中國海油海底管道事故統(tǒng)計及分析

王紅紅 劉國恒

（中海油研究總院 北京 100028）

中國海油海底管道事故統(tǒng)計及分析

王紅紅 劉國恒

（中海油研究總院 北京 100028）

針對中國海油1986—2016年間在中國海域內(nèi)鋪設的315條海底管道所發(fā)生的事故，運用統(tǒng)計和頻率分析方法比較系統(tǒng)地進行了分析研究，初步掌握了中國各海域內(nèi)海底管道事故易發(fā)生類型和發(fā)生頻率，提出了相應的事故預防和修復措施，從而為海底管道后續(xù)設計、鋪設和運營維護提供了參考，也填補了國內(nèi)海底管道事故統(tǒng)計和分析的空白。

中國海油；海底管道；事故；頻率分析；預防措施；修復措施

海底管道是連接海上設施以及陸上終端之間的通路，可將海上開采出來的油氣物流外輸。但由于海底管道深埋于海床之下或者平鋪在海底，其在設計、運營和維護保養(yǎng)等方面要考慮的因素有別于陸上管道。國外已經(jīng)有針對海底管道事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計的正式報道，如PARLOC主要針對英國北海海域海底管道的管道數(shù)據(jù)和事故數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析［1］，但國內(nèi)目前還沒有針對中國海域內(nèi)海底管道事故統(tǒng)計和分析的專門報道。中國海油一直非常關注對海底管道的安全管理和完整性管理［2－3］，近年開展了專項海底管道事故統(tǒng)計工作。本文針對中國海油1986—2016年間在中國海域內(nèi)鋪設的海底管道所發(fā)生的事故及分布情況進行了統(tǒng)計及分析，總結(jié)了各海域內(nèi)海底管道易發(fā)生的事故類型和發(fā)生頻率，提出了相應的事故預防和修復措施，從而為海底管道后續(xù)設計、鋪設和運營維護提供了參考，填補了國內(nèi)海底管道事故統(tǒng)計和分析的空白。

1 海底管道事故統(tǒng)計

據(jù)不完全統(tǒng)計，從1986—2016年中國海油在中國海域共鋪設了315條海底管道（直徑50．8～762．0 mm），總長約6 202 km，主要包括混輸（占46%）、原油（占11%）、天然氣（占18%）、注水（占23%）、柴油（占1%）及三甘醇（占1%）等多種類型。圖1為1986—2016年間中國海油鋪管數(shù)量和長度統(tǒng)計情況。

圖1 1986—2016年間中國海油鋪管數(shù)量和長度統(tǒng)計Fig．1 S－lay numbers and length statistics of subsea pipeline of CNOOC in 1986—2016

據(jù)統(tǒng)計，這315條已經(jīng)投入運營的海底管道在30年間共發(fā)生了51起事故，主要體現(xiàn)在腐蝕、工程質(zhì)量、第三方破壞和自然與地質(zhì)災害等4個方面，其中自然與地質(zhì)災害主要包括淺層氣突出、沖刷和臺風等3種。圖2為1986—2016年間中國海油海底管道事故類型占比統(tǒng)計情況。針對個別海管發(fā)生多起事故的情況，在統(tǒng)計分析時遵循的原則是：同一根海管如果發(fā)生兩類以上事故，按實際發(fā)生次數(shù)重復計算，但如果同一根海管在不同期間發(fā)生了同一類事故，則只計算1次。

圖2 1986—2016年間中國海油海底管道事故類型占比統(tǒng)計Fig．2 Analysis of subsea pipeline accident types of CNOOC in 1986—2016

這51起事故按照不同海域進行統(tǒng)計的情況如圖3所示，可以看出，腐蝕、第三方破壞在全海域都有發(fā)生，工程質(zhì)量事故在東海沒有發(fā)生，自然與地質(zhì)災害在渤海沒有發(fā)生，南海西部地區(qū)腐蝕事故發(fā)生次數(shù)最多。

圖3 1986—2016年間中國海油不同海域海底管道事故統(tǒng)計情況Fig．3 Subsea pipeline accident statistics in different sea areas of CNOOC in 1986—2016

這51起事故按照不同輸送介質(zhì)進行統(tǒng)計的情況如圖4所示，可以看出，腐蝕事故中，混輸管道發(fā)生事故數(shù)量最高，達到了9起，其次是原油管道；第三方破壞事故中，天然氣管道事故數(shù)量最高，達到了8起，其次是原油管道。

圖4 1986—2016年間中國海油不同輸送介質(zhì)海底管道事故統(tǒng)計情況Fig．4 Accident statistics of subsea pipeline with different media of CNOOC in 1986—2016

2 事故頻率及成因分析

2．1 事故頻率分析

綜合考慮渤海、東海、南海東部和南海西部各個海域的海底管道事故數(shù)量以及相應的運行經(jīng)驗（即管道長度×運行時間）等因素，可以計算出各個海域的海底管道事故頻率，即用事故數(shù)量除以對應的海底管道運行經(jīng)驗。

表1為1986—2016年間中國海油按照不同介質(zhì)類型海底管道事故頻率計算結(jié)果，可以看出，中國海域內(nèi)混輸管道腐蝕事故發(fā)生頻率相對最高，為1．24×10－4，其次是天然氣管道的第三方破壞事故，其發(fā)生頻率為1．10×10－4；排第三位的是原油管道的第三方破壞事故，其發(fā)生頻率為8．24×10－5。

表1 1986—2016年間中國海油不同介質(zhì)類型海底管道事故頻率計算結(jié)果Table 1 Accident frequency result of subsea pipeline with different media of CNOOC in 1986—2016

按照不同海域計算海底管道事故發(fā)生頻率，具體計算結(jié)果見表2。從表2可以看出，南海西部腐蝕事故發(fā)生頻率相對最高，為1．10×10－4；渤海第三方破壞事故和腐蝕事故發(fā)生頻率相當，均為6．86×10－5；東海第三方破壞事故和自然與地質(zhì)災害發(fā)生頻率較高，均為6．86×10－5；南海東部腐蝕事故發(fā)生頻率相對較高，為6．86×10－5。

表2 1986—2016年間中國海油不同海域海底管道事故頻率計算結(jié)果Table 2 Accident frequency results of 1986—2016subsea pipeline of CNOOC in different China sea areas

2．2 事故成因分析

上述分析表明，1986—2016年間中國海油海底管道腐蝕事故不但發(fā)生頻率最高，而且在渤海、東海和南海等全海域均有發(fā)生。針對這種情況，組織相關專業(yè)人員開展了深入細致的腐蝕事故成因分析，不僅考慮了海管出入口的溫度、壓力、流量和流速，而且考慮了流體中CO2、H2S等酸性成分的含量，還考慮了緩蝕劑、防垢劑等化學藥劑的注入量等，最后再針對選用材質(zhì)、焊縫焊接等開展了模擬分析。從分析的結(jié)果來看，腐蝕事故主要是由以下幾個方面的因素造成：

1）酸性成分。主要是CO2或H2S含量在運營期內(nèi)超過了設計值，或者設計階段采用的基礎數(shù)據(jù)中沒有CO2或H2S含量，但實際運營期內(nèi)出現(xiàn)了。分析認為，酸性成分含量增高，在混輸流體中可能導致分壓值增高，從而造成嚴重腐蝕。

2）管道自身缺陷。主要包括焊縫焊接存在隱患但未被發(fā)現(xiàn)；存放不利導致海管質(zhì)量存在隱患，使得運行期間發(fā)生流體滲漏進入雙層海管的環(huán)空造成腐蝕穿孔；海管投用時自身總傳熱系數(shù)較高，海管保溫效果較差。

3）出砂。油氣田一旦出砂嚴重，并隨流體進入海管，如果長期未開展清管作業(yè)，則會導致管道內(nèi)流體運行速率遠小于出砂條件下的沖蝕速率。一旦砂沉積不均勻，出現(xiàn)局部砂層較厚，則會導致藥劑無法到達海管下游段，起不到藥劑應有的防腐作用。

3 事故預防和修復措施

3．1 預防措施

海底管道事故的預防措施應從海管完整性方面進行全面考慮，針對設計、建造、鋪設、運營、維護保養(yǎng)及棄置等全壽命周期中的風險因素開展設計和管理［4－10］。在設計階段，要盡量取全取準基礎數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準確性；設計取值時要盡量參考周邊油田或其他油層的數(shù)據(jù)，關注腐蝕裕量的變化；選材標準要在滿足國家規(guī)范基礎上適用于本企業(yè)特點。在建設階段，要加強棄管程序控制和采辦、建造過程中的質(zhì)量控制。在運營階段，要針對存在腐蝕介質(zhì)的海管開展基線檢測；加強組分分析，及時掌握組分變化并采取措施；加強藥劑的篩選工作，保障藥劑有效性和注入有效性；加強日常通球和檢測工作，及時清除管道污垢，破壞腐蝕環(huán)境，并及時掌握管道的狀態(tài)；加強異常工況監(jiān)控及處理，及時分析原因并采取相應措施。

3．2 修復措施

對于海底管道各類突發(fā)事故，應急修復措施主要針對以下幾種情況：

1）管道變形。此種損壞通常是機械損傷（如落物砸傷、錨損等）所致，不會造成海管泄漏，但海管變形會降低海管使用壽命，且較大變形使得正常清管作業(yè)無法進行。因此，從海管清管及安全角度考慮，需要對變形的海管實施維修作業(yè)，在確定修復方案前需要對變形進行詳細調(diào)查，確定變形點位置、變形程度等。目前可以采用不停輸開孔封堵、更換變形段海管的方法實現(xiàn)維修作業(yè)。

2）海管穿孔小漏。這種損害通常由于海底管道內(nèi)、外壁腐蝕，造成母材的夾渣而出現(xiàn)氣孔、裂紋等，一般不會造成海底管道大的機械變形，也不會造成油氣田停產(chǎn)。通常是通過管內(nèi)及管外檢測發(fā)現(xiàn)的，采用機械封堵卡箍進行修復，既可由潛水員來完成，也可以采用ROV來完成。如果管道僅僅出現(xiàn)較小的腐蝕穿孔，可以在管道的受損部位利用特種密封膠進行密封，再利用水泥密封卡具進行二次密封，從而實現(xiàn)漏點修復。

3）裂縫大漏。海床運動、地質(zhì)不穩(wěn)定等因素可能造成海底管道出現(xiàn)裂縫甚至斷裂，這種損害情況下通常需要油氣田停產(chǎn)實施維修作業(yè)。如果海底管道管徑適中，在淺水區(qū)可考慮水上焊接修復。如果裂縫所處位置水深極淺（0～5 m），也可考慮采用沉井式常壓干式艙維修。

4）斷裂。一旦海底管道發(fā)生斷裂，需要油氣田立即停產(chǎn)對其實施維修，采用的維修方法與裂縫大漏基本相同。但是考慮到折斷形式的損壞會使海底管道變形量加大，甚至會使海底管道兩端發(fā)生移位，因此在維修作業(yè)前需要通過工程船舶將海底管道兩端拖拉到一條直線上，進行管道橢圓度測量后確定切割點的位置，必要時還需有一定量的備用海管。

4 結(jié)束語

針對中國海油1986—2016年間在中國海域內(nèi)鋪設的海底管道所發(fā)生的事故，開展了事故統(tǒng)計及分析，初步掌握了中國各個海域、不同輸送介質(zhì)的海底管道事故分布和發(fā)生頻率情況，在此基礎上提出了相應的事故預防和修復措施，從而為今后海底管道設計、運營和維護保養(yǎng)提供參考。近年來隨著海洋石油開發(fā)向遠海發(fā)展，長輸海底管道數(shù)量不斷增加，長輸海底管道在理論上將存在更大的失效概率，因此只有采取更加積極有效的預防措施，才能保證長輸海底管道在役期間的安全運行。

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Statistics and analysis of subsea pipeline accidents of CNOOC

WANG Honghong LIU Guoheng
（CNOOC Research Institute，Beijing100028，China）

The accidents which happened with the 315 submarine pipelines of CNOOC from1986 to 2016 were systematically studied with statistics and frequency analysis methods．A preliminary recognition of the likely types of accidents and the frequency of occurrence was gained for the submarine pipelines in Chinese territorial waters．The corresponding prevention and repair measures for the accidents were proposed，which provide a practical reference for the subsequent design，laying，operation and maintenance of subsea pipelines．This work also filled the gap with the domestic statistics and analysis of subsea pipeline accidents．

CNOOC；subsea pipeline；accident；frequency analysis；prevention measure；repair measure

TE832

A

王紅紅，劉國恒．中國海油海底管道事故統(tǒng)計及分析［J］．中國海上油氣，2017，29（5）：157－160．

WANG Honghong，LIU Guoheng．Statistics and analysis of subsea pipeline accidents of CNOOC［J］．China Offshore Oil and Gas，2017，29（5）：157－160．

1673－1506（2017）05－0157－04

10．11935／j．issn．1673－1506．2017．05．022

王紅紅，女，高級工程師，現(xiàn)主要從事海洋石油安全評價工作。地址：北京市朝陽區(qū)太陽宮南街6號院海油大廈B座（郵編：100028）。E－mail：wanghh＠cnooc．com．cn。

2017－01－22 改回日期：2017－04－10

（編輯：葉秋敏）