海底管道的风险因素及应急救援措施

张希祥 贾韶辉 杨玉锋 张强 魏然然(国家管网集团北方管道有限责任公司管道科技研究中心油气管道输送安全国家工程实验室，河北 廊坊 065000)

0 引言

与铁路、公路、水运等其他运输方式相比，管道运输是最绿色的运输方式，具有其他运输方式不具有的优势，如管道运输运输量大、运输效率高、损耗较少、节省运输成本、便于管理等一系列优点，在全球能源运输中占有举足轻重的地位。

海底管道系统一般包括大型钢质海底管道、泵站或压缩机站、供电和通讯系统等组成部分[1]。海底管道是海洋石油、天然气的重要运输方式，连接着海洋油气开采平台和陆地相关冶炼、净化和存储相关设施，通过海底管道，海上油田的整个生产、冶炼和运输等环节被连接成为一个统一的整体[2-4]。同时海底环境和陆地环境相比，具有特殊性，海底管道运行中面临的环境比陆地管道更为复杂，除了陆地管道经常面临的风险因素外，海底管道还面临海底环境复杂等因素，如海底管道周边有海流、海冰、海底生物等作用。此外，海底管道由于处于水面以下，海底管道的日常监测检测、修护保养和应急抢修等工作都比陆地管道类似工作的开展难度大。

我国目前开发的油气资源大多位于近岸海域，如果油气管道发生泄漏，首先是油气资源的流失，造成金钱损失，管道泄漏会影响下游用户，造成二次影响。其次是油管道发生泄漏后，原油和成品油很容易在海洋中大面积扩散，对当地海洋生态环境造成污染，进一步会影响到渔业、旅游业等，如果污染扩散到他国，还会被国际社会谴责，造成不良的国际影响。

1 我国海底管道事故类型

截至2020年，我国海底管道约6000km。海洋石油工程股份有限公司的王喆统计了2015—2019年的海底管道事故[5]，结果发现导致海底管道发生失效的比例最高因素是腐蚀因素，占到了49%，其次是第三方损坏因素，占到了29%，第三高的是管道周边环境因素，占到了12%，其他因素占到了10%。中海油研究总院的王红红统计了中海油中国海域内铺设的315条海底管道[6]，结果发现，导致海底管道事故比例最高的是腐蚀因素，占到了37%，排第二的是第三方破坏因素，占到了33%，排第三的是自然与地质灾害因素，占到了16%，工程质量、冲刷和台风等其他因素占到了14%。

2 海底管道风险因素

根据前面的我国海底管道事故类型统计，对海底管道具体事故进行分析总结，可知我国海底管道面临的风险依次为腐蚀因素、第三方损坏因素、地质因素和其他因素，具体海底管道风险因素如表1所示。

表1 我国海底管道风险因素表

2.1 腐蚀因素

海底管道的腐蚀根据腐蚀发生在管壁的相对位置，分为内腐蚀和外腐蚀，海管内腐蚀和外腐蚀具有各自的特点和成因[7]。

海管内腐蚀是发生在管道内壁的腐蚀现象，海管内腐蚀发生的原因主要是由于管内输送介质中含有硫化氢、二氧化碳、水等杂质，这些杂质与管道内壁的铁元素发生化学或电化学反应，将固态的铁变成铁离子，导致管道内壁发生壁厚减薄的现象[8]。当输送介质中含有硫化氢时，海管内部还有可能会发生应力腐蚀开裂或氢致开裂。海管内腐蚀速度和输送介质的速度和硫化氢、二氧化碳、水等含量有关。

海管外腐蚀是发生在管道外壁的腐蚀现象，海管外腐蚀发生的原因是由于海底管道浸没在海水或海底土壤等电解质溶液中，海管防腐层破损如果发生破损，海管金属表面就会发生电化学反应而发生腐蚀，因此，海管外防腐层质量尤为关键。此外，海管外腐蚀速度和海水温度、海水酸碱度、海水含盐度、海底土壤的电阻率、海底管道周边生物等因素相关。

2.2 第三方损坏因素

我国海底管道第三方损坏风险主要是因为渔业活动、航道活动、挖沙作业、挖泥作业、打捞作业和勘探作业等活动产生船体、锚、机械、网、钻头等物件对海底管道造成损坏[9]。

渔民开展渔业活动时需要下锚和撒网，下锚如果在管道附近，会坠落到管道外部混凝土配件上，或者在拖锚时挂到管道或者电缆上，对管道及管道附属物造成撞击、拖拽等损坏；普通船只经过航道时，会出现下锚和拖锚活动，同时如果发生事故还会有沉船的现象，以及在船只救援过程中，有可能对管道造成重物压覆、撞击、拖拽等损坏，导致管道受压、开裂；在浅海段发生的挖沙作业和挖泥作业，各种机械很容易对管道和附属设施造成损坏，导致管道被刺破，拖断等现象等发生。

2.3 地质因素

海底管道的地质因素主要是指海底的海流、土壤、海冰和地震等地质因素对海底管道造成损伤[10]。

海底海流因素包括海底暗流、海底波浪、海底漩涡等，对管道直接造成拖拽、冲刷的作用，以及对管道周边的土壤的冲刷，海底土壤的黏性和抗剪性差，海流的长期冲刷在海底泥沙和管道间形成了孔洞，出现孔洞后海流流量进一步增加，加速了土壤流失现象，导致管道下方土壤被掏空等现象；海底土壤因素包括因海流导致的海底土壤流失，致使管道受力不均匀，产生切向载荷，可能引起管道疲劳等现象；海冰因素是指海冰在海流的作用下，对管道及附属物产生撞击、压覆等作用，损伤管道；地震因素是指由于海底地震导致海底地形发生变化，海底地形发生位移、剪切等现象，导致管道受力支撑处受力不均，加上管道和介质的重量，最终可能导致管道发生断裂。

2.4 其他因素

其他因素主要包括管理制度因素、管道本体质量因素和信号装置故障因素，这些因素都并非随着时间的推移有规律可循，但是必须引起重视。

管理制度因素主要包括缺乏完善的海底管道风险管理体系，缺乏对员工开展应有的培训，没有充分调动员工的工作积极性；管道本体质量因素是指管道出厂时钢管焊缝质量是否存在缺陷，在运输和安装过程中是否存在损伤；信号装置故障因素是管道仪表、监测器、指示器和报警器等发生故障，在管道参数异常时没有能够报警，让管理人员及时采取措施，最终导致严重的后果。

3 海底管道应急救援措施

(1)开展海底管道完整性管理，在海底管道设计、建造、运行、维护保养及废弃处置全寿命周期引入管道完整性管理思想，整理海底管道各项数据，在海底管道发生事故时可以及时获取管道相关信息，为海底管道应急救援提供管道第一手资料，节省宝贵对应急救援响应时间。

(2)建立科学完善的海底管道应急救援体系，完善企业对海底管道应急救援体制、机制和标准，使海底管道应急救援工作有规可依、有章可循。

(3)编制海底管道应急救援预案并定期开展演练，培养海底管道应急救援专业人员，专人专岗，储备海底管道救援人员力量，并定期开展应急救援相关知识培训，不断提高海底管道应急救援人员技能水平。

(4)加强海底管道保护宣传，告知周边渔民海底管道泄漏报警电话，为周边渔民提供报告途径，当发现海底管道发生失效时可以及时报告给管道管理企业，为下一步海底管道应急救援提供信息。

(5)建立海底管道地理信息系统，信息系统包括管道基础信息和路由情况，将海底管道路由坐标采集，标注到卫星图中，同时将管道周边附属设施信息、油田作业区信息以及其他公共资源信息，为海底管道应急救援提供数据支持。

(6)配备专业的海底救援设备和装备，如深水作业船舶、海底管道切割换管器具、深水海管维修专用工机具和其他海底管道应急维修备件。