基于风险的油气长输管道完整性管理.ppt

基于风险的油气长输管道完整性管理 中国石化集团公司安全工程研究院 目录 第一部分 概述第二部分 基于风险的管道完整性管理第三部分 管道完整性管理实施案例 第一部分 概述 内容 国内外油气长输管道分布及发展油气长输管道失效分析 一 国内外油气长输管道分布及发展 发展概况 管道已成为油气运输的重要方式 在工业国家的社会运输中占有重要地位 已成为五大运输方式的重要组成 至2003年 全世界已建成原油 天然气和成品油干线管道188 104km 其中美国80 7 104km 俄罗斯22 1 104km 欧美国家原油的大部分 天然气的全部是利用管道输送 成品油管道运输基本取代了铁路运输 管道运输技术已达到成熟 从设计 施工技术与装备 管材与制管技术 主要的工艺设备 管道防腐 自动化与监控等方面 均能适应任何复杂条件下大型管道建设需要 全球油气长输管道分布概况 发展趋向 天然气将成为21世纪全球能源可持续发展的主要选择 未来天然气管道建设的重点地区是亚洲和太平洋地区 管道建设技术向着长运距 大口径 高压力 网络化 逐步形成大型供气系统方向发展 中国油气管道发展及未来 管道运输发展概况 至2003年 油气管道累计长度45865km 其中原油管道15915km 天然气管道21299km 成品油管道6525km 海底管道2126km 大型管道工程达到了同期世界先进水平设计计算机化和各种运行工况的预先模拟 应用卫星遥感 数据成像技术 gis系统 gps系统结合工程物探进行管道选线管输工艺过程控制广泛采用scada系统 管道运行管理由各线单独控制分散性管理 向集中控制管理方向发展 存在的主要问题 天然气工业发展缺少战略性研究 没有建立起合理的运价体系 成品油管道建设严重滞后于油品运输需要 高粘易凝原油管道输送理论不成熟 能耗高 管道安全保障没有形成系统有效的控制能力 计量仪器仪表精度低 天然气储存基础设施和能力落后 海底管道设计 施工 检修技术有待发展 管道气液多相混输技术缺乏理论和方法 未来发展 中国油气资源 我国石油地质资源量940 108t 其中陆上694 108t 海域为246 108t 最终石油可采资源量140 108t 石油资源主要分布在东部 西部和海域地区 我国天然气总资源量为53万亿立方米 与我国邻近的俄罗斯 中亚 中东和亚太地区是世界天然气主要产地和出口地 是我国可利用的境外资源 未来需求 到2020年国内石油需求量达到4 2 108t 4 5 108t 天然气需求量达到2000 108m3 占整个能源构成的10 其中发电用气和城市燃气增长最快 约占总量的1 3 据石油输出国组织提供的数据 在目前世界能源消费构成中 天然气大约占21 到2025年 这一比例将上升到近30 2002年全球液化天然气需求量1 1亿吨 国际天然气协会预测2010年 需求量将达到2 3亿吨 届时 中国液化天然气消费量将达到2000万吨 二 油气长输管道失效分析 油气长输管道事故统计 欧洲输气管道事故数据组织 egig 1970 2004年 管线平均失效概率以及每前五年的管线平均失效概率总体上呈逐年下降趋势 管线失效频率从1970年的0 87次 1000km yr逐年下降至2004年的0 41次 1000km yr 欧洲输气管道失效因素有 外部影响 施工和材料缺陷 腐蚀 地层运动 带压维修失误及其它未知原因 分别占49 7 16 7 15 1 7 1 4 6 6 7 外部影响是导致气体泄漏的主要原因 其次为施工或材料缺陷 前苏联 每1000公里年的失效频率由1981年的0 71次 1000km yr逐年下降到1990年的0 26次 1000km yr 腐蚀 焊接和管材缺陷 外部干扰是排在前三位的失效原因 分别占总数的39 9 16 9 10 8 美国运输部 dot 各种失效原因分为五大类 分别是 外力 腐蚀 焊接和材料缺陷 设备和操作及其它 外力是第一位的 约占失效总数的43 6 其次是腐蚀 占22 2 设备和操作居第三位 占15 3 焊接和材料缺陷引起的失效较少 约占8 5 加拿大 1975 1982年事故率为2次 1000公里 年 大部分为泄漏 断裂事故发生较少 油气管道的主要失效模式 典型失效案例 迄今为止 破裂裂缝最长的管道失效事故是1960年美国的trans western公司的一起输气管道脆性破裂事故 这条管道管径30in 钢级x56 裂缝长度达13km 损失最惨重的是1989年前苏联乌拉尔山隧道附近的输气管道爆炸事故 烧毁两列列车 伤亡1024人 其中约800人死亡 1965年美国路易斯安纳州发生一起严重的输气管道爆裂事故 当场炸死17人 钢管爆裂8m 1995年7月29日 加拿大transcanada公司的一条干线输气管道 在manitoba附近发生爆炸 造成三条天然气管道输气中断 爆炸产生的火球在30英里以外都可看见 1994年美国新泽西州发生了天然气管道破裂泄漏着火事故 400 500英尺高的火焰毁坏了8幢建筑 破裂处曾发生过机械损伤 壁厚减薄 1999年美国华盛顿发生一起汽油管道破裂事故 25万加仑汽油流入河中并着火燃烧 导致3人死亡 破裂是从有机械损伤处开始的 内检测曾检测出此缺陷 但未及时处理 事故前 事故后 2000年8月美国新墨西哥州发生天然气管道爆炸着火事故 造成12人死亡 这段管线于1950年建造 在破裂处可以发现明显的内腐蚀缺陷 2004年7月30日 比利时布鲁塞尔以南40公里处发生一起天然气管道爆炸着火事故 造成21人伤亡 管道钢级为x70 管径36 壁厚10mm 系第三方损伤引起 损伤尺寸为长280mm 深7mm 损伤处剩余壁厚3mm 第二部分基于风险的管道完整性管理 内容 管道完整性管理的概念及其重要性油气管道完整性管理的内容 管道在物理及功能上始终处于安全可靠的工作状态 管道公司通过对油气管道运营中面临的风险因素进行识别和技术评价 制定相应的风险控制对策 不断改善识别到的不利因素 从而将管道运营的风险水平控制在合理的 可接受的范围内 通过科学的设计 监测 检测 检验 检查等方式和各种技术的应用 获取与专业管理相结合的管道完整性信息 以可靠性为中心 对可能造成管道失效的危险因素进行管道的完整性评价 指导维修决策和维修 一 管道完整性管理的概念及其重要性 设计 建设和改进 检测 测试 检查 检验 维修 维护 分析 评价 管道数据信息 持续改进 管道完整性管理的要素循环 油气长输管道完整性管理程序 墨菲定律 任何事物如果听其自然的话 总是向更坏的方向发展 全球 包括中国 二百多万公里油气管道中有20 40 达到了设计寿命 需要进 延寿 管理 当前安全生产的严峻形式 对管道行业的管理提出新的挑战和思考 管道完整性管理是国外油气管道工业中的一个迅速发展的重要领域 管道完整性管理的重要性 二 完整性管理的内容 时效性风险因素外腐蚀内腐蚀应力腐蚀开裂 风险因素识别 9大类因素 与时间无关的风险因素第三方 机械破坏误操作气候和外力因素 稳定风险因素与制管有关的缺陷与焊接 组装有关的缺陷设备 风险排序及高风险区域的确定 潜在影响区域 r 0 69 pd2 数据收集 检查和整合 风险评价 主要目的 是对完整性管理工作进行优先级排序 分级 确定可接受的风险水平 作用 1 风险评价提供了对不同类型事故的潜在影响和事故发生的可能性进行评估的方法 2 利用风险评价的结果 可确定需进行完整性评价和减缓活动的位置 各国比较通用的作法是将失效可能性和失效后果的严重性列入4 4的风险矩阵中 下图 按高风险 中等风险和低风险来分级 失效后果严重性划分为 级 级灾难的 有人员死亡 引起公众不能食用的污染事件 大面积环境公害 设备损坏导致停工90天以上 级严重的 致伤人员丧失工作能力 给公众造成伤害 设备损坏导致10 90天停工 区域性损失 级轻度的 人员受到不丧失工作能力的伤害 环境污染小 停工1 10天 级轻微的 无人员伤害 设备损坏轻微失效可能性划分为a b c d级a频繁发生 风险评价前10年发生1次或1次以上事故 概率p 10 1次 ab很可能发生 2 10 2 a 概率p 10 1次 ac有时可能发生 2 10 3 a 概率p 2 10 2次 ad不大可能发生 概率p 2 10 3次 a 定性风险评价 定量风险评价 定量风险评价也称概率风险评价 pra 是将失效概率fs和失效后果值cs代入下式 求出整个系统的总风险值 这种计算往往是一个相当复杂的 耗资巨大的过程 同时需要有价值的数据库作为支撑 risksystem risks cs fs 半定量风险评价 美国几家公司联合开发的iap integrityassessmentprogram 风险评价程序和软件 采用的是一种半定量的或称为相对的 以风险指数为基础的风险评价方法 得到较广泛的应用 iap将管道的失效类型分为 1 外部腐蚀 ec 2 内部腐蚀 ic 3 外来 第3者 机械损伤 tp 4 设计 材料错误 dm 5 地层运动 gm 6 操作或工艺问题 op 7 应力腐蚀开裂 scc iap将失效后果分为 1 对居民的影响 2 对环境的影响 3 对运营的影响 评价结果将指出高风险的区域 高失效的概率区域和高失效后果区域 对每一种失效类型和失效后果的影响因素 变量 均要进一步分析评定 并加以权重处理 得到风险指数 风险评价的最终目的 基于风险的管道检测 基于风险的检测是以风险评价为基础 对检测程序进行优化安排和管理的一种方法 是将检测重点放在高风险 hra 和高后果 hca 的管段上 而把适当的力量放在较低风险部分 在给定的检测活动水平下 rbi有利于风险的降低 见下页图 基于风险的检测程序的目的是 1 识别高风险部位 2 对各部位的运行进行风险评价 3 进行风险排序 4 设计适当的检测程序以降低总的风险并节约资源 5 为完整性管理提供技术支撑 基于风险检测 rbi 的意义 cips dcvg在线检测仪器 管道内检测技术 smartpig技术 检测器类型通径检测器 主要检测变形 金属损失检测器类裂纹缺陷检测器hic及分层检测器基本原理漏磁原理超声原理射线原理电磁声纳原理涡流原理 完整性评价响应与维修 预防 立即响应 检测结果表明管道缺陷处于失效点 计划响应 检测结果表明管道存在严重的缺陷 但不处于失效点 进行监测 检测结果表明存在危险 但在进行下一次检测之前 该危险不会导致管道失效 0 0 4 0 7 1 1 1 5 1 9 2 3 3 0 2 7 50 smys 30 50 smys 30 smys pf maop 5 10 15 20 25 响应时间 年 完整性管理对时效性危险因素的响应时间 修复技术 完整性管理方案 完整性管理方案是在数据收集 管道系统 管段的危险因素风险评价后制定的完整性管理内容 具体包括 1 完整性管理方案的更新2 方案的框架a 数据收集 检查和综合b 风险评价c 完整性评价d 对完整性评价 事故减缓及时间间隔的响应 第三部分管道完整性管理实施案例 管道 加拿大rainbowpipelinealbertaedmonton输送介质 轻质 重质原油总长 720km服役年龄 27年执行公司 gepii检测周期 5年 风险评价 使用风险管理软件进行风险评价 并重点进行风险后果的评价 主要确定 1 风险因素2 风险排序3 高风险地区4 人 房屋的安全距离5 泄露参数6 后果 rainbow管线风险分析 rainbow管线风险分析结果 含缺陷管道本体的完整性评价技术 实