油气田在役油气管道风险管理与预警技术

油气田在役油气管道风险管理与预警技术林守江天津市嘉信技术工程公司TianjinGeniusTechnology&EngineeringCo.PipelineRiskManagementTechnology油气管道风险评价管理技术交流一.管道风险管理中的相关概念PipelineRiskManagementTechnology

根据中外学者的观点，风险可定义为损失的不确定性、人为活动消极后果发生的可能性。风险同人们有目的的行为、活动有关，当人们从事各种活动与期望发生不利的偏差时，人们就会认为该项活动有风险。客观条件的不确定性是风险的重要成因，这种不确定性既包括主观对客观事物运行规律认识的不完全确定，也包括事物本身存在的客观不确定。管道风险既包括风险发生的不确定性（或概率），也包括风险导致的后果的严重程度。1.管道风险（Risk）2.管道的风险评价（RiskAssessment）

管道的风险评价技术是30多年来发展起来的管道安全评价技术，是指应用各种风险分析技术，用定性、定量或二者相结合的方式综合度量风险对项目实现既定目标的影响程度，考虑所有风险综合起来的整体风险以及项目对风险的承受能力。

管道风险评价的目的是:综合管道上各种失效风险发生的概率，对可能的风险进行评价，根据得到的风险值，综合考虑各种风险的后果，取得经济投入与可能的失效后果的损失之间的平衡，做出存在的风险是否可以接受，为投入的控制和缓解风险方案的决策提供依据。3.管道的风险管理（RiskManagement）

管道风险管理是指在管线运营及维护环节中，为预防事故的发生及降低风险的水平而进行的计划、协调、控制、监督和组织工作。

完整的管道风险管理过程包括风险识别、风险评价、风险控制与应对、风险监控四个部分，是一个闭合系统。对风险进行识别、评价、提出风险控制与应对方案后，随着风险应对计划的实施，风险会出现许多变化，应对变化及时反馈，进行新的风险估计和评价，从而调整风险应对计划并实施新的风险控制计划。4.基于风险的管道检测（RBI）

基于风险的检测（Risk-basedInspection），是将检测重点放在高风险和高后果的管段上，而把适当的力量放在低风险部分。在给定的检测条件下，基于风险的检测更有利于降低管道风险。

美国

API

已颁布了APIRP580标准。管道检包括内检测和外检测技术。GE/PII、TWI等对不同类型的管道缺陷，开发出多种智能内检测设备和技术。在不具备内检条件时，可以选用外检测技术（又称直接评价DA技术），包括

PCM、DCVG、CIPS等技术，以及开挖后，对管体缺陷进行检测的超声、射线等无损检测技术。管道检测技术：常用方法、配合使用皮尔逊/人体电容法杂散电流干扰检测完整性管理

应用标准：ASMEB31.8S-2004输气管道完整性管理标准API1160-2001危险液体管道系统完整性的管理完整性管理(IntegrityManagement,IM)技术面向管道全生命期，覆盖设计、建设、运行等三个阶段。IM是指：管道运行单位对管道的潜在风险因素不断地进行识别和评价，并依据评价结果采取相应的风险控制和减缓对策，将风险始终控制在一个合理和可以接受的水平。从实用的角度，完整性管理所采用的关键技术包括失效分析及失效案例库的建立、风险评价技术、管道检测技术、适用性评价技术、机械设备故障诊断技术、地质灾害评估技术、地理信息系统（GIS）的建立等。完整性管理的实施流程

6.管道适用性评价（FFS）

适用性评价(FitnessForService)是对含有缺陷的管道是否继续使用以及如何使用的定量评价，对有缺陷管道的未来发展、管道的检测周期以及维修周期等重要参数做出定量评价。管道的适用性评价包含了多个工程范畴：应力分析、材料工程、无损探伤、剩余强度、寿命预测、概率分析等方面。FFS是近年来发展起来的一项新技术。2007年API联合ASME修改完善原有标准,发布了API579-1和ASMEFFS-1。通过适用性评价，允许在一定条件下使用带缺陷的管道，可延长管道使用寿命，减少更新数量，提高投资效益。外腐蚀直接接评价（ECDA）内腐蚀直直接评价价（ICDA）应力腐蚀蚀直接评评价（SCCDA）7.管道腐蚀蚀的直接接评价（（DA）管道腐蚀蚀是威胁胁管道完完整性的的主要因因素之一一，有效效地控制制腐蚀是是建立在在有效的的检测手手段可准准确的评评价方法法之上的的。直接接评价（（DirectAssessment）是对不不能进行行内检测测或以外外腐蚀为为主的管管道，通通过间接接检测手手段采集集数据，，评价管管道的各各种腐蚀蚀，进而而得出管管道完整整性信息息是十分分有效的的。管道道的腐蚀蚀直接评评价是一一个周而而复始的的循环过过程。一一般包含含四个步步骤：预预评价、、间接检检测、直直接检查查和后评评价的过过程。8.外腐蚀直直接评价价（ECDA）ECDA--PipelineExternalCorrosionDirectAssessment国际标准准：NACESP0502-2008国内标准准：SY/T0087.1-2006钢制管道道及储罐罐腐蚀评价标准准--埋地钢质质管道外外腐蚀直直接评价价对于埋地地钢质管管道而言言，ECDA评价方法法是管道道完整性性评价方方法中最最为重要要的组成成部分。。相比之之下，ECDA评价方法法一般采采用常规规检测手手段易于于获得管管道的腐腐蚀相关关数据，，其评价价结果具具有较大大参考价价值。具具有成本本低、对对管道条条件要求求不高，，易于实实施等优优点。二.在役油气气管道风风险管理理技术发展展趋势PipelineRiskManagementTechnology1.国外技术术的发展展历史和和现状1970年代开始始应应对腐蚀蚀威胁、、延长使使用寿命命、减低低维护费费用，开开始了油油气长输输管道风风险评价价的研究究和实践践。1985年美国国发表表《风险调查查指南》1992年WKM总裁米米尔鲍尔尔发表表《管道风险险管理手手册》2004年《管道风险险管理手手册》出版第三三版加拿大从从上世纪纪90年代初开开始油气气管道风风险评价价和风险险管理技技术方面面的研究究工作。。英国煤气气公司开开发TransPipe软件包英国TWI公司开发发RISKWISETM、LIFEWISETM以及PIPEWISETM1.国外技术术的发展展历史和和现状国外将风风险分析析应用到到管线维维修和管管理过程程中已经经取得了了巨大的的经济效效益和社社会效益益。如美美国Amoco管道公司司1987年以来采采用风险险评价技技术管理理所属的的油气管管道和储储罐，已已使年泄泄漏率由由1987年的工业业平均泄泄漏率的的2.5倍降到了了1994年工业平平均泄漏漏率的1.5倍；同时时，使该该管道公公司每次次发生泄泄漏的支支出降低低到1993年工业平平均数的的50%，从而使使管道公公司在1993年取得了了创纪录录的利润润水平。。从技术的的发展过过程上看看，国外外管道风风险评价价技术的的研究三三个阶段段，即：：定性评评价、半半定量评评价、定定量评价价。1.国外技术术的发展展历史和和现状1）定性评价价阶段（QualitativeRiskAnalysis）其主要作作用是找找出管道道系统存存在有哪哪些失效效危险，，诱发事事故的各各种因素素以及这这些因素素产生的的影响程程度，在在何种条条件下会会导致管管道失效效，最终终提出控控制的措措施。特点：不不必建立立精确的的数学模模型和计计算方法法，评价价的精确确性主要要取决于于专家经经验的全全面性、、划分影影响因素素的细致致性、层层次性等等。方法：风风险检查查表（CL)，预先危危害性分分析（PHA)，危险和和操作性性分析（（HAZOP)，故障树树分析法法（FTA）等。操作作简单，，实用性性强，但但是评价价结果带带有很强强的主观观性。应用时间间：上世世纪七十十年代中中后期至至九十年年代前期期。1.国外技术术的发展展历史和和现状2）半定量评评价阶段段（Semi-QuantitativeRiskAnalysis）以风险的的数量指指标为基基础，对对损失后后果和事事故发生生概率按按权重值值各自分分配一个个指标，，将对应应事故概概率和后后果指标标进行组组合，形形成相对对风险指指标。最最具代表表性的是是肯特模模型，国国内外大大多数风风险评价价软件都都是基于于其基本本原理进进行编制制的。应用时间间范围是是上世纪纪八十年年代末至至九十年年代后期期。由于于半定量量风险评评价模型型兼有评评价指标标设计全全面、合合理；操操作简单单、易于于计算机机编程，，便于实实施；可可靠性和和精确度度较高；；结果的的可解释释性强等等优点，，所以至至今仍在在国外一一些管道道公司的的风险评评价实践践中广泛泛应用。。1.国外技术术的发展展历史和和现状3）定量评价价阶段（QuantitativeRiskAnalysis）目前国外外管道风风险评价价界正在在大力研研究的评评价技术术，是管管道风险险评价的的高级阶阶段。基基于对失失效概率率和失效效结果的的直接评评价，通通过预先先给失效效概率和和对事故故损失后后果确定定一个具具有明确确物理意意义的单单位，并并将产生生失效事事故的各各类因素素处理成成随机变变量或随随机过程程，对单单个事故故概率的的计算得得出最终终事故的的发生概概率，然然后再结结合量化化后的事事故影响响后果，，计算出出管道的的风险值值。评价方法综合合运用结构力力学、断裂力力学、化学腐腐蚀等各种工工程理论，其其评价结果是是最严密和最最准确的。评评价的结果还还可以用于对对安全、成本本、效益的综综合分析，这这一点是前两两类方法都做做不到的。1.国外技术的发发展历史和现现状3）定量评价阶段段（QuantitativeRiskAnalysis）目前，已逐渐渐趋于成熟并并在国外管道道风险管理实实务中应用。。有代表性的的定量评价方方法大体上有有如下三种：：（1）按照腐蚀和和泄漏理论将将管道某处的的泄漏率与““有效泄露距距离”结合为为“管道的危危险长度”作作为对管道事事故损失后果果的测度，将将其与该处失失效率的乘积积在管道一定定长度上作积积分得到管道道对外界公众众的风险值。。（2）在管道风险险评价中引入入多属性效用用函数理论（（MAUT），将不同管管道管理者和和专家对于同同一管道的同同一属性风险险可能有不同同的风险偏好好考虑到管道道风险评价中中去，分别使使用三种负效效用函数作为为管道事故对对HSE三个方面带来来损失后果的的测度。（3）由断裂力学学中的判据结结合管道参数数(壁厚、管径、、拉伸强度等等)构造状态函数数，通过模拟拟得出断裂失失效概率并研研究腐蚀和剩剩余应力的关关系。2.国内技术的发发展现状管道风险评价价研究工作起起步较晚。1995年引入管道风风险指数评分分模型。此后后，风险分析析和评价在安安全性评价中中的应用研究究才开始得到到部分油田企企业和科技人人员的重视。。1995年12月四川石油管管理局根据四四川天然气管管线的实际情情况提出了管管线风险检测测和评价的整整改程序；西西南石油学院院于1994年开始针对管管道局所属鲁鲁宁线了安全全性和剩余寿寿命评价，初初步引用了风风险技术，2000年研制开发了了输气管线风风险评价软件件。故障树分析方方法在我国研研究较多，但但由于油气管管道故障树构构造复杂，由由于缺乏历史史数据积累，，造成事件概概率无法精确确得知，限制制了应用。2.国内技术的发发展现状目前应用最多多的仍是肯特特风险指数评评价模型。2001年乌鲁木齐市市天然气管道道工程便是肯肯特指数评价价模型对整条条管道风险的的一次完整运运用。西气东输管道道实施完整性性管理于2005年开始实施。。在地质灾害害风险、第三三方风险评估估、腐蚀控制制及地质灾害害监测等方面面取得了很多多成果。我国国还处于初期期的发展阶段段。与国外的的差距主要表表现在：1）风险评价技技术基本上均均处于半定量量水平上，主主要采用的是是肯特指数评评价模型，评评价项目和依依据是专家的的判断，评价价的精确性取取决于经验的的全面性、划划分影响因素素的细致性、、层次性以及及权值分配的的合理性。2.国内技术的发发展现状2）长期以来，，我国管道工工业的发展缺缺乏大量基础础研究、统计计资料和实测测数据支持，，近些年才建建立起管道信信息数据库，，但是数据采采集和完善积积累需要一个个相当长的时时间。3）评价方法本本身的定量化化水平不高，，对于众多模模糊性的因素素和评价信息息认识和处理理准确性不足足，造成评价价结果与客观观实际间存在在很大偏差。。国内管道风险险管理的技术术方面的文献献多集中在长长输油气管道道，有关油气气田管道风险险的较少。国国内部分油气气田，如塔里里木油田开展展了以腐蚀监监测为主的油油气管道风险险监测工作，，并开始开发发相关的管理理系统和软件件。3.相关标准情况况美国管道完整整性和腐蚀控控制、检测和和评价的主要要标准有：API579-1/API579-2007Fitness-for-Service标准（Second）ASMEB31G-1991(R2004)ManagingSystemIntegrityofGasPipelinesAPIStd1160ManagingSystemIntegrityforHazardousLiquidPipelinesNACESP0106-2006InternalCorrosionControlinPipelinesNACESP0169-2007ControlofExternalCorrosiononUndergroundorSubmergedMetallicPipingSystemsNACESP0204-2008（SCCDA）、SP0206-2006（ICDA）NACESP0502-2008（ECDA）PipelineExternalCorrosionDirectAssessmentMethodologyNACESP0208-2008InternalCorrosionDirectAssessmentMethodologyforLiquidPetroleumPipelines3.相关标准情况况近年来我国加加快了管道规规程和标准的的步伐，目前前管线检测评评价的标准有有：SY/T0087.1-2006《钢制管道及储储罐腐蚀评价价标准—外腐蚀直接评评价》SY/T6151-1995《钢质管道管体体腐蚀损伤评评价方法》；SY/T6186-2007《石油天然气管管道安全规程程》GB/T19285-2003《埋地钢质管道道腐蚀防护工工程检验》GB/T21246-2007《埋地钢质管道道阴极保护参参数测量方法法》SY/T6477-2000《含缺陷油气输输送管道剩余余强度评价方方法-体积型缺陷》关于管道完整整性的管理标标准：SY/T6648-2006危险液体管道道的完整性管管理SY/T6621-2005输气管道系统统完整性管理理4.油气管道安全全管理和风险险评价技术的的发展趋势1）相关标准日日趋完善。国外APISP579-1/ASMEFFS-12007、ASMEB31.8S-2004、NACESP0502-2008等一批国际新新标准之后，，我国管道行行业的相关标标准得到了很很快的发展。。SY/T6621-2005输气管道系统统完整性管理理、SY/T6648-2006危险液体管道道的完整性管管理、SY/T0087.1-2006埋地钢制管道道外腐蚀直接接评价等。通过制定和执执行这些规范范，如在西气气东输管道的的完整性管理理实践，大大大提升了我国国管道行业运运行管理、风风险评价的技技术水平。4.油气管道安全全管理和风险险评价技术的的发展趋势2）智能化内检检测技术、DA技术使评价结结果更为准确确将不同检测技技术的结合，，有力地推进进内检测技术术的进步。内内检测器向高高清晰度、GPS和GIS技术一体化高高智能方向发发展。结合漏漏磁通法与超超声波法的管管内智能检测测装置，应用用效果良好。。采用超声技术术和基于光学学原理的无损损检测技术能能较容易地实实现管壁缺陷陷的直观显示示。三维图像像直观显示缺缺陷在内检测测上的应用，，使得检测结结果更全面、、更清晰、更更准确。外检测方法结结合多种检测测技术，应用用适用性判据据，可实现针针对不能进行行内检测的管管道进行腐蚀蚀直接评价，，根据检测结结果进行缺陷陷评价，制定定缺陷维修方方案,提高管道完整整性的管理水水平，为管道道的安全运行行提供了最有有力的保证。。4.油气管道安全全管理和风险险评价技术的的发展趋势3）GIS等信息技术的的应用，可对对更加复杂系系统进行管理理GIS系统与完整性性管理相结合合，极大地提提高了管道可可视化管理能能力。评价数数据库包括施施工年限、涂涂层类型、运运行期检测数数据及基线检检测数据等，，通过将各类类空间数据（（地形、地貌貌、建筑、道道路、管线等等）以及描述述空间特征的的属性数据通通过计算机进进行输入、存存贮、查询、、统计、分析析、输出的一一门综合性空空间信息系统统。同时，基基于企业网络络、数据库管管理，运用图图形图像学、、多媒体技术术等最新科技技成果，能共共享多部门之之间的数据，，对多时态的的空间信息能能做出生动、、直观的描述述，并能运用用各种数学手手段进行辅助助决策，极大大地提高管道道安全运营的的能力。4.油气管道安全全管理和风险险评价技术的的发展趋势4.油气管道安全全管理和风险险评价技术的的发展趋势三.在役油气管道道风险管理技术简介PipelineRiskManagementTechnology1.在役油气管道道的风险管理理技术完整的风险管管理全过程应应包括风险识识别、风险评评价、风险控控制与应对、、风险监控四四个部分，而而且整个风险险全过程应是是一个闭合系系统，即对风风险进行识别别、评价、提提出风险控制制与应对方案案后，随着风风险应对计划划的实施，风风险会出现许许多变化，这这些变化的信信息应及时反反馈，风险管管理者才能及及时地重新对对新情况进行行风险估计和和评价，从而而调整风险应应对计划并实实施新的风险险应对计划，，只有这样循循环往复，保保持风险管理理过程的动态态性才能达到到风险管理的的预期目的。。2.管线线系系统统风风险险的的量量化化分分析析法法定量量风风险险评评价价是是对对设设施施或或作作业业活活动动中中发发生生事事故故的的概概率率和和后后果果进进行行分分析析和和定定量量计计算算，，将将计计算算出出的的风风险险值值与与风风险险管管理理标标准准相相比比较较，，判判断断风风险险是是否否可可接接受受，，并并提提出出控控制制风风险险的的措措施施建建议议。。定量量风风险险评评价价主主要要回回答答四四个个问问题题：：即即评评价价对对象象可可能能会会出出现现什什么么问问题题，，意意外外事事件件发发生生的的概概率率有有多多大大，，后后果果会会怎怎么么样样，，该该意意外外事事件件的的风风险险是是否否可可以以接接受受。。2.管线线风风险险的的量量化化分分析析法法--风险险值值的的计计算算模模型型单项项事事故故的的风风险险值值：：设以以Ri为第第i种事事故故的的风风险险值值，，Pi为第第i种事事故故出出现现的的概概率率（（或或频频率率））；；Ci为第第i种事事故故的的后后果果损损失失，，则则：：Ri=Pi×Ci（i=1,2,……7）对于于油油气气管管线线来来说说，，事事故故通通常常可可分分成成：：外外腐腐蚀蚀、、内内腐腐蚀蚀、、第第三三方方破破坏坏、、土土壤壤移移动动、、设设计计（（材材料料））因因素素、、系系统统安安全全因因素素及及应应力力腐腐蚀蚀裂裂缝缝等等7类。。某段段管管段段的的某某项项事事故故的的风风险险值值：：设整整个个管管线线系系统统共共划划分分成成m段，，而而第第j段管管段段的的第第i项事事故故的的风风险险值值为为Rij，则则：：Rij=Pij×CijPij为第第j段管管段段的的第第i项事事故故的的概概率率；；Cij则为为该该段段出出现现第第i项事事故故后后的的后后果果损损失失。。整个个管管线线系系统统的的总总风风险险值值：：设以以Rs代表表此此总总风风险险值值。。当当管管线线共共划划分分成成m管段段时时，，则则：：2.管线线风风险险的的量量化化分分析析法法--风险险可可接接受受标标准准国际际上上，，常常用用的的风风险险可可接接受受标标准准有有风风险险矩矩阵阵和和最最低低合合理理可可行行原原则则(ALARP原则则)。在定定量量风风险险评评价价中中，，ALARP原则则设设定定了了风风险险容容许许上上限限和和下下限限，，将将风风险险分分为为三三个个等等级级。。位位于于上上限限之之上上的的风风险险，，不不能能接接受受；；位位于于下下限限之之下下的的风风险险，，可可以以接接受受；；中中间间称称为为ALARP区域域，，应应在在经经济济、、可可行行的的前前提提下下采采取取措措施施尽尽可可能能地地降降低低这这一一区区域域的的风风险险水水平平。。3.肯特特风风险险评评价价模模型型--模型型的的基基本本假假设设独立立性性--模型型中中影影响响管管道道风风险险的的各各个个因因素素是是各各自自独独立立的的，，每个个因因素素各各自自独独立立影影响响管管道道风风险险，，总总风风险险评评分分为为各各独立立因因素素评评分分的的总总和和。。最坏坏状状况况--用肯肯特特风风险险评评价价模模型型评评价价管管道道风风险险时时，，应以以最最坏坏状状况况为为基基准准。。相对对性性--评价价模模型型评评价价分分数数是是一一个个相相对对概概念念。。如如某某段段管管道道评价风险险数高于于其他管管段，则则表明其其安全性性相对高高。主观性假假设--评价模型型评分的的方法及及分值是是人为制制定的，，主观色彩不不可避免免。分数限定定假设--风险评价价模型中中各项目目所限定定的分数数最高值值反映了该该项目在在风险评评价中所所占位置置的重要要性。3.肯特风险险评价模模型--模型评价价步骤和和基本框框架肯特指数数评价模模型将风风险评价价指标分分为腐蚀蚀、第三三方破坏坏、操作作不当和和设计因因素四个个方面共共60多个变量量，通对对管道运运行期间间发生事事故的统统计，可可以对管管道的风风险概率率和后果果进行定定量的评评价。同时，模模型中的的风险变变量不是是一成不不变的，，设计者者强调应应用者可可以也应应该根据据应用环环境的实实际，对对模型中中的考虑虑风险因因素及分分配的权权重做出出必要的的调整。。以适应应评价对对象的特特定环境境。3.肯特风险险评价模模型--评价模型型的风险险因素3.肯特风险险评价模模型--评价模型型的风险险因素4.管道的适适用性评评价技术术管道发生生腐蚀后后，其管管道剩余余强度、、剩余寿寿命、可可靠性以以及安全全性等发发生了何何种变化化，在保保证管道道安全可可靠性的的同时，，如何经经济安全全地运行行，需要要进行含含缺陷管管道作适适用性评评价。它它是在管管道腐蚀蚀影响分分析（腐腐蚀机理理、腐蚀蚀程度、、腐蚀速速率和缺缺陷尺寸寸确定））基础上上以剩余余强度计计算的方方式进行行的。1）管道实实用性评评价的技技术方法法对含有缺缺陷管道道是否继继续使用用，以及及如何继继续使用用、检测测及维修修周期做做出定量量的评价价。评价价内容主主要包括括：管道道失效分分析、管管道的剩剩余强度度评价、、剩余寿寿命预测测、可靠靠性分析析以及风风险管理理等四大大部分，，是以现现代断裂裂力学、、弹塑性性力学和和可靠性性理论为为基础的的严密而而科学的的评价方方法。4.管道的适适用性评评价技术术2）适用用性评价价的实施施结果包括定量量检测管管道的缺缺陷，依依据严格格的理论论分析判判定缺陷陷对安全全可靠性性的影响响程度，，对缺陷陷的形成成、扩展展及构件件的失效效过程、、后果等等做出判判断。最最后可按按4种情况分分别处理理：（1）对安全全生产不不造成危危害的缺缺陷允许许存在；；（2）对安全全性虽不不造成危危害，但但会进一一步发展展的缺陷陷要进行行寿命预测，并并允许在在监控下下使用；；（3）若含缺缺陷构件件降级使使用时可可保证安安全可靠靠性要求求，可降降级使用用；（4）含有对对威胁可可靠性缺缺陷的构构件，应应立即采采取措施施，返修修或停用用。适用性评评价是对对质量控控制标准准的必要要补充和和完善，，在保证证安全的的情况下下，可获获得巨大大的经济济效益。。4.管道的适适用性评评价技术术3）适用用性评价价的评价价方法（1）失效评评价图（（FailureAssessmentDiagram）评价方方法将评价点点描于失失效评估估图（FAD）上。每每一点的的位置是是施加载载荷条件件、缺陷陷尺寸、、材料性性能的函函数。如如果评价价点位于于失效评评价图的的坐标轴轴和失效效评价曲曲线所构构成的区区域，认认为结构构安全。。反之，，如果评评价点落落在是失失效评价价曲线外外侧，则则结构可可能不安安全。采采用描绘绘不同裂裂纹尺寸寸的一系系列评价价点也可可用来确确定极限限缺陷尺尺寸。由由这些评评价点构构成的曲曲线与失失效评价价曲线交交截点所所对应的的缺陷尺尺寸即为为结构的的极限缺缺陷尺寸寸。4.管道的适适用性评评价技术术3）适用用性评价价的评价价方法（2）概率断断裂力学学评价方方法概率断裂裂力学是是断裂力力学与可可靠性理理论的工工程应用用和相互互渗透的的结果，，研究当当应力、、强度、、缺陷尺尺寸及环环境因素素为随机机变量时时，结构构在给定定寿命下下破坏概概率和可可靠度。。国际上发发展的以以概率断断裂力学学为基础础的适用用性评价价方法有有美国空空军提出出的飞机机结构抗抗疲劳开开裂的耐耐久性评评价方法法，英国国Rolls-Roys公司用于于航空发发动机的的数据库库方法；；美国西西南研究究院（SWRI）的应力力下随机机结构的的数值评评价（NESSUS）等等。。当前适适用性评评价方法法研究的的热点之之一是概概率断裂裂力学的的应用。。4.管道的适适用性评评价技术术适用性评评价方法法的典型型流程4.管道的适适用性评评价技术术4）适用性评评价方法法的技术术进展经济性的的适用性性评价方方法。具具有代表表性的有有：（1）1988年CEGB-R6含有缺陷陷的结构构完整性性的评价价（2）1990年国际焊焊接协会会（IIW）焊接结结构适用用性评价价指南（3）1991年英国BSI-PD6493焊接结构构缺陷可可接受性性评价方方法（4）1995年ASME-B31G确定腐蚀蚀管线的的剩余强强度的手手册（5）1995年ASME–SectionXI核电站构构件在役役检测规规范（6）2007年APIRP579炼油与石石化装备备适用性性评价推推荐做法法这些方法法主要是是针对裂裂纹型缺缺陷的安安全评价价方法。。多数采采用了实实效评价价图（FailureAssessmentDiagram）技术。。5.管道评价价技术的的小结目前常用用的评价价方法为为：完整整性评价价、风险险评价、、适用性性评价相同点点：目的相相同：：都是是为了了保证证管道道的安安全运运行流程相相同：：基于于历史史数据据，找找出可可能的的薄弱弱环节节，，进行行检测测，再依照照某一一模型型进行行评价价，得得出结结论。。不同点点：应用点点不同同：风风险针针对在在役管管道的的某个个时段段的所所有可可能的的项目目；适用性性针对对有缺缺陷的的在役役管道道，考考虑运运行条条件；；完整性性在全全生命命期，，针对对管道道全面面的运运行环环境。。侧重点点不同同：风险评评价侧侧重于于管道道失效效概率率，考考虑失失效的的后果果；适用性性侧重重于管管道的的管体体状况况，以以剩余余强度度为主主；完整性性考虑虑全面面，侧侧重于于管道道处于于完整整状态态的考虑，，以保保证管管道的的长期期安全全运行行。6.管道的的管理理技术术的小小结—完整性性6.管道管管理技技术的的比较较6.管道管管理技技术的的比较较在役管管道管管理的的技术术可分分为两两类：：一是是以完完整性性评价价技术术为核核心的的完整整性管管理，，二是是以风风险评评价技技术为为核心心的风风险管管理。。两类类方法法思路路相同同：识识别/检测->评价->措施，，并且且都需需要检检测，，但完完整性性管理理针对对的是是管道道全部部运行行因素素，考考虑的的是保保证管管道持持续运运行的的需要要；风风险管管理针针对管管段整整体中中有风风险的的项目目，考考虑失失效后后果，，基本本方法法是计计算失失效概概率。。两类类方法法有逐逐渐融融合到到完整整性管管理的的趋势势。完整性性管理理是一一种主主动预预防的的管理理方法法，是是先进进管理理经验验的总总结提提炼，，已被被国际际上众众多管管道公公司所所采用用。此此外，，完整整性管管理十十分注注重管管理过过程的的持续续性，，强调调在管管线生生命期期的设设计、、建造造、运运行直直至报报废等等各个个阶段段都要要进行行持续续不断断地管管理。。而风风险评评价主主要是是在管管道运运行期期间，，更注注重管管道当当前的的安全全状况况。强强调对对当前前管道道可能能存在在的风风险进进行识识别、、风险险评价价，对对不同同的风风险及及后果果应用用风险险接受受判据据，采采取有有针对对性的的风险险控制制措施施，使使风险险减低低到可可以接接受的的程度度。6.管道管管理技技术的的比较较6.管道管管理技技术的的比较较适用性评价完整性性评价风险评价四.在役油油气管管道风风险管管理案例介介绍PipelineRiskManagementTechnology1.西气东东输管管道完完整性性管理理管道完完整性性管理理实施施概况况：1）建立立了完完整性性管理理规范范，编编制了了完整整性管管理文文件体体系。。2）建立立完整整性管管理信信息平平台整合了了地质质灾害害风险险评估估、管管道本本体腐腐蚀管管理等等软件件，具具有管管理所所有的的现状状及历历史数数据的的能力力，可可提供供三级级应用用分析析。3）开展展了管管道风风险评评估完整性性管理理于2005年开始始实施施。过过程中中，在在地质质灾害害风险险评估估、第第三方方风险险评估估、管管道本本体腐腐蚀控控制及及地质质灾害害监测测等方方面取取得了了很多多成果果。评评价工工作分分三个个阶段段。初步评评估。。识别高高风险险管段段详细的的风险险评价价和确确定降降低风风险的的方案案。1.西气东东输管管道完完整性性管理理通过上上述工工作，，可以以得到到以下下成果果：可对管管道各各段因因破坏坏可能能产生生的后后果进进行量量化分分析；；可识别别管道道沿线线对人人员存存在高高风险险的管管段；；可根据据这些些管段段的现现有设设计来来估算算管道道的破破坏频频率；；有助于于准确确确定定高风风险管管段的的风险险度和和风险险度超超过可可接受受标准准的管管段；；对所识识别的的不可可接受受高风风险的的管段段，选选择既既可以以降低低风险险又可可以实实施的的改进进方案案，对对设计计方案案进行行调整整。对于风风险度度非常常低的的管段段，可可以在在不明明显增增加风风险度度的前前提下下，考考虑降降低施施工与与长期期维护护费用用的方方案。。1.西气东东输管管道完完整性性管理理对西气气东输输管道道进行行风险险评价价，带带来了了如下下益处处：可确定定所设设计的的管道道对邻邻近人人口的的风险险度是是否达达到国国际上上认可可的可可接受受风险险度标标准，，保证证投资资方在在管道道设计计阶段段就达达到国国际安安全标标准；；以最经经济的的设计计方法法最大大限度度地降降低管管道造造成人人员伤伤亡和和中断断供气气的风风险；；当管道道因意意外事事故发发生破破坏时时，业业主可可以证证明管管道安安全问问题在在设计计、运运行阶阶段已已经作作了充充分的的考虑虑，从从而使使业主主在诉诉讼中中得到到法律律保护护；可以在在不降降低管管道安安全性性的条条件下下制定定较经经济的的运行行维护护方案案。2.秦京输输油管管道风风险评评价1）秦京京输油油管道道概况况秦京线线于1975年6月15日建成成投产产，全全长349.19km，管径径Φ529mm，管材材为16Mn螺旋焊焊缝钢钢管，，壁厚厚7mm。外壁壁采用用石油油沥青青玻璃璃布防防腐，，外加加电流流阴极极保护护。全全线设设有秦秦皇岛岛站（（油库库）1座，昌昌黎、、迁安安、丰丰润、、宝坻坻、大大兴输输油站站5座，房房山输输油末末站（（油库库1座），阴极极保护站8座，阀室2座。管道沿沿线穿越河河流40处；跨越大大型河流1条、水渠2处；穿越铁铁路16处，公路63处。全线（（除秦皇岛岛站）采用用先炉后泵泵工艺流程程，输油能能力已由原原来设计的的600X104t/a提高到750X104t/a，可实现分分段和全线线密闭输油油工艺。站站内输油参参数实现自自动采集、、集中控制制，并将各各站主要运运行参数上上传到调度度室。2.秦京输油管管道风险评评价2）秦京输油油管道风险险评价概况况经过30年运行，防防腐层老化化、破损造造成管道大大范围腐蚀蚀。期间用用漏磁变形形和腐蚀检检测设备进进行了全线线检测。发发现管道腐腐蚀比较严严重，有大大量的大面面积腐蚀。。共发现发发现壁厚减减少在3.5mm以上严重腐腐蚀点有16处，壁厚减减少在1.75～3.5mm之间的腐蚀蚀点有59处；此外尚尚有大量的的壁厚减少少在1.75mm以下的轻度度腐蚀存在在。应用腐蚀穿穿孔风险评评价模型，，对检测数数据进行定定量计算当当前秦京线线的风险。。在1998，1999年和2001年对局部腐腐蚀严重的的管段进行行了大修，，对一些缺缺陷进行了了补强修复复，所以在在原有的数数据基础上上应进行了了修正，避避免因此产产生的误差差。2.秦京输油管管道风险评评价2）秦京输油油管道风险险评价概况况评价管线的的腐蚀穿孔孔失效是按按照风险分分段的原则则将管道分分成几段，，对每段的的腐蚀缺陷陷进行统计计分析，得得出每段管管道的腐蚀蚀穿孔失效效概率。根根据腐蚀穿穿孔失效概概率计算模模型，取秦秦京线的参参数如下：：直径529mm，壁厚7mm，屈服强度度388MPa，许用应力力288MPa，根据管道道平均承压压，腐蚀缺缺陷的最大大允许深度度5.6mm。缺陷的尺尺寸以及实实际压力数数据已由检检测及仿真真软件计算算得出。由由于秦京线线只进行了了一次内检检测，轴向向和径向腐腐蚀速率只只能进行平平均估计。。2.秦京输油管管道风险评评价3）秦京输油油管道风险险评价结果果由事故树可可知，穿孔孔、断裂为为各自独立立的风险因因素，相加加计算其总总风险。80个管段风险险评价结果果表明，有有29段的风险高高于风险可可接受标准准上限值1×10-3，必须立即即采取有效效措施降低低风险。风风险构成和和按风险由由高到低排排序情况及及其主要原原因。3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理为确管道安安全，Gasunie公司开发了了管道完整整性管理系系统PIMSLIDER。完成存储储、检索和和处理相关关数据，保保证了对管管线进行精精度高，重重现性好，，节省时间间的完整性性分析和风风险评价。。系统的另一一个功能是是应用完整整性数据库库，对管道道实施预先先评价。这这种具有特特征和/或环境条件件的数据检检索功能，，大大增加加访问数据据的范围，，确保评价价过程能够够通过统计计方法来改改进评价的的可靠性，，降低管道道的检测、、维修和开开挖的费用用。在实施预评评价阶段，，使用DA模块可协助助操作人员员收集和分分析需要的的数据，以以确定管道道的当前风风险状况。。经过数据据收集和对对现有数据据的可视化化，确定出出合适的ECDA分区。此外外，收集到到数据被用用来构造与与管道相关关参数SRA模型。3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理在间接检测测步骤中，，用户使用用DA模块存储和和分析地面面方法的检检测数据，，以确定防防腐层缺陷陷的严重性性和位置，，以及管体体腐蚀的可可能性。对对于每种地地面检测技技术，针对对ECDA方法不确定定性的主要要来源，对对遗漏缺陷陷点和虚假假指示的情情况进行统统计，减小小甚至消除除这些不确确定性。在直接检查查阶段，通通过进行有有针对性的的开挖，采采集数据，，评价腐蚀蚀的真实性性。随后，，应用ECDA模块更新有有关检测技技术性能、、缺陷数量量和缺陷点点的腐蚀速速率等内容容及其相关关参数。基基于分析结结果，为每每个管段重重新计算失失效概率，，通过DA模块对完整整性管理提提供数据支支持，确定定是否和如如何采取减减缓措施。。3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理背景：Gasunie在荷兰境内内有约12,000km的高压管线线，1960-1980期间建设。。随着服役役年限的增增加、腐蚀蚀及机械损损伤等原因因，导致防防腐层老化化、管壁减减薄的情况况进一步恶恶化。大约约50%可进行内检检测，2005年开发管线线完整性分分析系统。。3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理PIMSLIDER系统由若干干个功能模模块组成，，以Slider模块为核心心。功能覆覆盖数据管管理（管线线、环境、、事故等数数据）、CP系统的监控控、ILI数据分析、、缺陷评价价、风险的的量化计算算以及经济济因素分析析等诸方面面的全过程程。各模块块的功能是是：SLIDER模块（含Arclib数据库）为为系统的核核心，完成成管道相关关所有数据据的存储及及处理。该该模块主要要用来进行行信息检索索，对数据据间关系进进行追踪查查询。CP专家系统对现有CP系统的功能能和效率进进行分析。。其建模功功能支持工工程师为管管道建设和和调整CP系统时进行行设计。CP专家系统从从Slider中获取数据据。它还对对CP站进行最优优运行的计计算，以保保证CP系统可靠和和高效地运运行。GDLI模块所有过去发发生在Gasunie管线上的管管道事故均均存储在GDLI数据库中，，GDLI模块设计分分析和可视视化的这些些事件。3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理Inpipe内检测数据据处理模块块用于对管道道进行ILI检测所取得得的任何种种类缺陷数数据的分析析。它具有有在管道三三维模型上上，与精确确位置映射射的相关管管道内数据据处理和显显示特性。。支持以ASMEB31G和RSTRENG方法进行管管道剩余强强度。修复专家支持管道缺缺陷的评价价，定义最最为适合的的维修方法法和程序。。对缺陷的的评价可以以是利用由由ILI的缺陷几何何数据，也也可以是使使用间接检检测工具的的原始数据据。对多次次ILI检测，缺陷陷评价可对对不同阶段段数据进行行评价。可可从经济的的角度来优优化检测和和维修的过过程。PSL模块基于“燃气气管道风险险评价PIPESAFE模型”的危危害和风险险评价的软软件包，为为风险管理理的核心。。基于Slider数据库，对对任何管道道进行风险险的量化计计算。还还可以使计计算在管道道上已经采采取措施的的风险减缓缓效果。3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理风险专家系系统该模块是一一个对管段段按风险进进行排队的的工具。完完成风险评评价后，也也用于维护护和检测优优先次序的的排列。基基于的方法法是采用区区分和定量量化威胁和和后果的数数学模型。。威胁的可可能性是基基于操作经经验、专家家判断和行行业经验来来进行定量量的。直接评价模模块DA模块是基于于NACE的ECDA标准并结合合SRA来开发的。。ECDA处理管线基基础数据，，多种现场场检测和评评价等数据据，结合贝贝叶斯统计计的SRA模型，对信息进行行量化处理理。支持管管理者制定定最佳检查查程序，提提升管道可可靠性和节节省检测费费用。针对失效模模式，DA模块对外腐腐蚀的失效效进行建模模。其他失失效模式的的影响则以以常量的形形式加以处处理。最后后将所有的的ECDA分区集成在在一起，计计算管道的的失效摡率率。3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理外腐蚀的模模型与检测测进行外腐蚀蚀直接评价价遵循的是是NACE标准。对于于其他DA方法，如ICDA和SCCDA可将评价模模型加入PIMSLIDER中去。外腐蚀是威威胁管道安安全的重要要原因。当当防腐层存存在缺陷、、CP保护不够，，在杂散电电流、交流流干扰、氧氧化还原菌菌(MIC)、拉伸应力力(SCC)、CP屏蔽或过保保护等情况况下，管体体就有可能能腐蚀。外外腐蚀检测测是管道确确定风险的的重要手段段。3.荷兰Gasunie高压输气管管网风险管管理案例的启示示Gasunie公司开发的的管道完整整性管理系系统，成功功地解决了了不能进行行内检测管管道的风险险管理问题题。从该案案例中得到到的启示是是：大量不能内内检的油气气管道，在在已有管道道历史数据据的基础上上，应用SRA概率率统统计计模模型型可可以以解解决决数数据据不不足足的的问问题题，，对对解解决决油油田田管管道道的的风风险险管管理理的的数数据据来来源源有有着着很很大大的的借借鉴鉴意意义义。。遵照照ECDA规范范，，应应用用间间接接检检测测技技术术（（DCVG/CIPS）可可有有效效地地进进行行腐腐蚀蚀检检测测，，结结合合开开挖挖验验证证可可以以得得到到全全面面的的管管道道数数据据，，用用于于更更新新数数据据库库内内相相关关腐腐蚀蚀等等数数据据，，为为风风险险管管理理奠奠定定坚坚实实的的基基础础。。结合合GIS系统统的的应应用用，，可可以以提提高高管管道道腐腐蚀蚀检检测测数数据据和和风风险险评评价价流流程程的的可可视视性性，，数数据据库库技技术术的的应应用用是是风风险险管管理理的的必必要要基基础础工工具具。。基于于运运行行和和检检测测数数据据，，通通过过风风险险管管理理实实现现管管道道维维修修的的技技术术方方案案制制定定和和辅辅助助决决策策是是可可行行的的，，也也是是今今后后发发展展的的必必然然方方向向。。五.大庆庆油油田田油油气气管管道道风险险管管理理及及预预警警技技术术方案案的的建建议议PipelineRiskManagementTechnology1.油田田油油气气管管道道安安全全管管理理特特点点老油油田田在在油油气气管管道道安安全全管管理理上上的的突突出出问问题题是是：：安安全全与与效效益益的的矛矛盾盾日日益益尖尖锐锐。。一一方方面面，，管管网网系系统统老老化化带带来来维维护护量量的的增增加加和和运运行行成成本本的的上上升升；；出出于于安安全全考考虑虑，，频频繁繁更更新新维维护护致致使使投投资资增增加加。。另另一一方方面面，，控控制制成成本本降降低低投投资资成成为为老老油油田田提提高高效效益益的的主主要要手手段段。。除除此此之之外外，，油油气气田田管管道道与与长长输输管管道道比比较较，，在在风风险险管管理理方方面面，，存存在在以以下下具具体体差差异异：：（1）敷敷设设与与运运行行环环境境比比较较恶恶劣劣，，保保护护状状况况相相对对较较差差。。（2）矿矿区区内内管管道道风风险险对对人人身