川气东送天然气管道站场完整性管理技术对标分析

陈传胜 罗云怀 王 亮

1. 国家管网集团川气东送天然气管道有限公司 湖北武汉 430074；2. 西南石油大学石油与天然气工程学院 四川成都 610500）

天然气站场及管道完整性管理是保障管道安全运行必不可少的流程和环节，其主要遵循六步法，从初始的数据采集，到最后的效能评价，涵盖了管道和站场的全生命周期。尽管主要步骤为六步法，但是具体到不同对象、不同工艺、不同时间段，每种方法都存在很大差异。另外，不同企业、公司之间针对同一流程、同一过程也存在较大差异。由于完整性管理规范往往会随时间而发生变化，随着时间的推移，管道和站场条件发生变化后，原有的完整性管理规范会与实际情况存在一定的偏差。为了保障完整性管理规范能高效地发挥作用，需要不断进行改进和完善，充分吸收国内外现行符合实际问题的完整性管理规范。以下从管理目标、管理体系文件、管理业务流程和数据软件平台对标国内外天然气管道站场的完整性管理规范。

1 国内外天然气管道站场完整性管理规范

根据目前国内外天然气管道系统完整性管理相关的标准与规范，《API RP 581- 2016 Risk- based Inspection Methodology》、《ASME B31.8- 2018 Gas Transmission and Distribution Piping Systems》、《ASME B31.8S- 2018 Managing System Integrity of Gas Pipelines》、《GB 32167- 2015 油气输送管道完整性管理规范》、《SY/ T 6621- 2016 输气管道系统完整性管理规范》、《SY/ T 6975- 2014 管道系统完整性管理实施指南》等，参照国外、中石油、中海油管道公司完整性管理做法，对川气东送天然气管道有限公司的完整性管理现状与差距进行分析，主要包括管理目标、体系文件、业务流程、关键技术、支撑数据软件平台等。

2 天然气站场完整性管理目标

2.1 国外标准的规定

ASME B31.8S- 2018 对管理目标有明确的规定：天然气管道系统运营商的首要目标是保证天然气管道系统的完整性。运营商希望向客户提供安全可靠的天然气运输，同时又不会对员工、公众、客户或环境造成不利影响。无事故运行一直是、并且将持续是天然气管道行业的目标。

2.2 国内标准的规定

《SY/ T 6975- 2014 管道系统完整性管理实施指南》对完整性管理目标进行了如下规定：完整性管理目标宜符合运营公司的总体发展目标。实施全寿命周期的完整性管理，应根据其组织结构和完整性管理的要求，在公司的各个层次分别设立相应的完整性管理目标，以指导管道系统完整性活动的实施和绩效评估，保证管道系统安全、可靠、受控，避免重大安全、环境责任事故。宜本着动态管理、风险可控、持续改进的原则设定目标，且目标应明确、量化、可接受、可达到。

2.3 对标分析

通过对标分析认为，川气东送天然气管道有限公司规定的站场完整性管理目标是明确的、可量化的。《SY/ T 6975- 2014 管道系统完整性管理实施指南》中规定：“实施全寿命周期的完整性管理，应根据其组织结构和完整性管理的要求，在公司的各个层次分别设立相应的完整性管理目标”。川气东送天然气管道有限公司站场的完整性管理目标可进行进一步优化，应达到覆盖全寿命周期，实现分层次表述。

3 天然气站场完整性管理体系文件

3.1 国内外标准的规定

SY/ T 6975- 2014 中规定，管道完整性管理体系应由四级文件组成（总则文件、程序文件、作业文件和完整性管理技术手册），每一级的功能与着眼点不同，且应按照金字塔的形式分布，如图1 所示。

图1 管道完整性管理体系框架

SY/ T 6621- 2016 中规定，完整性管理方案应主要包括数据的收集、检查和整合、风险评价、完整性评价，以及对完整性评价的响应、减缓（维修和预防）措施和时间间隔等内容。

中海油的中海油海底管道完整性管理是体系分为总则文件、程序文件、作业文件和关键设备设施完整性管理解决方案四级。

中石化山东天然气管道有限公司榆济管道分公司将输气站场完整性体系文件分为3 层，即总则文件、程序文件和作业文件。其中，总则文件包括5 个部分：编制目的及适用范围、编制原则与目标、管理组织机构与职责、体系文件管理、管理流程；程序文件包括8 个部分：站场完整性管理数据收集与整合、静设备风险评估程序、动设备风险评估程序、站场完整性检测程序、站场完整性评价程序、站场维护维修程序、站场完整性管理效能评价程序、站场完整性管理方案制定程序。作业文件描述的是具体操作岗位如何完成某项工作的具体做法，包括操作、维护规程，具体指导生产作业。根据输气站场的实际情况共编制21 个作业文件。

3.2 对标分析

川气东送天然气管道有限公司的完整性管理体系主要有两书一表、两本手册（管理手册、操作手册）和两本指南，以及国家管网集团最新发布的管理文件与规定，基本与目前国内外主流的体系文件符合。

4 天然气站场完整性管理业务流程

在充分调研ASME B31.8- 2018[1]、ASME B31.8S- 2018[2]、GB32167- 2015 [3]、SY/ T 6621- 2016[4]和SY/ T 6975- 2014[5]等规范的基础上，分析了完整性管理业务流程相关规定。

4.1 国外标准的规定

ASME B31.8S- 2018 对完整性管理的业务流程做出了如图2 的规定。业务流程主要包括危害因素识别、数据收集与整合、风险评价方法可行性验证、风险评价、完整性评价，以及对完整性评价与维护的总结与反思等。

图2 完整性管理业务流程（B31.8S）

《API 1160》认为，管道站场的完整性管理模式应与干线管道的完整性管理模式相似，任何适合管道的风险评价方法都适用于站场，但该标准未给出站场实施完整性管理的具体方法和步骤。

CSA Z662- 2019《油气管道系统》附录N 给出了站场完整性管理程序的指导做法，主要包括危害因素识别、风险评价、维护维修、持续改进和事故调查等16个方面的内容。

4.2 国内标准的规定

GB 32167- 2015 中完整性管理的业务流程包括数据采集与整合、高后果区识别、风险评价、完整性评价、风险消减与维护维修和效能评价6 个步骤，但这个规范不适用于站内工艺管道的完整性管理。

SY/ T 6621- 2016 主要是根据ASME B31.8S- 2014，结合我国的行业做法，将完整性管理的业务流程规定为以下5 个方面：后果（潜在影响区域、需考虑的后果因素）；数据收集、检查和综合；风险评价；完整性评价；对完整性评价的响应和维修、预防措施。如图3 所示。

图3 SY/ T 6621- 2016 规定的完整性管理流程

中国石油管道加格达奇输油气分公司提到，天然气输气站场设备管理应重点关注的问题为人员问题、设备问题和管理制度问题。并提出天然气输气站场设备管理的完善方法：加强工作人员能力培养；定期维护；建立健全管理体系。

4.3 对标分析

4.3.1 总体分析

通过对国内外相关业务流程进行对比分析发现，目前国内常采用的是6 步循环法（数据收集与整合、高后果区识别、风险评价、完整性评价、维护维修和效能评价）。而现在国际上的相关标准将危害识别与可能产生的潜在影响纳入到业务流程中，这对整个输气管道系统的完整性管理至关重要。

4.3.2 完整性危害识别对标分析

国际管道研究委员会（PRCI）对输气管道事故数据进行了分析，将其划分为3 大类9 种相关失效类型，共21 个完整性危害因素。ASME B31.8S- 2018 根据PRCI 最新的分类， 对危害进行了更新，但SY/ T6621- 2016 是基于ASME B31.8S- 2014 编写，没有将最新的完整性危害因素考虑进去。危害识别的主要对比情况如表1 所示。

表1 完整性危害分类对比分析

加拿大能源管道协会（CEPA）确定的危害因素包括金属损失、开裂、外部干扰、材料/ 制造缺陷、施工质量问题、自然灾害、操作失误、流程混乱、环境条件、机械故障和其他共11 大类35 个危害因素。

川气东送管道天然气站场的完整性危害因素未按照上述方法分类，主要将危害分为天然气泄漏引起的中毒、火灾、爆炸、电气危险、噪音伤害、机械伤害、高处坠落、受限空间、自然灾害、食物中毒、第三方破坏和群体性事件等。

因此，有必要根据PRCI 对输气管道完整性管理危害因素的最新分类方法，结合川气东送天然气管道站场的实际情况，考虑西部高山、东部水网等因素，识别出各站场的完整性管理因素。

4.3.3 需考虑的后果因素对标分析

对于潜在影响区域内的失效后果，ASME B31.8S- 2018 修改了关于人口密度、受限场所和供气安全性的规定，并增加了故障时间的持续时间影响。ASME B31.8S- 2018 与SY/ T 6621 关于后果因素的对比如表2 所示。ASME B31.8S- 2018 对需考虑的后果因素进行了修订，由只关注人口密度修改为人口密度及所在位置，从只关注受限场所改为受限场所及邻近受限场所，并考虑了供气可靠性及故障持续时间的影响，比之前更严格。

表2 后果应考虑的因素对比（SY/ T 6621- 2016 与ASME B31.8S- 2018）

5 天然气站场完整性管理支撑数据软件平台

5.1 国外的软件平台

欧美国家大型公司均有相应的软件和支撑平台，如英国Advantica 公司建立了QRA 系统；挪威船级社（DNV）与德国劳氏船级社（GL）重组后，形成了Synergi Plant Plant/ Pipeline / Structure/ Dashboard 一系列完整性管理软件；加拿大Metergrity 公司的软件叫做Visons Enterprise 系统；美国Mistras Holding Group 公司建立了PCMS 系统。

5.2 中石油的数据平台

中石油与完整性管理相关的系统主要有采油与地面工程运行管理系统（A5）、油气生产物联网系统（A11）和特种设备管理系统等。其中A5 主要有前期管理、建设管理、生产管理、生产辅助管理和报表管理等模块；A11 主要由10 个模块组成。

5.3 川气东送天然气管道有限公司主要数据平台

目前主要的数据平台有GIS 管理系统、全生命周期管理系统、气体管理系统和压缩机诊断系统。其中GIS 系统包括完整性基础数据，管道保护管理、生产运行管理、物资装备管理、技术工程管理和安全应急管理等模块。将管道的全生命周期数据（包括设计、施工、竣工、运维各阶段数据）与真实的管道设施三维场景关联绑定，实现面向设备实体的可视化管理，为后续开展管道的高后果区识别、风险评价、完整性评价等工作提供有效的数据支持。全生命周期管理系统主要有基础平台、工程建设、生产运行、设备完整性和管道完整性5个模块。

川气东送气体计量管理（GMS）系统主要由计量数据采集和监控、气量计划及交接管理、计量器具及人员管理、计量管理和分析等核心模块组成，实现了计量数据和采集和监控，为天然气指定量的批准和供气计划的制定、用户用气量交接、用户气量分配等提供了一个网络操作平台。

SG8000 大型旋转机械在线状态监测和分析系统是SysMon 平台的重要组成部分。它能够在线监测离心式压缩机、蒸汽轮机、燃气轮机和发电机等大型旋转设备运行过程中的键相、振动、轴位移，以及各类工艺参数，通过采集、分析、存储振动分频和相位等关键数据，自动识别启停机状态，捕捉并存储关键故障数据。

6 结论

通过对国内外站场完整性管理目标、体系文件、业务流程、关键技术和数据软件平台等方面进行对标，得到以下结论：

（1）天然气管道站场总体目标明确，但设备、工艺管道、安全仪表系统的完整性管理有待完善；

（2）缺少天然气站场完整性管理业务流程的相关规定，业务流程中关于完整性危害因素识别及后果评价等有必要根据最新规范的要求，结合川气东送天然气管道站场的实际情况进行编写；

（3）天然气管道站场完整性管理风险评价技术应用不足；

（4）现有GIS 系统、全生命周期管理系统和压缩机诊断系统等平台部分数据不完整，未有效整合。