靖边气田在役天然气管线完整性管理体系的建立
Outline:
马思平1
,
张宏2
,
魏萍1
,
柳洁3
,
武璠2
,
韩少飞2
,
高飞1
1. 长庆油田第四采气厂;
2. 长庆油田第一采气厂;
3. 长庆油田第五采气厂
收稿日期：2010-08-17；修回日期：2010-09-27
作者简介：马思平:男，1981年生。毕业于西安石油大学，硕士学历，目前在长庆油田第四采气厂工作，工艺安全工程师.
摘要：根据靖边天然气管道完整性管理技术的研究现状, 概括了靖边气田天然气管道完整性管理的框架流程, 阐述了天然气管道完整性管理的主要内容。对影响管道安全的主要因素和天然气管道事故后果进行了分析, 介绍了管道完整性检测方法, 对靖边气田天然气管线完整性管理体系的建立进行了详细的阐述。
关键词：靖边气田 天然气管线 完整性 管理体系
Establishment of Integrality Management System for Natural Gas Pipeline in Service in Jingbian Gas Field
Outline:
Ma Siping1
,
Zhang Hong2
,
Wei Ping1
, et al
1. The Fourth Gas Extraction Plant of Changqing Oil Field;
2. The First Gas Extraction Plant of Changqing Oil Field
Abstract: According to the research situation of Jingbian natural gas pipeline integrity management technology, this paper summarized the gas pipeline integrity management framework process in Jingbian gas field and also described main contents of the natural gas pipeline integrity management. Further more, major factors affecting the safety of pipeline and consequences of gas pipeline accident are analyzed, the pipeline integrity test method for gas field is introduced, and the establishment of the Jingbian gas pipeline integrity management system is stated in detail.
Key words:
Jingbian gas field natural gas pipeline integrality management system
1 靖边气田实施在役天然气管线完整性管理的必要性
(1) 油气管线运行至中后期，由于腐蚀等原因，失效的可能性大大增加。随着使用年限的增加，靖边气田部分天然气管线的使用寿命已进入中后期，管线安全运行将面临巨大的挑战。
(2) 2002年~2009年间，为掌握气田地面管线腐蚀状况，对靖边气田部分集气支干线及采气管线开展了腐蚀检测工作。检测结果表明，部分管线平均腐蚀速率达到了0.23 mm/a，个别点蚀速率达到0.41 mm/a，按照国家相关标准已达到严重腐蚀程度。
(3) 随着国家“村村通油路”政策不断推广和地方经济建设的快速发展，近几年第三方施工损坏导致气田天然气管线发生泄漏事故不断发生[1]。
(4) 由于设计、施工、材料等方面的缺陷，导致的管线失效事故时有发生。可以看出，靖边气田天然气管线的安全运行面临巨大考验。管线完整性管理涉及管线设计、施工、运行管理等全过程，是在事故发生前就对影响管线完整性的各种风险进行评估，制定有效的防范措施，并采用先进的技术对管线进行检测并进行管线适用性评价，从而保证管线一直处于无事故状态。因此，开展管线完整性管理对靖边气田天然气管线的长期安全平稳运行有着重大的意义。
2 靖边气田在役天然气管线运行现状
截止2010年底，靖边气田建成生产气井706口，建成高压采气管线657条，其规格主要为DN65、DN80、DN100，管线累计总长2 585.41 km，年采气能力达到50×108 m3/a。并通过东、西、南、北、南二、南三、南四、北二、北三等9条集气干线和83条集气支线的建设，形成了北干线和北二线、南干线~南三干线和南四干线、东干线~南19至南1支干线和南干线之间大的环形管网，以及10多个小环形管网，累计总长度1 279.58 km，建成一条一净-二净联络线，长53.61 km。
3 靖边气田在役天然气管线完整性管理体系的建立
通过学习和理解国内外管线完整性管理理论，借鉴陕京输气管线完整性管理体系的建立过程，并结合靖边气田QHSE管理体系，本文建立了如图 1至图 5所示的靖边气田在役天然气管线完整性管理体系。完整性管理体系是一个跨学科的、综合的复杂系统，不仅仅是一套文件体系。建立一个完善的完整性管理体系应该包括文件体系、指挥体系、组织体系、数据管理体系、风险评估体系、完整性评价体系、响应体系共七个部分。
3.1 文件体系
文件体系是完整性管理体系的最主要组成部分，是开展管线完整性管理的依据，是各项活动的行为准则。通过学习和研究，借鉴国内在管线完整性管理方面取得的成功经验，结合靖边气田的实际情况加以改进和完善，从而形成一套适合靖边气田的完整性管理标准和规范等文件体系，见图 1。
3.2 组织体系
借鉴长庆油田采气厂QHSE管理组织结构，建立了如图 2所示的靖边气田天然气管线完整性管理组织体系。设计的组织结构为：由厂主管领导为主任、分管领导为副主任，生产运行科、采气工艺研究所、信息自控中心等其他职能部门的主要领导组成完整性管理领导委员会，作为靖边气田天然气管线完整性管理的最高领导机构来组织领导气田的天然气管线完整性管理工作。在委员会下面设完整性管理部和完整性管理监督部。管线完整性管理部负责完整性管理的具体工作，完整性管理监督部对完整性管理部完整性管理工作的开展情况及管理效果进行监督和评价。
3.3 指挥体系
管线的完整性管理是一个复杂的过程，它涉及到公司人、财、物等方面。因此，要使管线完整性管理体系高效、可靠地运行，必须建立一个具有绝对权威的指挥机构，以协调、组织、指挥完整性管理体系的有效运行，从而保证气田天然气管线的安全、高效运行[2]。本文阐述的靖边气田天然气管线完整性管理指挥体系就是完整性管理领导委员会。
作为指挥体系必须能够及时获取完整性管理的相关信息，比如管线运行状况信息、评价结果信息等，以便及时做出有关管理决策。不仅如此，还必须保证能及时将有关指令传达到体系中的每个角落，以便调动相关资源来解决管理中遇到的问题。管线完整性管理的指挥体系是这样发挥作用的：完整性管理领导委员会通过风险评估中心对天然气管线的评估报告，指令完整性评价中心进行检测；根据检测报告，指令响应中心进行维护或紧急抢修；检测、维护、抢修完毕再由完整性评价中心、响应中心将检测、维护、抢修结果报完整性管理领导委员会。
3.4 数据管理体系
完整性管理必须以管线数据为基础，而数据的完整性是管线完整性管理的关键部分, 数据的准确性及完整程度直接影响分析与评价结果, 进而影响维护措施和完整性方案的制订及其效果。因此，建立一个完善的数据收集、管理和维护体系，就显得尤为重要。数据收集不是一项一劳永逸的工作, 由于完整性管理是一个持续改进的过程, 管理者需要根据完整性管理的进程对数据信息特别是完整性支持数据进行跟踪和管理, 不断更新、扩充和完善数据信息。所以，建立了如图 3所示的数据管理体系。
3.5 风险评估体系
风险评估是以实现管线系统安全为目的，根据收集的数据，运用科学的方法，对系统中潜在的危害因素进行识别、分析，对管线发生事故的可能性及其危害程度进行预测，以便提前采取相应的减缓措施，并对措施实施效果进行评价。对管线存在的风险进行评估是进行管线完整性评价的前提，也是完整性评价体系的重要组成部分，构建的靖边气田天然气管线风险评估体系共有三部分，具体见图 4。
3.5.1 风险评估方法选择
识别影响管线完整性的主要危害后，就需要对这种危害存的风险进行评估，风险评估的方法有很多种，按评估结果量化程度分为定性风险评估、半定量风险评估和定量风险评估。
长庆油田采气厂主要使用的是定性风险评估方法，定性风险评估方法是指对系统的危害因素全部按事件发生或不发生的分析程序来定性评估管线危险。评价时不必建立精确的数学模型和计算方法，主要根据有关法规、规范及标准，依靠评估人员的实践经验及直观判断能力，依据风险分析过程的逻辑推理关系来确定管线中各种危害事件的关系，以及对管线安全的影响程度等。属于定性风险评估方法的有安全检查表、专家现场询问观察法、作业条件危险性评价、故障模式和影响分析、危险及可操作性研究、事故树分析等方法。表 1是管线完整性危险因素分类表，表 2是风险评估方法等级划分表[3]。
表 1
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表 1 危险管线完整性因素分类表
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表 2
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表 2 风险评估等级表
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3.5.2 制定防范措施及其实施效果评价
在找到影响管线完整性的各种风险后，需要针对不同的风险制定相应的风险防范措施，减少或缓解风险对管线完整性的影响。当然，任何防范措施不可能是十分完善的，防范措施的实施效果如何，就需要不断地去分析和评价，不断地去完善和更新，达到减少或缓解风险的目的。
3.6 完整性评价体系
管线完整性评价是指对管线实施检测，找到影响管线完整性的缺陷，并依据相关标准对管线适用性进行评价的过程。管线完整性评价包括管线完整性检测和管线适用性评价两部分的内容。
建立的靖边气田天然气管线完整性评价体系由两部分组成：完整性评价标准、完整性评价程序。
3.7 应急体系
经过管线完整性评价之后，依据评价结果需要做出适当的响应：首先对不可接受的缺陷要进行修复，同时采取合理的预防措施来消除或减小检测中发现的暂时可接受的风险，以提高天然气管线的安全性。建立的靖边气田在役天然气管线完整性管理的应急体系包括缺陷修复、制定风险预防措施和应急抢险措施三部分内容。其体系架构见图 5。
4 管线完整性管理体系建立的效果分析
以往的管线安全管理多为被动的事后响应，不但会因事故造成巨大的财产损失和人员伤亡，而且抢险修复又要花费巨额费用。管线完整性管理变被动为主动，变事后响应为事前检测预防，使管线始终处于受控状态，可以有计划、有针对性地采取维护措施，防止管线失效或事故发生，延长管线使用寿命，将管线大修费用投入到最需要的地方，从而最大限度地节约成本，保证管线运行始终可靠。
4.1 减少天然气管线事故发生
管线完整性管理的目的在于减少管线事故发生的频率，确保其安全平稳运行。美国油气管线公司采用风险评价技术管理油气输送管线和储罐以来，已使泄漏率由工业平均数的2.5倍下降到1.5倍。欧盟长输油气管线公司由于重视安全并采取了各种措施加强安全管理，油气管线泄漏事故率由之前的1.2次/(10×103 km·a)下降至现在的0.25次/(10×103 km·a)；我国国内最早开展完整性管理的是陕京管线，自开始引进完整性管理技术以来，完成了陕京管线系统的管线内检测, 发现了多达4万个缺陷。靖边气田开展以风险评估为基础的管线完整性管理以后，可以利用先进的管线检测技术找到目前在役天然气管线存在的缺陷，对风险等级较高的缺陷进行修复，并制定有效的控制措施，保证天然气管线的安全运行，降低管线事故的发生。
4.2 延长管线使用周期
众所周知，钢制管线都是有使用寿命的，但这并不表明达到使用寿命以后就必须去更换或废弃管线。在开展管线完整性管理以后，可以利用先进的管线检测技术和缺陷评价技术，计算天然气管线的剩余强度、预测剩余寿命[4]。靖边气田天然气管线设计寿命为15年，通过近几年靖边气田天然气管线腐蚀检测及剩余寿命预测结果可以看出，气田在役天然气管线的实际使用寿命将超过其设计寿命。因此，开展管线完整性管理能够延长管线的使用周期。
4.3 降低运行成本
管线完整性管理的最终目的是保证管线安全，但有别于传统的管线安全管理，早期的安全管理是事故发生后，针对事故进行的修复，是被动的应对，是从事故到事故。由于对事故的发生没有有效的预见，因此为了保证事故发生后最大限度地减少损失而配备了体系庞大的维修队伍和设备，无形中增加了管线的运行成本。而管线完整性管理是在事故发生前就对管线进行检测和评价，预先制定修复维护计划，进行有计划地修复，是主动的应对，而且这个过程是周期循环和持续改进的，从而保证管线一直处于无事故状态，可以节省大量的人力、物力和财力，降低管线的运行成本。
5 小结
本文对靖边气田天然气管线完整性管理体系的建立进行了基本的阐述，对管线完整性的程序、流程、涉及的技术进行了介绍，对什么是完整性管理、管理过程、如何进行完整性管理作了分析。
完整性管理涉及管线设计、施工、运行、监控、维修、更换、质量控制和通信系统等全过程，贯穿整个运行期。完整性管理需要大量的数据，通过对数据的整合、分析，进行风险评估，对风险的可能性及其后果进行分析，并进行风险排序，对风险高的管段运用内检测、直接评价、水压试验技术实施完整性评价，对缺陷进行定位、分析，然后制定响应及减缓措施，进行维护操作，保证管线的正常运行。
完整性管理在国内起步较晚，目前还没有形成一套完整的系统，与国外相比差距较大。在今后的工作中，要积极借鉴国外管线完整性管理的先进理念，结合靖边气田天然气管线的实际情况，将管线完整性管理应用于靖边气田天然气管线安全管理中，保证安全生产，降低事故发生率，节约运行成本。
2011, Vol. 40