油氣管道高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)準備

謝 明，劉 昊，賴俊西

（1. 西南石油大學，四川 成都 610500； 2. 中國石油天然氣股份有限公司 西南管道蘭成渝輸油分公司，四川 廣元 628015；3. 中國石油化工股份有限公司 西南油氣分公司川西采氣廠，四川 德陽 618000）

油氣管道高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)準備

謝 明1，劉 昊2，賴俊西3

（1. 西南石油大學，四川 成都 610500； 2. 中國石油天然氣股份有限公司 西南管道蘭成渝輸油分公司，四川 廣元 628015；3. 中國石油化工股份有限公司 西南油氣分公司川西采氣廠，四川 德陽 618000）

高后果區(qū)（High Consequence Areas，HCAs）識別是油氣管道完整性管理的首要步驟，對高后果分析所需要的數(shù)據(jù)項進行分析、整理、歸類，建立數(shù)據(jù)模塊，可以有針對性地進行數(shù)據(jù)采集，進而有效完成高后果區(qū)識別工作。利用馬克思主義哲學思維方法：由個別到一般的思維方法，對國外典型油氣管道事故進行調(diào)研分析，找出高后果事故一般特征，并對造成高后果原因進行分析，得出管道高后果區(qū)影響因素主要是環(huán)境因素和人口因素，再結(jié)合相關(guān)完整性管理規(guī)范，對油氣管道高后果區(qū)識所需數(shù)據(jù)劃分了數(shù)據(jù)模塊，從而明確了高后果區(qū)識別的數(shù)據(jù)準備，節(jié)約了分析時間，一定程度地減少了企業(yè)識別費用。

高后果區(qū)；完整性管理；影響因素；數(shù)據(jù)模塊

近年來，我國油氣管道呈現(xiàn)了快速發(fā)展趨勢，西氣東輸一線，西氣東輸二線的建設(shè)更是標志了我國管道建設(shè)進入了一個全新的時期。隨著我國管道的不斷建設(shè)，必將促進我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。但與此同時也必然帶來不少的問題，新老管道的建設(shè)和服役就是其中的主要問題。此外，我國長輸管道建設(shè)方面也呈現(xiàn)出大口徑、高壓力、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢，出現(xiàn)兩個比較明顯的延伸，即由西部人煙稀少地區(qū)向人口稠密地區(qū)延伸，由西部經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)向經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)延伸[1]。另外，我國目前管道現(xiàn)狀表現(xiàn)出了新老管道交錯分布，管網(wǎng)錯綜復雜的狀態(tài)。因此，必須要有先進的管理理念對油氣管道進行科學有效的管理。

經(jīng)過多年的研究與實踐，管道完整性管理已成為油氣管道科學管理的有效手段。它是一種主動的預(yù)防管理，依靠數(shù)據(jù)進行決策，防范于未然。管道完整性管理的目標就是在管道管理的全部生命周期內(nèi)，實現(xiàn)科學的判斷和正確的決策，以確保管道的安全運行。

對處于高后果區(qū)內(nèi)的管段進行風險評價是管道完整性管理的重要環(huán)節(jié)，因此首要步驟就是要進行管道高后果區(qū)管段的識別。一方面借鑒國外的歷史上的管道事故，通過對國外典型管道失效案例進行分析，總結(jié)出高后果的一般特征，并對其產(chǎn)生原因進行歸納。另一方面對于國內(nèi)管道情況，根據(jù)大型國企——中國石油天然氣集團公司企業(yè)標準的相關(guān)規(guī)范，歸納出高后果區(qū)識別所需相關(guān)數(shù)據(jù)。最后，對高后果區(qū)識別重要影響數(shù)據(jù)采集提出建議。

1 高后果區(qū)識別重要性

根 據(jù) 國 內(nèi) 相 關(guān) 規(guī) 范 ， 對 高 后 果 區(qū) （ High Consequence Areas，HCAs）概念做了定義，即如果管道發(fā)生泄漏會嚴重危及公眾安全和（或）造成環(huán)境較大破壞的區(qū)域[2]。美國交通部管道安全辦公室（OPS）制定的規(guī)范指出[3,4]，執(zhí)行管道完整性管理的首要步驟是確定和識別高后果區(qū)內(nèi)的油氣管段。

油氣管道完整性管理包括6大環(huán)節(jié)，依次為數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識別、風險評價、完整性評價、維修與維護、效能評價等6個環(huán)節(jié)，這6個環(huán)節(jié)是一個持續(xù)循環(huán)的過程[5]。圖 1 為管道完整性管理的 6步環(huán)節(jié)，它形成一個閉環(huán)。

圖 1 管道完整性管理的 6 步環(huán)節(jié)Fig.1 Step 6 aspects of pipeline integrity management

2 高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)模塊建立

2.1 國外典型管道失效事故舉例

事故一，1994 年美國新澤西州發(fā)生了天然氣管道破裂泄漏著火事故；后果：400～500 英尺高的火焰毀壞了8幢建筑；事故原因：破裂處曾發(fā)生過機械損傷，壁厚減薄。

事故二，1999 年美國華盛頓發(fā)生一起汽油管道破裂事故；后果：25 萬加侖汽油流入河中并著火燃燒，導致3人死亡；事故原因：破裂是從有機械損傷處開始的。內(nèi)檢測曾檢測出此缺陷，但未及時處理。

事故三，2004 年 7 月 30 日，比利時布魯塞爾以南 40 km 處發(fā)生一起天然氣管道爆炸著火事故；后果：造成21人傷亡；系第三方損傷引起。事故原因：損傷尺寸為長 280 mm、深 7 mm，損傷處剩余壁厚 3 mm。

由上，事故造成的高后果有人員傷亡、建筑物破壞、河流污染等；而高后果區(qū)概念中高后果的內(nèi)容是指嚴重危及公眾安全和造成環(huán)境有較大破壞。因此可以將高后果區(qū)影響因素分為兩大類：人口因素和環(huán)境因素。

2.2 高后果區(qū)確定相關(guān)規(guī)程

目前為止，我國大型石油類國企中國石油天然氣集團公司已推出一部相對完整的完整性管理規(guī)范，其中的《第2部分：管道高后果區(qū)識別規(guī)程》對高后果區(qū)識別做出了較為明確的說明，詳見規(guī)程說明。

2.3 高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)分析根據(jù)規(guī)范[2]高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)項相關(guān)說明。氣體管道：

（1）進行區(qū)域等級劃分，即統(tǒng)計出管道中心線兩側(cè)各 200 m 內(nèi)人口密度；

（2）當管徑小于或等于 273 mm，最大允許操作壓力小于等于 1.6 MPa；按下面公式計算其管道潛在影響半徑[6]:

其中:d為管道外徑，in; p為管道最大允許操作壓力，lb/in2;r為受影響區(qū)域的半徑，ft；當管徑大于 711 mm，管道最大操作壓力大于 6.4 MPa 時潛在影響半徑按 300 m 為標準。然后一方面統(tǒng)計出潛在影響半徑范圍內(nèi)特定場所Ⅰ的數(shù)據(jù)；另一方面統(tǒng)計出潛在影響半徑范圍內(nèi)和管線兩側(cè)各 200 m 范圍內(nèi) 特定場所Ⅱ的數(shù)據(jù)。

液體管道：

（1）進行區(qū)域等級劃分，即統(tǒng)計出管道中心線兩側(cè)各 200 m 內(nèi)人口密度；

（2）管道兩側(cè)各 50 m 內(nèi)特定場所Ⅰ、Ⅱ的數(shù)據(jù)；

（3）管線兩側(cè)各 50 m 內(nèi)高速公路、國道、省道、鐵路以及航道和高壓電線等數(shù)據(jù)；

（4）管線兩側(cè)各 200 m 內(nèi)人口密集區(qū)、水體以及工廠、易燃易爆倉庫、軍事設(shè)施、飛機場、海（河）碼頭、國家重點文物保護單位、國家要求的保護地區(qū)等數(shù)據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)模塊的建立

通過對以上相關(guān)信息的了解分析，擬建圖2高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)模塊。

說明：（1）管線資料數(shù)據(jù)中管道直徑和最大允許操作壓力與管道影響半徑因素有關(guān)；

（2）區(qū)域等級劃分主要考慮的是人口因素對高后果區(qū)的影響；

（3）自然環(huán)境數(shù)據(jù)主要影響的是環(huán)境因素的對高后果區(qū)的影響。

圖 2 高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)模塊Fig.2 High consequence areas identification data module

3 結(jié)束語

本文通過對國內(nèi)外的相關(guān)資料的調(diào)研，總結(jié)出了影響高后果區(qū)的主要因素，并將其劃分為人口因素和環(huán)境因素，建立了高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)模塊。把對高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)分為三塊，即管道資料數(shù)據(jù)模塊 ，區(qū)域等級劃分數(shù)據(jù)模塊和自然環(huán)境數(shù)據(jù)模塊。通過模塊的建立，使得收集數(shù)據(jù)時思路更加清晰，步驟更加簡明。并還為高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)收集節(jié)約時間，從而也能更能快速的對高后果區(qū)進行識別。

針對不同情況的長距離油氣管道，建議建立高后果區(qū)識別數(shù)據(jù)庫，定期更新數(shù)據(jù)庫，特別是管線周圍有較大的人口因素方面的改變時要及時更新數(shù)據(jù)庫，并對相應(yīng)的新增的高后果區(qū)管道進行風險評估，以保證管道安全運行。

［1］ 賈韶輝．GIS 技術(shù)在蘭成渝輸油管道高后果區(qū)分析上的應(yīng)用[C]．第三屆石油天然氣管道安全國際會議論文集，2009．

［2］賈韶輝,等．中國石油天然氣集團公司企業(yè)標準 Q/SY 1180.2《管道完整性管理規(guī)范：第二部分高后果區(qū)識別規(guī)程》[S]．中國石油天然氣集團公司，2009．

［3］Department of transportation,Research and Special Programs Admini stration.49 CFR Parts 195[Docket No.RSPA-99-6355;Amendment 1 95-70] RIN 2137-AD45,Pipeline Safety:Pipeline Integrity Managem ent in High Consequence Areas(Hazardous Liquid Operators With 500 or More Miles of Pipeline)[S] ．USA,2000．

［4］Department of transportation,Research and Special Programs Admini stration ．49 CFR Parts 192[Docket No.RSPA-00-7666;Amendment 192-77] RIN 2137-AD64,Pipeline Safety:High Consequence Area s For Gas Transimission Pipelines[S] ．USA,2002．

［5］馮慶善,等．中國石油天然氣集團公司企業(yè)標準 Q/SY 1180.1《管道完整性管理規(guī)范：第 1 部分總則》[S]．中國石油天然氣集團公司，2009．

［6］中華人民共和國石油天然氣標準 SY/T 6621-2005 《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理》[S].2005．

Data Preparation for Identification
of High Consequence Areas of Oil And Gas Pipeline

XIE Ming1，LIU Hao2，LAI Jun-xi3
（1. Southwest Petroleum University, Sichuan Chengdu 610500，China；2. PetroChina Southwest Pipeline Company Lanzhou-Chengdu-Chongqing Oil Transmission Branch, Sichuan Guangyuan 628015，China；3. Sinopec Southwest Oil& Gas Company Western Sichuan Gas Production Plant, Sichuan Deyang 618000，China）

High consequence areas (High Consequence Areas, HCAs) identification is the first step of oil and gas pipeline integrity management. After analyzing, organizing and classifying high-consequence analysis data items, a data module is established, which can be helpful for pertinently collecting data, and at last identification of high consequence areas will be completed effectively. First, a large number of domestic and foreign oil and gas pipeline accidents are researched and analyzed to find out characteristics of high-consequence accidents, and the reasons to cause high consequence areas are analyzed, and then it’s pointed out that the main factors affecting high consequence areas are environmental factor and demographic factor. Second，combined with the relevant integrity management practices, the data module is divided, and data preparation for high consequence areas identification can be clear recognized, the analysis time can be shortened, and the identification cost can be reduced to a certain extent.

High consequence areas; Integrity management; Influencing factors; Data module

TE 832

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1389-03

2014-02-24

謝明（1989-），男，四川南充人，碩士研究生，現(xiàn)就讀于西南石油大學油氣儲運工程專業(yè)。E-mail：304593746@qq.com。