直埋熱洗管線安全性分析

梁柱 于紅艷

【摘要】本文針對(duì)直埋熱洗管線經(jīng)常出現(xiàn)穿孔等問題，采用事故樹法分析熱洗管線的安全性，一方面能夠找出熱洗管線發(fā)生安全性事故的原因，另一方面通過(guò)結(jié)構(gòu)重要度和最小割集方法能夠分析出熱洗管線事故的嚴(yán)重程度，從而有利于采油單位在生產(chǎn)實(shí)踐中做到早發(fā)現(xiàn)早預(yù)防，及時(shí)采取有效的措施減少故障，保證直埋熱洗管線可靠地運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】熱洗管線 安全性 結(jié)構(gòu)重要度 最小割集

1 安全性分析方法的基本原理1.1 事故樹分析法的介紹

由故障樹分析（縮寫FTA）方法發(fā)展而來(lái)的事故樹分析（縮寫ATA）方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確地辨識(shí)和評(píng)價(jià)各種系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，進(jìn)一步揭示出事故的直接原因和潛在原因，通過(guò)該方法描述事故的思路清晰、因果關(guān)系形象、邏輯關(guān)系性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)定性分析和定量分析的雙重作用。早在二十世紀(jì)60、70年代，國(guó)際上幾個(gè)大的安全案例分析均采用事故樹分析方法，結(jié)果取得了十分顯著的效果，并且在社會(huì)各界引起了極大的反響和廣泛的關(guān)注，從此世界上的許多國(guó)家和企業(yè)開始在自己的安全系統(tǒng)工程方面應(yīng)用和推廣事故樹分析方法。

1.2 最小割集方法

割集是能夠引發(fā)系統(tǒng)故障的部件故障的唯一組合，特別的是，如果從集合中移出了任意基本事件，而剩下的事件不再能夠共同組成一個(gè)割集，則這個(gè)割集稱作最小割集。根據(jù)最小割據(jù)原理，最小割集越多，系統(tǒng)發(fā)生事故的途徑就越多[1]?？梢哉f(shuō)在最小割集中包含的基本事件越多表示這種故障模式危險(xiǎn)性越大，反之亦然。1.3 結(jié)構(gòu)重要度方法

在事故樹中，不同的基本事件所處的地位不同，則其對(duì)頂上事件的影響也不同，人們把各基本事件在事故樹結(jié)構(gòu)上的重要程度稱為結(jié)構(gòu)重要度[2]。事故樹中各基本事件結(jié)構(gòu)重要度的大小表示其對(duì)頂上事件影響程度的強(qiáng)弱。分析結(jié)構(gòu)重要度常用兩種方法：一種是近似的判斷方法，即利用最小割集判斷結(jié)構(gòu)重要度順序；另一種是精確的計(jì)算方法，即通過(guò)概率重要系數(shù)公式計(jì)算出結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，依據(jù)系數(shù)大小排列各基本事件的重要順序。本文運(yùn)用前者判斷結(jié)構(gòu)重要度，并且通過(guò)結(jié)構(gòu)重要度分析決定采取防護(hù)措施的主次和前后順序。

結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)近似判別值I=基本事件出現(xiàn)次數(shù)n/基本事件所在最小割集中的基本

事件個(gè)數(shù)m[3]。

2 影響直埋熱洗管線安全性致因的分析和事故樹模型的建立

依據(jù)油田生產(chǎn)中直埋熱洗管線運(yùn)行現(xiàn)狀建立起事故樹模型，從事故發(fā)生的難易程度確定出事故樹分析的頂上事件為：第三方破壞、腐蝕穿孔、管材裂縫和施工缺陷。其中

圖3 管材裂縫部分事故樹

3 事故樹分析

根據(jù)事故樹圖計(jì)算如下：

T=A+1+2+D=A+X17（J+K）+L1L2+X33M 1M2+D=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X12（X 8+X9+X10+X11）+X17（X13+X14+X15+X16+ X18+X19+X20）+（X21+X22+X23+X24+X25+ X26）（X27+X28+X29+X30+X31+X32）+X33（X 34+X35+X36+X37+X38）（X39+X40+X41+X42）+X62（X43+X44+X45+X46+X47+X48+X49+ X50+X51+X52+X53+X54+X55+X56+X57+X 58+X59+X60+X61）。

根據(jù)以上展開式可知直埋熱洗管線的最小割集是87個(gè)，導(dǎo)致直埋熱洗管線發(fā)生事故的因素較多。其中一階、二階、三階最小割集分別是7個(gè)、66個(gè)和20個(gè)。最小割集中所包含的基本事件絕大部分來(lái)自施工缺陷和腐蝕穿孔，說(shuō)明在直埋熱洗管線中施工缺陷和腐蝕穿孔的危害性較大。

依據(jù)事故樹分析，得出各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度如下。

X1～X7：出現(xiàn)1次，其最小割集中包含1個(gè)事件，即I1～I(xiàn)7=1÷1=1；

X8～X11（X13～X16、X18～X20、X43～X61）：出現(xiàn)1次，包含2個(gè)事件，

即I8～I(xiàn)11（I13～I(xiàn)16、I18～I(xiàn)20、I43～I(xiàn)61）=1÷2=0.5；

X12：出現(xiàn)4次，包含2個(gè)事件，即I12=4÷2=2；

X17：出現(xiàn)9次，包含2個(gè)事件，即I17=9÷2=4.5；

X21～X32：出現(xiàn)6次，包含2個(gè)事件，即I21～I(xiàn)32=6÷2=3；

X33：出現(xiàn)20次，包含3個(gè)事件，即I33=20÷3=6.67；

X34～X42：出現(xiàn)4次，包含3個(gè)事件，即I34～I(xiàn)42=4÷3=1.33；

X62：出現(xiàn)19次，包含2個(gè)事件，即I62=19÷2=8.5。

綜上可知，從結(jié)構(gòu)重要度分析角度衡量各個(gè)基本事件，應(yīng)該把露點(diǎn)過(guò)高（X17）和無(wú)監(jiān)理或監(jiān)理不利（X62）作為主要的控制管理對(duì)象，以減少直埋熱洗管線事故的發(fā)生概率。

4 結(jié)論與建議

本文對(duì)直埋熱洗管線事故做了定性分析，計(jì)算出基本事件發(fā)生概率，該分析結(jié)果對(duì)于提高熱洗管道的安全性提供了決策依據(jù)。建議著重做好以下工作：

（1）杜絕無(wú)監(jiān)理或監(jiān)理不利（條件邏輯或事件X62）事件的發(fā)生，切實(shí)發(fā)揮監(jiān)理作用，監(jiān)理人員應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)、選材、施工、竣工、試運(yùn)各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)、嚴(yán)格管理，認(rèn)真嚴(yán)格地履行職責(zé)，進(jìn)一步減少施工缺陷的發(fā)生。

（2）提高認(rèn)識(shí)重視露點(diǎn)過(guò)高（基本事件X17），從而減少腐蝕穿孔事故的發(fā)生。