中国石油大学(华东)现代远程教育毕业论文

1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目：关于油气长输管道的风险评价与管理学习中心： 山东桓台学习中心 年级专业： 网络14秋 油气储运工程 学生姓名： 夏海宁 学 号：指导教师： 杨艳 职 称： 中级工程师 导师单位： 山东中油天然气有限公司 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 2016 年 08 月 18 日摘 要管道运输是国民经济的五大运输方式之一。近年来，油气管道的安全问题已成为从国家领导到城乡百姓普遍关注的重要事项。这些管道若有破损，不仅影响能源的供应，而且可能酿成事故，造成人员、财产和环境的重大损失。进入21世纪以来，各工业

2、发达国家为使油气管道始终处于安全、可靠、受控的工作状态，正在积极推行"完整性管理"的安全策略，并制定了相应的法律、法规和技术标准，逐步走上了依法实施的轨道。管道风险分析与管理技术起源于20世纪70年代，美国首先开始借鉴经济学和其他工业领域中的风险分析技术来评价油气管道的风险性。油气长输管道的风险管理作为一门新兴的学科，通过识别和评价管道运营中面临的风险，制定出相应的风险对策，从而将管道运营的风险水平控制在合理的、可接受的范围内，达到减少管道事故发生、经济合理地保证管道安全运行的目的。从我国管道实际情况出发，以风险理论和管道风险评价模型为基础，讨论了油气长输管道的风险管理过程

3、，并采用事故树的分析方法，提出了辨识长输管道所面临的腐蚀、第三方破坏、施工时的误操作、设计和自然灾害五种可能的风险源，以及这些风险的控制措施和建议。关键词：管道，风险管理，风险控制，措施，建议目 录第1章 前言1第2章 油气管道的风险管理过程22.1风险22.2风险分析22.2.1风险识别32.2.2风险评估32.3风险评价42.3.1 ALARP原则42.3.2 Famer 曲线52.4风险控制5第3章 长输管道的风险评价与管理63.1油气长输管道的主要风险因素63.1.1第三方破坏63.1.2腐蚀失效73.1.3设计因素83.1.4自然灾害影响93.1.5操作失误93.2长输管道风险评估方

4、法103.3 风险敏感性分析11第4章 风险控制124.1把好设计与施工质量关124.2提高防腐层质量及加强阴极保护124.3加强水工保护的管理124.4加大线路维护的投入124.5进一步提高管理人员素质134.6依靠社会力量134.7自然灾害风险措施134.8 关注管道运行七大风险14第5章 结论15参考文献16致 谢1716第1章 前言油气管道的安全问题始终是石油企业所关注的焦点，而其完整性也是一个伴随管道服役周期的循环管理过程，其中的一个重要环节是风险评价。虽然油气管道在设计、建设和运行管理中采用越来越严格的规范，以及选用性能越来越好的管材和防腐覆盖层及相关设备，但影响管道安全性的因素很

5、多，管道运行期间的第三方破坏、腐蚀穿孔、自然灾害、误操作或管道设计施工遗留的缺陷、损伤等任何一种因素都有可能引发严重的管道事故，造成人员伤亡和财产损失。对于管道管理者而言，最棘手的问题不是在事故后如何采取补救措施，而是不知何时、何地会发生事故，以及事故后果的严重程度。这种不能确定的潜在事故就是油气管道运营所面临的风险。虽然事故是无法预测的，但通过进行风险评价，能评估油气管道的风险程度，采取必要的措施减少一定时期内事故发生的频率和严重性却是能做到的。管道的风险管理在经济与社会效益、风险和费用的三度空间中得到越来越广泛的应用。油气长输管道的风险因素极其复杂，其风险管理技术的核心是管道风险评价技术，

6、该技术的研究经历了定性、半定量到定量分析三个阶段。方法种类很多，适用于不同情况的需求。目前，北美和欧洲管道工业发达国家正在制定和完善管道风险评价的标准，建立油气管道风险评价的信息数据库，深入研究各种故障因素的全概率模型，研制开发实用的评价软件程序，使管道的风险评价技术向着定量化、精确化和智能化的方向发展。在我国，从1996年开始对油气长输管道的风险评价和风险管理进行研究，目前还处在研究阶段，实际应用水平较低，没有制定出针对我国油气管道实际情况的风险评价技术标准，也没有相应的管道信息数据库标准，主要是由于缺乏大量的基础研究和实测数据支持，没有对油气管道所承受各种载荷的概率模型进行系统研究。第2章

7、 油气管道的风险管理过程2.1风险风险（Risk）概念：风险是指某一特定危险情况发生的可能性和后果的组合。其特点是：客观性、偶然性、损害性、不确定性、相对性（或可变性）。危险（dangerous）是指某一系统、产品、或设备或操作内部和外部的一种潜在的状态，其发生可能造成人员伤害、职业病、财产损失、作业环境破坏的状态。危险的特征在于其危险可能性的大小与安全条件和概率有关。危险转变为现实的概率的大小及损失严重程度的综合称为风险。所以通常把风险R（Risk）定义为事件发生的概率P（Probability）与事件后果C（Consequence）的乘积，即：风险值（R）=风险发生的概率（P）*风险后果（

8、C）由此可见，风险的大小不仅取决于事件发生的概率，而且与事件发生后造成的后果大小有关。风险管理风险分析风险评价风险控制（决策）风险辨识风险估计后果分析风险标准及可接受性决策监测实施频率分析危险是无法改变的，而风险在很大程度上随着人们的意志而改变，即按照人们的意志可以改变事故发生的概率，或一旦出现事故后，由于改进防范措施而改变损失的程度。减少风险是以资金的投入作为代价的，通常的做法是把风险限定在一定的水平上，然后研究影响风险的各种因素，再经过优化，找出最佳的投资方案，也就是所说的风险管理。风险管理是指项目管理者通过风险的识别、预测和衡量、选择有效的手段，以尽可能降低成本，有计划地处理风险，以获得

9、企业安全生产的经济保障。风险管理必须识别风险，其基本内容包括风险分析、风险评价及风险控制（见图2-1）。图2-1 风险管理过程2.2风险分析风险分析是一种基于数据资料、运行管理经验及直观认识的科学方法，通过将风险量化，便于进行分析、比较，为风险管理的科学决策提供可靠的依据，以能够合理运用有限的人力、物力和财力等资源条件，采取最为适当的措施，达到最为有效的减小风险的目的。2.2.1风险识别风险识别，即对特定系统的危险进行定义，并寻找全部危险事件。在进行风险识别之前，首先应明确进行分析的系统和进行系统界定，并将复杂的系统分解成比较简单的容易认识的事物，然后根据收集的材料和分析人员的衡量，采用有效的

10、方法对系统进行风险识别，找出风险影响因素。适于风险识别的方法很多，如故障树法、事件树法、德尔非法（the DePaul Method）、智暴法、结构系统可靠性原理及模糊数学方法等，这些方法各有其优缺点，分析者应根据自己对各种方法的熟悉程度和具体的分析对象选择合适的分析方法。2.2.2风险评估风险评估（Risk Assessment），基于客观概率对风险进行估计就是客观估计，即通常所说的定量风险评估；基于主观概率对风险进行估计就是主观估计；介于主观估计和客观估计之间的估计称之为行为估计。即，风险评估就是量化测评某一事件或事物带来的影响或损失的可能程度。在风险评估中，由决策者或专家对事件的概率做出

11、一个主观估计，就是主观概率。主观概率是用较少信息量做出估计的一种方法。这种主观估计并不是不切实际的胡乱猜测，而是根据合理的判断、搜集到的信息及过去长期的经验进行的估计，将过去的经验和目前的信息相结合，通常可以的出合理的估计值。一旦概率估计出来，即使它的科学依据不足，也可将其数值看作是客观概率的近似值加以使用，而其中间过程可以采取数学方法来增加主观估计的准确性和客观性。风险评估包含时间发生的概率和事件后果评估两个方面。事件后果的估计同样有主观与客观之分。当其后果价值是可直接观测时成为客观后果估计。主观后果评估则是由某一特定风险承担者本人的个人价值观和情况做决定的，对同一结果，比较保守的人和比较激

12、进的人估计会大不一样。对后果的主观估计与客观估计之间称为行为后果估计，即在考虑客观估计或主观估计的同时要对当事者本人的行为进行研究和观测，反过来对主观估计和客观估计做出修正。因为任何风险的估计都是由人来做出的，所以研究行为后果估计就显得十分重要，当然也更为复杂，还需要具备行为科学和心理学方面的知识。2.3风险评价对系统发生事故的危险性进行定性或定量分析，评价系统发生危险的可能性及其严重程度，以寻求最低的事故率、最少的损失和最优的安全投资效益。在风险分析的基础上，根据相应的风险标准，判断该系统的风险是否能接受，是否需要采取进一步的措施，这就是风险评价过程中要完成的工作。在此过程中首先要有一个风险

13、标准，即参照系。工程上较多地采用最低合理可行（As Low As Reasonable Practical,）即ALARP原则。2.3.1 ALARP原则ALARP原则的意义在于，任何工业系统都存在风险，不可能通过预防措施来彻底消除风险，当系统的风险水平超低时，要进一步降低就很困难，为此，所花费的成本往往呈上升趋势，也可以表示为，安全风险改进措施投资的边际效益趋减，趋于零，最终为负值。因此，必须在工业系统的风险水平和成本之间做出折中。为此，工作人员常把ALARP原则称为二拉平原则。（见图2-2）不可容忍区ALARP可忽略区图2-2 风险评价的最低合理可行性原则风险评价的ALARP原则包括以下内

14、容：（1）对工业系统进行风险评估，如果所评估出的风险指标在不可容忍线之上，则落入不可容忍区，此时，除了特殊情况之外，无论如何不能接受该风险。（2）如果所评估出的风险指标在可忽略线之下，则落入可忽略区，此时，该风险是可以被接受的，无须再采取安全改进措施。（3）如果所评估出的风险指标在可忽略线和不可容忍线之上，则落入可容忍区，风险水平符合ALARP原则，此时，需要进行安全措施投资成本-风险分析（Cost-Risk Analysis）,如果分析结果能够证明，进一步增加安全措施投资，则风险是可容忍的，即可以允许该风险的存在，以节省一定的成本。2.3.2 Famer 曲线Famer 曲线是油气管道及其他

15、工程系统中，另外一种经常使用的风险标准，是对目标进行风险分析、风险管理和风险控制实施过程中的基本依据。它是以事件发生的可能性（或概率）作为横坐标、以事件的后果作为纵坐标所表示的一条曲线。该曲线将评价对象的风险值分为两个区域，其右上方为高风险区（或称之为不可接受区），做下方为低风险区（或称为可接受风险区）。Famer 曲线上各点所代表的风险值为风险事件的风险概率与风险后果的乘积。从Famer 曲线的基本意义上，可将其视为某风险目标的最高可接受风险曲线。具体形式如图2-3所示。风险后果可接受风险区不可接受风险区风险概率图2-3 Famer 曲线2.4风险控制根据风险评价的原则和标准，运用现代科学技

16、术知识和风险管理方面的理论和方法，提出各种可能风险解决方案，经过分析论证与评价，从中选择出最优方案来有效地控制这些风险因素，以达到减少事故频率和损失幅度的目的，从而实现风险控制。 第3章 长输管道的风险评价与管理油气管道的风险评价与管理就是指管道运营公司对油气管道运营中面临的风险的识别和评价，制定相应的风险控制对策，不断改善识别到的不利影响因素，从而将管道运营的风险水平控制在合理的、可接受的范围内，达到减少事故发生、经济合理的保证管道安全运营的目的。在我国，最早由潘家华全面介绍了美国的管道风险管理手册，引起管道业界的广泛关注。在长输管道的风险评价中，应首先找出可能引发管道事故的各种原因及长输管

17、道的风险来源，主要是管道在长期运行中因腐蚀和力学作用引起的管道损伤而导致的泄露或爆炸。管道失效的发生与管道的类型及内在质量、管道建设质量、运行状态（内压、输送介质、温度）、防腐覆盖层及阴极保护状态、维修规范、外来意外机械作用等因素有关。3.1油气长输管道的主要风险因素由国内外相关文献与事故统计资料总结得出，可能导致长输管道失效的因素主要有五大类：腐蚀、第三方破坏、设计、误操作和自然灾害。3.1.1第三方破坏第三方破坏是指由于在管道附近进行的采挖、耕种、偷盗等人为活动所造成的管道结构或性能的破坏。第三方破坏在整条管道上占有重要位置。据统计，美国在诸多管道事故中，第三方破坏占40%左右。影响第三方

18、破坏这一风险事件的主要因素包括管道的最小埋深、所在区域的人类活动水平、管道的地上设备、附近地区的公众教育状况等。第三方破坏简化事故树如图3-1所示。第三方破坏因素最小埋深公众教育活动水平地面设施当地政府行为线路状况与附近居民的关系居民对管道条理认识居民的公共道德水平教育宣传形式与力度宣传经费与使用情况当地政府综合素质与当地政府的关系沿线农田种植者行为通信联络状况巡线频率巡线工素质对巡线工的管理情况巡线管理图3-1 第四方破坏的简化事故树3.1.2腐蚀失效腐蚀破坏是管道中最常见的破坏，其主要包括内腐蚀和外腐蚀。内腐蚀的风险大小与介质腐蚀性强弱以及防腐措施有关，而外腐蚀是管道腐蚀的主要因素，与阴极

19、保护、外涂层质量、土壤腐蚀性、使用年限、有无金属埋设物、电流干扰及应力腐蚀等因素有关。腐蚀失效的简化事故树如图3-2所示。腐蚀因素内腐蚀外腐蚀腐蚀检测介质腐蚀内保护层阴极保护电流干扰土壤腐蚀层金属埋设物外覆盖层应力腐蚀内检测外检测是否满足要求检查频率覆盖层种类质量覆盖层施工质量覆盖层质量检验覆盖层缺陷修补图3-2 腐蚀失效的简化事故树3.1.3设计因素在管道设计中，由于资料不全、经验不足、方案有误、无第三方质量监督等，都可能出现设计问题，成为工程隐患。此外，设计时为简化计算，不得不采取一些简化模型来选取一些系数，这些与实际状况的差异也会直接影响管道的风险状况。因此，原始设计与管道的风险状况有密

20、切关系，可能影响的设计失效有钢管安全因素、系统安全因素、疲劳因素等几个方面。设计失效的简化事故树如图3-3所示。设计因素钢管安全因素系统安全因素疲劳因素水击可能性水压实验状况土壤移动情况图3-3 设计失效的简化事故树3.1.4自然灾害影响自然灾害影响是威胁管道安全的一个重要因素，破坏性大，不仅对管道造成破坏，而且还可能产生严重的次生灾害。对陆上管道造成破坏的自然灾害有破坏性地震、地质地理灾害、洪水灾害、地下灾害等，简化事故树如图3-4所示。自然灾害因素破坏性地震地质地理灾害害洪水灾害地下灾害地震波沙土液化活动断层滑坡滑坡土壤腐蚀地表沉陷鼓胀河床冲刷下切河岸跨塌泥石流煤层自燃矿井爆炸矿井塌陷图3

21、-4 自然灾害的简化事故树3.1.5操作失误人为操作是管道风险的另一个重要来源。根据美国统计，在所有的灾害中，由于人的误操作所造成灾害占62%，而其余的38%为自然灾害。从工程技术上，如何减少误操作，可能要从两个方面入手。首先提高人的群体素质，即提高管理水平、技术水平以及群体的道德水平，如敬业精神、合作精神、刻苦钻研的精神等。其次，加强第三方监督，人总会犯错误，有时人或一个群体很难发现、纠正自身的错误，第三方监督显然是必要的。误操作因素可分为设计、施工、运营和维护等四个方面。其事故树如图3-5所示误操作失误设计误操作施工误造作运营误操作维护误操作危险识别方法管道超压可能性安全系统情况材料的选择

22、控制设计第三方监督施工单位的选择施工材料的选择施工质量的选择施工质量的监督施工者技术素质操作规程的制定监督及故障防范文件检查计划检查规程检查图3-5 误操作简化事故树3.2长输管道风险评估方法90年代初期到本世纪初，美国的许多油气管道都已应用了风险管理技术来指导管道的维护工作，管道风险管理专家W.Kent Muhlbauer提出的管道风险专家评分法是一种有影响的管道风险评价方法，该评分法第一步是找出发生事故的各种原因，并加以分类；第二步根据历史的记录和现场调查依据制定的评分标准加以评分；第三步是把以上的评分得数相加；第四步是根据输送介质的危险性及影响面的大小综合评定得出泄露冲击指数；第五步是把

23、第三步所得指数与第四步的泄露冲击指数综合计算，最后得出相对风险数。该方法中基本没有客观概率的计算，也没有考虑自然灾害因素的影响。故而，人们对引起管道失效的各种风险因素定量概率计算方法还在不断地研究探索。管道定量风险评价过程如图3-6所示。风险值R=Ri风险因素设计因素自然灾害误操作第三方破坏素腐蚀因素风险概率风险概率风险概率风险概率风险概率风险值R3风险值R2风险值R4风险值R5风险值R1后果计算C介质危险环境和损失5图3-6 长输管道风险评估从图3-6可以看出，对将来可能引发管道事故的原因进行风险辨识，由风险辨识的结果计算出各种风险事件的风险概率，再将后果评估的结果与风险概率相结合，最终得出

24、管道的风险值。3.3 风险敏感性分析在影响风险分析的因素中，可大致分为两类，即可变因素和非可变因素。可变因素是指通过人的努力可以改变的因素，例如操作人员的培训，施工质量等；非可变因素是指通过人的努力也不可能改变或只能有很少改变的，例如沿线土壤性质、沿线的人文状况等。在风险评估中，对每一种管段分析出风险因素，没有达到期望值的因素，为减少该管段的实效可能性和风险性，增加安全性和可靠性，要在这些未达标的可变因素上下功夫，以降低管道的风险。第4章 风险控制在完成管道的风险评价之后，即可根据评价的结果进行分析，找到风险值偏高的各管段以及影响各管段失效的风险值偏高因素，从而提出相应的风险控制措施，以便改善

25、这些不利影响因素，将管道运营的风险水平控制在合理的、可接受的范围之内，达到减少事故发生、经济合理地保证管道安全运营的目的。通常采用的风险控制措施有以下几点。4.1把好设计与施工质量关优良的设计是管道及设备安全运行的前提，但设计不周，尤其是不按设计规范作的设计会带来事故隐患。我国早期的管道施工没有监理制度，多条管道施工过程中没有实施有效的防腐层保护措施，致使管道埋设之前防腐层就受到了损坏。若要提高施工质量，必须制定施工规范，并采取严格的监理制度。4.2提高防腐层质量及加强阴极保护我国早期建设的长输管道多采用改性石油沥青作为防腐层。同国外相比，我国长输管道使用的防腐材料性能尚有不少差距。虽然，近些

26、年里在开发新型防腐材料上下了很大功夫，但在涂敷工艺及设备方面仍有许多问题有待改进、解决。尤其是现场补口技术，它是影响防腐效果的主要因素之一。完善的覆盖层及阴极保护技术是管道防腐蚀的关键，在覆盖层不完善之处，阴极保护尤为重要。4.3加强水工保护的管理长输管道是一种线性构筑物，所经地域具有不确定性和自然条件多变等特点。尤其是地处西北地区的管道，地质环境、地形地貌及水文气象异常复杂，加之人为土体扰动和植被覆盖率较低，冬春季节风沙大，夏季雨水频繁，所有这些因素都对管道安全及使用寿命构成极大威胁。因此，针对特点，因地制宜、科学合理的进心进行管道线路水工保护的管理和设计，使水工保护工程有效的发挥作用，从而

27、减少管道线路事故的发生，降低管道抢、维修费用。科学合理的进行管道线路水工保护的管理和设计，也是管道输送企业降耗增效的重要环节。4.4加大线路维护的投入在建设阶段，长输管道固定资产份额约占60%70%。但在运行过程中，无论是人力、物力还是财力上的投入，都不能与其所拥有的投资份额相比。要扭转这种失调现象，决策层首先应从思想观念上改变重站轻线的思想。根据目前形势，应加大对管道管理的人力投入，选派文化技术素质高、事业心强的人从事管道管理工作。在盗油案件多发地区，应成立相应的反盗机构，与地方法制部门密切协作，加大打击力度，加快管道内检测步伐和防腐层大修进度，加大三穿部位改造，提高长输管道管理领域的科技含

28、量，使其与改造后的站、场相适应，提高管道企业的整体水平。4.5进一步提高管理人员素质人是安全的根本，加强管理，禁止出现违反操作规程操作的现象，进一步提高上岗值班人员的安全意识和责任心，作好职工业务素质培训、技术干部继续教育是保证长输管道安全生产的重要措施。4.6依靠社会力量治理长输管道的安全隐患，必须依靠管道沿线各级地方政府及有关单位，改善与沿线各级政府及相关部门的关系，建立不同形式的联防网络，遏制违章建筑，严禁在管道穿越附近挖沙取土，共同打击破坏管道事件，强化管道安全保护法制宣传，提高沿线人民群众公共安全意识。4.7自然灾害风险措施根据管道沿线地质、地理、地貌、水文、气象环境条件，因地制宜制

29、定防护措施，开展必要的研究，逐步形成管道线路工程抵御不同类型自然灾害的防护规范和标准。频发的管道事故像一记记警钟，不断敲响。随着我国国民经济的发展以及能源结构的转变，管道的分布越来越广泛，仅长输油气管道就有近3万公里，而在建的长输油气管道约7000公里。石油天然气管道作为能源动脉，渗透到中国经济细胞中。在输送能源、造福社会的同时，管道运输的石油天然气具有易燃易爆的特性，面临更加严峻的安全考验。当前抓管道安全，有三个方面的问题特别重要：一是石油企业努力确保资源安全，对于现有和拟建的油气管道应该提供充足的资源保障。保障石油企业的信誉。二是理顺管道安全的管理体系。油气管道的安全涉及到政府、企业、用户诸多方面，虽然都有维护管道安全的责任和义务，但安全管理却要求机构健全，职责明确，分工合作。平时有关方面各司其职，一旦出现管理危急情况，又能联手协作，有序应对。根据管理安全法规与管道运营企业合作确保安全。我国长期将油气管道作为压力容器特种设备对待，安全监管，管道安全管理体制尚待进一步明确，今后仍需要在国家层面、企业层面和社会层面上建立相应的管道安全体系，建立一个畅通无阻的管道安全大通道。三是加强管道立法，依法维护管道，有效减少外来侵害。外来侵害是长期以来对管道本身安全最大的危害因素，诸如打孔盗