事油氣管道輸送技術的研究和教學工作。

13633166223、925056730@qq.com

2015-05-21