張金鎖

長慶油田分公司

原油集輸管道是油田連續(xù)傳送介質(zhì)的重要基礎(chǔ)設施。廣泛應用于采油井場、增壓點、計量站、聯(lián)合站、集中處理站、輸油站、商業(yè)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(fā)期，一旦發(fā)生失效泄漏，極易引發(fā)火災、爆炸等事故，造成人員傷亡、環(huán)境污染及經(jīng)濟損失。開展集輸管道泄漏失效與風險防控的管理和技術(shù)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(xiàn)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(lián)合站）收集流程中的管道為集油管道，大多內(nèi)含油、氣、水、砂等物質(zhì)，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(fā)，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(lián)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(jīng)過加溫、分離、沉降、穩(wěn)定等地面處理工藝后變?yōu)閮艋�原油，基本屬于單相外輸，所以管道�?nèi)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(zhì)變老化，通過點蝕等形式向內(nèi)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(xiàn)為管道介質(zhì)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(xiàn)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(fā)生在雨天、季節(jié)變換時節(jié)。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(zhì)、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(fā)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(fā)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(yè)的大量歷史數(shù)據(jù)表明，管道同其他事物一樣，泄漏失效事件發(fā)生概率也遵循“浴盆效應”曲線規(guī)律。

“浴盆效應”事故概率曲線表明，管道整個生命周期內(nèi)都有可能發(fā)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(fā)生概率較高，在運行第二階段即偶然失效期（穩(wěn)定期）內(nèi)事故發(fā)生概率較低。管道投運早期，材質(zhì)、防腐、焊口等方面可能存在未被檢查發(fā)現(xiàn)的缺陷或試運行過程中可能出現(xiàn)損壞。之后，隨著時間延長，管道持續(xù)運行，失效率逐漸降低，進入平穩(wěn)運行期。在穩(wěn)定期內(nèi)，由于管道周圍環(huán)境趨于穩(wěn)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(fā)多發(fā)。內(nèi)、外腐蝕引起的管道本體強度、結(jié)構(gòu)等發(fā)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?shù)募�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(jù)事故發(fā)生規(guī)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(xù)改進三方面入手，采取針對性的管理和技術(shù)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(zhì)量評價體系。管道材質(zhì)的質(zhì)量優(yōu)劣，直接關(guān)系到管道能否安全運行，應作為事前預防的關(guān)鍵。石油管道材質(zhì)一般選擇無縫鋼管，管道物資采購前可結(jié)合應用區(qū)域內(nèi)土壤土質(zhì)、管輸壓力、傳輸介質(zhì)特性等指標，細化物資采購技術(shù)參數(shù)，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(jié)果終身負責制和責任追究制，確保入庫物資質(zhì)量達標。加強管道防腐，管材防腐性能要與傳輸介質(zhì)化學特性、路由區(qū)域內(nèi)土壤酸堿度、施工埋設技術(shù)方案等相符合，管道壁內(nèi)、外防腐涂層要選擇優(yōu)質(zhì)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(shù)要求，強化工程監(jiān)理與質(zhì)檢驗收工序，完善施工質(zhì)量保證機制，層層把關(guān)，將問題隱患扼殺在萌芽狀態(tài)。

3.2 運行中風險控制

（1）應用管道運行過程檢測監(jiān)測技術(shù)。目前，國內(nèi)外管道泄漏失效檢測技術(shù)有負壓波法、音波法、壓力點分析法、超聲導波法、聲發(fā)射技術(shù)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(xiàn)不同，優(yōu)缺點也很明顯。單一的檢測方法很難滿足現(xiàn)場不同工況條件的需要，對各種方法需要做適當?shù)臋?quán)衡和取舍，在具體應用中可綜合比較、評估，選擇適合管道現(xiàn)狀的泄漏檢測技術(shù)，確定最優(yōu)管道泄漏檢測方案。長慶油田在數(shù)字化油田建設的基礎(chǔ)上，依托SCADA系統(tǒng)數(shù)字化平臺，建立了安全環(huán)保預警系統(tǒng)，將原油長輸管道運行納入常態(tài)監(jiān)測，通過對管輸壓力、流量等在線監(jiān)測，基本實現(xiàn)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(shù)措施。輸油管道建設標準較高，且輸送介質(zhì)為凈化原油，泄漏失效率相對較低，但因?qū)儆诠歉晒芫W(wǎng)，管輸液量大，一旦發(fā)生泄漏等事故，后果嚴重，應堅持規(guī)范開展管道檢測檢驗�？山M建內(nèi)部檢測檢驗團隊或聘請第三方檢測檢驗技術(shù)服務機構(gòu)，開展管道壁厚等腐蝕情況檢驗，根據(jù)檢測結(jié)果評估管道安全運行狀況，及時處置維護薄弱環(huán)節(jié)，提高管道安全可靠性。集油管道里程大、管網(wǎng)復雜，輸送介質(zhì)的腐蝕性相對較高，開展常規(guī)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(jù)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(xiàn)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(fā)生后，應在調(diào)查研究的基礎(chǔ)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(shù)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(guī)程、降低地質(zhì)影響等方面入手，加強管道周邊基礎(chǔ)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(diào)整建構(gòu)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(shù)參數(shù)，引進更加合理的金屬管材。

4 結(jié)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(diào)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(shù)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(shù)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(yè)于中國石油大學（華東），現(xiàn)在中國石油長慶油田分公司安全環(huán)保處從事工業(yè)安全管理。

《管道保護》2016年第6期（總第31期）