深水海底管线的全寿命风险分析与安全预警管理

2015-02-08邹颖周晶大连理工大学城市学院大连理工大学

油气田地面工程 2015年3期

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深水海底管线的全寿命风险分析，需要考虑管线的全寿命各个阶段，根据设备可靠性原则，深水海底管线运行全寿命周期分为磨损期、稳定期、衰老期，在此基础上建立深水海底管线全寿命风险分析指标体系。提出了深水海底管线全寿命风险分析流程，建立了深水海底管线风险分析方法模型，并对其风险分析实时过程和风险后果等级进行界定。采用ALARP风险评判原则，提出基于风险的安全预警模型，使其更加符合深水海底管线风险分析和安全预警管理需求。

海底管线；全寿命；风险分析；预警模型

1 深水海底管线的全寿命风险分析

要分析管道风险及其安全性就需要考虑管线的全寿命各个阶段，根据设备可靠性原则，深水海底管线运行全寿命周期分为磨损期、稳定期、衰老期[1]，具体风险曲线情况如图1所示。

图1 深水海底管线全寿命周期风险变化曲线

1.1 深水海底管线风险分析流程

按照风险分析一般流程，选择统计法和专家论证法对深水海底管线风险进行分析[2]，从风险系统划分危险辨识、频率评估、引起后果评估、风险认定及措施五个步骤，具体风险分析如图2所示。

图2 深水海底管线风险分析流程

危险辨识主要是辨识、判断管线存在的潜在危险影响因素，进而确定管线风险指标，根据风险影响因素指标可以用合适的风险评价方法对管线风险情况进行评估分析。由于深海管线特殊的环境没法在现场测量检查其运行情况，所以选择资料分析和专家论证法对其运行情况进行分析评估，得出管线可能存在的危险程度和主要影响因素，进而采取对应措施。

1.2 深水海底管线的风险因素

从引起事故的概率和事故后果严重程度对风险影响因素进行分析，导致管线失效的概率因素主要有第三方破坏、腐蚀、设计、误操作四个方面[3]，它们包含管线运行全寿命周期，后果严重程度主要从泄漏后果进行分析。通过对深水海底管线历史资料、事故分析统计、专家讨论进行汇总，得出深水海底管线风险影响指标体系，如表1所示.

1.3 海底管线风险分析方法

根据已建立的深水海底管线风险指标体系进行风险评析，即完成管线风险评估的过程。在此之前先从风险指标因素分析管线失效事故后果，主要包括：①管道腐蚀穿孔泄漏；②管线破坏开裂；③由于深水海底压力、水冲击等原因导致管道大面积断裂破坏，原油瞬间出现大量泄漏的事故[4]。

根据上述深水海底可能发生的风险事故后果，对风险指标进行分析，将每一项指标因素的影响程度分为：I级/轻微、II级/较轻微、III级/一般、IV级/较严重、V级/严重，每个等级对管线风险的影响程度不同，由风险评估分析认定指标因素，根据其对管线风险影响情况分为1～5分，如表2所示。

充分利用管线设计、安装、运行、历史记录等档案材料，采取专家打分对其全寿命阶段的各个风险指标因素进行分析，判断其每一项指标的现状及其对系统风险的影响情况，将打分折算成百分制，形成风险等级评价标准，如表3所示。

表1 深水海底管线风险影响指标体系

表2 风险指标因素评估等级及分数

表3 深水海底全寿命风险等级

根据上述专家打分评估法分析深水海底管线风险大小，根据风险结果采取相应的措施，检测管线存在隐患的部位，对其进行维修监测，确保深水海底管线安全运行。

2 深水海底管线安全预警管理

在深水海底全寿命风险分析的基础上，根据深水海底管线运行实际情况，提出基于风险的深水海底管线安全预警模型。

基于风险的安全预警模型主要采用ALARP原则作为深水海底管线风险预警的标准，ALARP原则一般用倒三角三区域标准图表示，将风险划分为不可接受区、ALARP区、可接受区三种。在深水海底管线运行高安全需求的基础上，对ALARP分析方法进行改进：保留ALARP原则本质意义及风险接受上下限准则，在风险等级三区域划分的基础上进一步细化，使其更加符合深水海底管线风险分析和安全预警管理需求。基于风险的安全预警ALARP原则如图3所示。

根据建立的深水海底管线全寿命风险分析模型，按照ALARP判定原则图，风险由高到低分别为不可接受风险、ALARP区、可接受风险、可忽略风险，对应于风险结果中风险等级的V级和IV级、III级、II级、I级。由此，提出基于风险的安全预警模型为：当风险分析结果达到安全预警线并在其上方区域时，管线风险开始安全预警，提醒风险过高需要及时采取相应措施进行风险控制或降低；当风险分析结果达到安全报警线并在其上方区域时，管线风险开始安全报警，此时风险以达到不可接受紧急状态，需要迅速采取对应措施进行解决，避免泄漏时事故发生。