油氣管道完整性管理理念和關(guān)鍵技術(shù)研究

孟韓 徐佳楠

(中國石油北京油氣調(diào)控中心,北京 100007)

在1971至1992年這20年內(nèi)，我國東北輸油管道、輪庫輸油管道、采石輸油管道以及四川輸氣管網(wǎng)南干線，分別發(fā)生了累計(jì)140余次的管道爆裂事故，停輸和整修時(shí)間直接造成國家巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在20世紀(jì)60年代末期，國外就開始在管線技術(shù)方面進(jìn)行研究，對(duì)管道進(jìn)行排查、檢測(cè)以及維護(hù)。管道運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)安全性十分重要，20世紀(jì)90年代，很多發(fā)達(dá)國家率先提出管道完整性一體化評(píng)價(jià)，隨之管道檢測(cè)維護(hù)技術(shù)的發(fā)展，逐步形成一套完整的評(píng)價(jià)規(guī)范和準(zhǔn)則。因此，完備的管道完整性管理技術(shù)，是我國錯(cuò)綜復(fù)雜成千上萬管線所需要的技術(shù)，更是維護(hù)國家經(jīng)濟(jì)、人民生活正常運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)的有效措施，要明確國內(nèi)的技術(shù)差距，借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，完善適合我國管道完整性缺陷和不足，促進(jìn)我國油氣管道完整性技術(shù)不斷向先進(jìn)發(fā)展。

1 油氣管道管理理念和技術(shù)路線

1.1 管理理念

對(duì)油氣管道的完整性管理，主要是基于對(duì)潛在的威脅油氣管道正常運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)因素預(yù)判與分析，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)做出防范措施，將風(fēng)險(xiǎn)損失降到最低限度，確保油氣管道正常運(yùn)輸狀態(tài)。管理理念包括如下3點(diǎn)[1-2]。

①油氣管道運(yùn)輸功能的完整性；

②油氣管道運(yùn)輸狀態(tài)的可控性；

③油氣管道日常維護(hù)以及防范風(fēng)險(xiǎn)的在線性。

1.2 技術(shù)路線

油氣管道完整性管理技術(shù)路線如表1所示。

表1 油氣管道完整性技術(shù)路線

在油氣輸送的過程中，所涉及到的管道設(shè)備、儀器裝置，要進(jìn)行細(xì)致的檢測(cè)和維護(hù)，對(duì)管道所途經(jīng)的自然環(huán)境進(jìn)行評(píng)估與分析，對(duì)油氣管道材質(zhì)要進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)，對(duì)管理人員以及現(xiàn)場(chǎng)操作人員分析與識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)的能力要進(jìn)行培訓(xùn)，這些都是管道完整性管理的最為基礎(chǔ)的部分。按照系統(tǒng)、完善的完整性管理體系來執(zhí)行油氣管道的管理工作，是油氣管道正常運(yùn)行的前提[3]。下圖為油氣管道系統(tǒng)完整性管理體系結(jié)構(gòu)。

潛在風(fēng)險(xiǎn)因素判斷與識(shí)別是控制風(fēng)險(xiǎn)、降低損失的關(guān)鍵，油氣管道運(yùn)行能力的檢測(cè)與評(píng)估是油氣管道持久輸送的保證。當(dāng)然管理人員增強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判能力，以及準(zhǔn)確分析與處理檢測(cè)結(jié)果可應(yīng)急處理管道事故。

2 油氣管道完整性管理關(guān)鍵技術(shù)

油氣管道完整性管理關(guān)鍵技術(shù)包括如下幾點(diǎn)，如圖2所示。

圖2 油氣管道完整性管理的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)

對(duì)油氣管道運(yùn)行潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)技術(shù)，主要包括定性、半定量和定量3種技術(shù)方法。①定性方法：根據(jù)專家意見，結(jié)合實(shí)際油氣管道運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)單一因素影響管道運(yùn)行事故發(fā)生的幾率進(jìn)行分析，并給出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。②半定量方法：基于管道輸送歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)少的基礎(chǔ)上，采取風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)對(duì)管道事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)的方法。③定量方法：根據(jù)油氣管道事故數(shù)據(jù)，采取概率統(tǒng)計(jì)法，計(jì)算出每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素下的管道失效概率，對(duì)管道失效數(shù)據(jù)依賴大，需要足夠多的失效數(shù)據(jù)。

2.2 管道檢測(cè)技術(shù)

目前采用的比較多的風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)技術(shù)是美國API開發(fā)的RBI(risk-basedinspection)。該檢測(cè)技術(shù)可以優(yōu)化管理管段及設(shè)備檢測(cè)程序，完善油氣管道檢測(cè)規(guī)劃，對(duì)不同程度缺陷的油氣管道都能良好的檢測(cè)[4]。

2.3 缺陷管道補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)技術(shù)

國內(nèi)廣泛應(yīng)用油氣管道補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)技術(shù)如表2所示。

表2 油氣管道補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)技術(shù)

對(duì)油氣管道補(bǔ)強(qiáng)處理主要是在室內(nèi)進(jìn)行的，管道事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作即可完成。目前。國內(nèi)正在進(jìn)行新型復(fù)合材料的研發(fā)，研制出一種更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，來對(duì)有缺陷破損的管道進(jìn)行修復(fù)，以期達(dá)到快速修復(fù)與補(bǔ)強(qiáng)的目的，降低管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)[5]。

2.4 GIS技術(shù)和數(shù)據(jù)庫

GIS技術(shù)包括4個(gè)部分和6個(gè)功能[5]。分別是硬件與軟件環(huán)境、空間和非空間數(shù)據(jù)。基本功能包括輸入、預(yù)處理、數(shù)據(jù)管理、查詢、分析和輸出等。根據(jù)GIS技術(shù)可視化的功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控油氣管道運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)維護(hù)管道正常運(yùn)行。應(yīng)用GIS技術(shù)之前要建立油氣管道運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，根據(jù)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建空間模型，以實(shí)現(xiàn)油氣管道運(yùn)營狀態(tài)的可視化，在線對(duì)管道運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、分析、檢測(cè)以及完善。

3 結(jié)論

建立完備的管道完整性管理技術(shù)，是我國錯(cuò)綜復(fù)雜成千上萬管線所需要的技術(shù)。基于對(duì)潛在的威脅油氣管道正常運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)因素預(yù)判與分析，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)做出防范措施，將風(fēng)險(xiǎn)損失降到最低限度，確保油氣管道正常運(yùn)輸狀態(tài)。在油氣管道運(yùn)行數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、補(bǔ)強(qiáng)壓力技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理等關(guān)鍵技術(shù)手段，對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合性、一體化分析與判斷，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行正確的分析，定量評(píng)價(jià)出油氣管道運(yùn)行等級(jí)，制定不同等級(jí)的防護(hù)對(duì)策，才能確保油氣管道持久、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)油氣管道完整性管理目的。

[1]董紹華.管道完整性技術(shù)與管理[M]．中國石化出版社，2007．

[2]馬志祥.油氣長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)管理[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2005,24(2):1-7.

[3]李鶴林.油氣管道運(yùn)行安全與完整性管理[J].石油科技?jí)?2007,16(2).

[4]王曉霖,帥建,左尚志.長(zhǎng)輸管道完整性數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)庫的建立[J].油氣田地面工程，2008，27(11)：45-47.

[5]李艷,袁宗明,胡世強(qiáng).長(zhǎng)輸管道修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].化工設(shè)備與管道,2007,44(1):53-55.