安塞油田輸油管線運(yùn)行管理與泄漏預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用

宋志俊，趙 康，張建紅，王小龍，解兆友

1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠(陜西延安716000)

2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司安全環(huán)保監(jiān)督部(陜西西安710021)

安塞油田輸油管線運(yùn)行管理與泄漏預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用

宋志俊1，趙 康2，張建紅1，王小龍1，解兆友1

1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠(陜西延安716000)

2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司安全環(huán)保監(jiān)督部(陜西西安710021)

安塞油田位于黃土高原，溝壑縱橫，滑坡、崩塌、洪澇等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，該區(qū)域的輸油管線具有較大的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。簡(jiǎn)述安塞油田輸油管線運(yùn)行特點(diǎn)及安全風(fēng)險(xiǎn)，總結(jié)了輸油管線的管理和預(yù)警的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)該區(qū)域輸油管線管理存在的薄弱環(huán)節(jié)，提出進(jìn)一步完善數(shù)字預(yù)警系統(tǒng)、“四級(jí)責(zé)任”管理、加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害的防控等建議。

安塞油田;輸油管線;管線泄漏;數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)

安塞油田共管理1 100余km輸油管線，其中管線規(guī)格超過(guò)Φ159×5mm大規(guī)格輸油管線300余km，近幾年國(guó)家環(huán)保部門(mén)、社會(huì)輿論對(duì)油田企業(yè)輸油管線管理提出更高要求，需要企業(yè)進(jìn)一步創(chuàng)新，以降低輸油管線運(yùn)行的安全、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

1 安塞油田輸油管線運(yùn)行特點(diǎn)

1.1 輸油管線輸量多、分布廣

安塞油田管理230余條輸油管線，分布于2市 20縣27 000km2范圍內(nèi)，管線長(zhǎng)度最長(zhǎng)55km，最短0.5km，最大規(guī)格Φ219×5mm，輸量達(dá)到3 000m3/d，最小規(guī)格Φ60×3.5mm，管線輸量不到50m3/d?？梢?jiàn)該油田輸油管線數(shù)量多，管線規(guī)格多，分布區(qū)域廣(圖1)，因此管線運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)高，管理難度大，管線管理投入高。

圖1 安塞油田某作業(yè)區(qū)輸油管線管網(wǎng)圖

1.2 管線所處的環(huán)境比較復(fù)雜

安塞油田地處黃土高原，溝壑縱橫，水土流失嚴(yán)重，滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，輸油管線頻繁的橫跨溝壑、穿越河谷、河流、高速路，途徑居民田地等，管線上跨越、穿越較多。如某輸油管線，長(zhǎng)度52.9km，全線10個(gè)干溝跨越、6個(gè)河谷穿越、51個(gè)公路穿越。一些管線途徑的山梁直徑10m范圍內(nèi)就是深溝，山體滑坡很容易造成管線懸空，有管線拉斷的風(fēng)險(xiǎn)，溝底管線發(fā)生泄漏(圖2)，不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，泄漏后車(chē)輛、人員不易到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)處置。

圖2 某輸油管線索跨與桁跨

1.3 管線沿程海拔變化較大

輸油管線受地形條件影響，頻繁爬坡下溝，管線海拔波動(dòng)大，造成管線管道壓力變化劇烈，如某集輸站輸油管道長(zhǎng)度僅12.5km，管線沿程海拔變化比較明顯(圖3)。

圖3安塞油田某站輸油管線海拔沿程變化圖

圖3 中可以看出該管線海拔變化比較明顯，海拔高度曲線呈波浪狀，其中最高點(diǎn)海拔1 510m，最低點(diǎn)1 260m，海拔相差250m，山頂?shù)綔系讐毫ψ兓癁?.1MPa，當(dāng)管線翻過(guò)第一個(gè)高點(diǎn)，管線發(fā)生泄漏后首站出站壓力無(wú)法很敏感地監(jiān)測(cè)到管線壓力的降低導(dǎo)致泄漏。

2 輸油管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 地質(zhì)災(zāi)害造成的泄漏風(fēng)險(xiǎn)

黃土高原土質(zhì)具有濕陷性，塌方、山體滑坡主要發(fā)生在春季凍土解凍，造成的管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)比較大。隨著近年來(lái)生態(tài)環(huán)境的改善，陜北地區(qū)雨季延長(zhǎng)、雨量增大，洪澇帶來(lái)的地質(zhì)災(zāi)害造成的管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)逐年增大，為目前管線泄露主要原因。陜北地區(qū)黃土層較厚，且遠(yuǎn)離地殼運(yùn)動(dòng)活躍區(qū)，地震造成的管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。

2.2 管線老化、腐蝕造成的泄漏風(fēng)險(xiǎn)

從我國(guó)第一條油氣管線建設(shè)投產(chǎn)到目前已有50余年，從輸油管線大規(guī)模建設(shè)至今也已有30年［1］，大部分輸油管線已進(jìn)入老化期。安塞油田于1983年開(kāi)始生產(chǎn)，目前輸油管線運(yùn)行10年的超過(guò)60%，老化率相對(duì)較高，而大多數(shù)輸油管線輸送含水原油，腐蝕加速管線老化，因此管線老化、腐蝕造成的管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)逐年增加。

2.3 人為因素造成的管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，輸油管線民宅建設(shè)、農(nóng)田建設(shè)、植樹(shù)造林等施工增多，增大了輸油管線泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，管線沿線不法分子打孔盜油也增大了管線泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，另外員工操作失誤也可能造成管線泄漏。

3 輸油管線管理與泄漏防控

3.1 數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用

數(shù)字化預(yù)警是指根據(jù)監(jiān)控管線泄漏后輸油參數(shù)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)油氣泄漏監(jiān)控、預(yù)警、搶險(xiǎn)為主要功能的預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控輸油管線運(yùn)行情況，降低輸油管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)［2］。

3.1.1 輸油管線泄漏后參數(shù)變化

輸油管線泄漏后管線參數(shù)變化有以下幾個(gè)特點(diǎn):①泄漏發(fā)生在出站附近，壓力下降、流量上升;②泄漏發(fā)生在末站附近，管線壓力和流量均不明顯;③泄漏發(fā)生在管線中途某高點(diǎn)，管線壓力小幅度下降、流量小幅度上升;④泄漏發(fā)生在某低點(diǎn)，管線壓力下降、流量上升;⑤管線泄漏后首站與末站流量差值會(huì)發(fā)生變化。

3.1.2 輸油管線數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用

使用壓力、流量電子測(cè)量及傳送設(shè)施，將輸油管線運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)傳送至PLC柜進(jìn)行處理，并在顯示屏進(jìn)行顯示，以管線正常流量、壓力運(yùn)行區(qū)間值作為報(bào)警臨界點(diǎn)，當(dāng)管線運(yùn)行參數(shù)異常時(shí)，通過(guò)聲音報(bào)警提示監(jiān)控人員，具體工作流程如圖4所示。

由圖4可以看出，數(shù)字化預(yù)警判斷管線泄漏主要參數(shù)是流量，根據(jù)上下游流量的差值可直觀地判斷管線是否泄漏，數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)將末站流量遠(yuǎn)程傳輸至首站，將流量數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)繪制成流量曲線，根據(jù)流量曲線的運(yùn)行情況來(lái)反映管線運(yùn)行情況。

圖5中藍(lán)色曲線為首站輸油管線壓力，紅色為末站進(jìn)站管線壓力，下面藍(lán)色和紅色重疊部分藍(lán)色曲線為首站輸油流量曲線，紅色為末站接收流量曲線。位第一級(jí)巡查防控，作業(yè)區(qū)(大隊(duì))第二級(jí)區(qū)域防控，廠(處)第三級(jí)屬地防控，油田公司第四級(jí)重點(diǎn)要害防控［3］?！八募?jí)責(zé)任”應(yīng)用效果:

圖4 輸油管線數(shù)字化預(yù)警流程圖

1)劃分管線管理職責(zé)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線責(zé)任落實(shí)情況，提高管線管理人員責(zé)任。

2)生產(chǎn)崗位負(fù)責(zé)人巡查管線，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線周?chē)赡馨l(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，報(bào)上級(jí)部門(mén);上級(jí)部門(mén)根據(jù)職責(zé)劃分對(duì)存在的隱患進(jìn)行治理，可以有效防止地質(zhì)災(zāi)害造成管線泄漏。

3)各級(jí)防控人員定時(shí)向管線周邊人員宣傳管線管理相關(guān)法律、法規(guī)，可以有效降低人為因素造成的管線泄漏。

4)公司級(jí)、廠級(jí)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)運(yùn)行時(shí)間年限較長(zhǎng)的管線進(jìn)行維護(hù)，可以防止管線因老化、腐蝕造成的泄漏。

圖5 某站輸油壓力、流量曲線

4 輸油管線預(yù)警系統(tǒng)不足與管理建議

3.1.3 數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用效果

1)每條輸油管線都有流量、壓力曲線進(jìn)行監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至同一平臺(tái)，解決了輸油管線數(shù)量多、分布廣、難統(tǒng)一管理的難點(diǎn)。

2)某一輸油管線運(yùn)行參數(shù)異常可以及時(shí)監(jiān)控，并向相關(guān)人員以聲音報(bào)警的方式提示，可及時(shí)采取處置措施，有效控制事故擴(kuò)大。

3)數(shù)字預(yù)警是實(shí)時(shí)監(jiān)控，解決人為監(jiān)控輸油管線參數(shù)的盲點(diǎn)。

3.2 “四級(jí)責(zé)任”輸油管線管理系統(tǒng)的應(yīng)用

安塞油田將管線管理責(zé)任、管理工作劃分為4個(gè)等級(jí)，分別是公司級(jí)、廠處級(jí)、作業(yè)區(qū)(大隊(duì))級(jí)，生產(chǎn)崗位級(jí)，各級(jí)防控預(yù)警的主要工作內(nèi)容為生產(chǎn)崗

4.1 輸油管線預(yù)警系統(tǒng)不足

1)數(shù)字化預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)還不完善。數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)不成熟的方面:①管線正常停輸時(shí)，上下游流量均為零，當(dāng)管線發(fā)生泄漏時(shí)不報(bào)警;②因輸油管線沿程海拔較大，管線泄漏后無(wú)法定位泄漏點(diǎn)，需要人為排查，不能及時(shí)處置;③靠近末站管線且泄漏量較小時(shí)無(wú)法進(jìn)行預(yù)警;④數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)只能進(jìn)行預(yù)警不能處置，系統(tǒng)判定管線泄漏后，應(yīng)直接進(jìn)行停輸操作，以減少管線泄漏時(shí)間，但是因目前監(jiān)測(cè)、處理以及誤報(bào)警等方面，自動(dòng)停輸操作還無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

表1 某集輸大隊(duì)管線巡護(hù)責(zé)任表

2)“四級(jí)責(zé)任”的落實(shí)還需加強(qiáng)?！八募?jí)責(zé)任”主要表現(xiàn)為對(duì)人的管理，人員管理需要加強(qiáng):①崗位級(jí)監(jiān)控人員需要提升職業(yè)素養(yǎng)，根據(jù)運(yùn)行參數(shù)能及時(shí)判斷管線運(yùn)行情況;②管線周邊發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害后，塌方、滑坡治理進(jìn)度需要提高，以防止因地質(zhì)災(zāi)害擴(kuò)大造成管線泄漏;③需要加大對(duì)周邊居民宣傳，近年來(lái)在滑坡、塌方治理過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)周邊居民阻撓情況，需要加強(qiáng)與政府部門(mén)溝通，避免該種情況發(fā)生。

表2 輸油管線地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)劃分表

4.2 輸油管線預(yù)警系統(tǒng)管理建議

1)需要進(jìn)一步完善數(shù)字預(yù)警系統(tǒng)。①根據(jù)生產(chǎn)情況及時(shí)調(diào)整輸油措施，施行24h連續(xù)輸油;②重視靠近末站管線的巡護(hù)工作(表1);③輸油管線建設(shè)時(shí)根據(jù)地形條件安裝截?cái)嚅y。

2)“四級(jí)責(zé)任”管理的建議。①定期對(duì)監(jiān)控人員進(jìn)行培訓(xùn)，不斷提高防預(yù)警人員的職業(yè)素養(yǎng);②管線隱患提高治理進(jìn)度，在治理隱患時(shí)做好防范措施，防止管線發(fā)生泄漏;③定時(shí)進(jìn)行管線泄漏的應(yīng)急預(yù)案演練。

3)加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害的防控。隨著近年來(lái)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，帶來(lái)的管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)增大，需要及時(shí)做好地質(zhì)災(zāi)害的防控，將輸油管線途徑的區(qū)域進(jìn)行等級(jí)劃分(表2)，優(yōu)化管線防控投入，有針對(duì)性地管理輸油管線，可以降低管線的泄漏風(fēng)險(xiǎn)［4］。

5 結(jié)論

1)數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用，是管線泄漏預(yù)警與防控的創(chuàng)新，可以有效地防控管線泄漏的發(fā)生。

2)輸油管線中間設(shè)置遠(yuǎn)程控制截?cái)嚅y，在輸油管線泄漏后及時(shí)進(jìn)行關(guān)閉，可以很好地防止管線內(nèi)存油通過(guò)地勢(shì)流動(dòng)污染環(huán)境［5］。

3)近年來(lái)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)管線管理帶來(lái)很大壓力，及時(shí)對(duì)天氣預(yù)警、管線周邊地質(zhì)情況進(jìn)行摸排，對(duì)已發(fā)生的滑坡、塌方及時(shí)治理，做好預(yù)防可以有效地降低管線泄漏的發(fā)生。

［1］余洋.中國(guó)油氣管道發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望［J］.國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)，2007，15(3):27-29.

［2］趙磊.數(shù)字化管道在輸油管線運(yùn)行管理中的應(yīng)用［J］.科技與生活，2012(14):122-123.

［3］丁陽(yáng)，李曉峰，樊新斌.“三防四責(zé)”體系建設(shè)現(xiàn)狀分析及完善措施［J］.石油和化工設(shè)備，2012，15(11):83-86.

［4］郝建斌，劉建平，石蕾，等.蘭成渝成品油管道沿線地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)度區(qū)劃［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，27(4):49-52.

［5］GB 50253-2003輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

Ansai Oilfield is located in loess plateau，where there are many gullies，and the geological disasters such as landslide，collapse，flood frequently occur.So the leakage risk of oil pipelines there is very great.The operation features and the safety risk of the oil pipelines in Ansai Oilfield are introduced，the experiences in the management and the leakage warning of oil pipeline are summarized，and some improvement measures to the weaknesses in the management and the leakage warning of oil pipeline and some suggestions to the prevention of the geological disasters are proposed.

Ansai Oilfield;oil pipeline;pipeline leakage;digital warning system

王梅

2015-02-06

宋志俊(1986-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事原油集輸工作。