站库管道的完整性管理研究

陈亚颐 赵黎 木塔里甫·木拉提 余智勇 罗李黎

[摘 要]近年来，国内外发生了多起站库管道泄漏事件，导致管道站库输送生产中断，泄漏油品甚至溢出站外，污染了周边环境。随着站库管道运行年限的增加，作为连接站库设备的管道的安全状况引起了管理者的重视。本文对站库管道完整性管理的必要性进行分析，对其发展的历程进行探究，并对管道完整性管理和人工智能的有效结合策略进行探索，以为管道完整性管理的准确性和实用性指明未来技术发展的方向。

[关键词]站库管道；完整性；管理；人工智能

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.06.032

[中图分类号]TE88 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2018）06-00-02

0 引 言

现阶段，我国的油气管道已处于快速发展的阶段，管道的总长度在不断增加，截至2016年年底，我国油气长输管道的总长度已达到12.6万千米，天然气管道的总长度达到7.43万千米，原油管道的总长度达到2.62千米，成品油管道的总长度达到2.55万千米。油气管道在迅速增长的同时，输油气站库的数量也在不断增加，输油气站库是能源进行输送的中转站，其作用十分关键。但其安全问题由来已久，保障输油气站库安全、高效地运行是一直面临巨大的挑战，成为全球管道管理人员面临的重要课题。从20世纪50年代开始，油气管道在全球范围进行大规模铺设，站库管道的安全事故经常发生，不少事故带来了严重的后果。因此，促使油气站管库实现长治久安，是全球管道运输领域面临的重要问题。

在站库安全管理工作开展的过程中，输油气站库中各种类型的工艺设备，如输油泵以及压缩机等具有关键作用的设备，是管理工作开展的重点内容。工艺管道是对各个设备进行连接的设备设施，尤其是针对埋地管道缺乏系统化的管理，是输油气库站进行安全管理的薄弱环节。站库内的管道有着不同的管径，不能采取内部检测的方式。同时存在较多的法兰、三通和弯头，铺设的方式也是多样化的，长期在高温、高压的状态，存在腐蚀、开焊和泄漏的风险。对于运行了较长时间的管道，由于受当时施工技术等因素的影响，施工质量较低，多是采取环氧煤沥青进行防腐，且在站内缺少阴极保护系统，腐蚀的风险在不断增加。如果输送管道发生了介质泄漏的情况，会对管道系统的运行带来影响，同时会对输油气站库附近的人和环境带来影响。近几年来，国内外发生了多起站库工艺管道由于腐蚀造成泄漏穿孔和焊缝炸裂的事故，应当受到管理人员的重视。

为了解决这一问题，美国率先对风险管理技术进行引入，对管道风险性进行评估。在20世纪的70年代中期，美国在二战后建设的油气管道大多数进入了老龄化时期，事故频繁发生，因此，应对经济学领域中风险管理技术进行借鉴，以对油气站库的风险性进行评估。在20世纪90代初期，美国多数的输油气站库已经使用了风险管理技术对管道的维护和管理工作进行指导，并借助风险的管理对油气站库中存在的风险进行识别和预防，保障了油气站库的安全运行，这也成为了管道完整性管理的雏形。然而，随着社会经济和科学技术的不断发展，人们逐渐意识到单纯依靠风险识别和评价难以满足全部的需求，因此，需要从油气站库的整体规划、建设和运营等过程中，对其数据进行不断地搜集，做好风险的评价，同时加强相应的监测和维护等系统性的工作，保证油氣管库能够安全稳定地运行，实现对站库管道的完整性管理。

1 我国站库管道的概述

站库管道的完整性管理主要是指，在站库管道管理工作开展的过程中，对站库管道完整性产生影响的因素，采取综合性和一体性的管理措施，在管道的研发、设计、施工以及运行等整个环节中，对各种类型的风险进行不断地识别和评估，并采取有效的措施降低风险，保证管道的风险控制在合理的控制范围内，有效减少管道事故，并对管道进行改进，对其风险进行预防，保证管道能够经济合理的安全运行。经过近十年的研究与发展，完整性管理中“风险可控、预防失效、动态管理”的管理思路及方法，对我国油气管线的安全运行具有重要的指导作用。现阶段，我国在对工艺管道进行维护和管理的过程中，采取的依然是传统的方式，根据经验进行维修和维护工作，对风险的分析以及完整性的评价等维修维护策略缺少实施。从经济性和安全性两个角度来讲，对管道工艺采取风险评价的完整性管理措施，能够实现对站库管理的完整性管理，是提高油气站库安全管理水平的有效措施，也是油气站库安全管理的发展趋势。

2 管道完整性管理的发展历程

在管道安全管理的过程中，风险管理和完整性管理是两个重要的发展阶段。在20世纪30年代，风险管理被提出，最初起源于保险行业，其是对风险的大小进行衡量，是风险评价的过程。随着时间的推进，在20世纪70年代，欧美等发达国家的大量油气输送管线由于老化的原因，给经济造成了严重的损失，并造成了一定的人员伤亡，给管道公司的经济效益造成了影响，同时对油气田的正常生产也带来了严重的影响。因此，美国从经济学和其他工业领域中，对风险分析的技术进行引入，对油气管道的风险性进行评估，希望能够有效减少油气管道事故，有效延长油气管道使用的寿命，对管道维护的费用进行科学合理的分配。20世纪90年代，在美国，风险管理技术已经普遍在油气管道管理中运用，对其维护工作进行了有效的指导。

随着风险管理技术不断的发展和应用，不少的国家已经建立了管道安全评价和完整性管理系统，并形成了各自有效的评价方式。美国的克洛尼尔管道公司以风险管理为基础，采取风险指标评价模型的方式，对运营管理的成品油管道系统进行风险分析和评估，促进系统完整性的提高。该公司的风险评价指标主要有腐蚀、第三方破坏、操作不合理以及设计因素等几个方面的内容。通过此模式，能够促使相关人员对管道的风险高发区域进行确定，并对管道事故发生带来的环境影响和安全威胁进行明确，对降低风险工作的重点内容进行明确，对风险降低的程度和成本效益进行对比分析，对管道系统的维护方案进行制订，保证方案的合理性、有效性和经济性，促使系统的安全性不断提高。在2002年的11月，美国国会通过了具有专门性的H.R.3609号法案，该法案中明确要求，管道运营商应当在高风险区域制订完整性的管理计划。管道完整性管理正式以法律的形式被确定和提出，世界各国管道公司纷纷开始采用完整性管理模式进行运行管理。在20世纪80年代，欧洲的一些国家对管道风险评价标准进行了制定和不断的完善，对油气管道风险评价的数据库进行了构建，对各种故障评价的模型进行了深入研究，有效开发了实用软件，促使油气管道的风险评价技术实现定量化、智能化和精确化。

目前，我国管道企业对国外的管道完整性管理经验进行借鉴，并对自身管道管理的实际个特点进行了分析和结合，对管道完整性管理进行简单明了的划分，主要有数据收集、高后果区域识别、风险评价、完整性评价以及维修维护和功能评价，如图1所示。同时，为了确保6个环境正常运行，需要相应的技术以及相关的系统文件和规范标准，对管道完整性管理数据库和相关的系统平台进行构建。

3 管道完整性管理的发展方向

在长输管道运行的过程中，站库是其重要的组成部分，应当采取管道完整性管理的方式进行管理。站库工艺管道所要面临的风险与长输管道具有相似之处，因此，在对站库工艺管道进行完整性管理的过程中，可以对长输管道的完整性管理进行利用，对数据进行有效收集，对风险进行评价，做出相应的完整性评价，对其维修维护和功能进行评价。完整性管理系统自身是一个完整的系统，包含文件体系、标准体系、数据库、管理平台以及支持技术等内容。同时，随着当今传感器技术、数据传输技术，以及数据处理分析技术的发展，站库管线的完整性管理也需要随之不断进行技术深化与发展。

管道运行参数的监控是管道完整性管理中的基础工作。在传统的管道完整性管理工作中，管道运行参数主要依靠人工读取与记录，如人工记录管道的内部压力、温度与流量，以及对土壤采样后测量土壤酸碱度等。这样可能会因人工失误造成记录不准确，或是因为监控设备失灵造成监控数据错误，导致对管道故障判断产生错误，进而造成对无故障管道的误报维修，浪费了宝贵的人力资源，或是未能监测到管道故障，造成经济损失乃至安全事故。同时，采用人工监控管道的方法，不仅无法做到对管道运行参数的实时监控、在线反馈管道的运行状态，还需要消耗大量的人力资源，造成大量的人工成本损耗。而传感器技术以及数据传输技术的发展，使利用先进传感器在线实时监控管网运行参数成为可能。当今技术已经实现传感器自动监测管网运行时的压力、温度、流量、内外环境酸碱度、湿度、盐分含量、电位差、沉降程度以及管道应力变化等多项参数，且能将数据实时传输到监控后台进行处理，为自动判断管道运行状态健康与否提供依据。

在传统的管道完整性管理中，判断管道是否出现故障或估计管道剩余寿命，主流方法是根据专家打分法进行。由于该方法是基于以往经验，所以在管道故障判断方面，仅能给出指导参考作用，无法对管道运行的健康状态做出准确评估。且这种方法是基于单个区域监控数据来判断，仅能做到“头痛医头、脚痛医脚”，无法将整体的数据建立成网络统筹参考，不具备通过充分发掘各个区域之间内在的因果关系，进而通过管网整体运行参数，精确地推断出管道运行的健康状况的能力。然而，随着计算设备运算能力的不断提升，以及人工智能技术的发展，人们可以将管道参数监控的所有传感器，按照其物理连接逻辑将系统建模成为一张智能网络，并利用深度学习的技术对网络参数进行计算，以达到精确判断、预测管道故障以及估计管道剩余使用时间的目的。事实上，这种管道完整性管理方法与航天工程中故障预测与健康管理的方法，在手段和目的上都极为相似，二者具有很多可以互相借鉴之处。

4 结 语

在完整性管理系统进行构建和实施的过程中，应当具备科学化和规范化的体系文件，同时具有相应的技术支持，促进标准体系的完善，构建相应的管理平台，促进各方面内容的有效配合，促使完整性管理有效的发挥。完整性管理的实施是发展的必然趋势，对资源进行科学合理的优化配置，可保證其安全性。站库管道完整性管理是站库设备完整性管理的重要组成部分，在此基础上进一步扩大至站库其他关键设备上，并提升、深化完整性管理的技术水平，必将实现油气站库管道管理水平的整体提高。

主要参考文献

[1]黄维和，郑洪龙，吴忠良.管道完整性管理在中国应用10年回顾与展望[J].天然气工业，2013（12）.

[2]孙建宇.输气管道完整性管理简介[J].石油库与加油站，2009（3）.