海底管道运行风险研究

1、海底管道运行风险研究海底管道运行风险研究摘要：随着海洋石油开发的不断发展和深入，海洋石油平台 逐渐从浅海走向深海，海底输油管道作为海洋右油平台之间联系的纽 带和向陆地终端输送能源的主要手段也越来越凸显岀其重要的应用 地位，但是由于海洋环境复杂，海底管道时刻面临着各种风险的危害, 威胁着海底管道的正常运行，有效的识别海管运行的风险，并提前采 取有针对性的措施一直是海管运维方迫切需要了解和解决的问题。本 文通过对海底管道运行期间的风险进行识别，并提出合理有效的缓解 措施，有效地避免了海底管道破坏事件的发生，大大的提高了生产效 率。关键词：海底管线；运行；风险识别；缓解措施；中图分类号：te22文献

2、标识码：a海底管道作为海洋油气输送的主要方式，担负着海洋石油生命线 的角色，自从第一条海底管线铺设以来，全球在各个海域已经铺设了 大量的海底管线，在中国的渤海海域几大石油公司就已经铺设了上各 平台间以及平台到陆地终端间的错综复杂的海底管线网络，累计长度 达几千公里。由于海洋环境的复杂性，海底管线在运行中经受着自重、 输送介质、设计内压、外水压等工作荷载以及风、浪、流和地震等环 境荷载的综合作用，以上各因素的作用导致海底管道的失效模式更为 复杂，本文从海管的运行维护过程屮的风险因索识别出发，进行了基 本的风险识别，并对识别出的风险给出了部分评估评价方法以及后期 的风险减缓措施进行了研究，以期能最

3、大程度的减小海管运行中的失 效概率，为一线人员的运行维护提供参考。1海底管道所面临的风险海底管道在运行过程中面临的风险主要分为三大类：船只活动、 海底底质情况，和海管登陆段冲刷及人员、工程活动。其中船只活动 对海管的安全影响最大，下面对船只活动的影响进行着重介绍。锚害风险：船锚破坏海底管线的方式主要有两种：一种是落锚， 即船锚以一定的速度下落，直接砸中海底管线，对管线造成泄漏破坏； 另一种是拖锚，即在船舶抛锚z后，锚在水底拖动时钩挂住海底管线， 将海底管线拖断或者刺穿。沉船风险：沉船是由很多因素造成的，包括碰撞、火灾或结构失 效等。碰撞可能导致船舶直接沉没或导致船舶失火、爆炸而间接导致 船舶沉

4、没。沉船废弃物在水流作用下运动而影响到海底管线的安全运 行。落物风险：从过往船只或者附近作业船只掉下的落物也会造成海 底管线的破损。例如建设新的海底管线、修建新的海港的有关船只都 潜在有落物的可能，而且落物的种类主要是建筑管材、各种容器以及 建设/维护设备。渔业活动风险：捕鱼船在海底管线附近进行作业吋，底拖捕捞、 张网捕捞等均潜在对海底管线破坏的风险；当船只遇到恶劣天气或其 它紧急状况时进行抛锚，可能会破坏附近的海缆。船只失控风险：在一定气象与水文条件下，船只失控后漂移，然 后抛锚的事件，这些事件潜在船只离开航道影响到海底管线的安全性。2海底管道的失效类型管道失效往往依赖于管道材料、管道结构尺

5、寸、管道周围环境条 件、操作条件以及相应的保护措施等。海底管道的失效一般可以分为 第三方破坏、腐蚀、设计缺陷以及误操作等几种类型。2. 1第三方破坏第三方破坏主要是人类的活动所造成的破坏，据欧美一些国家的 事故统计表面，笫三方破坏是管道发生事故的一个重要原因。主要包 括海底管道的埋深、人类活动情况、管道保护措施落实情况以及公众 教育，巡线频率等因素。同时第三方破坏还体现在海底管线的外部损 伤，外部损伤与外部环境和保护条件有关。外部损伤要考虑到不同材 料保护在海水环境中的失效概率，所有涂层和保温层都要考虑到其保 护性能。外部损伤的计算要考虑材料的类型、使用条件，包括温度、 压力、涂层条件、保温层

6、的耐水性能、损伤速率等因素。2. 2腐蚀管道的腐蚀指标主要包括三个方面：外腐蚀、内腐蚀和环境腐蚀， 外腐蚀主要包括阴极保护，防腐层情况，土壤腐蚀性，服役时间，应 力腐蚀等。内腐蚀主要包括管道内介质的腐蚀性和内部防腐层。环境 因素主要包括大气腐蚀和海水腐蚀等。2. 3设计缺陷或材料瑕疵计算中对管道的材料，安全系数等取值都可能与实际情况不符合, 主要包括管道的实际厚度，允许最大操作压力，疲劳状况，水击危害， 水压实验以及土壤埋深及冲刷的影响等。对比国内外部分海底管道失效数据库，发现海管的焊接、钢材材 质缺陷所引起的管道事故频率约占所遇事故的10%o2. 4误操作和其他因素管道的设计、施工、运行和维

7、护中的错误，都会影响管道的安全 运行，甚至出现事故。为了更好的说明以上几个因素在以往海底管线的实际运行维护 屮的重要性及所占比重，对国内南海某条海底管线的事故概率进行了 收集对比，该管线的事故概率分布见表1。3海底管道的失效概率海管的失效概率主要是根据各个风险因素的发生可能性进行判 定的。定量的失效概率的范围是01,对于某一特定的管段，往往 得到一个具体的失效概率计算值。在dnv-rp-g101中推荐使用表2的 失效可能性进行等级划分。4海底管道的失效后果失效后果是因失效事件一旦发生所产生的后果，包括安全后果、 经济后果和环境后果。安全后果考虑失效对人员的伤亡，采用工作人 员的潜在生命损失來表

8、示，是指由于燃烧、爆炸或毒物释放造成的周 围生命的损失；经济后果是设备维修材料费，人工费和由于结构破坏 造成的构件失效和停产损失的综合，经济后果一般采用货币形式表示。环境后果要考虑油、气和化学物泄漏对环境的影响，用释放到环 境中的污染物的质量或者体积表示。为了更好的后果进行区分，将可能的后果分为微小、较小、较大、 重大、灾难性的事故后果等5个等级。5海底管道风险等级评定风险最方便的表达方式是矩阵，它可以明确表示两个因素的相对 贡献，在这里采用一个5x5的矩阵来对风险等级进行评定。矩阵的 纵坐标是失效概率，横坐标是失效后果。风险矩阵如图1所示。图1将海底管道运行风险分为4个等级，一级为低风险区，

9、二级 为中等风险区，三级为中高风险区，四级为高风险区，对于低风险区， 般认为无需采取措施，可以继续使用，可以适当延长检验周期；对 于中等风险区，一般认为可以继续使用，但要加强检测或者监测，安 排适度的检修计划，检验周期的确定以到下一检验期风险状况保持中 等风险为原则；对于中高风险区，须分析风险产生的原因，缩短检验 周期，对引起中高风险的主要位置进行监控，防止事故发生，在检验 过程中要注意选择有限的检验方法，建议选择检验有效性为高度有效 的检验；对于高风险区，建议立即停产，进行维修管理，消除引起高 风险的因素，将风险控制在中等或中等以下的风险等级。结语海底管线风险研究的主要目的是对海底管线运行过程中的风险 因素、火效模式等进行识别分析，让海管的运维不能明确所存在的风 险点以及海管的破坏形式，同吋结合海管失效的概率及失效后果对海 管风险进行定量或定性的分析，进一步明确海管所处的风险水平或等 级位置，在此基础上提出大致的维修整改措