油气管道完整性管理体系进展的研究

油气管道完整性管理体系进展的研究 赵星淋（川东北气矿） 摘要：油气管道作为国家基础性设施，管道建设要注重与生态环境的和谐。我国现役管道存在很多不安全隐患，各种事故的发生严重影响了管道的安全运营。未来几年，我国管道工业将会呈现高速发展态势，如果管理跟不上规模的扩大，更会加速管道事故的发生。管道的安全和环保问题越来越受到政府及有关部门的关注。在这种形势下，将急需一种系统、综合、全面的模式来提高油气管道的整体安全水平。管道完整性管理目前已经成为国际上最认可的管道安全管理模式。而国内在完整性管理的研究尚处于起步、摸索阶段，急需了解国外完整性管理模式的研究进展情况，借鉴国外的成熟理论和经验，有针对性地开展国内完整性管理的工作。本文在查阅国外大量完整性管理相关资料的基础上，对完整性管理体系的概念、内容、发展过程、实施过程、发展现状给予了研究，对国内外管道安全现状进行了比较分析，为建立适合国内的管道完整性管理体系提出了合理建议。 关键词：油气管道；管道管理；完整性管理；安全管理 1 前言 管道运输是石油天然气最经济、最合理的运输方式。但油气具有易燃易爆等特点，油气管道长时间服役后，会因外部干扰、腐蚀、管材及施工质量等因素，导致火灾、爆炸、中毒等安全事故，特别是在人口稠密地区，此类事故往往会造成严重伤亡及重大经济损失，同时带来恶劣的社会及政治影响。近几年来，在国内外发生的多起管道爆裂、泄露事故，损失惨重，给社会造成极大影响。 解决管道安全问题，不仅需要技术上的创新，更需要管理模式的根本变革，需要安全管理理念的突破。因此管道安全管理模式变革势在必行。 管道完整性管理是一种全新的安全管理理念，借助计算机技术，通过完整的数据库动态管理，达到“防患于未然”的目的。这一管理模式是提高管道运行安全、降低运营成本的基础。它的建立，将改变现有的管道安全管理模式，最大程度地消灭危险源的存在，是管道管理化、程序化、科学化，不仅能减少管道事故，降低运行风险，而且可保证环境、财产和人身安全[1-6]。 2 油气管道完整性管理体系内容 完整性是指一种可靠的、完好无损的状态。 管道完整性PI（Pipeline Integrity）就是指管道具有可靠运行并能抵抗运行过程中受到的外来应力的能力。它能确保管道在设计条件和参数下具有完成规定功能的能力，保持管道安全平稳运行。 管道完整性管理就是为保持管道完整性所做的管理工作，即指通过对管道系统的一系列检测、评价和维护措施的实施，使管道系统的故障率降低至社会可接受的水平[1]。 2.1 完整性管理的内容 管道完整性管理需要解决的问题就是能够保证管道安全经济运行，快速有效抢修，延长管道使用寿命。 完整性管理其实是一个由设计、检测、管理、维护等多方面组成的“拼图”，如下图所示： 图1 管道完整性管理“拼图” 2.2 管道完整性管理体系PIMS（Pipeline Integrity Management Systems） 图2 管道管理系统 各管道公司可以在管道管理系统的基础上，再根据自己的具体需要来制定适合自己的管道完整性管理系统模式 图3 完整性管理体系组成框图 PIMS包括三大要素：即安全、可靠性、成本。它的目的就是让管道运营商通过可能的最低成本维持一个安全、可靠的管道运行系统。如下图所示[5]： 图4 PIMS三要素 3 管道完整性管理体系实施过程 美国国家标准ASME B31.8S提出了两种管道完整性管理的[6-8]： (1) 基于预测的完整性管理方法（A Prescriptive Method） (2) 基于管道性能的完整性管理方法（A Performance-based Method） API St 1160-2001《危险液体管道完整性管理系统》及ASME B31.8S-2001《天然气管道完整性管理系统》推荐了完整性管理实施过程。如下图所示： 图5 API St 1160 的管道系统完整性管理程序框图 图6 ASME B31.8S-2001的管道系统完整性管理程序框图 3.1 国外管道完整性管理的发展 国外油气管道安全评价与完整性管理始于20世纪70年代的美国，至90年代初期，美国的许多油气管道都已应用了安全评价与完整性管理技术来指导管道的维护工作。随后加拿大、墨西哥等国家也先后于90年代加入了管道风险管理技术的开发和应用行列，至今为止，世界上特别是在北美和欧洲一些国家，对油气管道的安全评价及完整性管理给与了很高的重视，在基础研究、评价方法研究、标准规范研究等方面做了大量开创性工作，进行了系统深入的研究，形成了一批有影响的规范、标准和评价方法，应用取得的成果为管道公司和社会所认可[9-16]。 图7 完整性管理体系发展过程 目前，国外各大管道公司为了确保管道的安全运行，遵守法律规定，纷纷建立自己的管道完整性管理系统，编制风险评价软件，建立利用先进的计算机技术，对所积累的大量的管道原始数据和其他相关数据进行综合分析，发现隐患，辨别风险等级，准确判断管道的完整性情况，明确制定管道的维、抢修，从而做到了有的放矢，在保证管道安全运行、保护环境和公众健康的同时也降低了管道维护成本。 3.2 国内管道完整性管理的发展 管道完整性管理理念和方法在国内的引入时间短，在国内管道企业间开展得还不够均衡。政府的监管法规是个空白，政府对管道企业的完整性管理没有强制性要求，完整性的行业标准也还没有建立，只处在企业自发的推行阶段。 我国在管道完整性管理体系建设上，已经有了许多可贵的探索。例如，陕京管道完整性管理的实施将对国内天然气管道的完整性管理发挥重要的示范作用；在在役管道完整性管理方面，兰成渝成品油管道走在了前面，做了许多有益探索；在新建管道中，西部原油成品油管道坚持高起点，瞄准“数字化管道”的标准，构建完整性管理体系。 在中国逐步推行管道完整性管理工作势在必行是由于一下几方面原因： （1）管道在油气输送过程中起着及其重要的作用； （2）国家对管道安全的要求； （3）管道建设发展的需要； （4）公众对管道安全的要求； （5）管道建设量大，线长，环境复杂对安全的要求； （6）提高管道安全可靠性，保护环境，降低事故损失的需要。 管道完整性管理与传统安全管理的最大区别就是原来的被动抢险转变为主动维护，借助计算机技术，通过对管道安全相关数据进行分析处理，得出对管道的决策计划，达到“防患于未然”的目的。从针对事故的应对性管理转到事先预防式管理，效果不言而喻[17-19]。 4 结论与建议 管道完整性管理体系是一个十分庞大而复杂的系统工程，因为，油气管道包括管线、站场、通信及防腐等设施，是一个庞杂的系统，它的不安全因素及事故原因很多，涉及到系统本身、人、环境的相互关系，与管道工程的规划、设计、施工、运营、维护和维修等各方面相关，因此完整性管理体系的建立需要一个长期的不断发展和完善的过程。对我国而言，不仅各地区的地理、气候千差万别，管道体系也是复杂多样。因此，管道完整性体系的建立不会一蹴而就，而是一个逐渐变革的过程。 实施管道完整性管理并逐步完善，以提高管道系统安全水平，是当前面临的紧迫任务。为此提出如下建议： （1）制定管道完整性管理的相关规范、标准，包括工程设计规范、完整性管理标准、从业人员资质规定、管道检测及评价规范等，形成体系。使经营者可以根据管道系统的条件来选择适用的方法进行完整性管理并满足要求； （2）制定管道安全的法律、法规并严格执行，实施法制化管理； （3）要明确完整性管理研究的范畴，根据相关的规范标准以及各管道公司的实际情况对不同时期、不同条件的管道，制定不同层次的分阶段实施的完整性管理计划 （4）创建管道事故大型数据库并开发相应的安全评价软件 （5）以数字管道为基础建立健全管道地理信息系统 （6）选定典型管线进行完整性管理试点，总结经验后逐步推广。 参考文献 [1] 黄志潜. 管道完整性及其管理[ J ]. 焊管, 2004, 27 (3) :1~8. [2] 马志祥.油气长输管道的风险管理[J].油气储运, 2005,24 (2). [3] 黄维和.管道完整性维护决策系统[J].油气储运, 2003,22 (11). [4] 张鹏,陈利琼.基于风险的油气管道最优完整性维护决策[J].天然气工业, 2004,24(9). [5] P Hopkins. Risk and integrity management of a transmission pipeline, www.penspenintegrity.com [6] ASME B31.8S-2001 Managing System Integrity of Gas Pipeline [7] API STD 1160-2001 Managing System Integrity of Hazardous Liquid Pipelines [8] Larry G. Rankin. Pipeline Integrity Information Integration. Corrosion 2004，Paper No 04175 [9] 冯琦,张明智.油气管道风险管理技术现状及对策[J].油气储运,2004,23(7). [10] 赵新伟,李鹤林.油气管道完整性管理技术及其进展[J].中国安全科学学报, 2006,16(1). [11] 杨祖佩,王维斌.油气管道完整性管理体系研究进展[J].油气储运,2006,25(8). [12] 帅健,党文义.油气管道完整性评价与管理软件[J].天然气工业,2006,26(5). [13] 李鹤林. 油气管道运行安全与完整性管理[J]. 石油科技论坛,2007,16(2). [14] 杨筱衡,严大凡.逐步实施我国油气管道的完整性管理[J].天然气工业, 2004,24(11). [15] 张彦华, 秦昕, 李红克. 基于风险的管道完整性概念分析[ J ]. 电焊机, 2004, 34 (7) : 1~4. [16] 郑津洋, 马夏康, 尹谢平. 长输管道安全、风险辨识、评价与控制[M ]. 北京: 化学工业出版社, 2004 . 212~214. [17] 张彦华, 秦昕, 李红克. 基于风险的管道完整性概念分析[ J ]. 电焊机, 2004, 34 (7) : 1~4. [18] 方华灿. 油气长输管线的安全可靠性分析[M ]. 北京:石油工业出版社, 2002: 283~284. [19] 宋生奎, 宫敬, 才建等. 管道内检测技术研究进展[ J ]. 石油工程建设, 2005, 31 (2) : 10~14