榆林氣田管道完整性管理的研究與應(yīng)用

韓東興 劉幫華 解永剛 田喜軍 王軒

中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安710200

榆林氣田管道完整性管理的研究與應(yīng)用

韓東興 劉幫華 解永剛 田喜軍 王軒

中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安710200

目前國內(nèi)氣田在管道完整性管理上基本采用中國石油管道科技研究中心提出的“6步循環(huán)法開展管道完整性管理”(簡稱“6步循環(huán)法”)，但油氣田企業(yè)僅依靠“6步循環(huán)法”在其機(jī)制內(nèi)很難實(shí)施。榆林氣田以“6步循環(huán)法”為核心主線，前期做儲備，后期引進(jìn)開發(fā)，采取管理和技術(shù)兩個(gè)層面同時(shí)建設(shè)模式，通過建立管理體系文件，梳理組織機(jī)構(gòu)，分級分類，差異化管理，開發(fā)數(shù)字化管理平臺，完善效能評價(jià)等一系列管理技術(shù)措施，構(gòu)建起榆林氣田管道完整性管理體系，提高了榆林氣田集輸管道管理水平，增強(qiáng)了管道本質(zhì)安全，優(yōu)化了資源投入方向。

集輸管道;完整性管理;體系文件;數(shù)控平臺;風(fēng)險(xiǎn)評價(jià);檢驗(yàn)維修

0 前言

榆林氣田管道敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，管理部門多，社會依托條件差，管理難度大。新“兩法”實(shí)施后，國家及地方政府對氣田已建地面系統(tǒng)管理提出更高的要求，為此，需開展管道完整性管理工作［1－3］。文章借鑒國內(nèi)外完整性管理理念及管理模式，以“6步循環(huán)法開展管道完整性管理”(簡稱“6步循環(huán)法”)為核心主線，在管理和技術(shù)兩個(gè)層面同時(shí)建設(shè)［4－6］。采取體系文件和組織機(jī)構(gòu)與企業(yè)HSE管理體系相融合的模式重新梳理管理體系，同時(shí)對管道采取“分級分類，差異化管理”。開發(fā)數(shù)字化完整性管理基礎(chǔ)平臺，引進(jìn)檢維修技術(shù)，完善效能評價(jià)等一系列措施，提出適合榆林氣田管道完整性管理的基本模式。藉此強(qiáng)化管道本質(zhì)安全和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，優(yōu)化企業(yè)資源投入方向。

1 管道完整性管理應(yīng)用概況

管道完整性管理指對所有影響管道完整性的因素進(jìn)行綜合的、一體化的管理［7］。通過對運(yùn)營安全因素的識別和評價(jià)，制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制對策，不斷改善識別到的不利影響因素，將管道運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)控制在合理的、可接受的范圍內(nèi)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理地保證管道安全運(yùn)行管理的目的［8］。

1.1 國內(nèi)應(yīng)用概況

2000年前后，國內(nèi)眾多企業(yè)院校開展了油氣管道完整性管理探索，對國內(nèi)油氣管道風(fēng)險(xiǎn)管理提出多種完整性管理的結(jié)構(gòu)［9］。2004年，中國石油管道科技研究中心提出“6步循環(huán)法”，建立了中國石油完整性管理標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出管道完整性管理系統(tǒng)(PIS)，并推廣應(yīng)用，基本確立了國內(nèi)油氣公司開展管道完整性管理的模式［10］。目前國內(nèi)大多數(shù)管道公司和油氣田企業(yè)都遵照這一模式開展管道完整性管理工作?！?步循環(huán)法”示意圖見圖1。

圖1 “6步循環(huán)法”示意圖

油氣田企業(yè)與專業(yè)管道公司職能不同，主要業(yè)務(wù)是油氣生產(chǎn)，其業(yè)務(wù)導(dǎo)向、組織結(jié)構(gòu)、人員配置等主要傾向于油氣田開發(fā)和產(chǎn)量提升，管道設(shè)備的規(guī)格和類型也遠(yuǎn)比管道公司復(fù)雜［11］。因此在油氣田企業(yè)開展管道完整性管理，需要在組織結(jié)構(gòu)、管理程序上做大量細(xì)致工作。

1.2 油氣田企業(yè)管道完整性系統(tǒng)建設(shè)步驟

油氣田企業(yè)管道完整性系統(tǒng)的建設(shè)可分為管理和技術(shù)兩個(gè)體系［12］。在管理體系上首先要摸清目前本單位管道運(yùn)營現(xiàn)狀，進(jìn)行可行性規(guī)劃，同時(shí)組建完整性管理團(tuán)隊(duì)，開展完整性管理技術(shù)培訓(xùn)，梳理與評估現(xiàn)有管理體系，建立完整性管理體系文件，制定管理標(biāo)準(zhǔn)，依托或調(diào)整本企業(yè)現(xiàn)有管理機(jī)構(gòu)，劃分各部門崗位職能，提出考核細(xì)則，試行并不斷優(yōu)化完善［13］。技術(shù)體系上則需要有管道精確完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，高后果區(qū)識別，風(fēng)險(xiǎn)評估，管道檢驗(yàn)、修復(fù)等一系列的技術(shù)儲備。管道完整性管理體系建設(shè)步驟見圖2。

圖2 管道完整性管理體系建設(shè)步驟示意圖

2 榆林氣田管道完整性系統(tǒng)建設(shè)

2.1 榆林氣田管道特點(diǎn)分析

榆林氣田共建成采、集輸管道超1 000 km，管道布局復(fù)雜，規(guī)格多樣，投運(yùn)時(shí)間跨度大。介質(zhì)輸送采取濕氣輸送模式，強(qiáng)化了內(nèi)腐蝕影響。管道所在地環(huán)境脆弱，自然災(zāi)害多發(fā)。地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展迅速，第三方破壞日益嚴(yán)重，高后果區(qū)管段日趨增多［14］。榆林氣田在管理機(jī)制上雖然有組織機(jī)構(gòu)劃分，但更傾向于天然氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)，在管道完整性管理上缺乏專業(yè)性和統(tǒng)一性。氣田已有的數(shù)字管理平臺功能單一，內(nèi)容參差不齊，彼此沒有聯(lián)系，功能上僅限于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)靜態(tài)的收錄，無法對管道的周邊信息、安全隱患、風(fēng)險(xiǎn)等級、高后果識別情況、檢驗(yàn)評價(jià)和維護(hù)情況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析［15］。管道完整性管理，需要對管道全壽命周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，數(shù)據(jù)信息量龐大，維護(hù)管理困難，需要整合全部現(xiàn)有關(guān)于管道信息的系統(tǒng)平臺資源，并且融入動態(tài)管理分析機(jī)制，參考國內(nèi)外成熟管道完整性管理系統(tǒng)運(yùn)行模式，建立起統(tǒng)一規(guī)范的管道完整性管理平臺［16］。

2.2 管道完整性管理體系的構(gòu)建模式

榆林氣田多年堅(jiān)持開展管道完整性管理方面的基礎(chǔ)工作，在管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)累計(jì)，管道高后果區(qū)識別、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、完整性評價(jià)、管道檢維護(hù)等工作上均有一定的人員與技術(shù)儲備。同時(shí)經(jīng)過多年的管道普查與定期檢驗(yàn)，對管道周邊環(huán)境、運(yùn)行狀態(tài)、損傷失效情況均有清晰、準(zhǔn)確的掌握［17］。氣田內(nèi)部原有HSE管理體系部門健全，職責(zé)明確，經(jīng)過科學(xué)規(guī)劃可滿足完整性管理體系基礎(chǔ)要求，為開展構(gòu)建管道完整性管理系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

2.2.1 建立體系文件

榆林氣田的管理文件體系按照管理手冊、程序文件、作業(yè)指導(dǎo)文件和完整性管理方案四個(gè)層級劃分。管理文件從整體規(guī)劃，基礎(chǔ)性建立，保證各類文件條款具有實(shí)用性，能夠在各基層單位推廣應(yīng)用，通過制定計(jì)劃、業(yè)務(wù)培訓(xùn)、梳理評估、建立文件、試點(diǎn)應(yīng)用、循環(huán)完善6個(gè)步驟完成，其中最主要的文件是完整性管理方案。

榆林氣田的完整性管理方案設(shè)計(jì)采取了現(xiàn)場操作與“6步循環(huán)法”相結(jié)合的原則，整體劃分為9部分，同時(shí)滿足現(xiàn)場生產(chǎn)管理和完整性管理的需求，見表1。

表1 榆林氣田管道完整性管理方案分項(xiàng)內(nèi)容匯總表

2.2.2 劃分組織機(jī)構(gòu)

榆林氣田是天然氣生產(chǎn)單位，組織結(jié)構(gòu)設(shè)置模式是以保障氣田生產(chǎn)為主。因此在機(jī)構(gòu)設(shè)置上，管道完整性管理體系應(yīng)結(jié)合氣田HSE管理體系，梳理各部門管理責(zé)任，通過管理程序手冊、管理審核辦法、考評辦法，崗位分工說明，明確各單位的具體職責(zé)，以及崗位履職情況，并在年底進(jìn)行考評、完善。通過機(jī)構(gòu)劃分，榆林氣田直接支撐管道管理的部門有9個(gè)，現(xiàn)場負(fù)責(zé)巡護(hù)檢修的隊(duì)伍有4支，形成廠級調(diào)控、區(qū)隊(duì)級落實(shí)的二級管理模式。按照氣田完整性管理體系文件有序運(yùn)行，并不斷優(yōu)化完善，促進(jìn)氣田管道完整性管理各項(xiàng)工作逐漸規(guī)范?！皬S－區(qū)”二級管理模式組織結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 “廠－區(qū)”二級管理模式組織結(jié)構(gòu)

2.2.3 集輸管道分級分類

依據(jù)管道投運(yùn)時(shí)間、管徑作為基礎(chǔ)等級劃分辦法，根據(jù)集輸管線長度、管輸介質(zhì)酸性氣體含量、攜液量、壓力等因素進(jìn)行修正，榆林氣田將在役管道劃分為4個(gè)等級［18］，管道分級分類原則見表2。Ⅰ類管道全部由輸氣大隊(duì)進(jìn)行統(tǒng)一維護(hù)管理，其余三類管道由作業(yè)區(qū)維護(hù)班和承包商巡護(hù)。并結(jié)合管道風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果、管道高后果區(qū)識別結(jié)果、定期檢驗(yàn)結(jié)果，將其中評價(jià)結(jié)果為高位的管段劃入重點(diǎn)檢測監(jiān)護(hù)對象。強(qiáng)化管道的精細(xì)化管理，科學(xué)規(guī)劃管道巡護(hù)檢驗(yàn)工作。

表2 榆林氣田管道分級分類原則

2.3 管道完整性技術(shù)體系的構(gòu)建模式

2.3.1 關(guān)鍵技術(shù)配套跟進(jìn)

榆林氣田在構(gòu)建管道完整性管理系統(tǒng)過程中，主要通過開發(fā)數(shù)據(jù)管理平臺軟件，管道陰極保護(hù)遠(yuǎn)程控管陰極保護(hù)系統(tǒng)，管道腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)，信息化管道巡護(hù)技術(shù)作為基礎(chǔ)支撐?，F(xiàn)場主要依靠定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，基于風(fēng)險(xiǎn)的埋地鋼質(zhì)管道全面檢驗(yàn)，智能內(nèi)檢測等系列檢測評價(jià)技術(shù)開展實(shí)施。采用金屬打磨消除應(yīng)力，應(yīng)用粘彈體、玻璃纖維、碳纖維等材料和加強(qiáng)承壓套筒等措施進(jìn)行管道本體缺陷修復(fù)［19］。由此從基礎(chǔ)支撐、現(xiàn)場檢驗(yàn)評價(jià)、修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)三個(gè)層面構(gòu)成榆林氣田的管道完整性技術(shù)支撐體系。

2.3.2 開發(fā)數(shù)字化管理平臺

數(shù)據(jù)管理貫穿于管道完整性管理循環(huán)的始終，其各種評價(jià)結(jié)果、修復(fù)計(jì)劃完全取決于數(shù)據(jù)的積累。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性決定了HCA識別率、風(fēng)險(xiǎn)評估以及完整性評價(jià)的可靠性，管道可視化地圖和開挖修復(fù)精準(zhǔn)度［20－21］。功能完善的數(shù)字化管理平臺是精細(xì)化管理的支撐，準(zhǔn)確與完整的數(shù)據(jù)，是管道完整性管理的基石。

因此，榆林氣田開發(fā)的數(shù)字化管理平臺緊扣“6步循環(huán)法”，又同時(shí)具備數(shù)字化管理平臺的GIS模塊、完整性管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和作業(yè)審批管理模塊，見表3。整個(gè)數(shù)控平臺數(shù)據(jù)信息需要將管線地理信息、屬性數(shù)據(jù)、HCA識別、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、內(nèi)外檢測、維修、失效數(shù)據(jù)、完整性管理方案等數(shù)據(jù)入庫。同時(shí)具備各類信息的管理、統(tǒng)計(jì)、查詢、更新等功能。

表3 管道完整性管理數(shù)控平臺模塊組成及功能劃分表

3 應(yīng)用成效

3.1 管理水平有效提升

管道完整性管理體系文件明確了各部門職能，強(qiáng)化了部門間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一性。管理平臺的建設(shè)保證了各部門數(shù)據(jù)信息對等，避免了由于數(shù)據(jù)差異造成的失誤，減少了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的低端重復(fù)性工作，縮短了數(shù)據(jù)在部門間的傳遞時(shí)間，提升了工作效率。隨著管道完整性管理體系文件的深入推廣，管道的維護(hù)過程由“被動維修”發(fā)展為“主動維護(hù)”，最終成為“基于風(fēng)險(xiǎn)的完整性管理”，執(zhí)行制度由“項(xiàng)目化推動”轉(zhuǎn)變成“主動應(yīng)用”。同時(shí)考核制度不斷發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)體系文件在實(shí)際操作過程中各環(huán)節(jié)存在的問題，促進(jìn)整個(gè)管理體系文件持續(xù)優(yōu)化完善。

3.2 強(qiáng)化管道本質(zhì)安全

管道完整性管理系統(tǒng)和各項(xiàng)技術(shù)措施的推行，使榆林氣田管道本質(zhì)安全得到全面提升［22－23］。至2015年底，榆林氣田已根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)完成全部集輸管道的全面檢驗(yàn)評價(jià)任務(wù)，并對檢測發(fā)現(xiàn)的2 600多處防腐層破損點(diǎn)和管道缺陷點(diǎn)進(jìn)行了修復(fù)。部分無法檢修的管段、高后果區(qū)管段、中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域管段設(shè)立標(biāo)示加密監(jiān)控巡檢。同時(shí)及時(shí)清除各類違章占壓30余處，治理安全距離不足的管段近50處，對地方重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目采取協(xié)商改線措施來降低風(fēng)險(xiǎn)。管道完整性管理系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)識別評估圖見圖4。

圖4 管道完整性管理系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)識別評估圖

3.3 優(yōu)化資源投入

管道完整性管理系統(tǒng)對管道運(yùn)行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的評估后，能夠把有限的資源投入到管道安全管理最需要的區(qū)段，對高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)加密巡護(hù)，強(qiáng)化管理措施，降低該區(qū)域的管道失效可能與不良后果。也可以根據(jù)管道安全等級實(shí)際需要，分批次有重點(diǎn)地開展檢驗(yàn)評價(jià)工作。例如榆林氣田識別出4條管段的高后果區(qū)域，該氣田立即在上述區(qū)域加密部署警示標(biāo)牌樁和巡護(hù)力量，設(shè)置應(yīng)急預(yù)案和報(bào)警電話，并對附近群眾進(jìn)行安全教育和應(yīng)急演練，較以往大范圍的巡護(hù)和宣傳凸顯了能效性和針對性，同時(shí)節(jié)約投資成本約1/3。

4 結(jié)論

1)榆林氣田管道敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分散，系統(tǒng)之間缺乏關(guān)聯(lián)性，管理機(jī)構(gòu)傾向于生產(chǎn)。通過特點(diǎn)分析，整合資源，經(jīng)過多年資源儲備，從管理和技術(shù)兩個(gè)層面構(gòu)建榆林氣田管道完整性管理系統(tǒng)。

2)榆林氣田管道完整性管理系統(tǒng)是在油氣田生產(chǎn)單位特色體制下建立起來，與氣田HSE管理體系相結(jié)合，具有完善的管理文件、組織機(jī)構(gòu)，并且擁有數(shù)據(jù)采集查詢、風(fēng)險(xiǎn)識別、檢驗(yàn)評價(jià)、維護(hù)管理等功能完整性管理平臺。

3)管道完整性管理系統(tǒng)的應(yīng)用，有效地整合了榆林氣田管道各類數(shù)據(jù)，提升了氣田部門之間協(xié)作能力，強(qiáng)化管道本質(zhì)安全，資源配給優(yōu)化效果明顯。

4)隨著技術(shù)手段的不斷進(jìn)步，管道完整性管理在管道風(fēng)險(xiǎn)評估、管道檢驗(yàn)修復(fù)、預(yù)防預(yù)警等方面，尤其是在企業(yè)降本增效，保證安全生產(chǎn)方面的作用會日益突出。

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10.3969/j．issn．1006－5539.2016.06.001

2016－08－18

韓東興(1983－)，男，內(nèi)蒙古錫林浩特市人，工程師，碩士，主要從事氣田腐蝕防護(hù)方面的研究工作。