管道风险管理技术1

油气田在役油气管道风险管理与预警技术林守江天津市嘉信技术工程公司TianjinGeniusTechnology&EngineeringCo.油气管道风险评价管理技术交流一.管道风险管理中的相关概念根据中外学者的观点，风险可定义为损失的不确定性、人为活动消极后果发生的可能性。风险同人们有目的的行为、活动有关，当人们从事各种活动与期望发生不利的偏差时，人们就会认为该项活动有风险。客观条件的不确定性是风险的重要成因，这种不确定性既包括主观对客观事物运行规律认识的不完全确定，也包括事物本身存在的客观不确定。管道风险既包括风险发生的不确定性（或概率），也包括风险导致的后果的严重程度。1.管道风险（Risk）2.管道的风险评价（RiskAssessment）管道的风险评价技术是30多年来发展起来的管道安全评价技术，是指应用各种风险分析技术，用定性、定量或二者相结合的方式综合度量风险对项目实现既定目标的影响程度，考虑所有风险综合起来的整体风险以及项目对风险的承受能力。管道风险评价的目的是:综合管道上各种失效风险发生的概率，对可能的风险进行评价，根据得到的风险值，综合考虑各种风险的后果，取得经济投入与可能的失效后果的损失之间的平衡，做出存在的风险是否可以接受，为投入的控制和缓解风险方案的决策提供依据。3.管道的风险管理（RiskManagement）管道风险管理是指在管线运营及维护环节中，为预防事故的发生及降低风险的水平而进行的计划、协调、控制、监督和组织工作。完整的管道风险管理过程包括风险识别、风险评价、风险控制与应对、风险监控四个部分，是一个闭合系统。对风险进行识别、评价、提出风险控制与应对方案后，随着风险应对计划的实施，风险会出现许多变化，应对变化及时反馈，进行新的风险估计和评价，从而调整风险应对计划并实施新的风险控制计划。4.基于风险的管道检测（RBI）基于风险的检测（Risk-basedInspection），是将检测重点放在高风险和高后果的管段上，而把适当的力量放在低风险部分。在给定的检测条件下，基于风险的检测更有利于降低管道风险。美国API已颁布了APIRP580标准。管道检包括内检测和外检测技术。GE/PII、TWI等对不同类型的管道缺陷，开发出多种智能内检测设备和技术。在不具备内检条件时，可以选用外检测技术（又称直接评价DA技术），包括PCM、DCVG、CIPS等技术，以及开挖后，对管体缺陷进行检测的超声、射线等无损检测技术。管道检测技术：常用方法、配合使用皮尔逊/人体电容法杂散电流干扰检测5.完整性管理应用标准：ASMEB31.8S-2004输气管道完整性管理标准API1160-2001危险液体管道系统完整性的管理完整性管理(IntegrityManagement,IM)技术面向管道全生命期，覆盖设计、建设、运行等三个阶段。IM是指：管道运行单位对管道的潜在风险因素不断地进行识别和评价，并依据评价结果采取相应的风险控制和减缓对策，将风险始终控制在一个合理和可以接受的水平。从实用的角度，完整性管理所采用的关键技术包括失效分析及失效案例库的建立、风险评价技术、管道检测技术、适用性评价技术、机械设备故障诊断技术、地质灾害评估技术、地理信息系统（GIS）的建立等。完整性管理的实施流程6.管道适用性评价（FFS）适用性评价(FitnessForService)是对含有缺陷的管道是否继续使用以及如何使用的定量评价，对有缺陷管道的未来发展、管道的检测周期以及维修周期等重要参数做出定量评价。管道的适用性评价包含了多个工程范畴：应力分析、材料工程、无损探伤、剩余强度、寿命预测、概率分析等方面。FFS是近年来发展起来的一项新技术。2007年API联合ASME修改完善原有标准,发布了API579-1和ASMEFFS-1。通过适用性评价，允许在一定条件下使用带缺陷的管道，可延长管道使用寿命，减少更新数量，提高投资效益。外腐蚀直接评价（ECDA）内腐蚀直接评价（ICDA）应力腐蚀直接评价（SCCDA）7.管道腐蚀的直接评价（DA）管道腐蚀是威胁管道完整性的主要因素之一，有效地控制腐蚀是建立在有效的检测手段可准确的评价方法之上的。直接评价（DirectAssessment）是对不能进行内检测或以外腐蚀为主的管道，通过间接检测手段采集数据，评价管道的各种腐蚀，进而得出管道完整性信息是十分有效的。管道的腐蚀直接评价是一个周而复始的循环过程。一般包含四个步骤：预评价、间接检测、直接检查和后评价的过程。8.外腐蚀直接评价（ECDA）ECDA--PipelineExternalCorrosionDirectAssessment国际标准：NACESP0502-2008国内标准：SY/T0087.1-2006钢制管道及储罐腐蚀评价标准--埋地钢质管道外腐蚀直接评价对于埋地钢质管道而言，ECDA评价方法是管道完整性评价方法中最为重要的组成部分。相比之下，ECDA评价方法一般采用常规检测手段易于获得管道的腐蚀相关数据，其评价结果具有较大参考价值。具有成本低、对管道条件要求不高，易于实施等优点。二.在役油气管道风险管理技术发展趋势1.国外技术的发展历史和现状1970年代开始应对腐蚀威胁、延长使用寿命、减低维护费用，开始了油气长输管道风险评价的研究和实践。1985年美国发表《风险调查指南》1992年WKM总裁米尔鲍尔发表《管道风险管理手册》2004年《管道风险管理手册》出版第三版加拿大从上世纪90年代初开始油气管道风险评价和风险管理技术方面的研究工作。英国煤气公司开发TransPipe软件包英国TWI公司开发RISKWISETM、LIFEWISETM以及PIPEWISETM1.国外技术的发展历史和现状国外将风险分析应用到管线维修和管理过程中已经取得了巨大的经济效益和社会效益。如美国Amoco管道公司1987年以来采用风险评价技术管理所属的油气管道和储罐，已使年泄漏率由1987年的工业平均泄漏率的2.5倍降到了1994年工业平均泄漏率的1.5倍；同时，使该管道公司每次发生泄漏的支出降低到1993年工业平均数的50%，从而使管道公司在1993年取得了创纪录的利润水平。从技术的发展过程上看，国外管道风险评价技术的研究三个阶段，即：定性评价、半定量评价、定量评价。1.国外技术的发展历史和现状1）定性评价阶段（QualitativeRiskAnalysis）其主要作用是找出管道系统存在有哪些失效危险，诱发事故的各种因素以及这些因素产生的影响程度，在何种条件下会导致管道失效，最终提出控制的措施。特点：不必建立精确的数学模型和计算方法，评价的精确性主要取决于专家经验的全面性、划分影响因素的细致性、层次性等。方法：风险检查表（CL)，预先危害性分析（PHA)，危险和操作性分析（HAZOP)，故障树分析法（FTA）等。操作简单，实用性强，但是评价结果带有很强的主观性。应用时间：上世纪七十年代中后期至九十年代前期。1.国外技术的发展历史和现状2）半定量评价阶段（Semi-QuantitativeRiskAnalysis）以风险的数量指标为基础，对损失后果和事故发生概率按权重值各自分配一个指标，将对应事故概率和后果指标进行组合，形成相对风险指标。最具代表性的是肯特模型，国内外大多数风险评价软件都是基于其基本原理进行编制的。应用时间范围是上世纪八十年代末至九十年代后期。由于半定量风险评价模型兼有评价指标设计全面、合理；操作简单、易于计算机编程，便于实施；可靠性和精确度较高；结果的可解释性强等优点，所以至今仍在国外一些管道公司的风险评价实践中广泛应用。1.国外技术的发展历史和现状3）定量评价阶段（QuantitativeRiskAnalysis）目前国外管道风险评价界正在大力研究的评价技术，是管道风险评价的高级阶段。基于对失效概率和失效结果的直接评价，通过预先给失效概率和对事故损失后果确定一个具有明确物理意义的单位，并将产生失效事故的各类因素处理成随机变量或随机过程，对单个事故概率的计算得出最终事故的发生概率，然后再结合量化后的事故影响后果，计算出管道的风险值。评价方法综合运用结构力学、断裂力学、化学腐蚀等各种工程理论，其评价结果是最严密和最准确的。评价的结果还可以用于对安全、成本、效益的综合分析，这一点是前两类方法都做不到的。1.国外技术的发展历史和现状3）定量评价阶段（QuantitativeRiskAnalysis）目前，已逐渐趋于成熟并在国外管道风险管理实务中应用。有代表性的定量评价方法大体上有如下三种：（1）按照腐蚀和泄漏理论将管道某处的泄漏率与“有效泄露距离”结合为“管道的危险长度”作为对管道事故损失后果的测度，将其与该处失效率的乘积在管道一定长度上作积分得到管道对外界公众的风险值。（2）在管道风险评价中引入多属性效用函数理论（MAUT），将不同管道管理者和专家对于同一管道的同一属性风险可能有不同的风险偏好考虑到管道风险评价中去，分别使用三种负效用函数作为管道事故对HSE三个方面带来损失后果的测度。（3）由断裂力学中的判据结合管道参数(壁厚、管径、拉伸强度等)构造状态函数，通过模拟得出断裂失效概率并研究腐蚀和剩余应力的关系。2.国内技术的发展现状管道风险评价研究工作起步较晚。1995年引入管道风险指数评分模型。此后，风险分析和评价在安全性评价中的应用研究才开始得到部分油田企业和科技人员的重视。1995年12月四川石油管理局根据四川天然气管线的实际情况提出了管线风险检测和评价的整改程序；西南石油学院于1994年开始针对管道局所属鲁宁线了安全性和剩余寿命评价，初步引用了风险技术，2000年研制开发了输气管线风险评价软件。故障树分析方法在我国研究较多，但由于油气管道故障树构造复杂，由于缺乏历史数据积累，造成事件概率无法精确得知，限制了应用。2.国内技术的发展现状目前应用最多的仍是肯特风险指数评价模型。2001年乌鲁木齐市天然气管道工程便是肯特指数评价模型对整条管道风险的一次完整运用。西气东输管道实施完整性管理于2005年开始实施。在地质灾害风险、第三方风险评估、腐蚀控制及地质灾害监测等方面取得了很多成果。我国还处于初期的发展阶段。与国外的差距主要表现在：1）风险评价技术基本上均处于半定量水平上，主要采用的是肯特指数评价模型，评价项目和依据是专家的判断，评价的精确性取决于经验的全面性、划分影响因素的细致性、层次性以及权值分配的合理性。2.国内技术的发展现状2）长期以来，我国管道工业的发展缺乏大量基础研究、统计资料和实测数据支持，近些年才建立起管道信息数据库，但是数据采集和完善积累需要一个相当长的时间。3）评价方法本身的定量化水平不高，对于众多模糊性的因素和评价信息认识和处理准确性不足，造成评价结果与客观实际间存在很大偏差。国内管道风险管理的技术方面的文献多集中在长输油气管道，有关油气田管道风险的较少。国内部分油气田，如塔里木油田开展了以腐蚀监测为主的油气管道风险监测工作，并开始开发相关的管理系统和软件。3.相关标准情况美国管道完整性和腐蚀控制、检测和评价的主要标准有：API579-1/API579-2007Fitness-for-Service标准（Second）ASMEB31G-1991(R2004)ManagingSystemIntegrityofGasPipelinesAPIStd1160ManagingSystemIntegrityforHazardousLiquidPipelinesNACESP0106-2006InternalCorrosionControlinPipelinesNACESP0169-2007ControlofExternalCorrosiononUndergroundorSubmergedMetallicPipingSystemsNACESP0204-2008（SCCDA）、SP0206-2006（ICDA）NACESP0502-2008（ECDA）PipelineExternalCorrosionDirectAssessmentMe