管道完整性管理

帅健中国石油大学（北京）2014年4月9日油气管道完整性管理概要为什么需要完整性管理什么是管道完整性管理完整性管理的基本做法开展完整性管理工作的建议一、为什么需要完整性管理•油气管道属于有高度危险性的构筑物，一旦发生事故，将引发严重后果。管道事故举例•1999年，美国华盛顿州Bellingham汽油管道爆炸事故，3人死亡管道事故举例•2000年8月19日，美国NewMexico州Carlsbad天然气管道爆炸，12人死亡。管道事故举例•2006年3月2日，美国阿拉斯加PrudhoeBay油田一条34in（863mm)管道泄漏出大量石油，污染了此处的冻土和湖泊。该管道停产导致油田原油产量每天减少100000桶，引起美国能源市场的强烈反应。管道事故举例2010年7月25日，Enbridge公司在美国Michigan州Marshall湿地处30in的输油管道发生破裂，污染此处湿地以及附近的一条河流。管线建于1969年。事故原因：•公司完整性管理存在缺陷；•控制中心管理人员缺乏训练，泄露发生17小时后才发现；•公众安全意识不强，居民闻到气味14小时后才报警。管道事故举例2010年9月9日，Enbridge公司在Illinois州Romeoville处一34英寸输油管线破裂，该管线建于1968年。事故原因：•此处一水管从该管道下方通过，干扰了管道的阴极保护。•从水管中泄露出的水对管道造成侵蚀。为什么管道会失效——机理材质劣化•腐蚀•疲劳•应力腐蚀（SCC）•氢致裂纹（HIC）管道失效——机理结构失稳——凹陷、皱折管道失效——机理•断裂管道失效——机理•输气管道的长程断裂影响因素•腐蚀环境–内、外腐蚀影响因素•第三方破坏–挖掘损伤–打孔盗油–恐怖活动影响因素•自然环境–地质灾害：断层、滑坡、采空区等腐蚀与防护系统——重要组成部分皱折剥离夹石•防腐层：漏点、绝缘性能下降；阴极保护：欠保护和过保护•往往决定管道的使用寿命破损为什么需要管道完整性管理？•因为：–管道上的缺陷不可避免，且随着时间的增长，逐步恶化；–人为因素、人类活动和自然环境等均对管道产生影响；•所以：–必须采用合适的技术手段和完善的管理措施，保障管道的安全性，延长管道的使用寿命。完整性管理已走过几十年的发展历程始于20世纪70年代，主要是在美、欧90年代后期，美国OPS在一些管道公司开展了管道完整性管理的试点2001年，ASME和API分别颁布了输气、输油管道完整性管理的技术标准2002年，美国出台了《增强管道安全法案》，首次对高后果区管道完整性管理提出强制性要求已取得广泛认可，成为国际上普遍认同的管理模式国内外现状英国TRANSCO公司27万km管道(含燃气），建立了完整性管理专门机构、文件体系（企业标准、程序文件、作业文件），严格执行英国天然气安全法规。成功完成管道从设计系数0.72到0.8的提压运行。加拿大TransCanada公司38000km管道，专门的完整性管理部门（线路146人、设施120人，数据40人）。每年一次风险评价、8000km内检测、500km水压实验。美国WilliamsGas公司目标5-10年实现管道零事故。完整性管理部门120人、60多个完整性管理程序，与GIS整合的完整性基础数据库，事故率逐年降低。中石油通过研究和引进基本建立起核心技术（标准）体系成立了相对完善的完整性管理支持机构，如：专业公司在管道科技中心下设完整性研究所，负责为专业公司及管道公司提供管道、站场设施完整性管理的技术支持，现有人员约50人。各家地区公司及其分公司均设立了完整性管理的专业技术支持机构，如管道公司的完整性管理中心，北京天然气管道公司的科技信息处，西部管道公司的科技信息服务中心，西南油气田的安全环保与技术监督研究院。中石油管道完整性管理系统•企业级管理平台，促进了完整性管理各步骤的数据融合、集成，实现了数据的有效利用，极大地推动了管道完整性管理的进程。应用情况3.1万公里管道的完整性管理业务在PIS中管理完成1.8万公里管道及10余个站场风险评价完成3千公里管道的完整性评价用户覆盖专业公司、4家地区公司、地区分公司\管理处及基层站队，范围涉及决策层、管理层、操作层多个层级，用户数量近3000人。中海油已经在总部机关层面成立了完整性管理的领导小组和专项工作组，积极开展其相关资产的完整性管理工作，如正积极开展海上设备设施、海管完整性管理工作等。气电集团——开展完整性管理体系建设，部分管道完成基线评估和二次完整性评估；制定了管道完整性管理实施计划。现状调研规划总要求实施计划试点应用编制完整性管理体系试点单位改进及实施全面推广试点应用成果推广短板分析和改进改善与提高内、外部审核整体管理水平的提升中石化分属不同的部门管道储运分公司——成立管道检测中心，正在研发系列漏磁内检测器；开发仪长、中洛管道完整性管理软件天然气分公司——川气东送、榆济数字化管道建设，山东输气管网基线检测和评估普光气田——每年一次内检测，开发腐蚀监测综合管理系统•2013年1月，中石化召开了管道完整性管理研讨会。二、什么是管道完整性管理•“完整性”一种未受损坏的条件•管道完整性管道能抵御各种危害因素并保持安全运行的能力•含义管道在功能上是完整的管道始终处于受控状态管理者已经并仍将不断采取行动，防止管道事故的发生25管道完整性管理•对所有影响管道完整性的因素进行综合的、一体化的管理，是以管道安全为目标的系统管理体系。•做法–通过对管道运营中出现的风险因素的识别和评价，制定相应的风险控制对策，执行风险减缓措施，从而将管道运营的安全水平控制在合理的、可接受的范围内，达到减少事故发生、经济合理地保证管道安全运行的目的。工作内容•管道完整性管理必须开展的内容：数据收集•基础高后果区识别•重点风险评价•决策依据完整性评价•状态诊断应对措施•风险减缓效能评价•改进提高体系建设•完整性管理体系建设，就是对信息、技术、工作流程、组织机构及文件体系等要素进行集成，将其转化为管理要素和经济要素，经济合理地保障管道安全可靠运行，是一项长期、艰巨、庞大的系统工程。兴趣与责任工作内容组织机构运行模式信息沟通技术方法文件体系体系框架以兴趣和责任感为核心，战略目标为方向，管理流程为指导，组织结构和资源文件为保障，信息管理为基础，检测和评价为手段的一体化管理。标准与规范数据收集组织架构业务流程岗位人员绩效管理风险评价完整性评价维护管理效能评价日常管理高后果区分析风险评价完整性评价移动巡检监测与预警管道定线图生产数据采集平台地理信息服务平台完整性数据中心平台风险受控业务环境工作内容支撑平台实施应用战略目标文档管理支撑技术完整性管理工作的开展，需要进行大量的技术分析和评估，包括两大部分、4层次、8系列。完整性管理技术支撑危害识别与风险评价完整性检测与评价高后果识别技术危害识别技术综合风险评价技术专项风险评价技术内检测技术外检测技术外腐蚀直接评估技术内腐蚀直接评估技术剩余强度评价技术剩余寿命预测技术管道抢维修防腐层修复技术管道带压封堵技术传统缺陷补强技术环氧套筒修复技术复合材料修复技术管道监测监控管道应力应变监测技术地质灾害监测预警技术管道泄漏监测预警技术第三方破坏监测技术穿跨越结构监测技术站场风险评价工艺危险与可操作性评价站场设施失效后果评价可靠性评价与维护技术基于风险的检测技术设备监测监控无损检测技术故障诊断技术变形监测技术适用性评估技术线路部分站场部分站内管线检测评价站内管线检测技术站内管线评价站内区域阴极保护站内管道腐蚀监测仪器仪表系统完整性仪表系统诊断技术仪器监测与维护技术安全完整性等级评定运行模式•遵从戴明模式（PDCA）–即“计划—实施—检查—改进”。运营单位的最高管理者应首先制定管理体系的政策和目标，以此为依据，建立完整性管理体系文件并进行实施，定期进行内部和外部的检查和审核，评价体系有效性和合理性，最终实现管理体系的不断循环和持续改进。计划实施检查改进运行特点过程管理•建立在过程方法论基础上，对每一环节都需进行管理控制。文件化的控制机制•制订体系文件来表达明确的要求和信息，使工作人员目标一致，统一行动。闭环系统•一环接一环的循环过程。在上一个闭合循环完成后，转入下一个循环。持续改进•随时间推移，体系构架及其要素不断改进，达到管道最佳运行状态，实现良性循环。与传统管道安全管理的区别以前的做法应对从事故到事故事故管道安全（完好性）检查改进或制订计划没有事故不更新计划事故新方法预防无事故无事故管道完整性管理系统管道完整性审查计划无事故三、完整性管理的基本做法•完整性管理的对象管体+防腐层+阴极保护三者相互联系，又各具特点•影响因素•腐蚀环境•人为因素•自然环境管内介质管体涂层阴极保护基本做法•常开展的一些工作如下：高后果区识别风险评价内检测评价外腐蚀评价地质灾害评价数据管理•包括但不限于上述内容1、高后果区识别•完整性管理的重点，执行严格的完整性管理程序。•划分为三个地区类别：人口密集区：城市、城镇、乡村、居民区、特定场所环境敏感区：水源地、河流、湖泊、水库、水工建筑物、自然保护区基础设施区：工厂、加油站、军事设施、机场、码头、仓库、文物保护单位、保护地；高速公路、国道、省道、铁路、航道；污水管、暗河、暗渠、自来水管、消防管线、光缆和电力、通信电缆等，与其他管道交叉半径25m的区域；穿跨越管道经过密闭空间如涵洞•可以是上述三类中的一种，也可以是任意两种或三种的组合。天然气管道高后果区识别准则符合如下任何一条的区域为高后果区：①管道经过的四级地区；②管道经过的三级地区；③如果管径﹥711mm，并且最大允许操作压力﹥6.4MPa，则管道两侧各300m以内有特定场所的区域；④其他管道两侧各200m内有医院、学校、养老院、托儿所等特定场所的区域；⑤其他管道两侧各200m内有在一年之内至少有50天（计算时间不需连贯）聚集20人或更多人的区域。液体管道高后果区识别准则符合如下任何一条的区域为高后果区：①管道经过的四级地区；②管道经过的三级地区；③管道两侧各50m内有医院、学校、养老院、托儿所等特定场所的区域；④管道两侧各50m内有高速公路、国道、省道、铁路以及航道和高压电线等；⑤管道两侧各200m内人口密集区，如城市、城镇、乡村和其它居民及商业区；⑥管道两侧各200m内有工厂、易燃易爆仓库、军事设施、飞机场、海（河）码头、国家重点文物保护单位、国家要求的保护地区等；⑦管道两侧各200m内有水源、河流、大中型水库和水工建（构）筑物；⑧管道两侧各15m内有与其平行铺设的地下设施（其它管道、光缆等）的区域，管道与其它外部管道交叉处半径25m的区域。37地区等级划分标准•按沿线居民户数和/或建筑物的密集程度，分为四个地区等级：•沿管道中心线两侧各200m范围内，任意划分成长度为2km并能包括最大聚居户数的若干地段，按划定地段内的户数划分。在农村人口聚集的村庄、大院、住宅楼等，作为一独立户计算。a.一级地区：户数在15户或以下的区段；b.二级地区：户数在15户以上、100户以下的区段；c.三级地区：户数在100户或以上的区段，包括市郊居住区、商业区、工业区、发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区；d.四级地区：系指四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段。2、风险评价•目的在于识别出管道的危害因素及其可能产生的不利后果，判定风险是否可以接受，为执行风险消减措施提供依据。•风险评价要回答的问题–哪些因素造成事故发生?–这些事故发生概率有多大?事故后果严重性有多大?–事故的风险(综合结果)有多大?•风险消减措施的执行原则–按最差情况考虑(水桶理论)风险评价的总体思路指标方法风险评价危险/风险的识别失效后果分析失效概率分析风险控制风险降低措施失效预防措施风险管理的评价及反馈包括高后果区识别事件树方法监视、检测修复、更换、保养、降级使用风险因素敏感性分析存档管道分段清管器的发射筒到接收筒风险评价模型•层次分析模型，包括挖掘破坏、腐蚀、设计建造