賀煥婷1 惠賢斌2 李本全1 昝英1 何鵬程1 李程1

1.青海油田鉆采工藝研究院； 2.青海油田鉆采工藝處

摘要：RiskScoreTP為基于肯特評(píng)價(jià)法編制的半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)典型方法，通過(guò)綜合分析管道完整性管理相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到管道全線風(fēng)險(xiǎn)水平分布，明確管道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，識(shí)別管道高風(fēng)險(xiǎn)段和高風(fēng)險(xiǎn)因素，指導(dǎo)管道風(fēng)險(xiǎn)管控。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)得出影響馬仙輸氣管道失效可能性的主導(dǎo)因素為外腐蝕、內(nèi)腐蝕、制造與施工缺陷，管道整體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)， 1個(gè)存在凹陷的管段為較高風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：馬仙輸氣管道；風(fēng)險(xiǎn)；失效可能性；失效后果

管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是識(shí)別影響管道安全運(yùn)行的危害因素，評(píng)價(jià)失效發(fā)生的可能性和后果程度，綜合得出管道風(fēng)險(xiǎn)大小，并提出相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)控制措施的過(guò)程。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法有定性法、半定量法和定量法�？咸卦u(píng)分法為典型的半定量評(píng)價(jià)法[1]，本文以基于肯特評(píng)分法建立的RiskScoreTP風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法對(duì)馬仙輸氣管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

1 RiskScoreTP風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法

RiskScoreTP為中國(guó)石油管道科技中心研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件，系統(tǒng)內(nèi)置了肯特評(píng)分法，將影響管道安全運(yùn)行的因素分為第三方損壞、外腐蝕、內(nèi)腐蝕、制造與施工缺陷、地質(zhì)災(zāi)害、泄漏后果影響等六類(lèi)指標(biāo)，分析各個(gè)指標(biāo)之間的邏輯關(guān)系，對(duì)每個(gè)指標(biāo)賦值評(píng)分，綜合分析其引起管道泄漏的可能性及泄漏后的事故嚴(yán)重程度，最終得到管道沿線的風(fēng)險(xiǎn)大小[2]。RiskScoreTP管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型如圖 1所示。

2 RiskScoreTP風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 失效可能性

失效可能性一級(jí)指標(biāo)分為第三方損壞、外腐蝕、內(nèi)腐蝕、制造與施工缺陷、地質(zhì)災(zāi)害共5個(gè)指標(biāo)。第三方損壞主要包括地表開(kāi)挖、警示帶、巡線頻率、巡線效果、埋深、地面標(biāo)識(shí)、政府態(tài)度、民眾意識(shí)、管道保護(hù)宣傳、預(yù)警系統(tǒng)等。外腐蝕包括內(nèi)檢測(cè)（外腐蝕）、設(shè)計(jì)壓力、管道壁厚、陰保電位檢測(cè)、設(shè)計(jì)系數(shù)、管道直徑、土壤腐蝕性、陰保電位、投產(chǎn)時(shí)間、運(yùn)行壓力、外防腐層質(zhì)量、管材屈服強(qiáng)度等。內(nèi)腐蝕包括內(nèi)檢測(cè)（內(nèi)腐蝕）、設(shè)計(jì)壓力、管道壁厚、設(shè)計(jì)系數(shù)、管道直徑、介質(zhì)腐蝕性、內(nèi)腐蝕防護(hù)有效性、投產(chǎn)時(shí)間、運(yùn)行壓力、管材屈服強(qiáng)度等。制造與施工缺陷包括輸送工藝變化、壓力試驗(yàn)系數(shù)、環(huán)焊縫缺陷、螺旋焊縫缺陷、直焊縫缺陷、凹坑、板材缺陷、疲勞、水擊與超壓、附加應(yīng)力。地質(zhì)災(zāi)害包括土體類(lèi)型和地形地貌等[3-4]。其中外腐蝕和內(nèi)腐蝕之間有重復(fù)指標(biāo)。

2.2 失效后果

失效后果一級(jí)指標(biāo)主要包括環(huán)境影響、人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、停輸影響，如圖 2所示。

3 實(shí)例分析

馬仙輸氣管道于2012年9月投產(chǎn)，為Φ 377×8.4 mm管道，長(zhǎng)度40.71 km，設(shè)計(jì)壓力6.3 MPa，操作壓力5.4 MPa，管道材質(zhì)X52，埋弧焊螺旋縫鋼管，外防腐層采用常溫型三層PE加強(qiáng)級(jí)，陰極保護(hù)類(lèi)型為強(qiáng)制電流。

3.1 失效可能性分析

（1）第三方損壞

馬 仙 輸 氣 管 道 自 投 產(chǎn) 以 來(lái) 未 發(fā) 生 過(guò) 第 三方施工活動(dòng)。管道第三方損壞失效可能性分值0.0 294～0.1 176，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖 3所示，紅色折線代表第三方損壞指標(biāo)導(dǎo)致的失效可能性。

馬仙管道主要經(jīng)過(guò)區(qū)域?yàn)闊o(wú)人區(qū)，地表開(kāi)挖可能性較低，周邊也不存在挖沙清淤取土、勘探鉆探和地下施工等第三方活動(dòng)，導(dǎo)致管道泄漏的可能性較小。建議對(duì)管道穿越便道處加強(qiáng)巡線，定期檢測(cè)穿越處埋深，防止因埋深過(guò)淺而露管或機(jī)動(dòng)車(chē)直接碾壓。

（2）外腐蝕

馬仙輸氣管道在終點(diǎn)南八仙聯(lián)合站設(shè)陰極保護(hù)間1座，內(nèi)置陰極保護(hù)設(shè)備，配置2路輸出恒電位儀機(jī)柜1臺(tái)。恒電位儀運(yùn)行穩(wěn)定。管道自投運(yùn)以來(lái)未檢測(cè)過(guò)外防腐層整體質(zhì)量； 2014年9月內(nèi)檢測(cè)開(kāi)挖驗(yàn)證14個(gè)探坑，其中12個(gè)探坑外防腐層良好， 2個(gè)探坑外防腐層出現(xiàn)破損且已修復(fù)完好。管道外腐蝕失效可能性分值0.0 578～0.2 489，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖4所示，藍(lán)色折線代表外腐蝕指標(biāo)導(dǎo)致的失效可能性。金屬損失缺陷如圖 5所示。

馬仙輸氣管道周邊土壤為鹽堿地，外腐蝕情況較嚴(yán)重。據(jù)2014年特檢院內(nèi)檢測(cè)報(bào)告可知，其外壁金屬損失程度大于10%wt的共10處。據(jù)2016年10月陰保電位測(cè)試結(jié)果，陰保電位﹣ 0.57 V～﹣ 0.59 V，高于國(guó)內(nèi)一般管道陰保電位水平，處于欠保護(hù)狀態(tài)。根據(jù)外壁金屬損失判斷防腐層質(zhì)量屬中等水平。

（3）內(nèi)腐蝕

馬仙輸氣管道自投產(chǎn)以來(lái)共清管5次，分別為2014年9月、 11月、 12月和2015年4月、 2016年4月，分別清出雜質(zhì)約90 kg、 200 kg、 200 kg、 500 kg、500 kg，主要為水合物結(jié)晶、炭黑粉末、泥沙、原油、少量甲醇，以及水化物冰塊。

管 道 沿 線 地 形 東 高 西 低 ， 地 表 高 程2 752.0～2 883.2 m，相對(duì)高差131.2 m，如圖 6所示。天然氣中的水分因密度較大會(huì)在管道低洼處聚集，容易形成腐蝕敏感區(qū)。

由圖 6可知，管道存在高程低洼點(diǎn)： 4.379 km、28.938 km、 37.388 km、 39.224 km等處，水分聚集可能形成腐蝕敏感區(qū)。 2014年11月第二次清管化驗(yàn)結(jié)果顯示天然氣中并未含水， 2016年4月第五次清管雜質(zhì)中含水，應(yīng)該考慮管道低洼點(diǎn)水分聚集形成腐蝕敏感區(qū)。管道內(nèi)腐蝕失效可能性分值為0.0 309～0.2 497，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖 7所示，黃色折線代表內(nèi)腐蝕指標(biāo)導(dǎo)致的失效可能性。

馬仙輸氣管道輸氣能力5× 108 m3/a，目前輸氣量約0.9× 108 m3/a，處于低輸量輸送狀態(tài)，容易導(dǎo)致天然氣中所含水和雜質(zhì)在管道低洼點(diǎn)沉積，在管底沉積的沉積物（如清管清出的雜質(zhì)水合物結(jié)晶、炭黑粉末、泥沙、原油等）會(huì)造成垢下腐蝕，并形成蝕坑。通過(guò)檢測(cè)分析馬仙輸氣管道清出雜質(zhì)、天然氣成分，結(jié)果顯示天然氣中所含CO2（含量為0.11%）及水是引起管道內(nèi)腐蝕的主要因素。

（4）制造與施工缺陷

管 道 制 造 與 施 工 缺 陷 指 標(biāo) 分 值 為0.0 206～0.1 651，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖 8所示，黑色折線代表制造與施工缺陷導(dǎo)致的失效可能性。

2014年9月內(nèi)檢測(cè)開(kāi)挖驗(yàn)證結(jié)果顯示，管道3處環(huán)焊縫缺陷焊縫填充不足， 3處螺旋焊縫缺陷焊縫外觀寬度不均勻，但均不需要立即響應(yīng)。凹陷缺陷共37處， 4處凹陷深度≥6%OD，占比10.8%。當(dāng)管道長(zhǎng)時(shí)間高壓力運(yùn)行、壓力波動(dòng)、因土體位移承受額外應(yīng)力時(shí)，可能誘發(fā)缺陷失效，應(yīng)避免出現(xiàn)這些情況。11.9 km處伴有施工過(guò)程嚴(yán)重?fù)p傷，施工缺陷不容忽視。

（5）地質(zhì)災(zāi)害

馬仙輸氣管道地處荒漠戈壁，四周地勢(shì)平坦，無(wú)山體、河流、冰川等，常年多風(fēng)少雨，基本無(wú)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能。管道全程地質(zhì)災(zāi)害失效可能性分值0.01，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖 9所示，綠色折線代表地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的失效可能性。

管道所處沙漠戈壁常年干燥，地表沙質(zhì)松散，風(fēng)蝕作用可能導(dǎo)致管道埋深變淺，影響管道凍土層深度。

上述分析結(jié)合RiskScoreTP管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件計(jì)算結(jié)果，得出馬仙輸氣管道總體失效可能性及各單項(xiàng)指標(biāo)失效可能性如圖 10、圖 11所示。

可以看出，管道全線大部分管段失效可能性由外腐蝕、內(nèi)腐蝕和制造與施工缺陷三項(xiàng)指標(biāo)主導(dǎo)。

3.2 失效后果

馬仙管道傷亡后果主要集中在管道出站馬北注采站和進(jìn)站南八仙聯(lián)合站，兩個(gè)站場(chǎng)處有人口分布，或發(fā)生腐蝕穿孔泄漏，失效后果折線圖如圖 12所示。

失效后果餅狀統(tǒng)計(jì)圖如圖 13所示，左側(cè)為按管道長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)、右側(cè)為按管段數(shù)量統(tǒng)計(jì)。管道失效后果分為1～5級(jí)，從低到高分別表示輕微影響、一般影響、較大影響、重大影響及特別重大影響，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示馬仙輸氣管道失效后果分級(jí)為1級(jí)98.44%， 2級(jí)0.58%， 3級(jí)0%， 4級(jí)0%， 5級(jí)0.98%。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)分析

馬仙輸氣管道風(fēng)險(xiǎn)值0.1 666～1.8 857，圖 14反映了管道全線風(fēng)險(xiǎn)值隨里程變化規(guī)律，風(fēng)險(xiǎn)值越大表 示管道風(fēng)險(xiǎn)越大，風(fēng)險(xiǎn)值較高管段見(jiàn)表1。

圖 15是馬仙管道整體風(fēng)險(xiǎn)餅狀統(tǒng)計(jì)圖，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分為高、較高、中、低四個(gè)等級(jí)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，按管道長(zhǎng)度計(jì)較高風(fēng)險(xiǎn)管段占比0.98%，低風(fēng)險(xiǎn)管段占比99.02%。風(fēng)險(xiǎn)矩陣如圖 16所示。

4 結(jié)論及建議

（1）馬仙輸氣管道較高風(fēng)險(xiǎn)管段長(zhǎng)度占管道總長(zhǎng)度的0.98%，低風(fēng)險(xiǎn)管段占比99.02%。

（2）馬仙輸氣管道主要面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素是外腐蝕、內(nèi)腐蝕、制造與施工缺陷。

（3）管道風(fēng)險(xiǎn)是動(dòng)態(tài)變化的，當(dāng)管道運(yùn)行情況發(fā)生較大變化時(shí)，需及時(shí)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范再評(píng)價(jià)，更新管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林冬，王毅輝，秦林，等.當(dāng)前管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2014， 33(9) ： 963-966

[2] 戴聯(lián)雙，張俊義，張?chǎng)危��?RiskScore管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法與應(yīng)用[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2011， 29(11)：818-820

[3] 戴聯(lián)雙，于智博，賈光明，等.基于管道完整性管理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2014， 40(6)： 54-57

[4] 姚安林，趙忠剛，張錦偉.油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)[J].天然氣與工業(yè)， 2013， 33(12)： 111-116 

作者：賀煥婷，女， 1985年生， 2013年6月畢業(yè)于西南石油大學(xué)，油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專(zhuān)業(yè)工學(xué)碩士學(xué)位，油氣儲(chǔ)運(yùn)工程師，從事油氣集輸、管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、管道及場(chǎng)站完整性管理等工作。