油气管道事故案例分析

帅健教授/博导中国石油大学（北京）油气管道完整性管理引言•管道是油气资源运输和配送的主要方式：–我国现有长距离输送管道约5.7万公里，世界排名第六–油田集输管道约20万公里–城市配送管道约10万公里–海底管道约2000公里•油气管道事故后果:–停输给下游带来巨大经济损失和社会影响–人员伤亡–环境污染我国近年来的油气管道泄漏事件•2003年12月19日，中石油兰成渝输油管道打孔盗油发生管道泄漏，喷发的油柱高达40余米，导致宝成铁路停运6小时，管线停输近15小时。•2004年10月6日，陕京线天然气管道榆林市神木县境内的天然气管道因第三方施工发生泄漏，无人员伤亡。•2006年8月12日，中石化鲁皖成品油管道遭打孔盗油，管线停止输油9个多小时。•2009年9月15日，中石化鲁皖成品油管道遭扩孔盗油，柴油泄漏，柴油流进附近河沟，现场数百群众抢捞。•2009年12月30日，中石油兰郑长成品油管道由于第三方施工发生泄漏，约150立方柴油发生泄漏，部分流入渭河。•2010年5月2日，中石化东黄原油管道复线胶州市九龙镇223号桩处的管线因第三方施工造成管线破裂，共造成240吨原油外泄。•2010年7月16日，中石油大连输油管线因卸油操作不当，致使管线发生爆炸。有媒体报道称，估计约有1500吨原油进入海洋，受污染海域100平方公里以上。•2010年7月28日，南京栖霞区丙烯管道因第三方施工破坏发生爆炸，造成13人以上死亡，重伤28人，轻伤100余人。管道事故案例分析•新墨西哥州Carlsbad天然气管道爆炸事故•华盛顿州Bellingham汽油管道爆炸事故•阿拉斯加PrudhoeBay原油管道泄漏1、Carlsbad天然气管道爆炸事故•2000年8月19日早5点26分，美国ElPaso天然气公司（ElPasoNaturalGasCompany，EPNG）在NewMexico州Carlsbad附近的天然气管道断裂，释放出的气体被引燃并持续燃烧55分钟，在事故发生地附近露营的12个人死亡，3辆汽车被烧毁，直接损失共计998296美元。事故地管道概况4条管道•1100•1103，断裂•1110•1000，停用•桥的两端入口设有警示牌管道线路应标识清楚（１）事故经过•管道系统由设在Texas、EIPaso的EPNG的控制中心管理，8月19日早晨，三名EPNG的雇员（1名协调员、2名控制员）当班。•5:26，SCADA系统收到Pecos河压缩机站的3号压缩机报警，不到一分钟，1号压缩机停机。同时，SCADA数据明显中断约30秒。•5:30，控制员给在家中的Pecos河地区站的首席操作专家打电话，要求他派人到压缩机站。首席操作专家立即指派的两名操作专家赶往Pecos河压缩机站。•5:31，SCADA数据再次传输中断。（１）事故经过•5:35，控制员再次给在家的首席操作专家打电话并告诉说他怀疑管线有可能破裂。•5:44，控制员打电话给Keystone压缩机站要求3个压缩机停止运行，大约一分钟后，他打电话给Eunice工厂作出同样的请求。•5:50，控制员给E1Paso地区服务中心打电话，要求确保南Carlsbad压缩机站的所有压缩机关闭。•6:10，控制中心命令下游储气库停止气体注入，并抽出气体继续向西部供气。•EPNG通知上游减少或停止气体供应，立即关闭这3条管线，管内气体都排向Pecos河中，6:25结束。（2）紧急响应•5:31，断裂5分钟内，当地911收到很多居民（包括EPNG的员工）的电话。•一位操作专家在家中看到天空起火，立刻通知控制中心和管道首席操作专家。•首席操作专家大约在5:45第一个抵达了事故现场，另一个操作专家随后赶到，一起关闭了1103和1110线的63/4截断阀，以及管线上的清管器发射筒的阀门。•6:05，1100线的5号阀门关闭，火势没有减弱，直到1103线的6号阀关闭后火焰强度才明显减弱，但是仍在燃烧，关闭1103线支路的清管接收器的旁通阀门后几分钟内，火焰完全熄灭。•大约6:21，管道首席操作专家通知控制中心，报告阀门的情况以及火已经熄灭。（2）紧急响应•在这过程中，管道操作专家发现了在起火地方的车辆，并告诉首席操作专家：–首席操作专家要求操作专家他们应该控制火势。–两个人知道社区紧急响应人员正等在压缩机站的入口处。–直到所有阀门关闭后，清楚地看到被火烧掉的卡车，他们感到灾难发生，管道首席操作专家然后才向上级报告。（2）紧急响应•6:10，另一名操作专家赶到Whitethorn路压缩机站的入口时，遇到了早先通知的两个操作专家，并看到消防车辆。•进入站内，这名操作专家发现站内已停电，启动了备用电源。•6:16，首席操作专家向气体控制中心报告阀门全部关闭。•首席操作专家让两名员工回到Whitethorn路帮助控制人群。（2）紧急响应•5:51分，第一批紧急响应人员抵达现场，在离事故现场大约3/4英里处等待，其余的紧急响应人员同样等在该地。•医疗单位接到起初的电话，并前往Pecos河压缩机站，一直等到救护车救走受害者时候，他们才到离开。•EPNG雇员容许小型消防车通过，阻止了其他车辆。•首席管道操作告诉消防员等他关闭更多的阀门后再前进，并只让EPNG的车辆或闪烁红光的车辆通过。（3）现场调查•爆炸造成的凹坑大约51英尺宽、113英尺长。•49英尺的管道被撕裂成3段，长度分别是3英尺，20英尺和26英尺，其中两条管片被各自抛出了234英尺和287英尺，一块碎片击中了河上吊桥的缆绳。吊桥的钢结构以及掉落地面的管道都受到烧伤，没有泄漏。河北岸的三辆汽车和露营用具都被毁坏，河岸两边的植物都被烧毁。（3）现场调查•管道底部内表面壁厚损失最大到72%•蚀坑中的水线•管道顶部有环形皱折（3）现场调查•管线断裂处的腐蚀是由管道内的微生物、湿气、氯化物、O2、CO2和H2S等成分共同造成：–事故后，从不同地方收集了腐蚀产物、沉积物和液体样本：•Keystone压缩机站入口处净化器•1103管线的排液口•1103管线6号阀门处的收球筒•1100管线5号阀门处的收球筒–11个样品中的9个发现好氧微生物，22个单一实验中的18个（11个中的10个）发现硫化盐还原菌，22个单一实验中的10个（11个样品的7个）中发现产酸细菌。–所有的样品中都有氯的存在：1103线的4个样品中有3个的氯含量达到9000ppm，其中一个达到333000ppm。第4个样品，是从1103管线虹吸排空的排液口收集到的，发现氯的含量低于50ppm。（4）管线特征•4条管线跨越Pecos河，3条由ENPG管理，1103线断裂。•1103管线：1950年建成，X52，外径30英寸，名义厚度0.335英寸。管线允许运行的最大压力837psig，事故时的运行压力大约675psig。•1103线在断裂位置上游与其它管线连接：–在断裂点上游/东部，在Keystone压缩机站和Pecos河压缩机站之间，1103和1110管线有3处连接。–在6号截断阀和1103的排液口之间，1103管线和1100管线有连接。（4）管线特征上游气体供应–1103线从1979年开始，1103线就与其它气体供应商的管线连接，在Keystone和Pecos河气体压缩机站之间存在7处接收点。在事发当时，仅有一处州际长输管道与1103线连接。–1110线1949年设计有25处地点可以使气体在未来的1年半到51年内流入1100线。事发当时，有11处与1100线连接。（4）管线特征•1103线排液口组合——距6号截断阀下游/西部约990英尺处（4）管线特征•清管器不能通过排液管。（4）管线特征清管•1103线在6号截断阀处无发球筒，且在Pecos河压缩机站也没有收球筒，这段管线不能清管。•在事故发生的3年前（1997年以后），1103线的2号到6号截断阀之间对进行了4次内检测，1998年进行了3次，1999年1次。•1997年7月，由于内腐蚀导致了1300线断裂，EPNG对1300线70英里的管段进行了内检测，据EPNG称，这次检测没有发现需要维修的内腐蚀，但是在断裂的地方目视发现有被修复的内腐蚀。•1998年6月和7月，对1103线和1100线各33英里的管线进行了内检测，没有发现需要修复的内腐蚀。•2000年2月，EPNG对位于Texas的Goldsmith装置的33英里的3133/3137线进行了内检测，没有发现需要修复的内腐蚀。（4）管线特征其他：•刚好在事故前，2000年8月11日，对1103进行了空中巡线，2000年8月18日，地面巡线，没有发现管线附近开挖及泄漏的证据。•在事故发生之前，除了其中的距断裂地点上游约46英里处，总长度0.9英里的两个管段已经做过水压试验之外，在Pecos河和Keystone压缩机站之间的1103线从未做过内检测，也未做过水压试验。（5）事故原因分析•可以排除的因素–管道超压、SCADA通讯损失和中断、由开挖或其他行为造成的外部损害以及管道外腐蚀不是本次事故的原因。•紧急响应–直到火熄灭且肯定有车辆出现时，最早发现火灾附近停有车辆的EPNG人员才通报紧急响应人员。–调查不认为：如果及时通知应对者，事故的结果会变得复杂。（5）事故原因分析•1103线的特征–调查结论：可能由于管道断裂处上游排液管的局部堵塞，使得液体绕过排液管，在管道弯曲的低点处积聚，导致腐蚀。–如果1103线的事故段能清管，或者定期检测，管段中的内腐蚀就可能不那么严重。（5）事故原因分析EPNG内腐蚀控制程序•事故后，分析了管道内的液体和固体，确定管内存在腐蚀性成分，如水、氯化物和细菌等。•调查结论：如果EPNG能有效地监控进入管道的气体性质和1103线的运行条件，并且定期取样分析管线清出的液体和固体，就可能知道管内腐蚀发生的可能性。（5）事故原因分析联邦规章•气体管道的联邦规章包括：两个部分有内腐蚀控制程序的要求。该规章没有定义“腐蚀性气体”，但是声明如果没有调查这种气体对管道影响且没有采取使腐蚀影响最低的措施，就不能用管道输送这样的气体。该规章没有特别指出以下问题的重要性：使管内的液体和液体积聚最少化、从管内清出液体、维修排液管和气体流速在腐蚀控制中的作用。•调查结论：现行的联邦管道安全规章不能在减缓管道内腐蚀方面给管道运营商或工作人员提供适当的指南。因此，调查认为RSPA应该发展必要的内腐蚀控制程序。（5）事故原因分析联邦对管道运营商的监管•OPS没有对EPNG内腐蚀控制程序进行准确的事故前预评估，因而事故发生前没有发现该程序的不足。•调查进一步认为RSPA应该进行必要的变化，保证对管道运营商的安全程序有充分的评估。（5）事故原因分析行业标准•调查认为，象NACERP0175-75“钢制管道和管道系统的内腐蚀控制”这样的行业标准和推荐指南对管道运营商有重大益处。•但是，RP0175-75没有考虑到当前的信息，信息有些陈旧，所以管道运营商仍然不容易得到可以对建立有效内腐蚀控制程序做出重大贡献的信息。2、华盛顿州Bellingham汽油管道爆炸事故•1999年6月10日下午3:28，华盛顿州Bellingham的一条16in的汽油管道断裂，约237,000加仑的汽油泄漏进入一条小溪，约半小时后，汽油被点着爆炸，汽油在长度约半英里的小溪中燃烧，2名约10岁的儿童和1名18岁的年轻人死亡，8人受伤。1户居民住宅以及城市水处理工厂受到严重损坏，直接财产损失4500万美元。事故原因•管道受到挖掘损伤•SCADA系统•Bayview产品终端的施工与投产（1）管道的挖掘损伤•管道的断裂源于一处机械损伤，裂口长度27英寸。管道的挖掘损伤•20英尺的管道上有33处划痕，划痕处残留有挖掘机械的高铬钢•事故时的管线压力1433psig，低于最大允许操作压力1440psig事故前的内检测管线事故前，有三次内检测•1991年，漏磁和测径，没有发现异常•1996年，有异常显示•1997年，公司响应州能源部的指令，通径检测显示了事故处管道变形•公司没有对内检测发现的问题采取措施•检测表明挖掘损伤应发生在1991~1996之间事故区域的