一、技術(shù)來源
本技術(shù)來源于中國石油天然氣管道工程有限公司中俄東線天然氣管道工程。
大口徑、高鋼級輸氣管道由于其潛在影響半徑大，導(dǎo)致沿線高后果區(qū)數(shù)量多、情況復(fù)雜，如何對其失效可能性和失效后果進行合理的定量分析，準(zhǔn)確判別管道的風(fēng)險級別，從而實現(xiàn)設(shè)計階段路由的優(yōu)化是一項急需解決的技術(shù)難點，開發(fā)天然氣管道高后果區(qū)定量風(fēng)險評價技術(shù)顯得尤為迫切。
本專有技術(shù)依托中俄東線天然氣管道工程，從基于風(fēng)險理論及可靠性評價、失效可能性定量分析、經(jīng)濟損失定量分析和高后果區(qū)減緩措施四個方面著手，提出適用于天然氣管道高后果區(qū)定量風(fēng)險評價技術(shù)。該技術(shù)為引進技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新技術(shù)，主要用于天然氣管道工程。
二、基本原理
以《完整性管理規(guī)范》為依據(jù)，結(jié)合天然氣管道工程選定線的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、1:5000數(shù)字正射影像、人文、自然環(huán)境調(diào)研數(shù)據(jù)，進行管道沿線的高后果區(qū)識別。根據(jù)GB/T29167-2012《石油天然氣工業(yè) 管道輸送系統(tǒng)基于可靠性的極限狀態(tài)方法》，選用Monte Carlo模擬方法對選定的極限狀態(tài)計算失效概率，評判失效可能性的等級;參考PRCI建立的天然氣管道后果模型，確定高后果區(qū)內(nèi)人員傷亡數(shù)量;通過調(diào)研國內(nèi)管道失效的直接搶險費用、停輸損失、傷亡補償費用等，構(gòu)建管道發(fā)生失效的損失計算方法，完成經(jīng)濟損失估算和停輸影響等級判定。最終，結(jié)合風(fēng)險矩陣明確了天然氣管道工程既定路由高后果區(qū)的風(fēng)險等級，論證了路由的經(jīng)濟合理性，為管道完整性管理提供依據(jù)。
三、技術(shù)特點
本項目技術(shù)特點如下：
提出了合理的改良的高后果區(qū)風(fēng)險矩陣評價方法
采用已頒布的標(biāo)準(zhǔn)和公開發(fā)表的研究成果，構(gòu)建科學(xué)合理分析計算模型，結(jié)合大量管道真實數(shù)據(jù)調(diào)研結(jié)果，為管道失效可能性和失效后果等級的判定提供了合理量化的判定依據(jù)，避免了基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行定性分析產(chǎn)生的不合理結(jié)果和無工程經(jīng)驗可借鑒的難題。分析結(jié)果針對性強，能夠有效指導(dǎo)管道的運行維護。
采用極限狀態(tài)設(shè)計方法計算失效概率并判斷失效可能性等級
充分考慮了高后果區(qū)內(nèi)的風(fēng)險因素和極限狀態(tài)，采用合理的工程假設(shè)和失效概率計算模型，計算結(jié)果準(zhǔn)確度高。該方法充分體現(xiàn)了管道對各種風(fēng)險因素的響應(yīng)，全面考慮了管道所受載荷對其安全可靠性的影響，為失效可能性等級的劃分提供了直接依據(jù)。
失效后果的定量計算統(tǒng)籌考慮了人員傷亡、經(jīng)濟損失等因素，與實際情況相符程度高人員傷亡、經(jīng)濟損失等失效后果計算均采用實際的管道調(diào)研數(shù)據(jù)，包括人口密度、運行參數(shù)、搶修費用、停輸費用、傷亡賠償費用等，計算結(jié)果與管道實際失效后果相符度較高。解決了失效后果難以量化、定性分析數(shù)據(jù)通用型差的應(yīng)用問題。
風(fēng)險評價結(jié)果技術(shù)可操作性強，推廣應(yīng)用價值高
該項技術(shù)所涉及的分析及評價方法具備廣泛通用型，適用于天然管道各個階段的風(fēng)險評價，不僅為今后類似工程的建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)，還能夠為管道完整性管理工作的開展提供操作層面的指導(dǎo)。
四、技術(shù)水平
本項目構(gòu)建的高后果區(qū)風(fēng)險評價技術(shù)以《完整性管理規(guī)范》為依據(jù)，以保障在管道全生命周期內(nèi)的安全為目的，通過大量的工程數(shù)據(jù)調(diào)研、收集、統(tǒng)計分析等，以極限狀態(tài)設(shè)計方法、PRCI后果模型和建立的損失費用計算模型為手段，從管道失效概率、人員傷亡和經(jīng)濟損失三方面開展定量分析計算，為失效可能性等級和失效后果等級的判定提供直接依據(jù)，首次明確了采用定量分析方法進行風(fēng)險矩陣評價的方法流程，論證了中俄東線初步設(shè)計管道路由的合理性和經(jīng)濟性，能夠有效指導(dǎo)管道的運行維護。該技術(shù)填補了天然氣管道此類設(shè)計方法的空白，在國內(nèi)行業(yè)技術(shù)水平上處于領(lǐng)先位置。
五、技術(shù)應(yīng)用條件
(1)高后果區(qū)識別方面，以管道選定線真實的路由數(shù)據(jù)及沿線調(diào)研信息為基礎(chǔ)，結(jié)合實際設(shè)計參數(shù)計算得到的潛在影響半徑，根據(jù)GB 32167-2015 《油氣管道完整性管理規(guī)范》的規(guī)定，統(tǒng)籌考慮了管道沿線的規(guī)劃發(fā)展和特殊場所，保證高后果區(qū)識別結(jié)果科學(xué)合理。
(2)風(fēng)險等級確定方面，采用已頒布的標(biāo)準(zhǔn)和公開發(fā)表的研究成果，通過科學(xué)的分析計算，為管道失效可能性和失效后果等級的判定提供了合理量化的判別依據(jù)，避免了基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行定性分析產(chǎn)生的不合理結(jié)果。
(3)失效可能性等級確定方面，通過全面的風(fēng)險因素識別和合理可靠的計算假設(shè)，采用Monte Carlo模擬方法計算管道失效概率，失效可能性等級評定依據(jù)充分。
(4)失效后果等級確定方面，通過大量的調(diào)研構(gòu)建了合理的人員傷亡、經(jīng)濟損失等計算模型。其中死亡人數(shù)計算中涉及到的人口密度為高后果區(qū)內(nèi)基于大比例尺地形圖、遙感影像圖、現(xiàn)場踏勘調(diào)研數(shù)據(jù)等綜合計算確定，能夠真實反映評價段內(nèi)的失效后果;此外，經(jīng)濟損失后果定量分析，參考了國內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范、行業(yè)經(jīng)濟評價參數(shù)、管道運營及維搶修單位調(diào)研數(shù)據(jù)，創(chuàng)新性地建立了失效損失費用計算模型，經(jīng)濟損失能夠統(tǒng)籌考慮管道失效后的多方面損失，計算結(jié)果與實際情況相符。
六、應(yīng)用實例
針對中俄天然氣管線(黑河-長嶺段干線及長嶺-長春支線)大口徑、高壓力、高鋼級管道高后果區(qū)人員安全和事故經(jīng)濟損失定量計算的難題。采用基于風(fēng)險理論及可靠性評價的方法計算確定了高后果區(qū)預(yù)期死亡人數(shù)及事故后的經(jīng)濟損失，克服了GB32167-2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》風(fēng)險矩陣等級中無法定量評定事故經(jīng)濟損失程度，解決了以往工程高后果區(qū)評價主要依據(jù)工程經(jīng)驗確定的事故經(jīng)濟損失過度保守或安全性不足的問題。對于提高油氣管道本質(zhì)安全，保障管道運行期輸送安全意義重大，實現(xiàn)了工程安全性和技術(shù)經(jīng)濟性的有效統(tǒng)一。該設(shè)計技術(shù)在中俄天然氣管線(黑河-長嶺段干線及長嶺-長春支線、長嶺-永清段)工程中得到了有效應(yīng)用。
該技術(shù)在此工程成功應(yīng)用后，計劃在中俄天然氣管線(長嶺-永清)、西三線中段等重點工程中推廣應(yīng)用。
七、經(jīng)濟效益
該技術(shù)在天然氣管道工程的建設(shè)過程中，解決了國內(nèi)管道高后果風(fēng)險評價中等級判定和缺少工程借鑒的難題，能夠優(yōu)化管道路由，提高管道的安全可靠性，避免管道失效造成的重大社會經(jīng)濟損失，并且對管道完整性管理工作的開展和推廣具有積極推動作用。
(來源：中國石油和化工勘察設(shè)計協(xié)會) |
