淺談油氣系統(tǒng)安全技術(shù)基礎(chǔ)

淺談油氣系統(tǒng)安全技術(shù)基礎(chǔ)摘要油氣長輸管道是一個國家生命線工程的重要組成部分，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，油氣長輸管道的發(fā)展使得其安全可靠性問題日益突出。對油氣長輸管道系統(tǒng)進行風(fēng)險性分析及風(fēng)險評價進而實行風(fēng)險管理，對于管道的安全運行具有十分重要的意義。１.本文論述了風(fēng)險分析的基本原理，定義，以及事故因素的分類原則。依據(jù)“浴盆曲線”進行了在役長輸管道線路系統(tǒng)不同時期可靠性評價研究。在對國內(nèi)外輸油管道破壞形式的分析和事故統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，得到了我國油氣長輸管道破壞的基本因素，建立了符合實際情況的油氣長輸管道風(fēng)險故障樹模型，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)法確定工程實例中管道風(fēng)險因素的權(quán)重，以提高權(quán)重分配的合理性。２.本文結(jié)合工程實例簡要介紹了目前油氣長輸管道風(fēng)險評價工作中較為常用的指數(shù)法和其評分標準，并結(jié)合故障樹修正了基于權(quán)重的管道風(fēng)險評價指數(shù)評分法中分值的設(shè)定。３.本文指出指數(shù)法的缺陷，由于沒有考慮誘發(fā)管道失效因素中的眾多模糊性因素的影響，因此其風(fēng)險評估結(jié)果也不夠精確，個別時還會出現(xiàn)評估結(jié)果相互抵觸的現(xiàn)象。本文考慮模糊性因素對風(fēng)險評估結(jié)果的影響，采用模糊數(shù)學(xué)理論與方法，將模糊綜合評價與指數(shù)法方法相結(jié)合，并將該方法定義為模糊指數(shù)綜合法，對長輸油氣管道進行風(fēng)險評價，使評價結(jié)果更加客觀、精確。在本文的研究過程中，在以下幾個方面有所創(chuàng)新，或者提出了有新意的見解：1.結(jié)合國內(nèi)環(huán)境條件、運行狀況和管理技術(shù)水平等實際情況，建立油氣長輸管道故障樹，并用灰色關(guān)聯(lián)的方法確定風(fēng)險因素的權(quán)重。2.結(jié)合故障樹修正了基于權(quán)重的管道指數(shù)評分法中評分體系與分值的設(shè)定。3.針對指數(shù)法自身的缺陷，結(jié)合模糊綜合評價的理論與方法，提出了模糊指數(shù)綜合法，并結(jié)合實例與指數(shù)法對比，說明其合理性與可行性。關(guān)鍵詞：油氣長輸管道；風(fēng)險評價；風(fēng)險管理目錄第11.1研究意義 1.2油氣管道分險評價方法綜述 第2章2.1風(fēng)險分析及分析的含義 2.2管道風(fēng)險分析 3第3章3.1指數(shù)法風(fēng)險評價 3.2指數(shù)法評價的優(yōu)點及歩驟 第4章4.1本文的研究內(nèi)容 4.2本研究方向的展望 6參考文獻 7第1章緒論1.1研究意義隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對石油天然氣的需求日益增加，石油工業(yè)在整個國民經(jīng)濟中的地位日益重要。管道運輸是石油天然氣的主要運輸方式，在石油工業(yè)中占有舉足輕重的地位。目前，世界上長輸管道的總長度已經(jīng)超過2,000,000km，但我國已建成并投產(chǎn)的在役油氣輸送管道不足20,000km，占不到世界總長度的1%。而我國的原油儲量在世界上排第5位，原油產(chǎn)量在世界也排第5位[1]，因此管道的建設(shè)與我國經(jīng)濟發(fā)展相比，還相對落后，不能適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的要求。這就對我國石油管道運輸?shù)募夹g(shù)可靠性、安全性、風(fēng)險性、經(jīng)濟性提出了更大的挑戰(zhàn)，要求我們要在修建新管道的同時，要切實保證在役管道安全可靠經(jīng)濟的運行。管道的管理、使用部門也越來越關(guān)注對管道事故的預(yù)測預(yù)防能力，在這種情況下，對油氣管道進行風(fēng)險評價就應(yīng)運而生了。1.2油氣管道分險評價方法綜述關(guān)于管道的風(fēng)險分析國外已進行了近30年的研究，取得了一定的成績[23]已經(jīng)實現(xiàn)了由安全管理向風(fēng)險管理的過渡，由定性風(fēng)險分析向定量風(fēng)險分析的轉(zhuǎn)化，風(fēng)險分析已逐步規(guī)范化。如1985年美國BattelleColumbus研究院發(fā)表了《風(fēng)險調(diào)查指南》，在管道風(fēng)險分析方面運用了評分法；1992年，W.KentMuhlbauer撰寫的《管道風(fēng)險管理手冊》[24-25]，詳細敘述了管道風(fēng)險評估模型和各種評價方法，它是美國在前20年開展油氣管道風(fēng)險評價技術(shù)研究工作的成果總結(jié)，為世界各國普通接受且作為開發(fā)風(fēng)險評價軟件的唯一依據(jù)。該書在1996年再版時作者增加了約1/3篇幅介紹不同條件下的管道風(fēng)險評價修正模型，并在風(fēng)險管理部分補充了成本與風(fēng)險關(guān)系的內(nèi)容，使該書更具實際指導(dǎo)意義。目前，它已成為世界各國開展油氣管道風(fēng)險評價研究工作的指導(dǎo)性文獻。加拿大是從90年代初開始油氣管道風(fēng)險評價和風(fēng)險管理技術(shù)方面的研究工作[26]。1993年，在加召開的管道壽命專題研討會上，與會人員就“開發(fā)管道風(fēng)險評價準則、開發(fā)管道數(shù)據(jù)庫、建立可接受的風(fēng)險水平、開發(fā)風(fēng)險評價工具包和開展風(fēng)險評價教育”等研究課題達成共識。1994年，加拿大成立了能源管道風(fēng)險評價指導(dǎo)委員會，并明確該指導(dǎo)委員會的工作目標是促進風(fēng)險評價和風(fēng)險管理技術(shù)應(yīng)用于加拿大管道運輸工業(yè)的階段的實現(xiàn)。英國健康與安全委員會在管道風(fēng)險管理項目研究中，研制出MISHAP軟件包，用于計算管道的失效風(fēng)險，并取得了實際應(yīng)用[27]。另外，英國煤氣公司為其管道系統(tǒng)風(fēng)險評估開發(fā)出TR.&NSPIPE軟件包，在輸入運行數(shù)據(jù)后評估出該地區(qū)的個風(fēng)險和公共風(fēng)險等，并以FN曲線表示輸出。1984年，公司將運用此軟件包做出的評價報告提交給國家“健康與安全部”，有效地解決了英國工程學(xué)會制定的TD/I標準與“健康與安全部”所定標準之間的條款沖突。該軟件包代表了風(fēng)險評估的當(dāng)時水平，目前己在更新數(shù)據(jù)模式和擴大計算范圍方法得到進一步完善。國外在將風(fēng)險分析應(yīng)用到管道維修和管理過程中已取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。如美國Amoco管道公司從1987年采用風(fēng)險評價技術(shù)管理所屬的油氣輸送管道和儲罐以來，已使年泄漏率由1987年工業(yè)平均數(shù)的2.5倍下降到1994年的1.5倍，從而使公司在1994年取得了接近創(chuàng)記錄的利潤水平。該公司的應(yīng)用實踐表明，完善的風(fēng)險管理手段可降低泄漏修理和環(huán)保措施的費用，對腐蝕管道采用合理使用原則可明顯降低維修費用。2001年11月，美國頒布了API標準1160“危險液體管道完整性管理系統(tǒng)“和ASMEB31.8標準”天氣管道完整性管理系統(tǒng)“兩項標準，它提供了改善管道安全的方法和手段，幫助經(jīng)營者通過適當(dāng)?shù)念A(yù)防性檢測、評價，實施減輕風(fēng)險的措施等來改善管道安全狀況，達到減少事故的目的。這兩個標準的生效表明美國的完整性管理已進入依法實施的階段。第2章油氣長輸管道的風(fēng)險分析2.1風(fēng)險分析及分析的含義風(fēng)險存在的前提是有危險。危險可以定義為“可產(chǎn)生潛在損失的特征或一組特征”，而危險轉(zhuǎn)變成為現(xiàn)實的概率的大小及損失嚴重程度的綜合稱為風(fēng)險，簡單的說就是:風(fēng)險=風(fēng)險概率×損失程度風(fēng)險分析可以理解為：對計算結(jié)果進行詳細地分析，為風(fēng)險決策提供科學(xué)的依據(jù)。風(fēng)險分析的一般步驟為：(1)可靠性資料的收集。這是風(fēng)險分析中必須采取的第一步，其重要性不亞于風(fēng)險分析本身。此時，我們要做的事情之一，就是要弄清楚未知數(shù)有多少。(2)確定研究的目標變量和關(guān)鍵變量。目標變量就是計算過程中的衡量標準，如：人的死亡概率、事故的發(fā)生頻率、損失度等。關(guān)鍵變量是影響目標變量的主要因素。(3)根據(jù)風(fēng)險變量建立模型。模型包括風(fēng)險模型、數(shù)學(xué)計算模型等，能否建立一個正確合理的模型對于計算結(jié)果的準確性、可靠性有很大的影響。(4)風(fēng)險變量的定量化。能否找到一個合適的數(shù)學(xué)方法將風(fēng)險變量定量化是科學(xué)地進行風(fēng)險分析的基礎(chǔ)，是決策者決策的理論基礎(chǔ)和衡量標準。(5)風(fēng)險失效概率的計算。根據(jù)建立的模型運用定量化的數(shù)學(xué)方法計算風(fēng)險因素和子風(fēng)險因素的失效概率。(6)風(fēng)險后果的計算。根據(jù)不同性質(zhì)的風(fēng)險影響后果建立不同的計算模型，找出合適的數(shù)學(xué)方法并將其定量化。(7)風(fēng)險數(shù)的計算。根據(jù)公式：風(fēng)險=風(fēng)險概率×風(fēng)險后果，計算出風(fēng)險評估的風(fēng)險數(shù)。風(fēng)險分析。對計算結(jié)果進行詳細地分析，為風(fēng)險決策提供科學(xué)的依據(jù)。2.2管道風(fēng)險分析管道的風(fēng)險評估是選用科學(xué)的風(fēng)險分析方法對管道進行風(fēng)險分析，為管道的風(fēng)險控制進一步實現(xiàn)風(fēng)險管理的進一步?jīng)Q策提供可靠的依據(jù)，以便對現(xiàn)有資源進行合理的調(diào)配和利用，在降低風(fēng)險的同時獲取最大的經(jīng)濟和社會效益。對于已建管道進行風(fēng)險分析，可以摸清事故原因中可變因素與不可變因素的組成，進行分析和制定安全維護計劃，采取減少風(fēng)險的最佳對策。對于同一管道系統(tǒng)的不同管道的風(fēng)險評估，可以明確薄弱環(huán)節(jié)，分清輕重緩急，掌握減少風(fēng)險的最佳時機。此外，借鑒其他管段系統(tǒng)的事故原因，通過采用數(shù)據(jù)庫查詢的方式，可以查明己建管道系統(tǒng)是否存在類似問題，以防患于未然。對于新建管段，選線時不僅要選擇省工時、省費用的線路，而且要考慮風(fēng)險小的方案（這方面以前未給以充分重視），通過綜合考慮找出最優(yōu)方案。也就是說，當(dāng)對多條備用線路互相比較時，要經(jīng)過仔細的計算和認真的評估，求得各條線路的工時、費用、相對風(fēng)險等，并運用工程最優(yōu)化原理，確定最終線路。這不僅能節(jié)省建設(shè)投資，加快進度，方便運行管理，而且能減少管道的風(fēng)險，從而獲得最大的收益。管道風(fēng)險評估技術(shù)以誘發(fā)管道事故的各種因素為依據(jù)，以影響因素發(fā)展成危險的可能性為條件，以事故后果造成的綜合經(jīng)濟損失為評估指標，對在役油氣管道的安全程度進行綜合評價。通過風(fēng)險分析，確定管道失效的主要危險性類型。對這種危險的管道失效概率和其后果的嚴重性進行量化。得到風(fēng)險等級確定高風(fēng)險管段性質(zhì)和部位，為管道完整性管理提供基礎(chǔ)依據(jù)。第3章油氣長輸管道指數(shù)風(fēng)險評價3.1指數(shù)風(fēng)險評價風(fēng)險指數(shù)法（Riskindexmethod）是指在預(yù)警期內(nèi)通過對一系列指標的變動值進行標準化加權(quán)綜合處理，最大限度綜合各項指標的權(quán)重和貢獻大小，從而合理確定風(fēng)險程度的方法。指數(shù)風(fēng)險評價法的運用指數(shù)風(fēng)險法在此方法下：1）應(yīng)先將各指標按敏感程度分為先行、同步、滯后三類，優(yōu)先使用先行和同步指標，觀察和參考滯后指標；2）要科學(xué)合理地確定各指標的權(quán)重大小，這需要綜合考慮歷史經(jīng)驗值、行業(yè)特點、企業(yè)對風(fēng)險的認識及承受能力等多種因素；3）要確定合理的風(fēng)險限制或風(fēng)險指數(shù)標準值，實際計算得出的指數(shù)超過限值時，即風(fēng)險加大，低于限值時風(fēng)險減小。3.2指數(shù)法風(fēng)險評價的優(yōu)點及歩驟1.最為完整、最為系統(tǒng)的一種方法；2.容易掌握，便于推廣；3.由工程技術(shù)人員、管道管理人員及操作人員共同參與評分，可以得到各方面的綜合意見。指數(shù)法風(fēng)險評價的步驟1.對引起管道事故的各種原因進行分類；2.根據(jù)歷史記錄和現(xiàn)場調(diào)查加以評分；3.對評分得數(shù)求和；4.根據(jù)輸送介質(zhì)的危險性和影響大小，綜合評定得出泄露沖擊指數(shù)；5.計算社會相對風(fēng)險數(shù)和管道相對風(fēng)險數(shù)；6.得出管道風(fēng)險評估結(jié)論。第4章總結(jié)與展望4.1本文的研究內(nèi)容長輸油氣管道的風(fēng)險評價的思想主要是將風(fēng)險性評價的結(jié)果作為確定管道是否進行檢測、維修和更換的依據(jù)，使管道管理更加科學(xué)化。本文著重討論了油氣長輸管道系統(tǒng)的風(fēng)險分析與風(fēng)險評價方法，建立了長輸油氣管道的風(fēng)險故障樹，基于灰色關(guān)聯(lián)法確定管道風(fēng)險因素的權(quán)重，在前人研究的基礎(chǔ)之上，結(jié)合實例對油氣管道指數(shù)法風(fēng)險評價體系進行修正，針對指數(shù)法的現(xiàn)有缺陷，結(jié)合模糊綜合評價的方法，提出了模糊指數(shù)綜合法，建立模糊指數(shù)綜合法的風(fēng)險評價體系，并結(jié)合實例與指數(shù)法對比，說明了該方法的可用性和可靠性?？偠灾?，各種風(fēng)險評價方法本身都存在著優(yōu)缺點，所以在油氣長輸管道項目的風(fēng)險評價的過程中應(yīng)從科學(xué)性、系統(tǒng)性、適用性以及經(jīng)濟性等方面綜合考慮，認真選擇評價方法，對各個方法的計算結(jié)果加以對比分析，并針對項目本身采取合適的風(fēng)險應(yīng)對措施和風(fēng)險監(jiān)控計劃，以達到該項目評價目的要求。4.2本文的研究方向及展望目前，國外的油氣管道風(fēng)險分析己經(jīng)逐步規(guī)范化，風(fēng)險評價方法日趨完善。而在我國，有關(guān)的研究起步較晚，近年來管道的風(fēng)險分析與管理研究逐步得到重視，但是從目前現(xiàn)狀來看還有許多研究工作要做，在整個管道領(lǐng)域中，有待進一部作研究的方面主要有：管道可靠性數(shù)據(jù)庫及其分析系統(tǒng)的建立；非埋地管道的研究；油田管網(wǎng)的研究；其它領(lǐng)域管道的研究。比如海底管道、成品油管道、化工管道。以及理論和方法上的進一步研究等等。在管道風(fēng)險分析領(lǐng)域，為了提高現(xiàn)役輸氣管道風(fēng)險評價結(jié)果的準確性和風(fēng)險要素評分指標體系的通用性，在風(fēng)險評估過程中，對有關(guān)風(fēng)險要素的處理必須符合國家相關(guān)政策、法規(guī)或者標準的具體規(guī)定，這樣有利于該項技術(shù)在油氣管道風(fēng)險評估應(yīng)用中的推廣。作為我國油氣管道的主管部門應(yīng)當(dāng)聯(lián)合政府有關(guān)技術(shù)管理機構(gòu)、科研院所