考青鵬1 金建國(guó)2 戴聯(lián)雙1

1.中石油管道有限責(zé)任公司； 2.中國(guó)石油西南管道公司

 

 

SNAM公司是意大利國(guó)有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理公司， 2001年在米蘭證交所上市，意大利政府股比19%，中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)股比11%，其余70%上市，主營(yíng)業(yè)務(wù)包括輸氣、儲(chǔ)氣和LNG氣化。公司總部設(shè)在米蘭，總?cè)藬?shù)約3 000人、總部人數(shù)約400人。擁有意大利94%的輸氣管網(wǎng)，長(zhǎng)3.25萬(wàn) km，年輸氣量達(dá)751億 m3；擁有9座儲(chǔ)氣庫(kù)，工作容量167億 m3； 3座LNG接收站，氣化能力87億 m3/a。

天然氣中40%從俄羅斯進(jìn)口，其他從利比亞、阿塞拜疆、尼日利亞和奧地利等國(guó)進(jìn)口。公司運(yùn)行的管網(wǎng)分為國(guó)家管網(wǎng)和區(qū)域管網(wǎng)，其中國(guó)家管網(wǎng)運(yùn)行里程9 600 km，管徑從900 mm到1 400 mm，壓力從2.4 MPa到7.5 MPa；區(qū)域管網(wǎng)運(yùn)行里程為22 900 km，管徑大于80 mm，壓力范圍為0.5 MPa到2.4 MPa。

SNAM公司已有75年的運(yùn)行歷史。基于CEN/TS15173歐洲標(biāo)準(zhǔn)[1]對(duì)管道完整性的通用要求實(shí)施管道完整性管理（PIMS），包括國(guó)際和意大利的法規(guī)文件、國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、公司程序文件和體系文件等內(nèi)容，涉及整個(gè)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行的全生命周期的實(shí)施過(guò)程，目標(biāo)是維持管道的完整性，確保天然氣輸送安全和可靠。

1 管道完整性管理過(guò)程

1.1 管道完整性管理循環(huán)

管道完整性管理（PIMS）包括危害識(shí)別、模型和準(zhǔn)則的定義、持續(xù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集、基于數(shù)據(jù)的完整性評(píng)估、維護(hù)維修、持續(xù)改進(jìn)。

（1）危害識(shí)別：識(shí)別可能威脅管道完整性的事件；確定每種類(lèi)型危害的預(yù)防、檢測(cè)和緩解措施。

（2）模型和準(zhǔn)則的定義：確定可接受的準(zhǔn)則；建立監(jiān)控每個(gè)參數(shù)（如頻率、儀表和設(shè)備）的模型。

（3）持續(xù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集：通過(guò)特定的工具或者技術(shù)方法對(duì)管道資產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行收集；規(guī)劃和執(zhí)行特定工具的操作和維護(hù)活動(dòng)。

（4）基于數(shù)據(jù)的完整性評(píng)估：通過(guò)數(shù)學(xué)模型、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、公司標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和評(píng)估；與可接受準(zhǔn)則進(jìn)行比較，評(píng)估是否需要采取額外的措施。

（5）維護(hù)維修：采取合適的措施將管道資產(chǎn)恢復(fù)到可接受的程度。

（6）持續(xù)改進(jìn)：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析模型、相關(guān)技術(shù)方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，持續(xù)更新和完善監(jiān)測(cè)手段和方法。

1.2 危害識(shí)別

危害識(shí)別將失效模式分成了7類(lèi)，分別是外部干擾（機(jī)械破壞）、土體移動(dòng)、腐蝕、缺陷（工程、材料和施工過(guò)程中產(chǎn)生的）、誤操作和維護(hù)不足、錯(cuò)誤的帶壓開(kāi)孔、其他（森林火災(zāi)、雷電等），并通過(guò)預(yù)防、檢測(cè)和采取針對(duì)性的緩減措施來(lái)應(yīng)對(duì)識(shí)別的危害。

同時(shí)，針對(duì)不同的失效模式采取的針對(duì)性措施分為3類(lèi)，分別是預(yù)防（第三方損壞防護(hù)、加大埋深、巡護(hù)、適用性評(píng)價(jià)、陰極保護(hù)、標(biāo)識(shí)樁、防護(hù)欄、及其他主動(dòng)的防護(hù)措施）、檢測(cè)（巡護(hù)、土體移動(dòng)監(jiān)測(cè)、穿河檢測(cè)、內(nèi)檢測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、應(yīng)變監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)、運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控等）、緩減（管道修復(fù)、涂層、降壓、應(yīng)力釋放等）。

1.3 模型和準(zhǔn)則的定義

定義異常、可接受準(zhǔn)則和操作模式。其中異常是 指由于各種原因?qū)е鹿艿辣倔w或焊接結(jié)構(gòu)偏離完整性的特征，包括可接受的異常和不可接受的異常�？山邮軠�(zhǔn)則是SNAM公司使用多種方法和模型來(lái)識(shí)別導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障的不可接受異常，通�？山邮軠�(zhǔn)則由行業(yè)專(zhuān)家通過(guò)評(píng)估不可接受異常對(duì)管道系統(tǒng)安全性和可靠性的影響來(lái)確定。操作模式是通過(guò)多種方法和工具，考慮管道系統(tǒng)的運(yùn)行歷史情況，在一定周期內(nèi)對(duì)管道運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化的模型。

1.4 持續(xù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集

通過(guò)周期性的巡護(hù)、土體移動(dòng)監(jiān)測(cè)、河道檢查、雇傭第三方的專(zhuān)業(yè)調(diào)查、管道內(nèi)檢測(cè)、應(yīng)變監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)、以及運(yùn)行各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)控來(lái)獲取數(shù)據(jù)。

1.5 基于數(shù)據(jù)的完整性評(píng)估

根據(jù)不同的風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型，結(jié)合多種檢測(cè)和監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)，建立不同的評(píng)估模型來(lái)執(zhí)行管道完整性評(píng)估。通常這個(gè)階段需要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)獲取的資料信息。

1.6 維護(hù)維修

根據(jù)完整性評(píng)估的結(jié)果確定采取合適的措施降低不可接受異常對(duì)管道影響的程度，包括異常管理、維護(hù)措施管理、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理、管道風(fēng)險(xiǎn)管理等。

1.7 持續(xù)改進(jìn)

SNAM公司持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化完善目前使用的危害識(shí)別模型、完整性評(píng)估模型、維護(hù)維修措施和檢查/監(jiān)測(cè)模型，并積極參加國(guó)際組織和工作組對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和新異常評(píng)估模型的開(kāi)發(fā)。

2 管道內(nèi)檢測(cè)

SNAM公司的管道內(nèi)檢測(cè)主要包括幾何、漏磁和中心線檢測(cè)（IMU），主要檢測(cè)服務(wù)商為德國(guó)Rosen公司。 Rosen公司在完成管道內(nèi)檢測(cè)后，除了提供常規(guī)的檢測(cè)結(jié)果，還提供一個(gè)KMS文件。 KMS文件可以直接鋪設(shè)在Google earth地圖上，結(jié)合SNAM公司定制化的Google earth pro用戶(hù)端，可以方便地查看和瀏覽內(nèi)檢測(cè)結(jié)果，并可以通過(guò)坐標(biāo)信息直接定位缺陷位置，管理非常便捷。

SNAM公司應(yīng)用管道內(nèi)檢測(cè)的歷史可以追溯到1973年首次試驗(yàn)性應(yīng)用，其他重要節(jié)點(diǎn)包括1984年首次在1 219 mm管道上開(kāi)展內(nèi)檢測(cè)、 1986年首次在1 076 mm管道上開(kāi)展內(nèi)檢測(cè)、 1990年開(kāi)始將管道內(nèi)檢測(cè)作為管道日常維護(hù)的重要手段、 2016年檢測(cè)里程（直徑從219 mm～1 422 mm）超過(guò)12 300 km等。

SNAM公司非常注重管道內(nèi)檢測(cè)適應(yīng)性改造工作。意大利政府規(guī)定新建管道16 in（406 mm）、35 km、 24 bar（2.4 MPa）以上的管段要設(shè)置清管設(shè)施，但是SNAM公司規(guī)定8 in（219 mm）、 15 km以上管道要設(shè)置清管設(shè)施。為了確保管道具備通球能力，對(duì)在役管道進(jìn)行管道內(nèi)檢測(cè)適應(yīng)性改造，包括改造閥門(mén)、適當(dāng)?shù)膹濐^曲率半徑、可用的收發(fā)球筒等，并為內(nèi)檢測(cè)創(chuàng)造合適的流量和壓力條件。

SNAM公司管道內(nèi)檢測(cè)周期一般為8年，遇到特殊情況亦可縮短至5年或更短。識(shí)別的異常主要包括幾何變形、金屬損失和位移變化，以ASME B31G評(píng)價(jià)金屬損失缺陷、 EPRG標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)幾何變形。

3 腐蝕防護(hù)系統(tǒng)

SNAM公司新建管道采用3層PE外防腐層+強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，共有116 000個(gè)陰保測(cè)試樁，其中在有電力線和鐵路等雜散電流干擾區(qū)域、共計(jì)17 000個(gè)點(diǎn)位的陰保數(shù)據(jù)可以通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)傳至PEGASO系統(tǒng)，其余數(shù)據(jù)由人工收集。 PEGASO系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析收集到的陰保數(shù)據(jù)，每年向政府提交報(bào)告。 SNAM公司啟動(dòng)并于2018年完成了“Smart PEProject”項(xiàng)目測(cè)試， 2019年已經(jīng)開(kāi)始試用。

補(bǔ)口采用熱收縮帶，主要廠家有 C A N U S ACOVAVENCE DENSO。在定向鉆穿越段管道，SNAM公司開(kāi)始使用玻璃纖維作為管道外保護(hù)層。

SNAM公司在陰極保護(hù)測(cè)量技術(shù)方面遵守EN 12954[2]和 ISO 15589-1[3]，在涂層防護(hù)方面遵守ISO 21809-1[4]和ISO 21809-3[5] ，在陰極保護(hù)有效性驗(yàn)證和遠(yuǎn)程監(jiān)控方面遵守AEEG 177/2014/R/Gas : APCE guidelinesfor CP gas pipeline。

4 管道保護(hù)

4.1 巡護(hù)

SNAM公司管道檢修和巡護(hù)主要由48個(gè)維修中心負(fù)責(zé)，通過(guò)EAM、 SAM、 SAP等信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人力資源、設(shè)備物資等調(diào)度管理。該公司的巡護(hù)管理比較簡(jiǎn)單，巡護(hù)的頻次相對(duì)較低，如圖 1所示。

圖 1  SNAM公司管道巡護(hù)頻次

采用飛機(jī)巡護(hù)方式，須檢查沿管道中心線兩側(cè)各約40 m寬土地內(nèi)的任何異常情況。

（1）管道上方：沿管道中心線兩側(cè)各10 m范圍內(nèi)的活動(dòng)。

（2）靠近管道：沿管道中心線兩側(cè)各10至40 m范圍內(nèi)的活動(dòng)。

（3）遠(yuǎn)離管道：沿管道中心線兩側(cè)各超過(guò)40 m，未來(lái)可能影響管道安全運(yùn)行的工程活動(dòng)。

采用車(chē)巡和徒步巡護(hù)方式，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告損害管道完整性和潛在風(fēng)險(xiǎn)的情況。

4.2 安全距離

SNAM公司管道完整性管理中沒(méi)有高后果區(qū)的概念，在通過(guò)建構(gòu)筑物和特定場(chǎng)所等人員密集場(chǎng)所時(shí)根據(jù)《非超高密度天然氣輸送的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)則A0,8》的規(guī)定設(shè)置一定的安全距離，其設(shè)置原則與管徑和壓力有關(guān)。在管道建設(shè)期通過(guò)土地所有人的土地時(shí)采用簽訂合同的方式明確管道路由的主權(quán)，一般簽訂周期為30年。管道與建構(gòu)筑物的法定間距如表 1所示。

SNAM公司將超過(guò)300人的建筑物或建筑群定義為城鎮(zhèn)/村莊，將超過(guò)100人的社區(qū)建筑（如醫(yī)院、學(xué)校、酒店、商場(chǎng)和辦公樓等）定義為人員密度高的建筑。輸氣管道與城鎮(zhèn)和人員密度高的建筑應(yīng)保持100 m的間距，如果間距不足100 m，則應(yīng)考慮增加套管等保護(hù)措施。

4.3 套管

SNAM公司在管道干線穿越不同的地域時(shí)，應(yīng)用套管的情況比較多，也是管道保護(hù)的一種重要方式，套管的作用主要有以下幾個(gè)方面。

（1）防止第三方損壞，增加管道抵抗外力的能力。套管與管壁之間用橡膠墊隔離和支撐，進(jìn)行填充，套管兩端設(shè)置了通氣孔，可避免油氣在套管內(nèi)積聚。

（2）應(yīng)用在穿越鐵路、公路、其他硬化路面等地段，一方面加強(qiáng)管道的抵抗力，另一方面將套管內(nèi)這段管道可能發(fā)生的泄漏通過(guò)排氣管引到合適的空曠地帶進(jìn)行泄放，避免泄漏氣體竄入敏感區(qū)域。

（3）在管道與建構(gòu)筑物的距離不足法規(guī)規(guī)定的情況下，可通過(guò)增加套管縮短距離。法規(guī)規(guī)定的距離是根據(jù)壓力、管徑等參數(shù)確定的，同時(shí)還需要考慮管道泄漏氣體的泄放路徑。

5 總結(jié)與建議

SNAM公司的完整性管理流程與國(guó)內(nèi)當(dāng)前提出的“六步循環(huán)”基本一致[6]，都融入了持續(xù)改進(jìn)和不斷完善的理念，在管道管理過(guò)程中發(fā)揮了積極的作用。同時(shí)， SNAM公司對(duì)于完整性管理的驅(qū)動(dòng)力更加充足，開(kāi)發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)和文件管理的IT系統(tǒng)（“e-Doc NGI”），每名公司員工都可以通過(guò)IT系統(tǒng)（“e-Doc NGI”）查詢(xún)到完整性管理體系文件和標(biāo)準(zhǔn)。在完整性管理體系文件和標(biāo)準(zhǔn)升版和起草過(guò)程中，所有的技術(shù)部門(mén)和操作維修部門(mén)都可以向技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范管理部提出申請(qǐng)，個(gè)人可以通過(guò)對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生影響的其他渠道提出新編和升版的需求。

“開(kāi)放共享”是SNAM公司建立的各個(gè)系統(tǒng)之間的最大優(yōu)勢(shì)，底層GIS系統(tǒng)的全面開(kāi)放進(jìn)一步為各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通道奠定了良好的基礎(chǔ)，可以便捷地通過(guò)坐標(biāo)將實(shí)物資產(chǎn)與建立的虛擬模型關(guān)聯(lián)起來(lái)。同時(shí)，也為管道完整性管理充分發(fā)揮作用提供了平臺(tái)，如管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)可以直接加載在公開(kāi)的地圖系統(tǒng)中，方便巡護(hù)和運(yùn)維人員及時(shí)關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

建議國(guó)內(nèi)對(duì)不具備內(nèi)檢測(cè)條件的管道啟動(dòng)內(nèi)檢測(cè)適應(yīng)性改造工作，從設(shè)計(jì)開(kāi)始優(yōu)化保護(hù)套管的應(yīng)用，進(jìn)一步提升管道建設(shè)的理念和策略，加強(qiáng)管道地圖系統(tǒng)的開(kāi)放共享。

 

參考文獻(xiàn)：

[1]  CEN/TS 15173:2015《Gas supply systems-Frame ofreference regarding pipeline integrity managementsystem(PIMS)》 .

[2]  BS EN 12954:2001《Cathodic protection of buried orimmersed metallic structures》 .

[3]  ISO 15589-1:2015《Preview Petroleum, petrochemicaland natural gas industries -- Cathodic protection ofpipeline systems -- Part 1: On-land pipelines》

[4]  ISO 21809-1:2011《Petroleum and natural gasindustries -- External coatings for buried or submergedpipelines used in pipeline transportation systems -- Part[1][2][3][4][5][6]1: Polyolefin coatings (3-layer PE and 3-layer PP)》 .

[5]  ISO 21809-3:2016《Preview Petroleum and naturalgas industries -- External coatings for buried orsubmerged pipelines used in pipeline transportationsystems -- Part 3: Field joint coatings》 .

[6]  馮慶善. 管道完整性管理實(shí)踐與思考[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn),2014, 33(3):229-232.

 

作者：考青鵬， 1985年生，畢業(yè)于天津大學(xué)信息管理與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)工作于中石油管道有限責(zé)任公司，主要從事財(cái)務(wù)管理相關(guān)工作。