油氣集輸管道完整性檢測與評價研究

［摘 要］由于油氣集輸管道需要長時間埋在地下，在土壤和地表建筑不均勻沉降、介質腐蝕等因素的疊加影響之下，油氣集輸管道很容易出現破損、漏洞等問題，引發大型油氣集輸管道爆炸、火災事件，給廣大人民群眾的人身財產安全帶來極大威脅和影響。過去，油氣集輸管道完整性管理工作決策制定以相關工作人員的主觀經驗為主，由于預見性有所不足、針對性較差，無法滿足油氣集輸管道的系統性風險管理需求。近些年，將預防作為核心的管道完整性管理工作在我國各大油田開始獲得推廣和運用。深入探討影響油氣集輸管道完整性的各項因素，針對其中的高風險誘因展開精準識別、準確定位，可以將風險消除在源頭，確保地下管道的長期完整性和安全穩定，為人們提供更為安全可靠的油氣集輸服務。基于此，文章針對油氣集輸管道的完整性檢測和評價展開研究，并提出相應的優化策略，以供參考。

［關鍵詞］油氣集輸；輸氣管道；管道完整性；檢測評價

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2023.06.041

［中圖分類號］F273；TE973 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2023）06-0124-03

0" " "引 言

2010年的遼寧省大連市和2013年的山東省青島市，分別發生了油氣集輸管道大型爆炸事件。在事件出現之后，管道的安全管理工作、完整性檢測和評價工作，受到我國相關部門及社會大眾的廣泛關注。油氣集輸管道的完整性管理是西方發達國家石油管道行業公認的安全管理做法，因此我國油氣集輸管道的管理工作也應走向完整性管理之路，將傳統油氣集輸管道的事故由被動維修管理轉變為主動預防，并綜合風險管理工作的現代化管理理論，確保油氣集輸管道的安全性和穩定性，建立更為完善的完整性檢測體系和評價體系。相關工作人員需了解檢測、評價的技術要點，確保新技術可在我國各大油田獲得推廣和運用，從根源上消除管道重大安全風險，降低出現事故的概率和可能性，減少維修成本費用，從而提高油氣集輸管道的安全管理水平，確保我國油氣行業高速發展。

1" " "油氣集輸管道完整性的影響因素

影響油氣集輸管道的完整性要素主要包括4項指標，分別為第三方破壞指標、腐蝕指標、設計指標和誤操作指標［1］。由于油氣集輸管道性質較為特殊，在完整性影響因素上，與長輸管道相比存在著非常明顯的差異性。因此，在油氣集輸管道完整性評價的過程中，需要重點考量以下幾個影響因素。

一是重點考量集輸管線的類型、使用規格參數。油氣集輸管道為大型、系統性的龐大工程，全面銜接了油田的各個生產環節。集輸管線種類較為豐富，加上需要不斷更換局部零件，各個零件投產時間不一致，規格參數有所不同，會給集輸管線運行帶來不同程度的影響。例如，原有管徑出現變化之后，會給介質流速帶來直接影響，甚至會導致介質流態出現轉變，與此同時，管徑差異性也會給管道完整性檢測工作帶來影響。

二是重點關注集輸管線途經的村莊、鐵路及橫跨河流。由于油氣集輸管道較長，周邊環境較為復雜，而周邊環境越是嚴峻，則越容易導致管道出現違章占壓和打孔盜油（氣）問題，給管道安全性、完整性帶來嚴重威脅，甚至會給周邊群眾的日常生活和人身安全帶來極大影響。與此同時，頻繁的打孔盜油（氣）導致油氣集輸管道出現腐蝕穿孔，給管道完整性帶來影響，導致管道風險增加。

三是集輸管網為平行或交叉分布，分布模式縱橫交錯，再加上遇到公路和鐵路時常出現跨越橫穿，一方面第三方施工建設頻率不斷提高，導致后續的管道日常維護管理及檢測工作較為困難［2］；另一方面，由于油氣集輸管道和第三方施工相互影響，管道腐蝕速度加快，管道包裹層在此干擾影響之下，腐蝕度不斷加深，給管道的完整性帶來不利影響。

四是油氣集輸管道輸送的介質大多數是水、氣體以及固體共同存在的流向介質綜合體，尤其是在油氣田開發的后期階段，由于注水開采，管道輸送的介質含水量不斷提升，腐蝕速度加快。即便是通過相應的脫水處理，油氣介質也會出現轉變，如流速、pH值、礦化度和含氧量變化，導致管道的腐蝕速度加快，完整性受到影響。

五是石油天然氣的輸送管線難以適應當前油田開發需要的內部探測技術。由于石油天然氣集輸管線內部環境和外部環境較為復雜，管道主管管線在多次腐蝕穿孔、維修、更換部件的同時，還需要定期檢測管線內部強度，分析管線內部結構。但由于技術不足，無法進行內部探測，難以準確知曉管道的完整性情況。

六是由于管線直徑小、壓力低，在某種意義上對泄漏進行探測較為艱難。隨著油氣集輸需求的不斷增加，行業對天然氣集輸管線的壓力、流量等指標提出了更為嚴格的規范要求，傳統的泄漏探測技術難以適應新時代的石油天然氣集輸管線泄漏的檢測需要［3］。由于天然氣集輸管線的工作流程比較煩瑣，其工作狀態與常規長輸管線有很大的差別，需要綜合其實際運用現狀，明確不同指標的占有比例，進行權重綜合分析，結合油氣集輸管道的過往數據信息，以確保評價的最終結果真正符合油氣集輸管道的實際情況。

2" " "油氣集輸管道完整性檢測

2.1" "管道防腐層檢測

在管道防腐層檢測的過程中，涉及內容較多，如防腐層的破損點、具體尺寸、絕緣性能等，還要明確管道陰極保護的有效性，測量自然防腐蝕電位，明確雜散電流等。同時，在管道防腐層的檢測過程中，使用到的檢測技術包括皮爾遜法（Pearson）、直流電位梯度法（DCVG）、管中電流測繪法（PCM）和密間隔電位測試法（CIPS）。相關工作人員在對金屬管道進行無陰極保護時，可以運用PCM法；在進行有陰極保護時，可以運用DCVG法。對于重點保護區，相關工作人員可以通過在現場開挖，對檢測結果進行對比分析。

2.2" "管體缺陷檢測

對于管徑較小的集輸管道，可以運用超聲波測厚儀來進行缺陷檢測；對于距離較長的油氣集輸管道，可以運用超聲導波技術以及超聲相控陣技術進行缺陷檢測。相關工作人員在管道缺陷檢測過程中，檢測內容主要包括凹紋、裂紋以及腐蝕缺陷等。在獲得檢測評價結論時，需明確缺陷的嚴重性，并依照缺陷嚴重性，預測和分析后續的使用壽命，再依照優先等級，編制針對性的缺陷修復計劃，明確下一次檢測的具體時間間隔。目前，我國在管道缺陷剩余壽命檢測技術的發展上，已經獲得相對成熟的發展成果，并綜合電化學理論模型以及內檢測數據形成了新型檢測方法。另外，我國通過與國外公司不斷合作，將三軸高清漏磁檢測方法使用在管道螺旋焊縫檢測活動中，解決了螺旋形管道的缺陷檢測技術難題，彌補了國際上在這一方面的空白。

2.3" "管道內腐蝕檢測

目前，我國及西方國家已經逐步開始管道內腐蝕檢測技術的適用性綜合研究，并通過融合現場檢測技術，保障了檢測結果的精準有效。對于基礎管道的內部檢測來說，可以通過融合運用管道內腐蝕集輸評估超聲波直接檢測技術以及超聲導播檢測技術，獲得精準檢測數據。另外，也可以通過運用漏磁管道內檢測、瞬變電測檢測技術（TEM）和NoPig檢測技術，獲得精準的檢測結果［4］。我國自20世紀90年代開始，便持續不斷地在內檢測技術上進行綜合研究，并研發了一系列的內檢測設備以及現場使用策略。現階段，我國研發出了8～48寸口徑不同的、清晰度較高的變形檢測設備以及漏磁檢測設備，這些設備可以適用于不同的檢測環境，并可獲得較為精準的檢測結果，有著較強的動態性和實用性，分辨率更高，定位更加精準，檢測距離更長，使用過程更加安全可靠。

3" " "油氣集輸管道完整性評價方法

現階段，在油氣集輸管道完整性評價的過程中，常用到的評價辦法分為3類，分別為內檢測、試壓、直接評價法。內檢測可以更為精準有效地掌握管道內部缺陷的具體位置及缺陷大小，精準分析出管道強度和剩余壽命，進而對管道的完整性作出客觀評價；試壓可對管道的整體承載能力進行客觀分析；直接評價則是通過管道外檢測和其他管道信息的綜合運用，對管道的實際使用壽命作出客觀評價。

4" " "油氣集輸管道完整性檢測與評價的優化策略

4.1" "研發管道完整性管理信息系統

未來，在油氣集輸管道的完整性管理工作上，需要以現代化信息技術為載體，實現可視化管理、數字化管理。通過融合互聯網技術（Internet Technology，IT）、現代化管理理論，開展油氣集輸管道的完整性管理系統建設，并確保其具有簡單性、可操作性。管道完整性管理信息系統要包含數據模型和數據庫，以此保證系統的全面性。在數據模型和數據庫建設的過程中，需要綜合國際先進的長輸管道數據模型（APDM），并依照前沿管理設計理念，保障模型設計的有效性，構建管道數據字典和數據模板，確保數據信息的全面性。另外，在油田業務數據傳遞、共享、應用過程中，為獲得更為全面的數據信息，要嚴格依照管道全生命周期管理模式，形成管道完整性管理數據庫［5］。除此之外，需要建設基于地理信息系統（Geographic Information System，GIS）的管道完整性管理信息系統，將管道的屬性、地理位置通過地圖進行展示，以方便管理、查詢和調用管道的屬性及空間位置信息。在這一系統的建設過程中，需要融合效能管理、決策制定、決策分析、基礎數據信息支持、業務管理等模塊，并融合高后果區管理、完整性檢測、完整性評價、維修養護等核心子模塊，對管道完整性的相關數據信息進行統一管理，確保數據分析、決策制定的有效性。通過這一系統，數據信息的采集入庫率可以達到95%以上。

4.2" "加強管道風險評價

運用國際通用的半定量辦法，并融合故障樹理論、布爾代數法、失效概率模糊計算方法，能夠確保管道完整性風險評價的有效性。在管道風險評價過程中，可以研發風險評價系統，以計算機軟件為載體，對風險大小進行計算、評估，識別出給管道運行帶來最大影響的風險，形成不同風險的階段分布圖，制定出針對性的預防措施、檢測方案和風險應對方案，將其融入風險評價管理流程，自動形成風險評估報告，以Excel數據表格的形式，呈現在相關工作人員面前。在管道風險評價上，主要可以從以下兩方面推進。

一是構建風險評價模型，建立油氣集輸管道的失效故障樹。將可行性論證、竣工交付以及油氣集輸管道的運行作為核心，形成失效故障樹、專家評分表［6］。在這一計算模型中，可以達成自然語言向模糊失效概率的全面轉化，以便不同專業領域的評估工作人員可對其展開客觀評估。通過運用專家能力權值，針對其中的評估意見進行不斷調整和修正，進一步降低人為主觀經驗所帶來的決策制定主觀性影響，以確保客觀評判概率更加接近現實情況。同時，綜合管道運行的實際情況，綜合考量基本事件、最小割集間的內在聯系，從而確保概率計算結果符合現實情況，明確損失效果的計算辦法。綜合介質危害性、泄漏擴散影響指數、泄漏量指數、人口狀況指數等，對風險產生后的后果進行客觀分析。

二是開發風險評價軟件。需要綜合風險評價模型，形成管道風險系統化評價軟件，將有可能會影響管道安全性及完整性的因素劃分為不同類型，其中包括制造缺陷、腐蝕影響、操作失誤影響、第三方損壞影響和地質災害影響，同時針對不同的指標進行客觀分析，為其賦予不同的分值，綜合分析有可能會引起管道泄漏的要素，以及不同要素帶來的風險影響程度［7-8］。

另外，風險評價程序由四大部分構成，分別是評價準備、數據收集和整理、風險計算、結果分析報告編寫，這些工作要圍繞風險評價軟件來推進，搜集軟件系統需要錄入的數據信息，獲得分析報告［9］。

5" " "結束語

油氣集輸管道完整性檢測和評價可以更為全面地評估油氣集輸管道的整體安全水平，對于保障油氣集輸過程的高效率、高質量有著非常重要的現實意義。因此，相關工作人員需了解影響油氣集輸管道完整性的因素，并明確檢測技術和評價方法，制定出針對性的優化策略，保障油氣企業穩定發展。可基于管道防腐層、管道缺陷、管道內腐蝕3個層面加強檢測，并加強對信息系統的研發、進行管道風險評價，以確保管道使用的安全性。

主要參考文獻

［1］郝郁，汪相逢，尹航，等.油氣集輸管道完整性管理關鍵技術探討［J］.全面腐蝕控制，2022（9）：124-127.

［2］張衛朋，肖峻峰，梅海粟，等.基于兩種算法的油氣集輸管道效能評價技術研究［J］.包鋼科技，2021（5）：29-33，61.

［3］王觀軍，陳麗娜，陳健飛，等.基于檢測數據的油氣集輸管道失效故障樹建立［J］.油氣田地面工程，2019（10）：129-132.

［4］徐水清，劉吉東，李國森，等.勝利油田輸油管道完整性管理體系的建立［J］.油氣田地面工程，2018（8）：63-66.

［5］文浩.基于遠場渦流技術的油氣集輸管道缺陷檢測研究［D］.成都：西南石油大學，2018.

［6］張鄭.油氣集輸管道腐蝕的原因與對策［J］.石化技術，2018（2）：187.

［7］李明，董列武，謝成，等.輸油管道雜散電流檢測評價與防護實踐［J］.材料保護，2017（2）：91-95.

［8］張善澤.油氣集輸管道腐蝕與防腐措施研究［J］.石化技術，2021（12）：160-161.

［9］葉男，廖柯熹，何國璽，等.油氣集輸緩蝕劑緩蝕效率的影響因素及評價方法綜述［J］.材料保護，2022（9）：167-179.