王威1,2 吳冠樺1,2 郭奕浩1 楊海燕1 魯瑜3

1.廣東石油化工學(xué)院石油工程學(xué)院； 2.廣東省非常規(guī)能源工程技術(shù)研究中心；3.中海石油（中國）有限公司天津分公司

海底管道在運(yùn)行期間，受壓力[1]、應(yīng)力[2]、溫度、輸送介質(zhì)性質(zhì)[3-4]等復(fù)雜荷載影響，會出現(xiàn)不同程度的腐蝕損傷，嚴(yán)重時(shí)將發(fā)生海底管道破裂導(dǎo)致油氣泄漏等事故，造成海洋環(huán)境嚴(yán)重污染和重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，開展海底管道腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評估，明確風(fēng)險(xiǎn)因素，采取措施將風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受范圍內(nèi)，對確保海底管道安全、高效運(yùn)行，提升油氣集輸管道完整性管理水平具有重要意義。

當(dāng)前，管道風(fēng)險(xiǎn)評估仍以定性或半定量方法為主，定量風(fēng)險(xiǎn)評估方法及其應(yīng)用有待深入研究[5-6]。本文在分析某海底管道腐蝕數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，根據(jù)DNVOS F101（挪威船級社 海底管線系統(tǒng)規(guī)范），采用半定量評價(jià)方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，為海底腐蝕管道風(fēng)險(xiǎn)識別、評估提供參考。

1 海底管道概況

1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

該海管于2000年12月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)壽命為25年。海管設(shè)計(jì)參數(shù)如表 1所示。

1.2 腐蝕缺陷情況

2013年10月對該海管進(jìn)行內(nèi)檢測通球發(fā)現(xiàn)，海管內(nèi)積存大量泥垢，內(nèi)部腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重。內(nèi)檢測結(jié)果顯示存在多處腐蝕缺陷，計(jì)算壁厚損失超過初步報(bào)告臨界值。通過對海管2處凹坑較嚴(yán)重部位所對應(yīng)的外表面進(jìn)行壁厚檢測，測得最小壁厚值1#檢測點(diǎn)為6.8 mm， 2#檢測點(diǎn)為5.8 mm。抽查檢測管線其他位置壁厚， 1#抽查段為7.5～10.0 mm； 2#抽查段為11.8～12.5 mm，最大壁厚值為12.5 mm。另外抽檢海管接收端法蘭以上壁厚，最小壁厚為6.2 mm，最大壁厚為13.5 mm。海底管道的腐蝕情況如表 2所示。

2 高后果區(qū)識別

2.1 識別依據(jù)

滿足下列情況之一均應(yīng)劃分為高后果區(qū)。①管道全部損失，大量重度污染介質(zhì)泄漏，不能被除掉，并需要很長時(shí)間被空氣和海水分解，修復(fù)管道需要大量的經(jīng)濟(jì)投入和長時(shí)間的生產(chǎn)關(guān)斷。②失效引起無限期的管道關(guān)斷、重要的設(shè)施失效和經(jīng)濟(jì)損失，修復(fù)需要在水下進(jìn)行，在恢復(fù)生產(chǎn)之前，管道系統(tǒng)的修復(fù)不能完全被驗(yàn)證有效。③失效引起超出計(jì)劃的設(shè)備或系統(tǒng)損失和較高的修復(fù)費(fèi)用。修復(fù)超出計(jì)劃，需要在水下進(jìn)行。④管道中心線200 m內(nèi)的水上游覽區(qū)域。⑤管 道中心線200 m內(nèi)存在正常航道。⑥管道中心線200 m內(nèi)存在商業(yè)捕魚區(qū)。⑦管道中心線200 m內(nèi)存在港口、碼頭。⑧管道中心線200 m內(nèi)存在海洋生態(tài)保護(hù)區(qū)。⑨管道中心線500 m內(nèi)存在平臺。⑩管道附近有其他重要區(qū)域。

2.2 識別方法

按照表 3進(jìn)行海底管道高后果區(qū)分項(xiàng)評分，總分值為15項(xiàng)（表 3內(nèi)因素1按水上游覽區(qū)、正常航道、商業(yè)捕魚區(qū)、港口和碼頭、海洋生態(tài)保護(hù)區(qū)、管道附近其他重要區(qū)域共6項(xiàng)分別評分）評分相加，最高分值為60分。高后果區(qū)分值等級，高后果： ≥50.0分；較高后果： 37.5～50.0分；中等后果： 25.0～37.5分；較低后果： 12.5～25.0分；低后果： <12.5分。

根據(jù)總分值高低劃分等級，并按重要程度優(yōu)先制定和實(shí)施針對性的完整性管理措施。

該海管總長為2.17 km，將其分成2段（立管段和海底管段）分別進(jìn)行高后果區(qū)識別，總得分均為30.0分，介于25.0～37.5分之間，為中等后果區(qū)。

3 風(fēng)險(xiǎn)評估

3.1 評估流程

海底管道風(fēng)險(xiǎn)評估流程如圖 1所示。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)因素評分項(xiàng)[7-9]如表 4所列9類，采用半定量評價(jià)方法確定海底管道的風(fēng)險(xiǎn)分值、風(fēng)險(xiǎn)等級（表 4）。

風(fēng)險(xiǎn)分值等級，高風(fēng)險(xiǎn)： ≥200分；較高風(fēng)險(xiǎn)：150～200分；中等風(fēng)險(xiǎn)： 100～150分；較低風(fēng)險(xiǎn)：50～100分；低風(fēng)險(xiǎn)：＜50分。

該海管為注水管線改輸氣管線， 10 min管輸介質(zhì)泄漏量分值為4分，海域重要程度指標(biāo)取值為1，表 4中9類風(fēng)險(xiǎn)因素評分總和為232分，輸送介質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)＝10 min管輸介質(zhì)泄漏量分值÷海域重要程度指標(biāo)分值＝4÷1＝4，

后果系數(shù)=輸送介質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)÷輸送介質(zhì)危害性指標(biāo)＝4÷9＝0.44

風(fēng)險(xiǎn)分值＝9類風(fēng)險(xiǎn)因素評分總和×后果系數(shù)＝232×0.44＝102.08，

介于100～150分之間，為中等風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

根據(jù)DNV OS F101規(guī)范，采用半定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法，進(jìn)行了海底管道高后果區(qū)識別和風(fēng)險(xiǎn)評估，確定該海管為中等高后果區(qū)，風(fēng)險(xiǎn)等級為中等。海管運(yùn)行過程中，應(yīng)加強(qiáng)對其工況條件變化的參數(shù)記錄，定期進(jìn)行清管并分析清管產(chǎn)物組分，及時(shí)掌握管線運(yùn)行狀態(tài)，避免風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生。

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基金項(xiàng)目：廣東省非常規(guī)能源工程技術(shù)研究中心2018年開放基金立項(xiàng)項(xiàng)目（GF2018B006）；廣東石油化工學(xué)院人才引進(jìn)項(xiàng)目（2018rc08）；茂名市科技計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目（2018011）。

作者：王威， 1983年生，博士，講師，主要從事海洋油氣開采、油氣集輸與處理技術(shù)等方面教學(xué)與科研工作。