天然气输气管道的环境风险评价石油HSE

1、石油HSE论文天然气输气管道的环境风险评价年级专业班学生姓名天然气输气管道的环境风险评价天然气输气管道的环境风险评价摘要从井中采出的气要经过集输管线来运输，实现不同程度的加工进行外输给各个地方运用（西气东送），但管线有长有短，对于长输管道而言，管线分布密集，工艺复杂，天然气泄漏时有发生，容易引起火灾爆炸事故，导致严重的设备损毁和人员伤亡。因此，我们要采用一种安全系数高的方法来评价，常用错误树分析法来分析，它是分析大型复杂系统安全性与可靠性的一种较好的方法.本文中利用该方法对管线进行了失效分析.通过考虑引起管线失效的主要原因：泄漏、穿孔、断裂以及其他造成泄漏和断裂的主要因素，建立了管线失效的故障

2、树.，并求出了管线的失效概率和基本事件的概率重要度和临界重要度.从定性与定量两方面探讨了引起管线失效的基本原因.通过对系统的故障树分析发现，引起管线失效的主要原因是第三方破坏、腐蚀、误操作和材料缺陷等，并提出了相应的改进措施，使之能安全有效的运行。关键词：错误树分析油气管线失效原因天然气输气管道的环境风险评价1、天然气管道的危害1.1 管道的危害有哪些天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷，其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙疝丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气,以及微量的惰性气体，如氮到氨等，因此，它是一种危险性的物质，在管道运输中是密闭的，如有不甚，会造成很大的事故，若气

3、中含有硫化氢等有毒气体，在管路中泄露出来，对环境有很大的危险，也使百姓中毒；若泄露管道中的气体遇到明火，很容易发生爆炸，造成管线设备的破坏和人员的伤亡；若管道在地下泄露，对土囊污染很严重、使正常的输气受到影响等等。1.2 管道风险评价的重要性天然气管道是一种危险源，由于天然气中含有硫化氢气体，这是一种有毒物质，很容易造成人员中毒，再加上管道的破坏，使气从中溢出，一遇到火，产生爆炸，后果很严重。对此我们要全面进行评价，尤其硫化氢的含量、钢质材料、以及腐蚀速率。及时发现问题及时解决掉，使管道能处于安全输气的状态。2、环境风险评价方法2.1 评价工作流程按评价进程大体可纷为三个简短：工程分析及危害因

4、子识别包括分析管道工程输送能力、介质、压力、场站设置、安全保护装置及应急保护措施的设置等情况，分析识别存在的危害因素。资料的调查与分析包括管线附近的环境敏感点调查、工程类笔法调查和天然气管线时间的长短。环境风险评价：采用设当的计算模设，计算出管线附近一定范围内人、物所承受的危害风险，这些风险包括：由于管道、压力容器（汇管、分离器）爆炸产生的冲击危害、天然气着火产生的热辐射危害、释放出含硫天然气造成的中毒危害等。天然气输气管道的环境风险评价提出相关措施；根据相关的评价方法，对应实施相应的保护措施，使之达到安全可靠运行。2.2 天然气管道事故分析最常用的是错误树分析法，错误树分析法（FTA）是一种

5、图形演绎法，是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法1.其理论基础是集合论、概率论、图论及数理统计.它把系统不希望出现的事件作为故障树的顶事件，用规定的逻辑符号自上而下分析导致顶事件发生的所有可能的直接因素及其相互间的逻辑关系，并由此逐步深入分析，直到找出事故的基本原因，即故障树的基本事件为止.故障树的分析包括定性分析和定量分析两部分，其最终目的不完全是为了得到顶事件的发生概率，更重要的是通过故障树分析找出系统的薄弱环节，提高系统的安全性和可靠性.如下图所示：管道泄漏，穿孔和破裂天然气输气管道的环境风险评价天然气管道事故通常是指造成天然气从管道内释放并影响正常输气的意外事件。当出现事故时，天然气集

6、输管道积场站所属高压容器释放出的天然气可能带来下列危害：天然气若立即着火即产生燃烧热辐射，在危险距离内的人会受到热辐射伤害；天然气未立即着火可形成爆炸气体云团，遇到明火会发生爆炸，在危险距离以内，人会受到爆炸冲击波的伤害，建筑物会受到损害；若天然气中含硫化氢超过300Ppm寸可能会导致漏点附近人员中毒。2.3 主要危害评价计算运用工业危害评价技术指标可得以下公式：2.3.1 喷射扩散y.y2y,y2c=Cmexp-tiu=imexp-2y-x.X2JIX2J式中：C,u分别为点（X,y）处喷射物的浓度（kg/m3）和喷射速度（m/s）cm,um喷射点（0,0）处喷射物的最大浓度和最大速度X,y

7、计算点到喷射点的轴线距离和垂直距离，mduKiqnTEF2.3.2 热辐射du2ki也k1=0.32jstbib2%d2式中:I,du火焰长度和喷射口直径，mdi,d2分别指大气下的气体密度和在喷射点处的密度bi,t2同湍流喷射扩散模式天然气输气管道的环境风险评价jst当量浓度，即爆炸上限和下限的几何平均值q,T,E,F辐射强度，透射率，辐射量，视角因子2.3.3 爆炸Rs=Csv0.1E式中：R爆炸达到预定超压峰值的距离,mCs-对应某一超压值常数E爆炸能量，J2.4评价标准常采用的天然气管道危害评价标准是：硫化氢中毒值为300ppm.热辐射强度危害如下表热辐射强度值，kw/m影响情况1.5

8、8人员可能长期暴露3.16允许存在原油、液化石油气、天然气储罐4.73无遮挡物，但穿有合适工作服，可停留几分钟6.31无遮挡物，但穿有合适工作服，可停留1min9.46必须在几秒钟之内撤离12.510s内广生一度烧伤，1min内启1%勺死亡率爆炸冲击波压力危害因子值如下表天然气输气管道的环境风险评价危害因子值bar危害性对人的影响对设备或建筑物的影响0.31%勺人死于肺的伤害大于50%勺人耳膜破裂对设备或加工设备产生重大损害0.11%勺人耳膜破裂对建筑物造成可修复的损害0.03受到爆炸分片的轻微伤害窗玻璃全部破裂0.0110%S璃窗受损根据上表我们可以找到危害物对人体、物的损害3、输气管线环境

9、风险现状3.1危害识别1.1.1 潜在的危害事故因素从事故树分析情况可知，输气管线的潜在事故危害因素是事故射放出的天然气遇到火后产生的燃烧热辐射伤害和爆炸冲击波的伤害。出气田内部集输管线外，对净化天然气的输气管线，由于气中的硫化氢含量极低，因此硫化氢中毒伤害不作为输气管线潜在事故危害因素考虑。1.1.2 事故原因分析鉴于我国目前的输气管线主要集中在西部，以西南天然气公司为例，这些管道大多建于上世纪70年代，根据这三十年的事故情况及其原因统计结果如下表事故原因事故次数，次占总事故的%71-80年81-90年91-98年9371444.1管材及施工缺陷32191145.6外部破坏1252.9不良环

10、境影响1212.9其它因素0201.56天然气输气管道的环境风险评价由表可知，在大小136次事故中，因管材及施工缺陷和腐蚀造成的事故最多，分别站总事故的45.6%44.1%。这主要由于技术水平和经济条件等诸多因素的限制，如管道建设时采用的材料、设备质量较差，直观和施工水平也较低，且输送的天然气中硫化氢、二氧化碳和水含量过高，增大了管道的腐蚀速率，导致事故频繁发生。1.1.3 管道事故分类欧洲输气管道事故数据组织根据管道破环损害部位的严重程度，将事故划分出三类：泄漏（破损直径不超过20mm穿孔（破损直径大于20mm但不超过管径）和破裂（破损直径大于管径），按此分类标准对表三划分得下图表：（管道事

11、故模型划分与统计）从图中可知，管道泄漏占总事故的54%穿孔和破裂分别占总事故的29御17%它与欧美国家统计数据相比较，（所有输气管线事故中，泄漏占40%-80%穿孔占10%-40%破裂1%-5%破裂管线事故比例要高。3.2 事故率的估算管道事故率定义为每年买千米管道上发生事故的平均次数。即指事故次数与管道的运行长度和持续使用年限的比值。rh=3*10-3“li天然气输气管道的环境风险评价式中：h管道上发生事故的平均次数，次/103km*ar管道运行时间，年ni第i年所统计的运行中的输气管道上发生的事故次数，li第i年所统计的运行中的输气管道长度，km.由此公式可推算出西南天然气公司输气干线的事

12、故率为3.21次/1000km*a当事故发生时，如果管道事故释放出的天然气遇到明火燃烧，具可能造成的危害后果要严重的多。因此，人们更关心其着火的可能性。通过与国外对比，我们的输气管线事故着火的可能性及各类事故的着火率都较高。以西南石油公司为例，它的平均着火率为5.4%,各类事故着火率如表：管道事故模式类别事故着火率，次/103km*a管道泄漏事故0.048管道穿孔事故0.017管道破裂事故0.1083.3 管道事故危害后果预测(1)输气干线事故危害距离计算的基础数据事故类型压力，mpa温度孔径漏点回积系统容积针孔裂纹2.91146.350.000019920穿孔2.911425.40.0005

13、19920管道破裂2.91147110.39689920(2)输气干线危害距离计算结果事故类型气体释放云团爆炸云团着火初始释放速率平均释放速率0.1bar时的边界距离火焰长度火焰宽度12.5kw/m2时的距离针孔裂纹0.050.0031.01.70.13.1穿孔2.60.223.1120.94.3管道爆裂199517428733425868天然气输气管道的环境风险评价由表（1）可知，天然气管线发生事故带来的危害大小与下列因素有关：环境敏感目标（附近人群活动）气象条件。管道压力、管径等。因此，各天然气管线事故危害后果也是不同的。下面我们以某输气管道作为预测对象说明发生事故带来的危害。根据我们对输

14、气管线事故调查事故分析，将输气管线泄露、穿孔和爆裂的尺寸确定为6.35mm25.4m谊口711mnr为事故危害距离计算的依据。由表（2）的计算结果可知：输气干线发生事故时，若管道爆裂后释放出的天然气遇火，在距爆裂点86m的范围内，人员会受到死亡率为1%勺火焰热辐射伤害。在287m的范围内，1%勺人可能因超压冲击波的影响导致耳膜破裂。云团爆炸所形成的危害距离远大于云团着火形成的热辐射的距离；同时，爆管时形成的危害距离远远大于漏点和穿孔时形成的危害距离。在危害距离以外，人员较为安全或有时间逃至更为安全的地方。因此我们把爆管时所形成的爆炸云团爆炸的最大危险距离作为安全防护距离。所以，该段输气管线的安

15、全距离为287m由于输气管线采用埋地敷设，埋地深度0.8m,管线破裂后，天然气的水平喷射将受到管沟沟壁的阻挡，形成的实际距离小于计算的距离，因此，实际危害距离要小于上述安全距离。4、存在的问题4.1 事故风险评价的不确定性天然气管线事故分线评价一项很复杂的研究工作，涉及化学过程、设备材质、系统可靠性、运营管理水平、环境条件等诸多方面。任何一个因素发生变化对评价结果带来较大的差异、4.2 计算结果与实际的差异性因对实际情况完全预测非常困难，所以，在危险计算时，许多初始条件都进行了理想化处理。因此预测结果与实际事故发生造成的结果往往存在一定的差异，一般情况下，计算影响范围比实际的大。如在计算管道破

16、裂的影响时，未考虑管道是地埋腐蚀的，在这种情况下土层对泄露的天然气的阻碍作用会减小其危害影响距离。4.3 事故发生的概率事故发生概率都来自于对以往发生事故的统计资料，由于受管线建设时的技9天然气输气管道的环境风险评价术、材质及施工要求的限制。不同时期的管线事故发生的频率差别较大，因此在评价新新建管线的事故发生频率时，应充分考虑新管线的技术水平和管理水平。5、天然气管道的防御措施5.1天然气管道安全设计中要注意的问题由于天然气易燃易爆，输送过程中当压力超过管道允许的工作压力或因材质、焊接缺陷、壁厚腐蚀减薄等，很容易产生爆炸。泄露现象，破坏性很大。因此，在设计中要注意以下问题：管道必须根据所输天然

17、气的性质、输气压力等特点选择适宜的管道材料、壁厚、压降及管径，确保输送过程中的全运行。设计计算才用到输气量，对未经化处理的湿气未输气量的1.2-1.4倍，对净化处理后的干气为1.1-1.2倍。如果管道输送的是未处理的湿气，如何防止输气过程中形成水合物堵塞管道是设计的过程中的重点，应判断输送中有无姓类和水等液体析出，如有应采取相应的措施来削减，保证管道具有良好的输气效率。为管道增压而设计的压气站，要符合国家有关规定要求。为保证管道安全运行，杜绝管壁而造成的穿孔、泄露事故，应该进行化学内防腐处理。施工缺陷、自然地貌等条件的限制。5.2 防御措施根据上述管道危害的分析，结合天然气管道建设和运行的实际

18、状况，为减少影响天然气管道安全危害，确保管道安全，提出以下措施：（一卜严把设计关，确保设计质量设计工作是保障管道安全的第一个重要环节，站场的设计在符合规范和标准的情况下，要尽可能方便运行和维修。管道干线设计要合理选择路由、工作压力、管材的防腐形式，特别是在人口稠密区及地面沉降、泥石流等地质灾害多发区等特殊地段，必须充分考虑相关因素并采取针对性的保护措施。线路截断阀选择要可靠确保需要时及时关闭。另外，建议要给予设计工作充分的时间保证，设计方案要反复论证取其最优，特别10天然气输气管道的环境风险评价是涉及到定向钻、顶管穿越高速公路、铁路、河流时，一定要充分论证，避免由于比选仓促而造成的设计缺陷。（

19、二卜严格施工管理，确保施工质量 .根据管材情况，在经过严格的焊接工艺评定的基础上，优选出适用的焊接材料并制定出严格的焊接工艺规程，物质采办、工程施工、监理等各方面要严格执行以确保焊接质量。 .对地质灾害多发地段的护坡、水工保护等工程的施工，应该严格管理，按照设计要求施工并确保施工质量。 .管道焊缝处的防腐补问题需要引起高度重视，应该选用合格的高质量的补口材料，在补口作业时要严格按照工艺要求操作，保证补口质量，防止留下隐患。 .管道施工过程中，应该科学组织（科学管理）、文明施工,尽量避免管道防腐层的损坏和管体的损伤等。一旦发生损伤，必须采取内部的清理，防止泥土、手套、焊条、焊接工具等杂物遗留在管

20、道内。（三卜规格化运行管理，杜绝操作失误 .通过清管可以排除管内污物和积液，达到提高输送能力和防止内腐蚀的目的。因此,应根据管道运行状况，合理制定清管周期并及时组织管道的清管工作。特别是投产初期更应引起注意。 .加强运行管理。要有完善的安全管理规章制度、操作规程和事故预案。要加强一线操作人员和调度人员的培训，使其熟练掌握正常操作和事故状态下的紧急处理程序和操作。要确保应急保护系统的正常运行，对管道腐蚀状况要进行监测，发现问题及时采取措施。.要有一支精干、高效的维抢修队伍。配备完善的维抢修机具，确保事故状态下及时到位，并在最短时间内完成抢修作业。（四卜加强天然气管道沿线的巡查制定完善的管道巡线制度，要利用GPS定位仪等先进的设备进行沿线的巡查定期监测管道埋深，特殊管段重点巡查，防止违章建筑占压管道，最大限度地减少自然灾害和人为因素的破坏。（五卜加大天然气管道安全保护工作的宣传力度11天然气输气管道的环境风险评价管道沿线各地、各有关部门要加强对沿线群众的管道设施安全保护的宣传教育，增强广大人民群众对天然气管道安全重要性和违规行为危险性知识的认识和了解，强化天然气管道安全保护意识，努力营造群众参与监督、全社会广泛支持的保护天然气管道安全的浓厚氛围。5.3 对应措施与石油HSE关键任务对于所识别的主要风险通常有若干不同原因，每个原因都必须有适当的控制措施加以防治，控制