第七章-油气管道完整性管理

第七章

油气管道完整性管理1内容提纲1．前言

2．油气管道完整性管理理念的全局性

3．管道建设期间的完整性管理任务

4．管道运行期间的完整性管理任务

5．管道完整性管理方案的科学性及操作实用性

6．总结

2油气管道在运行过程中由于受到来自操作运行参数、周围自然环境和社会环境的不断变化，其完整性总是存在逐渐降低的发展趋势，所有油气管道的事故都是其完整性降低到一定程度的结果。由于管道完整性管理技术从理念上反映了保护油气管道安全的问题实质，所以成为当今世界各国普遍认同的管道安全管理新方法。前言3我们在调查我国多家管道公司应用管道完整性管理技术的实践时发现：缺乏对管道完整性管理技术的全面认识，重视管理文件的制定而忽视管理机制的建立，重视国外技术的引进而忽视结合本国实际自主研发，重视硬件技术的配置而忽视员工的技术培训等现象在大多数公司还表现得相当突出。前言4完整性管理的重要性

随着科技的不断发展，管道完整性管理已经成为全球管道技术发展的重要内容。目前，我国城市高压输配管道很多敷设在人口稠密地区，一旦发生事故，不仅人身伤害和经济损失巨大，而且会造成巨大的社会影响和政治影响，因此必须对城市燃气输配系统安全评价给予高度重视，如何进一步提升管道的安全管理也愈显重要。引入完整性管理能使管道管理依托于信息技术的发展，向以可靠性为中心的完整性管理模式过渡，预防管道事故发生，实现事前预控。5世界各国油气管道发生事故的原因尽管在不同国家所占比例不同，但主要原因基本相同，主要为：外力损伤、腐蚀、材料及施工缺陷。可见管道的完整性不仅仅是一个技术问题，更重要的是一个管理问题，要持续不断地提高整体管理水平。管道完整性管理是国外油气管道工业中的一个迅速发展的重要领域。据统计，全球(包括中国)油气管道的20%～40%达到了设计寿命，需要进行“延寿”管理。进行管道风险评价和完整性评价对管道全寿命周期管理和延长服役期限有重要的意义。67

自2001年完整性管理理念被引入我国油气行业以来，经过几年的推广和应用实践，已成为当前最流行的管道安全管理模式。由于油气管道系统不同于其他工程结构系统，其完整性管理所涉及的环境条件更复杂、风险影响因素更多、事故后果的危害性更大，因而必须从全局的角度来深入理解油气管道完整性管理的基本理念。全局性的把握可以从以下两个方面入手。2油气管道完整性管理理念的全局性8首先从技术层面上，为了能对管道完整性进行科学有效的管理和维护，我们有必要借助数学、力学、计算机科学、地理信息科学以及社会学等多学科相互结合来寻求有助于管道完整性管理的方法论。从自然因素和人为因素两方面宏观地保证评价的完整性，管道风险评价体系的建立必须落实在理论分析和实验研究的基础之上。这样才能既从宏观上保证所考虑管道风险影响因素的全面性，又能从微观上确保风险评价体系层次关系的逻辑严密性。此外，在未来一段时期,地理信息系统(GIS)技术、基础数据库技术、高精度检测技术、多目标决策技术等都即将成为油气管道完整性管理技术发展的新动力。2油气管道完整性管理理念的全局性92油气管道完整性管理理念的全局性其次从管理层面上，完整性管理理念的全局性应体现为管理过程的完整性、资产的完整性（AIM）和决策的正确性三部分。管理过程的完整性是指管理者对管道设计、施工、运行、维护整个过程的完整性管理，它贯穿于管道建设和运行的全寿命过程；资产的完整性管理技术不仅包括干线完整性评价技术，还包括场站可靠性评价、站场的风险评价等技术；无论是何种管理模式，上层决策总是直接影响管理效能的，只有将管道安全与社会因素、环境因素、自身因素联系在一起，然后通过科学评估其综合影响效果才能制定出正确的决策方案。103管道建设期间的完整性管理任务根据1996～1999年美国天然气管道的事故原因统计表明：管道因施工和材料缺陷而引起的事故所占比例逐年增加。管道原始信息资料的缺失更是新老管道完整性管理过程中存在的最大缺陷。当前，我国油气管道建设正处于高速发展的历史阶段，为了提高当前大量新建油气管道的本质安全，应当在管道建设期间引入完整性管理的理念，把对基础信息资料的采集和施工关键环节的质量控制作为管道建设期间完整性管理的重要任务来抓。既为后期完整性管理奠定必要的数据基础，又可以使新建油气管道的本质安全得到应有的提升。113.1基础信息资料的采集图1管道建设期间基础资料的采集流程

铺管时造成的损伤、管道线路调整、静水压试验数据、设计运行压力及安全因子等焊接质量、管段名、管道标志、埋深、阴极保护类型、管道附加保护、附加设备、管道周围地形、土壤种类（砂质土、岩石、粘土等）、土壤理化性质等安装缺陷运输过程造成的损伤管道制造商和生产日期、使用年限、管径和壁厚、钢管等级、涂层类型及状况等管材缺陷动态数据静态数据数据类型失效原因表1管道建设期间基础资料的采集类型123.2施工关键环节的质量控制

采用腐蚀控制技术要具有针对性，找出管道腐蚀特点、原因及程度，通过鉴定和论证才能有的放矢地进行控制，合理采用内防腐、外防腐工艺或选用某种非金属材料。防腐施工过程中影响施工质量的因素众多，主要取决于选择合适的涂层、提高管线表面预处理质量和严格控制涂装工艺过程这三个主要因素。管道防腐

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按照施工程序可分为3个部分：焊前检验、中间检验、焊后检验，整个焊接作业质量受到了焊工素质、焊机、工艺参数、外部环境以及焊条材质等因素的影响，也就是说，把握好人、机、法、环、料五个环节就是提高焊接质量的关键。管道焊接

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因埋设不当而产生管道的失稳、上浮和防腐层破损往往是埋地管道发生失效的主要原因。要想提高埋设质量，必须保证管沟开挖（包括管沟边坡的坡度、沟底宽度和挖掘深度等）、铺管方法、稳管措施以及管沟回填（包括回填土方的土质、最小覆土厚度、土方回填的密实程度以及排水措施等）的质量。管道埋设154管道运行期间的完整性管理任务

4.1运行条件的保障及操作规程遵守

长输管道总是在泵机组以某种组合方法下运行，全线（或区段）密闭、泵机组串联工作则是其基本的运行方式。流量的调节也可以通过改变管道起终点压力、铺设副管、铺设变径管以及管线节流等方式来实现。温度调节（主要对输油管道）可以有效提高介质的输送率，防止出现原油低温凝蜡现象，这是运行条件中不可缺少的一步。164.1运行条件的保障及操作规程遵守

针对长输油气管道我国也颁布了一些宏观管理条例，如1989年颁发的中华人民共和国国务院令第303号《石油、天然气管道保护条例》、2001年8月2日颁发的国务院令第313号《石油天然气管道保护条例》以及2009年5月1日开始实施的国务院令第549号《特种设备安全监察条例》，具体的运行管理规程主要有原中国石油天然气总公司颁布的SY6186-1996《石油天然气管道安全规程》和国家经贸委2000年4月颁发的《石油天然气管道安全监督与管理暂行规定》等，174.2管道环境条件的监测与数据采集因水毁、黄土湿陷、采空、崩塌、滑坡、泥石流、风沙、膨胀土、盐渍土等发生的灾害主要以管道的第三方破坏为主要表现形式图2管道环境分类及主要灾害类型示意图自然环境人工环境水坝、交通设施、电站、油气管道建筑物、公园、绿地、服务设施等主要有空气、水、动植物、土壤、岩石矿物和太阳辐射等管道环境18

与建设期间不同，在管道运行期间的数据采集主要为两方面的因素分析服务：

①环境及地质灾害影响因素分析，包括：区域地质环境、地形地貌、岩组、地质结构、降雨、地表水、地下水、气候变化等空间、时间相关信息；

②管道第三方破坏影响因素分析，包括：人口密度、经济发展程度、社会治安状况、特定场所、违章建筑、附加保护、管道线路标志、管道地面装置等信息。4.2管道环境条件的监测与数据采集19管道维护是一个长期循环的过程，完整性维护决策系统由风险评价、完整性维护决策和实施效果监测三部分组成，其工作流程如图3所示。4.2管道维护决策的合理确定数据采集图3完整性维护决策系统流程205管道完整性管理方案的科学性及操作实用性5.1完整性管理工作的渐进性

5.2决策方法的先进性5.3完整性评价技术的针对性5.4完整性管理工作的全员参与性

主要从以下四个方面进行阐述：215.1完整性管理工作的渐进性

我国在油气管道完整性管理技术的开发研究方面比发达国家晚了将近20年，与国外相比所存在的差距仍需要在今后的应用实践过程中慢慢弥补。我们在学习国外技术的同时不应照搬照抄，应该根据不同的管道运行工况“对症下药”。当前是国内油气管道建设的高峰期，面对众多来自国外的完整性管理文件和评价软件，怎样开展我国油气管道的完整性管理工作仍是一个值得深入探讨的课题。所以，管道完整性管理技术在我国油气管道领域的推广应用，可能是一个不断适应、不断完善的渐进过程。22

完整性管理是一个与时俱进的连续过程，由于管道风险控制是利用风险评价结果对已识别到的危险部位、危害因素进行预防性维护，它对减少油气管道突发性事故十分有效，制定的决策方法具有较好的全局性和前瞻性。此外，管道完整性管理是跨学科的系统工程，因而其决策方法是结合了管道可靠性决策、事故后果决策以及成本决策基本原理后形成的一种综合决策。今后，随着决策理论和信息技术的不断发展，管道完整性管理技术也呈现出借助高精度检测手段、GIS技术和公共基础数据库，建立维护管道安全运行的多目标可视化管理决策系统的发展态势。5.2决策方法的先进性23完整性评价要求对所需评价对象进行风险识别，并通过管线分段来确定高危管段以及划定高后果区以缩小评价范围（针对长输管道尤其重要），评价结果由所编写的各类风险评估技术手册有针对性地落实到实际管道维护中。由于不同地区、不同类型的管道存在各种各样的影响因素差异性，应有针对性地引入考虑特定事故诱因的修正模型，这样才可能使评价的结果最大程度地反映所评价管道的客观实际。要使完整性评价技术有针对性地开展，提高数据收集的效率是前提，选择合理的评价方法和风险可接受性准则是关键，制定一套完善的国家和行业标准是保障。5.3完整性评价技术的针对性

24管道完整性管理是全员参与的整体性的管道维护计划，管道公司内部管理组织结构应当层次清晰，决策层、管理层、执行及操作层、支援层都要有明确的分工，必须强化各级人员的责任意识，提升各自的专业技能，并在整体上形成从管道操作一线到管理层的风险因素呈报、风险预警和风险监控三大系统。使管道公司、地方政府与用户企业和科研单位在维护油气管道运行安全的共同目标下形成了最稳定的“三角联合”。同时通过沿线管道安全知识的宣传和兑现奖惩措施，让广大沿线居民知晓其中利害，动员社会力量，形成全民参与管道完整性管理的良好局面。

5.4完整性管理工作的全员参与性256.总结管道完整性管理技术在我国近十年的应用实践表明，它不仅能够从事故根源上防止油气管道各类安全隐患的继续发展，而且可以从管理理念上提升管道公司的管理水平。国内部分工作开展较好的管道公司的实际效果证明，该技术不仅可以最大程度地减少油气管道的突发性安全事故，而且可以有效地节省管道维护费用。26

总结认为，随着管道完整性管理技术在我国本土化移植工作的深入开展和人们对完整性管理理念认识的逐步加深，通过不断完善管道基础信息数据库、开发适合中国国情的管道检测和评价技术、建立相应的管理法规和技术标准、进一步明确管道公司、地方政府和社会各界在保护油气管道方面的法律义务，管道完整性管理技术在我国油气管道的安全保护方面必将产生更大的经济效益和社会效益。6.总结27

深圳市天然气输配完整性管理简介

深圳市天然气利用工程是广东LNG项目下游的重要配套项目。深圳市输配系统为高压A、次高压A、中压A三级压力级制。一期工程输配系统主要包括门站、天然气调度中心、LNG调峰安全应急气化站、区域LNG气化站、次高压-中压调压站、次高压管道和中压管道。至今已投产运行次高压管道121km，管道范围覆盖龙岗、宝安、罗湖、福田、南山等区。深圳市自2006年8月12日开始分批实施天然气转换，于2008年5月顺利完成了全市部分液化石油气用户的天然气转换工作。28在建的深圳市西气东输二线高压输配系统工程将接收西气东输二线天然气，通过高压管道和调峰、调压设施输送至电厂和城市次高压系统，供应居民和工商业用户。项目包括求雨岭天然气基地、大铲岛门站、迭福门站、平湖调压站、留仙洞调压站以及8座电厂用户专用调压站、149km高压输气管道(设计压力为6.0MPa，管道规格为DN800mm)。建成后该工程还将与未来各种可能供应深圳的气源相连，满足全市天然气供应“多气源、一张网、互联互通、功能互补”的要求。29当前安全生产的严峻形势对城市管道燃气管理提出了新的挑战。随着深圳市天然气输配系统的建设完善，特别是次高压及高压管道的相继建设和投入运行，城市燃气管道的安全管理已经越来越显示出其重要性。城市燃气输配管网长期埋设在地下，受到各种不确定性因素的影响和破坏，会不同程度地出现腐蚀等缺陷，给系统安全带来潜在的巨大危害。一旦发生泄漏、爆炸事故，会给人民生命和财产安全造成严重影响。我们必须寻求国际管道管理的先进经验，结合中国国情，消化、吸收国外先进的管道管理技术理论和方法。30目前存在的问题深圳燃气管道完整性管理仍处于起步阶段，目前存在的主要问题如下：①在基础竣工数据收集和运行数据积累方面距完整性管理的要求还存在较大的差距。②在管道检测和修复方面尚未建立全面的完整性管理技术方案和标准。如：无法通球的支线管道和穿越管道缺陷和防腐层检测、杂散电流影响区域管道阴极保护系统的改善和排流等。③尚未建立全面的管道风险评价和完整|生评价体系。31管道完整性管理的实施步骤由于管道完整性管理内容涉及管道设计、施工、运行、监控、维护、更换等全过程，内容繁多，涉及面广，是一个系统工程。因此集团公司成立了领导小组，下设跨公司、跨部门的人员组成的工作小组来推进此项工作。管道完整性管理总体分两步走：①编制完整性管理的程序体系文件，从施工环节规范数据采集的流程和要求，完善已运行管道的数据积累，依托GIS平台完善数据管理，建立管道数据管理平台，系统地开展风险因素的识别。②在数据积累的基础上建立风险评价和完整性分析模型，开发分析软件，进行管道完整性评价，指导管道安全运行和建立风险防范体系，实现事故的提前预控。32实施管道完整性管理的总体方案基于公司管道管理的实际，拟从完整性管理初步建立的步骤出发，先行导入动态完整性管理理念，利用各类数据的积累，检查分析出各类危险有害因素对管道潜在的影响。并在后期进一步进行风险评估、完整性评价，根据评价结果制定响应计划、选择减缓措施及确定检测时间间隔，以形成循环改进、定期数据更新及再评价的完整性管理体系33建立燃气管道完整性管理体系框架文件完整性管理体系框架文件是实施管道完整性管理的重要前提和实施完整性管理的指南。其包括公司完整性管理状况调研、完整性管理体系方案设计、完整性管理体系文件的开发与应用。完整性管理体系框架文件的开发目标是通过对燃气管道安全管理要求的分析和完整性管理的需求分析，研究建立一套适合我公司天然气管道完整性管理体系的标准方法和规范要求。完整性管理体系适用于指导燃气管道运行管理。主要内容为：完整性管理体系框架设计、完整性管理流程及文件体系标准、完整性管理体系实施标准规范。34建立管道完整性管理系统信息平台管道完整性管理系统主要内容为：①线路管道完整性管理系统：地理信息系统的建设；基于管道地理信息平台的风险评价与完整性评价系统，包括风险评价模型、完整性评价模型等。②厂站完整性管理系统：三维厂站数据管理子系统，厂站定量风险评价子系统。③应急管理系统：应急处置方案，应急管理。35就天然气管道系统这一整体而言，需要结合我公司现有的地理信息系统进行完善，分步实施。第一步实现数据的采集，进行管理流程的梳理，实现数据的采集和入库功能，开展风险因素识别分析，初步搭建数据管理平台。第二步开展线路风险评价、完整性评价模型的开发和利用，进行风险评价。第三步开展厂站完整性平台开发，完善应急抢险指挥功能，实现风险评价、应急处置、指挥一体化的功能。实现管道完整性管理信息共享平台可以定位在两个方面：一是实现天然气管道各业务部门的风险管理功能，通过它实现各级部门与基层间的完整性管理信息共享；二是作为天然气管道应急指挥平台，通过它对风险与应急数据库进行优化与智能化处理。管道完整性管理信息平台见图。3637管道完整性管理系统是个较复杂的系统一方面必须从技术层面上进行信息数据的分析、资源优化分析处理、信息输出来实现空间数据的共享、融合。另一方面须建立一套完整的风险、完整性与应急数据组织标准、数据维护标准、数据管理标准来保证系统平台的正常运行。38完整性数据的收集及阶段要求①管道工程数据收集管道施工阶段管道工程数据的收集是后期实施数据积累并进行完整性管理工作的数据基础，例如对于焊口、阀门、弯头、绝缘接头、穿跨越入土点、地质变化点、标志桩、阴极保护桩、地下障碍物的位置及相关的图片记录等。本次结合完整性管理的实施，在2009年西气东输二线高压管道施工阶段提出《管道工程数据收集规范》，并在后期管道建设招投标、施工中实施。39

②管道运行数据的收集现阶段已投入运行的次高压天然气管道，由于施工阶段部分数据的不完善，通过实施各类检测工作，完成基础数据的补缺工作。③管道完整性管理信息(数据)收集其来源有管道装置图、走向图、航拍图、原始施工图、运行管理计划、应急处置计划、操作规范标准，还包括专家对某事件达成共识所量化的经验值。40管道风险评价在管道使用寿命期间，风险评价的开展，可预先提出风险因素所在，并根据提出的因素，准确评估可能造成的损失和后果，以此作为基础，提出在高风险段进行保护的依据，对于燃气管道的风险管理意义重大。在实践中，不存在“绝对安全”的管道。国外半个多世纪长输管道运行、管理和使用的经验证明，不论设计得多么谨慎，运行与管理得多么小心，维护得多么仔细，总有在偶然情况下的管道破坏事件发生。风险评估的方法是在对灾害后果的量化和对可能发生事故频率的概率估计基础上，通过对各种可降低事故频率的措施和控制灾害后果的措施及可能出现的几种灾害后果作综合量化分析，找出可达到目标风险度或可接受风险度的解决方案。41完整性评价

①完整性管理风险评价完整性