張金鎖

長慶油田分公司

原油集輸管道是油田連續傳送介質的重要基礎設施。廣泛應用于采油井場、增壓點、計量站、聯合站、集中處理站、輸油站、商業儲備庫等站場間。大部分老油田管道服役已接近或超過30年，受腐蝕等因素影響，逐步進入事故多發期，一旦發生失效泄漏，極易引發火災、爆炸等事故，造成人員傷亡、環境污染及經濟損失。開展集輸管道泄漏失效與風險防控的管理和技術措施研究，對隱患管段實施修補、更換等治理措施，顯得十分必要。

1 基本特點與運行現狀

原油集輸管道通常可以分為集油管道和輸油管道兩種類型，從采油井場至集中處理站（或聯合站）收集流程中的管道為集油管道，大多內含油、氣、水、砂等物質，另外還有微量H2S、CO2、高礦化度水、溶解氧、細菌等多種腐蝕物，屬于多相混輸形式，服役條件苛刻，受腐蝕嚴重。加之部分油田進入中后期開發，綜合含水上升，使管道腐蝕老化加劇，泄漏率增高。由集中處理站（或聯合站）至輸油首站、油庫等輸送流程中的管道為輸油管道，因油藏采出的原油經過加溫、分離、沉降、穩定等地面處理工藝后變為凈化原油，基本屬于單相外輸，所以管道內壁腐蝕相對較小。但管道外部土壤酸堿性會造成外防腐層逐年質變老化，通過點蝕等形式向內蠶食管壁，最終導致泄漏失效。

2 泄漏失效模式與分析

管道失效形式有多種多樣，引起的事故主要表現為管道介質泄漏及造成的次生影響。管道失效原因可以歸納為兩種，即外部損傷泄漏失效和本體缺陷泄漏失效。

2.1 外部損傷泄漏失效

主要表現在三個方面：一是山體滑坡、塌方、雨水沖刷、河流改道、水土流失或黃土沉陷等自然外因造成管道錯斷或破裂，多發生在雨天、季節變換時節。二是第三方破壞，在管道附近進行取土、挖掘、基建等機械施工，以及不法分子打孔盜油，都會造成管道破裂泄漏。三是因崗位人員的技能素質、應變能力、責任心等差異導致的誤操作，也會引起管道運行失控，甚至發生泄漏。這三個方面的原因造成的管道泄漏，均具有隨機性、不確定性、瞬時性特點，屬管道外部失效因素，發生概率相對較小[1]。如下圖所示。

2.2 本體缺陷泄漏失效

管道工業的大量歷史數據表明，管道同其他事物一樣，泄漏失效事件發生概率也遵循“浴盆效應”曲線規律。

“浴盆效應”事故概率曲線表明，管道整個生命周期內都有可能發生事故。管道在運行第一階段即早期（初生期）和第三階段即晚期（衰老期）事故發生概率較高，在運行第二階段即偶然失效期（穩定期）內事故發生概率較低。管道投運早期，材質、防腐、焊口等方面可能存在未被檢查發現的缺陷或試運行過程中可能出現損壞。之后，隨著時間延長，管道持續運行，失效率逐漸降低，進入平穩運行期。在穩定期內，由于管道周圍環境趨于穩定，運行初期造成事故的管道缺陷得以修補，事故率比早期顯著減少，這一階段影響事故率的主要因素是外力破壞或操作失誤等。進入衰老期，因腐蝕磨損等原因管道趨于老化，事故率快速上升，失效泄漏易發多發。內、外腐蝕引起的管道本體強度、結構等發生變化而導致的泄漏失效是在役油氣管道常見的失效形式，特別是在原油凈化處理前多相混輸的集油管道更易腐蝕，泄漏風險較高。

3 失效風險防控措施

對管道泄漏失效風險，應根據事故發生規律及原因分析，從事前源頭風險防范、運行中風險控制與預警、事后管道評估與持續改進三方面入手，采取針對性的管理和技術措施進行防控。

3.1 建設中源頭防范

建立完善的管材驗收與施工質量評價體系。管道材質的質量優劣，直接關系到管道能否安全運行，應作為事前預防的關鍵。石油管道材質一般選擇無縫鋼管，管道物資采購前可結合應用區域內土壤土質、管輸壓力、傳輸介質特性等指標，細化物資采購技術參數，合理設置招標條件，避免一味追求低價格。嚴格物資檢驗抽檢機制，嘗試建立管材檢驗結果終身負責制和責任追究制，確保入庫物資質量達標。加強管道防腐，管材防腐性能要與傳輸介質化學特性、路由區域內土壤酸堿度、施工埋設技術方案等相符合，管道壁內、外防腐涂層要選擇優質材料，并加裝穿管“黃夾克”防腐涂層。管道施工期間，嚴格落實管道埋深等技術要求，強化工程監理與質檢驗收工序，完善施工質量保證機制，層層把關，將問題隱患扼殺在萌芽狀態。

3.2 運行中風險控制

（1）應用管道運行過程檢測監測技術。目前，國內外管道泄漏失效檢測技術有負壓波法、音波法、壓力點分析法、超聲導波法、聲發射技術法、光纖泄漏檢測法等，各種檢測方法在管道泄漏檢測應用中的作用表現不同，優缺點也很明顯。單一的檢測方法很難滿足現場不同工況條件的需要，對各種方法需要做適當的權衡和取舍，在具體應用中可綜合比較、評估，選擇適合管道現狀的泄漏檢測技術，確定最優管道泄漏檢測方案。長慶油田在數字化油田建設的基礎上，依托SCADA系統數字化平臺，建立了安全環保預警系統，將原油長輸管道運行納入常態監測，通過對管輸壓力、流量等在線監測，基本實現了管線泄漏報警。同時診斷提供泄漏點大致位置，降低了長輸管道泄漏造成的危害。

（2）實施管道檢驗試驗技術措施。輸油管道建設標準較高，且輸送介質為凈化原油，泄漏失效率相對較低，但因屬于骨干管網，管輸液量大，一旦發生泄漏等事故，后果嚴重，應堅持規范開展管道檢測檢驗�？山M建內部檢測檢驗團隊或聘請第三方檢測檢驗技術服務機構，開展管道壁厚等腐蝕情況檢驗，根據檢測結果評估管道安全運行狀況，及時處置維護薄弱環節，提高管道安全可靠性。集油管道里程大、管網復雜，輸送介質的腐蝕性相對較高，開展常規的管道壁厚檢測檢驗難度大，可通過對集油管道停輸，使用清水充盈替換管道中的原油，采取略高于管道的運行壓力（一般選取1.2倍至1.5倍的管道運行壓力值）進行管道試壓，根據站間壓差等變化，巡視確定管道薄弱破漏段位置，采取針對性防范措施對破漏管線進行維修或更換，實現預知管道承壓能力，預判管道運行風險。

3.3 失效后治理改進

管道泄漏失效事故發生后，應在調查研究的基礎上，重點做好對失效管段的原因分析，查清造成泄漏失效的管理和技術原因。對于因外部損傷導致的泄漏失效，可從完善管道標識、健全操作規程、降低地質影響等方面入手，加強管道周邊基礎設施配套建設，提升管道管理水平。對于管道本體缺陷導致的泄漏失效，首先應做好管段腐蝕機理研究[2]，分析化學腐蝕、電化學腐蝕、細菌腐蝕、雜散電流腐蝕的可能性，找準腐蝕原因，研究制定針對性的治理與改進措施，如更換管道涂層保護材料，改善陰極保護措施，調整建構物雜散電流防護設施等等。另外，還應對金屬管材進行金相研究，確定管材中碳、金屬元素含量占比，分析金屬活性，試驗屈服強度，繼而修正采購技術參數，引進更加合理的金屬管材。

4 結論

泄漏失效是管道風險防范的重點，造成泄漏失效的具體原因較多，需要進行全面調查分析，評估確定導致失效的真因，采取針對性的管理和技術措施進行防范和治理，以提高管道安全運行水平。

參考文獻：

[1] 張金鎖．清水試壓在油氣管道泄漏防治中的應用〔J〕．石油安全， 2016， 17（01）： 41-43．

[2] 張春生，申龍涉等．埋地油氣管道外腐蝕原因及防腐技術的研究進展〔J〕．當代化工， 2011，40（02）： 202-205．

作者：張金鎖， 1978年生，男，本科， 2002年畢業于中國石油大學（華東），現在中國石油長慶油田分公司安全環保處從事工業安全管理。

《管道保護》2016年第6期（總第31期）