结合数字管道技术、管道完整性管理理念建立管道风险管理系统

作者:王东 来源:中石化管道储运公司新乡输油处 点击:  评论: 更新日期:2017年04月20日
摘 要:管道运输安全性关键是确保管道系统的完整性,对管线进行完整性维护是目前管道公司的一项重要任务。本文重点论述了在役管道如何通过数字化管道技术与管道完整性管理理念实现在役管道的风险控制管理。文中包括数字化管道技术、可靠性分析技术、风险评价技术、风险控制技术四个环节。对于在役输油管道如何建立结合数字化管道与完整性管理理念建立在役管线的管道风险控制系统给出了几点建议。
关键词:数字化管道 管道完整性 管道风险评价 风险分析 决策分析
1、引言
1.1国内管道完整性管理现状
随着管道事业的不断发展,管道的管理进入了一个崭新的阶段。管道的完整性管理是目前国际管道公司实施的先进管理模式,我国管道公司如何全面引进并结合我国国情实施管道完整性管理,实现管道本质安全是目前的一项紧迫任务。随着我国管道服役时间的增加,由于外部条件(地质危害等)的影响、管道自身腐蚀、管材和施工焊接质量等原因,导致管道泄漏、爆炸等,危害了人民生命安全,造成了国家财产损失,破坏了自然环境,对管道的安全性管理和风险评价提出了越来越高的要求,尽快在我国实施管道的完整性管理迫在眉睫。
1.2国内数字化管道应用情况
进入二十一世纪现代化管道管理的方向是实现数字化管理,数据库和GIS技术是数字化管理的基础和核心技术,也是管理完整性管理的基础平台。在国际上,管道GIS技术方面发展很快。我国近两年开始重视该技术的推广应用,大的管道运营企业已着手建设数字管道系统。
1.3国内的在役管道风险管理与评价
目前对现役输油管道传统评价方法主要是采用无损检测技术(NDT),在定量测量基础上结合定性分析来确定各种缺陷的形状、尺寸及位置,并在此基础上进行管道的剩余寿命预测,即安全性评价。这种基于检测的安全技术缺乏对整个管道系统、各组成单元及设备的可靠性分析,没有给出如何提高管道系统或单元可靠性、降低各单体设备维修成本的具体措施。采用完整性管理中的风险评估技术可以对管道各组成单元进行风险评估,从而可以找到为减少风险需要投入资金和改进运行管理的方向。
2、建立一套科学的管道风险管理系统
管道的风险管理是在经济与社会效益、风险和费用的三度空间中寻求达到风险最小,效益最大的目标。我们知道建立管道全生命周期的管道完整管理是管理一条管道的最优途径,但作为在役运行的许多老管线建立完整性管道有很多困难,如管线建设期资料的获取就很难实现,这些都制约了我们建立一套完整的管道完整性管理体系,那么我们运用管道完整性管理的理念和数字化管道技术就可以建立一套管道风险控制系统用来做管道完整性管理的一个深度应用。具体地说就是在役管道的管道风险管理系统最终要采用IT技术实现可视化与数字化的完整性管理,管道风险管理的内容通过GIS、EAM等系统设置的管道本体、管道工艺、自控、通讯等的建设信息、运行信息和设备信息,进行风险评价,并结合管道的位置信息、图形信息、地理信息、设备参数、运行信息等进行有效的分析后,以实现事故的提前预控。
3、结合数字管道技术、管道完整性管理建立管道风险管理系统
3.1管道风险管理基本概念
3.1.1管道风险管理定义
管道风险是在管道运行过程中的可产生潜在损失的危险,在一定的条件下会转化成我们运营风险。
管道风险管理是指通过对管段及站场的风险识别,按风险程度排序,确定重大风险的性质并定位,以寻求降低风险的措施。这个完整的过程我们称之为管道风险管理
3.1.2管道风险管理一般做法
我们做管道风险管理的方法就是首先进行风险因素识别(共9大类因素)分别为外腐蚀、内腐蚀、应力腐蚀开裂、第三方/机械破坏、误操作、气候和外力因素、与制管有关的缺陷、与焊接/组装有关的缺陷、设备等。然后根据识别的风险因素进行风险排序及高风险区域的确定,对管道风险管理工作进行优先级排序、分级,确定可接受的风险水平。最后利用风险评价的结果,进行风险分析,以定量风险分析为基础,将生命安全、环境破坏和经济风险有机地结合起来对管线的失效后果进行定量评估,从而选择最优的管线完整性维护措施可确定需进行完整性评价和减缓活动的位置。
3.1.3管道风险管理意义
管道完整性管理过程包括三个相辅相成的主要环节:数据资料的收集和整合、风险评价、完整性评价,管道风险管理是管道完整性的核心部分,我们建立风险管理系统的意义就在于将管道运行的风险控制在合理的范围内。基于风险评估结果,推荐有效的基于风险检测方案和合理的减缓措施。估计管道风险发展趋势,为管道维护资源的配置提供参考依据。
3.2如何建立结合数字管道技术、管道完整性管理理念的管道风险管理系统
建立管道风险管理体系,我们就要围绕长输原油管道安全生产的管理目标,在输油生产的各项业务的基础上,结合各项管道风险评价指标,构建原油长输管道的“数字化管道应用平台”,持续保障原油管道的安全运营需要。
油气管道风险管理技术的核心是管道风险评价技术,该技术的研究经历了定性、半定量到定量分析三个阶段,方法种类很多,适合于不同情况的需求。这里采用定性和半定量结合的办法进行管道风险评价。风险管理的主要环节如下图。
 
3.2.1树立无限接近管道零风险理念。
构建管道管理的“零打孔、零占压、管道保护100%、环境保护l00%”的“双零双百”的目标管理体系,作为管道风险控制管理的目标。
通过建立管理目标,可以根据实际运营情况建立一套完善的管理办法和相关程序文件指导风险管理系统的运行。
3.2.2建立完整统一的数字化管道应用平台。
实现各级单位管道管理数据、站场业务数据、地图数据、航拍影像数据等相关数据的共享和交换。
这样做的目的在于数据收集、整合,是管道风险管理的重要内容,保证了管道风险管理的有效实施,有助于管道管理者全面了解管道的运行、质量、安全状况,有助于实现管道风险管理程序所规定的内容。
主要采集的数据分类原则如下:
1)应按照风险管理程序所需的数据要求,从内部和外部(如行业管理数据)获取。
2)检查设计和施工文件中以及近期操作、维护记录中,包含所需数据项的内容。
3)调查所有管道记录的可能出处,记录获得的数据内容和形式(包括单位或参照系统等),并确定数据量是否充足,如果发现数据不足,可根据数据的重要性,制定收集数据的方案,必要时要进行相关的监测、检测和现场数据的收集工作。
4)应管理好管道地理信息系统(GIS)数据库中所涉及的全部数据,以及历史的评估结果,这些都是有用的数据源。
5)重点、全面收集历史事故的分析报告,并形成事故数据库,在未来应用于人员培训或资格认证中。
6)外部信息的获得可通过与线路沿途相关的气象、地质、水文负责部门建立起固定的联系,借鉴专业信息源的土壤资料、人口统计、水文资料。
7)管道内外检测数据、试验数据、评价数据以及效能测试方面的数据应重点收集和整理。
3.2.3管道风险管理模型的建立。
在管道内外检测数据的基础上,结合管道管理中的各项风险因素,构建一套完整的、科学的管道风险管理模型,并建立相应的系统最终达到持续改进、减少和预防管道事故发生,确保长输管道的本质安全。
 
3.2.4建立风险管理系统平台,进行管道风险评价。
实现长输原油管道的“可视化、精细化、流程化、协同化”管理。提高管道数据管理、抢维修指挥、巡线、站场信息管理、管道日常维护等管理能力,能够在打孔盗油等突发事件发生时进行快速反应,持续保障原油管道的安全生产运营,提高科学决策管理水平。
在长输管道的风险评价中主要是先找出可能引发管道失效的各种潜在危险,即引发管道事故的各种原因及长输管道的风险来源。然后是管道在长期运行中因腐蚀和力学作用引起的管道损伤而导致的泄漏或爆炸,管道失效的发生与管道的类型及内在质量、管道建设质量、运行状态、内压、输送介质、温度、防腐覆盖层及阴极保护状态、维修规范、外来意外机械作用等因素有关。
作为风险管理的第一步是风险评价,也称为风险排序,主要包括识别风险(潜在危险)的来源,评价各种可能失效事故的可能性(频率或概率)和失效后果的严重度。风险评价的方法分为定性、定量两种,处于二者之间的称为半定量的方法。
风险管理中风险的定义是失效后果(用C表示)和失效可能性(用F表示)的乘积,对一种情况的风险是:
Risksys=Cs·Fs              (1)
式(1)中下标S代表情况的编号。对油气输送管道系统的风险应是各种可能失效情况风险的求和:
Risksys=∑Risks=∑Cs·Fs       (2)
3.2.5风险控制
在完成管道的风险评价之后,即可根据评价的结果进行风险分析。找到风险值偏高的各管段以及影响各管段失效的风险值偏高因素,从而提出相应的风险控制措施,以便改善这些不利影响因素,将管道运营的风险水平控制在合理的,可接受的范围之内,达到减少管道事故发生,经济合理地保证管道安全运行的目的。
风险控制主要包括失效的预防措施和风险的降低措施两部分,在风险评价的基础上,通过决策和实施,达到减少风险并合理分配资源的目的。失效预防显然是风险控制的根本,失效预防的有关技术,如正在不断发展和完善的含有缺陷结构的适用性(或称“合于使用”)评价(包括概率适用性评价)技术、视情维修技术等是比较熟悉的,这里不再介绍。风险的降低措施(或称策略)有:基于风险的法规、基于风险的检测、基于风险的新的信息规则系统等。
风险控制措施一般有以下几点:
1)提高防腐层质量及加强阴极保护,我国早期建设的长输管道多采用改性石油沥青作为防腐层。同国外相比²我国长输管道使用的防腐材料性能尚有不少差距,在涂敷工艺及设备方面仍有许多问题有待改进解决。尤其是现场补口技术,它是影响防腐效果的主要因素之一,完善的覆盖层及阴极保护技术是管道防腐蚀的关键在覆盖层不完善之处阴极保护尤为重要。
2)加大线路维护的投入,决策层首先应从思想观念上改变重站轻线的思想。根据目前形势,应加大对管道管理的人力投入选派文化技术素质高事业心强的人从事管道管理工作。同时加大打击盗油案件的力度,坚决制止违章占压。加大财力投入²加快管道内检测步伐和防腐层大修进度。
3)进一步提高管理人员素质,加强管理。禁止出现违反规章制度的现象,提高上岗值班职工的安全意识和责任心,作好职工业务素质培训。
4)提高设备、设施管理水平,设备、设施管理的精细化可以提高设备运行的安全系数。有利于平稳输油,保障管道畅通。
4、结束语
建立管道风险管理系统是想通过识别和评价管道运营中面临的风险制定出相应的风险控制对策,从而将风险水平控制在合理的范围之内,达到减少事故发生资源合理配置的目的。而采用管道完整性理念与数字化管道技术相结合的方式建立管道风险管理系统是将管道完整性管理的深度应用。管道完整性管理技术是继可靠性管理技术、风险管理技术后更高层次的、更全面管理的边缘性技术,我们将这一理念与网络化数据采集、遥感技术、GIS技术等数字化管道现代先进信息技术相结合建立管道风险管理系统是更好的将管道完整性管理理念运用到在役的老管线的管道日常管理当中。
 
参考文献:
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[5]马志祥:油气长输管道的风险管理,油气储运,2005,24(2)1-7
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