稠油集輸管道泄漏事故安全評(píng)估分析

陳勇

摘要：為降低稠油集輸管道發(fā)生泄漏事故風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)防重大泄漏事故的發(fā)生，本文詳細(xì)論述了稠油集輸管道泄漏事故的安全評(píng)估。

關(guān)鍵詞：稠油集輸管道;泄漏事故;安全評(píng)估

隨著油氣消費(fèi)需求的增加，油氣集輸管網(wǎng)建設(shè)的數(shù)量與日俱增。對(duì)大型油氣田而言，一般集輸管網(wǎng)規(guī)模龐大復(fù)雜，安全事故時(shí)有發(fā)生。一旦發(fā)生泄漏事故，極有可能造成管道周邊人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、生態(tài)環(huán)境破壞。而稠油主要通過(guò)伴熱或高溫輸送，與普通輸油管道相比，管道泄漏更頻繁，風(fēng)險(xiǎn)更高。因此，對(duì)稠油集輸管道進(jìn)行安全評(píng)估，降低事故發(fā)生概率，是油氣田生產(chǎn)運(yùn)行管理中的重要問(wèn)題之一。

一、集輸管道概述

集輸管道包括從單個(gè)油（氣）井到油（氣）處理廠（或處理裝置）的出油（氣）管道，以及從處理廠到油（氣）庫(kù)或長(zhǎng)輸管道首站的集油（氣）管道，在我國(guó)油氣集輸管道均由油田管理。集輸管道口徑小，壓力低，管材多采用鋼管，近年來(lái)在國(guó)外各種規(guī)格的塑料管已有一定的應(yīng)用。

二、研究方法

稠油集輸管道泄漏主要原因包括第三方損壞、內(nèi)外腐蝕、材料、施工、誤操作等，通過(guò)識(shí)別管道泄漏原因及基本后果，建立稠油集輸管道泄漏事故貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

圖中X1～X15分別代表管段最小埋深、地面設(shè)施、活動(dòng)水平、巡線、內(nèi)外腐蝕、腐蝕檢測(cè)、其他腐蝕因素、焊接缺陷、附件質(zhì)量、初始缺陷、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在處理不確定性及概率依賴性方面具有較大優(yōu)勢(shì)。圖中構(gòu)建的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)以管道泄漏為中心節(jié)點(diǎn)，連接泄漏后果（后果節(jié)點(diǎn)）和泄漏原因（中間節(jié)點(diǎn)），而更詳細(xì)的原因X1～X15（根節(jié)點(diǎn)）通過(guò)有向弧指向中間節(jié)點(diǎn)，表示節(jié)點(diǎn)間的條件依賴性。

1、信息擴(kuò)散理論。為彌補(bǔ)信息量的不足，信息擴(kuò)散理論通過(guò)優(yōu)化小樣本信息，將單值樣本轉(zhuǎn)化為集值樣本，并對(duì)樣本進(jìn)行集值模糊處理，以提高總體分布精度。

2、模糊集合理論。管道泄漏會(huì)造成環(huán)境污染、經(jīng)濟(jì)損失、人身傷害?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)通常有限或不足，后果具有模糊性，每次修復(fù)成本無(wú)法準(zhǔn)確量化，所以專家和現(xiàn)場(chǎng)操作人員需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定不同中間節(jié)點(diǎn)引起的后果類型權(quán)值。然而，當(dāng)評(píng)價(jià)者表達(dá)對(duì)評(píng)價(jià)主體的觀點(diǎn)時(shí)，其真實(shí)評(píng)價(jià)結(jié)果具有主觀性，在語(yǔ)意向數(shù)值轉(zhuǎn)換中，很難保證不同評(píng)價(jià)者對(duì)同一語(yǔ)義表達(dá)相同的內(nèi)心感受，所以引入模糊集和理論將專家與現(xiàn)場(chǎng)操作員的語(yǔ)言變量轉(zhuǎn)換為確定的數(shù)值變量。模糊集和理論是解決不確定、多屬性問(wèn)題的一種評(píng)價(jià)方法，通過(guò)分析將一些難以直接量化的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為三角模糊數(shù)，建立模糊決策模型。

3、泄漏指數(shù)。參照土壤污染評(píng)價(jià)中的地累積指數(shù)，引入?yún)?shù)Acc稱為泄漏指數(shù)，即每年實(shí)際發(fā)生的泄漏事故數(shù)量Fn與設(shè)定數(shù)量Sn之比，用于表征一定期望值上的泄漏失效概率，表達(dá)式為Acc=Fn/Sn。式中：為調(diào)整因子=l表示首次泄漏事故安全評(píng)估，取1。之后每次計(jì)算，管理人員可根據(jù)上次安全評(píng)估適當(dāng)上浮下調(diào)。Acc可分為5級(jí)，級(jí)別越高，接受程度越低。

三、稠油集輸管道泄漏事故安全評(píng)估

1、泄漏指數(shù)計(jì)算。本文僅對(duì)中間節(jié)點(diǎn)（二級(jí)失效因子）引起的管道泄漏事故的信息擴(kuò)散理論進(jìn)行計(jì)算，在數(shù)據(jù)充足的情況下，根節(jié)點(diǎn)的計(jì)算與之類似。西北某油田有9500多km的金屬集輸管道，約占管道總長(zhǎng)度的80%。管道途經(jīng)沙漠戈壁，穿越鐵路、公路、國(guó)道、樹(shù)林、風(fēng)景區(qū)等，地形復(fù)雜，泄漏頻繁。

就泄漏次數(shù)的可接受程度咨詢我國(guó)西北某油田的管道運(yùn)營(yíng)商，討論并設(shè)定誤操作、腐蝕、第三方損壞、材料/焊接/管道附件的年最大可接受泄漏次數(shù)分別為3、150、2、80。以第三方損傷為例，利用信息擴(kuò)散理論計(jì)算失效概率，觀測(cè)樣本中泄漏指數(shù)的最小值為1，最大值為3。因此，可將論域設(shè)為[0，4.5]，并以0.5的間隔離散，以獲得[0，0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5]，從而得到泄漏概率和超越概率，以及誤操作、腐蝕、材料/焊接/管道附件的失效概率及超越概率。

2、泄漏后果概率計(jì)算

1）決策矩陣。泄漏后果表示為，其中=1，2，3，4，表示第三方損壞、腐蝕、誤操作、材料/焊接/管道附件;j=l，2，3，表示直接經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境破壞、人身傷害。根據(jù)造成嚴(yán)重后果的概率，選取行業(yè)專家對(duì)后果類型指標(biāo)進(jìn)行比較，得出一個(gè)模糊數(shù)，以第三方損傷為例，得到初始三角模糊評(píng)價(jià)表。

2）去模糊化。對(duì)初始概率進(jìn)行模糊化和歸一化，以獲得由第三方損害引起的后果類型權(quán)重，同理可獲得由腐蝕、誤操作、材料/焊接/管道附件引起的嚴(yán)重后果類型概率。

四、結(jié)果與分析

1、不同泄漏原因的泄漏指數(shù)。第三方損害的泄漏指數(shù)約有50%集中在2級(jí)以下，Acc=2.0時(shí)概率最高，高達(dá)15.8%，這與人口、地理環(huán)境、集輸管道的保護(hù)和管理有關(guān)。評(píng)價(jià)管道所在地人口和交通密度低，對(duì)易受第三方破壞的管段，如穿越段、入土、出土段等，均采用加筋或加套管方式，大多第三方損壞是由于施工造成的標(biāo)志不明，致使管線被破壞及挖斷。誤操作泄漏指數(shù)處于較低水平，屬于可接受范圍。Acc=1.6時(shí)概率最高，達(dá)到13.3%，表明定期安全培訓(xùn)和崗位實(shí)訓(xùn)起到了一定作用。腐蝕系數(shù)的泄漏指數(shù)一直很高，在Acc=3.1時(shí)概率最高，達(dá)到12.8%。其原因是集輸管道運(yùn)行年限久，根據(jù)失效浴缸曲線，管線在此期間已進(jìn)入事故高發(fā)期;另外，稠油介質(zhì)需高溫輸送，礦化度高，這給管道防腐工作帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。材料/焊接/管道附件的泄漏指數(shù)有高有低，介于一、三級(jí)之間。Acc=2.1時(shí)概率最高，達(dá)到11.7%，這與油田不同時(shí)期用于管道施工的材料、施工單位、附件質(zhì)量等有關(guān)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，一般來(lái)說(shuō)，使用一般防腐涂料但施工質(zhì)量好的遠(yuǎn)優(yōu)于選擇較好防腐材料但施工質(zhì)量一般的;焊接質(zhì)量也與腐蝕直接相關(guān);由于評(píng)價(jià)的集輸管道冬季最低溫度可達(dá)-40℃，因此在采購(gòu)時(shí)應(yīng)考慮管道附件，尤其是暴露于地表部分的耐低溫性能。

參考文獻(xiàn)

[1]謝強(qiáng).稠油埋地集輸管線的腐蝕原因分析及防護(hù)對(duì)策[J].內(nèi)蒙古石油化工，2015（19）.

[2]張鵬.稠油集輸管道泄漏事故安全評(píng)估分析[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2019（04）.