事故樹分析法在油氣輸送管道泄漏事故中的應用

陳廣芳，謝禹鈞

（遼寧石油化工大學， 遼寧 撫順 113001）

事故樹分析法在油氣輸送管道泄漏事故中的應用

陳廣芳，謝禹鈞

（遼寧石油化工大學， 遼寧 撫順 113001）

泄漏是油氣管道輸送過程中常見的典型事故，更是引起其他重大后果的主要原因。運用事故樹分析法對油氣輸送管道的泄漏問題進行了側重性分析，重點探討了其發生影響模式，得出材料的耐腐蝕性為主要因素，并由此提出了針對性的對策措施，為更好地實施油氣輸送管道的安全運行提供了更加全面的理論和數據支持。

事故樹分析法；泄漏；油氣輸送管道

油氣輸送管道是一個復雜的系統工程，它的正常運行與否和國民經濟發展、居民生活密切相關[1]。油氣輸送管道絕大部分為埋地管段設施，所以管道在設計、安裝和使用過程中不免會存在許多人為和自然的不安全因素，這些潛在的危險因素使管道更容易發生事故，而且埋地管段一旦發生泄漏也很難被發現，由此造成的事故后果，給管道帶來了相當大的處理難度。

事故樹分析法（Fault Tree Analysis，FTA）是安全系統工程的重要演繹推理方法之一[2]。 近些年安全評價方法越來越多，但隨著可靠性理論的不斷發展，基于事故樹分析的安全性分析得到了廣泛運用，國內外相關文獻對油氣輸送管道的泄露事故樹研究極少。本文重在建立一個完整的油氣輸送管道泄漏事故樹分析圖，并提出具有輕重緩急的舉措措施，為后續的管道運行提供了更加真實的理論依據。

1 油氣管道泄漏事故樹模型建立

泄漏是油氣管道安全運行的一個主要因素，因此確定油氣管道泄漏為頂上事件[3-8]，調查原因建立適用事故樹如圖1和表 1、2所示。

圖 1 油氣管道泄漏的事故樹Fig.1 Oil pipeline leak fault tree

表 1 事故樹事件符號及邏輯門說明Table 1 Illustration of events symbols and logic gates

2 事故樹分析

2.1 事故樹最小割集分析

導致頂上事件發生的最小限度的基本事件的集合叫做最小割集[9]。建立事故樹布爾代數表達式，求取最小割集過程如下：

表 2 油氣管道泄漏事故事件列表Table 2 Oil pipeline spill event list

計算結果表明，油氣輸送管道泄漏事故樹共20個最小割集，即：

其中 3個四階最小割集，4個二階最小割集，13個一階最小割集。每個最小割集都是頂上事件發生的一種可能途徑[10]，該事故樹中材料的抗腐蝕性差和 13 個一階最小割集為系統的薄弱環節，應重點針對提出安全對策措施。

2.2 事故樹結構重要度分析

結構重要度主要是分析各基本事件的發生對頂上事件的發生所產生的影響程度[11]。

結構重要度的定義為：

式中：k —最小割集總數；

kj—第 j個最小割集；

nj—第 kj個最小割集的基本事件數。

由最小割集可得：

由結構重要度排序可知，材料的抗腐蝕性差是導致泄漏事故的最為主要因素。

3 對策措施及建議

(1)完善設備設計，注重設備與環境的結合。大型油氣輸送管道在設計過程中，應加強處理焊縫缺陷，材料缺陷或設計不合理的缺陷；另外，油氣管道在安裝過程中應重點考慮和周圍環境達到更好的結合，比如：跨越問題，埋深問題等等。

（2）加強質量管理，建立應急預案。油氣輸送管道從設計之初就應該避開地殼、火山活動較為劇烈的地區，并監督相關部門預先制定科學完備的應急預案體系。

（3）加大監察力度，嚴控第三方破壞[12]。近年來，由于第三方破壞所造成的輸送管道泄漏現象越來越嚴重，國家政府和相關企業應該加強宣傳工作并加大檢察力度。

（4）加強檢測，防治腐蝕。加大管道腐蝕的檢測力度并采用防護腐蝕措施，加強管道防腐層的保護，能在一定程度上降低周邊環境及介質對管線的腐蝕。

4 結束語

文章從引起油氣管道泄漏的要素入手，分析導致泄漏事故的關鍵原因，對任一要素的控制都顯得同等重要[13]。但是根據對生產實際的的事故統計中可以看出，實際采取措施常常與理論分析有所差距。從理論上講，自然災害與焊縫缺陷具備同樣的結構重要度，但從實際情況看，因焊縫缺陷導致泄漏的情況遠比因自然災害要多很多，因此實際生產系統多從設備方面進行控制。

因此在采用事故樹進行油氣管道系統泄漏分析的同時，還應結合具體的生產系統進行理論聯系實際，具體問題具體分析，制定出更加切合實際的控制措施。

［1］張景林,崔國璋.安全系統工程[M].北京：煤炭工業出版社,2005.

［2］楊維.事故樹在管道燃氣泄漏事故分析的應用[J].煤氣與熱力,2007, 27(5):51-54.

［3］王楷．基于事故樹分析的壓力管道風險評價方法研究[D]. 武漢:武漢理工大學,2009.

［4］袁瑞華,高宏.毛烏素沙漠區輸氣管道泄漏事故樹分析[J].油氣儲運,2 009,28(1) :59-62.

［5］顧文婷,李超,畢中毅.基于事故樹分析法的長輸管道泄漏因素分析[J].石油工業技術監督,2010,4(10).19-24.

［6］Lee S R. Safety comparison of LNG tank designs with fault tree a nalysis[C].23rd World Gas Conference,Amsterdam, Holland, June 5 -9, 2006.

［7］馬強.長輸管道外防腐層的檢測與評價[J].承德石油高等專科學校學報,2009,11(3):26-29.

［8］ 李玉星,彭紅偉,唐建峰,鄧雷穎,王風波.天然氣長輸管道泄漏檢測方案對比[J].天然氣工業,2008,28(9):101-104.

［9］鄧慶濤,張霆.長輸管道泄漏的檢測方法[J].中困西部科技,2009, 8(12): 23-25.

加拿大油砂生產成本上升

加拿大能源研究院(CERI)發布的最新年度報告中表示，在過去的一年，加拿大阿爾伯塔省的瀝青和合成原油生產成本上漲。采用蒸汽輔助重力驅油生產工藝的油砂生產成本(調和與運輸前)上漲 4.4%，升至50.89 美元/桶；未經改質的油砂采礦成本上漲 1.6%，升至 71.81 美元/桶；采礦和改質集成生產的成本上漲5.9%，升至 107.57 美元/桶，油砂改質成本為 40.82 美元/桶。

CERI表示，2013 年阿爾伯塔省油砂日均產量同比增加 10.9%，達到 210 萬桶，其中 180 萬桶來自于原地開采技術和露天礦采，另外的 30萬桶來自于油砂區域的一次生產和通過提高石油采收率的方式所獲得。根據 CERI的參考模式假設，到 2020 年，加拿大通過露天礦采和原地熱能及溶劑萃取方式獲得的油砂產量將達到 340 萬桶/天，2048 年將進一步增加至 480 萬桶/天。研究的場景假設與全球經濟復蘇程度、石油需求、排放法規和技術對于石油需求增長速度可能的影響等因素相關。

CERI最為樂觀的假設是到 2020 年不包括一次生產的油砂產量將達到 380 萬桶/天，到 2048 年達到 570萬桶/天。最為悲觀的假設是到 2030 年產量達到 420 萬桶/天，2048 年達到 430 萬桶/天。

CERI還預測了投資情況和溫室氣體排放量。按照參照模式，CERI預測，2014-2048 年加拿大油砂開采的總投資需要 5979 億加元。在油砂開采過程中，溫室氣體排放量將從 2013 年的 5500 萬噸/年二氧化碳等量物增加至 2048 年的 1.44 億噸/年二氧化碳等量物。2014-2048 年累計溫室氣體排放量將達到 45.87 億噸，比其 2013 年預測的 35 年累計排放量增加 3.3%。

Application of Fault Tree Analysis in Oil and Gas Pipelines Leakage

CHEN Guang-fang，XIE Yu-jun
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

The leakage is a common typical accident in oil and gas pipelines, and also is an important reason to lead to other major disasters. In this paper, a comprehensive analysis of leak problem of oil and gas pipeline with fault tree analysis was carried out, and development model of oil and gas pipeline leak accidents was discussed qualitatively, and it’s pointed out that the corrosion resistance of pipe material is the major factor. At last, the corresponding countermeasures were put forward, which could provide important data and theory support for the better implement of safe operation of oil and gas pipelines.

Fault tree analysis; Leakage; Oil and gas pipeline

TE 832

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1342-03

2013-11-28

陳廣芳（1988-），女，山東聊城人，碩士研究生，研究方向：石油化工設備泄露安全。E-mail：cgflj8090@163.com。

謝禹鈞（1960-），男，教授，博士生導師，研究方向：斷裂力學。E-mail：yjxie@lnpu.edu.cn。