事故树分析法在油气输送管道泄漏事故中的应用

陈广芳，谢禹钧

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

事故树分析法在油气输送管道泄漏事故中的应用

陈广芳，谢禹钧

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

泄漏是油气管道输送过程中常见的典型事故，更是引起其他重大后果的主要原因。运用事故树分析法对油气输送管道的泄漏问题进行了侧重性分析，重点探讨了其发生影响模式，得出材料的耐腐蚀性为主要因素，并由此提出了针对性的对策措施，为更好地实施油气输送管道的安全运行提供了更加全面的理论和数据支持。

事故树分析法；泄漏；油气输送管道

油气输送管道是一个复杂的系统工程，它的正常运行与否和国民经济发展、居民生活密切相关[1]。油气输送管道绝大部分为埋地管段设施，所以管道在设计、安装和使用过程中不免会存在许多人为和自然的不安全因素，这些潜在的危险因素使管道更容易发生事故，而且埋地管段一旦发生泄漏也很难被发现，由此造成的事故后果，给管道带来了相当大的处理难度。

事故树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）是安全系统工程的重要演绎推理方法之一[2]。 近些年安全评价方法越来越多，但随着可靠性理论的不断发展，基于事故树分析的安全性分析得到了广泛运用，国内外相关文献对油气输送管道的泄露事故树研究极少。本文重在建立一个完整的油气输送管道泄漏事故树分析图，并提出具有轻重缓急的举措措施，为后续的管道运行提供了更加真实的理论依据。

1 油气管道泄漏事故树模型建立

泄漏是油气管道安全运行的一个主要因素，因此确定油气管道泄漏为顶上事件[3-8]，调查原因建立适用事故树如图1和表 1、2所示。

图 1 油气管道泄漏的事故树Fig.1 Oil pipeline leak fault tree

表 1 事故树事件符号及逻辑门说明Table 1 Illustration of events symbols and logic gates

2 事故树分析

2.1 事故树最小割集分析

导致顶上事件发生的最小限度的基本事件的集合叫做最小割集[9]。建立事故树布尔代数表达式，求取最小割集过程如下：

表 2 油气管道泄漏事故事件列表Table 2 Oil pipeline spill event list

计算结果表明，油气输送管道泄漏事故树共20个最小割集，即：

其中 3个四阶最小割集，4个二阶最小割集，13个一阶最小割集。每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能途径[10]，该事故树中材料的抗腐蚀性差和 13 个一阶最小割集为系统的薄弱环节，应重点针对提出安全对策措施。

2.2 事故树结构重要度分析

结构重要度主要是分析各基本事件的发生对顶上事件的发生所产生的影响程度[11]。

结构重要度的定义为：

式中：k —最小割集总数；

kj—第 j个最小割集；

nj—第 kj个最小割集的基本事件数。

由最小割集可得：

由结构重要度排序可知，材料的抗腐蚀性差是导致泄漏事故的最为主要因素。

3 对策措施及建议

(1)完善设备设计，注重设备与环境的结合。大型油气输送管道在设计过程中，应加强处理焊缝缺陷，材料缺陷或设计不合理的缺陷；另外，油气管道在安装过程中应重点考虑和周围环境达到更好的结合，比如：跨越问题，埋深问题等等。

（2）加强质量管理，建立应急预案。油气输送管道从设计之初就应该避开地壳、火山活动较为剧烈的地区，并监督相关部门预先制定科学完备的应急预案体系。

（3）加大监察力度，严控第三方破坏[12]。近年来，由于第三方破坏所造成的输送管道泄漏现象越来越严重，国家政府和相关企业应该加强宣传工作并加大检察力度。

（4）加强检测，防治腐蚀。加大管道腐蚀的检测力度并采用防护腐蚀措施，加强管道防腐层的保护，能在一定程度上降低周边环境及介质对管线的腐蚀。

4 结束语

文章从引起油气管道泄漏的要素入手，分析导致泄漏事故的关键原因，对任一要素的控制都显得同等重要[13]。但是根据对生产实际的的事故统计中可以看出，实际采取措施常常与理论分析有所差距。从理论上讲，自然灾害与焊缝缺陷具备同样的结构重要度，但从实际情况看，因焊缝缺陷导致泄漏的情况远比因自然灾害要多很多，因此实际生产系统多从设备方面进行控制。

因此在采用事故树进行油气管道系统泄漏分析的同时，还应结合具体的生产系统进行理论联系实际，具体问题具体分析，制定出更加切合实际的控制措施。

［1］张景林,崔国璋.安全系统工程[M].北京：煤炭工业出版社,2005.

［2］杨维.事故树在管道燃气泄漏事故分析的应用[J].煤气与热力,2007, 27(5):51-54.

［3］王楷．基于事故树分析的压力管道风险评价方法研究[D]. 武汉:武汉理工大学,2009.

［4］袁瑞华,高宏.毛乌素沙漠区输气管道泄漏事故树分析[J].油气储运,2 009,28(1) :59-62.

［5］顾文婷,李超,毕中毅.基于事故树分析法的长输管道泄漏因素分析[J].石油工业技术监督,2010,4(10).19-24.

［6］Lee S R. Safety comparison of LNG tank designs with fault tree a nalysis[C].23rd World Gas Conference,Amsterdam, Holland, June 5 -9, 2006.

［7］马强.长输管道外防腐层的检测与评价[J].承德石油高等专科学校学报,2009,11(3):26-29.

［8］ 李玉星,彭红伟,唐建峰,邓雷颖,王风波.天然气长输管道泄漏检测方案对比[J].天然气工业,2008,28(9):101-104.

［9］邓庆涛,张霆.长输管道泄漏的检测方法[J].中困西部科技,2009, 8(12): 23-25.

加拿大油砂生产成本上升

加拿大能源研究院(CERI)发布的最新年度报告中表示，在过去的一年，加拿大阿尔伯塔省的沥青和合成原油生产成本上涨。采用蒸汽辅助重力驱油生产工艺的油砂生产成本(调和与运输前)上涨 4.4%，升至50.89 美元/桶；未经改质的油砂采矿成本上涨 1.6%，升至 71.81 美元/桶；采矿和改质集成生产的成本上涨5.9%，升至 107.57 美元/桶，油砂改质成本为 40.82 美元/桶。

CERI表示，2013 年阿尔伯塔省油砂日均产量同比增加 10.9%，达到 210 万桶，其中 180 万桶来自于原地开采技术和露天矿采，另外的 30万桶来自于油砂区域的一次生产和通过提高石油采收率的方式所获得。根据 CERI的参考模式假设，到 2020 年，加拿大通过露天矿采和原地热能及溶剂萃取方式获得的油砂产量将达到 340 万桶/天，2048 年将进一步增加至 480 万桶/天。研究的场景假设与全球经济复苏程度、石油需求、排放法规和技术对于石油需求增长速度可能的影响等因素相关。

CERI最为乐观的假设是到 2020 年不包括一次生产的油砂产量将达到 380 万桶/天，到 2048 年达到 570万桶/天。最为悲观的假设是到 2030 年产量达到 420 万桶/天，2048 年达到 430 万桶/天。

CERI还预测了投资情况和温室气体排放量。按照参照模式，CERI预测，2014-2048 年加拿大油砂开采的总投资需要 5979 亿加元。在油砂开采过程中，温室气体排放量将从 2013 年的 5500 万吨/年二氧化碳等量物增加至 2048 年的 1.44 亿吨/年二氧化碳等量物。2014-2048 年累计温室气体排放量将达到 45.87 亿吨，比其 2013 年预测的 35 年累计排放量增加 3.3%。

Application of Fault Tree Analysis in Oil and Gas Pipelines Leakage

CHEN Guang-fang，XIE Yu-jun
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

The leakage is a common typical accident in oil and gas pipelines, and also is an important reason to lead to other major disasters. In this paper, a comprehensive analysis of leak problem of oil and gas pipeline with fault tree analysis was carried out, and development model of oil and gas pipeline leak accidents was discussed qualitatively, and it’s pointed out that the corrosion resistance of pipe material is the major factor. At last, the corresponding countermeasures were put forward, which could provide important data and theory support for the better implement of safe operation of oil and gas pipelines.

Fault tree analysis; Leakage; Oil and gas pipeline

TE 832

： A文献标识码： 1671-0460（2014）07-1342-03

2013-11-28

陈广芳（1988-），女，山东聊城人，硕士研究生，研究方向：石油化工设备泄露安全。E-mail：cgflj8090@163.com。

谢禹钧（1960-），男，教授，博士生导师，研究方向：断裂力学。E-mail：yjxie@lnpu.edu.cn。