安塞油田輸油管線運行管理與泄漏預警系統應用

宋志俊，趙 康，張建紅，王小龍，解兆友

1.中國石油長慶油田分公司第一采油廠(陜西延安716000)

2.中國石油長慶油田分公司安全環保監督部(陜西西安710021)

安塞油田輸油管線運行管理與泄漏預警系統應用

宋志俊1，趙 康2，張建紅1，王小龍1，解兆友1

1.中國石油長慶油田分公司第一采油廠(陜西延安716000)

2.中國石油長慶油田分公司安全環保監督部(陜西西安710021)

安塞油田位于黃土高原，溝壑縱橫，滑坡、崩塌、洪澇等地質災害頻發，該區域的輸油管線具有較大的泄漏風險。簡述安塞油田輸油管線運行特點及安全風險，總結了輸油管線的管理和預警的經驗，針對該區域輸油管線管理存在的薄弱環節，提出進一步完善數字預警系統、“四級責任”管理、加強地質災害的防控等建議。

安塞油田;輸油管線;管線泄漏;數字化預警系統

安塞油田共管理1 100余km輸油管線，其中管線規格超過Φ159×5mm大規格輸油管線300余km，近幾年國家環保部門、社會輿論對油田企業輸油管線管理提出更高要求，需要企業進一步創新，以降低輸油管線運行的安全、環保風險。

1 安塞油田輸油管線運行特點

1.1 輸油管線輸量多、分布廣

安塞油田管理230余條輸油管線，分布于2市 20縣27 000km2范圍內，管線長度最長55km，最短0.5km，最大規格Φ219×5mm，輸量達到3 000m3/d，最小規格Φ60×3.5mm，管線輸量不到50m3/d。可見該油田輸油管線數量多，管線規格多，分布區域廣(圖1)，因此管線運行風險高，管理難度大，管線管理投入高。

圖1 安塞油田某作業區輸油管線管網圖

1.2 管線所處的環境比較復雜

安塞油田地處黃土高原，溝壑縱橫，水土流失嚴重，滑坡塌方等地質災害頻發，輸油管線頻繁的橫跨溝壑、穿越河谷、河流、高速路，途徑居民田地等，管線上跨越、穿越較多。如某輸油管線，長度52.9km，全線10個干溝跨越、6個河谷穿越、51個公路穿越。一些管線途徑的山梁直徑10m范圍內就是深溝，山體滑坡很容易造成管線懸空，有管線拉斷的風險，溝底管線發生泄漏(圖2)，不易及時發現，泄漏后車輛、人員不易到達現場進行相應處置。

圖2 某輸油管線索跨與桁跨

1.3 管線沿程海拔變化較大

輸油管線受地形條件影響，頻繁爬坡下溝，管線海拔波動大，造成管線管道壓力變化劇烈，如某集輸站輸油管道長度僅12.5km，管線沿程海拔變化比較明顯(圖3)。

圖3安塞油田某站輸油管線海拔沿程變化圖

圖3 中可以看出該管線海拔變化比較明顯，海拔高度曲線呈波浪狀，其中最高點海拔1 510m，最低點1 260m，海拔相差250m，山頂到溝底壓力變化為2.1MPa，當管線翻過第一個高點，管線發生泄漏后首站出站壓力無法很敏感地監測到管線壓力的降低導致泄漏。

2 輸油管線泄漏風險分析

2.1 地質災害造成的泄漏風險

黃土高原土質具有濕陷性，塌方、山體滑坡主要發生在春季凍土解凍，造成的管線泄漏風險比較大。隨著近年來生態環境的改善，陜北地區雨季延長、雨量增大，洪澇帶來的地質災害造成的管線泄漏風險逐年增大，為目前管線泄露主要原因。陜北地區黃土層較厚，且遠離地殼運動活躍區，地震造成的管線泄漏風險相對較低。

2.2 管線老化、腐蝕造成的泄漏風險

從我國第一條油氣管線建設投產到目前已有50余年，從輸油管線大規模建設至今也已有30年［1］，大部分輸油管線已進入老化期。安塞油田于1983年開始生產，目前輸油管線運行10年的超過60%，老化率相對較高，而大多數輸油管線輸送含水原油，腐蝕加速管線老化，因此管線老化、腐蝕造成的管線泄漏風險逐年增加。

2.3 人為因素造成的管線泄漏風險

隨著經濟的發展，輸油管線民宅建設、農田建設、植樹造林等施工增多，增大了輸油管線泄漏的風險，管線沿線不法分子打孔盜油也增大了管線泄漏的風險，另外員工操作失誤也可能造成管線泄漏。

3 輸油管線管理與泄漏防控

3.1 數字化預警系統應用

數字化預警是指根據監控管線泄漏后輸油參數的變化來實現實現油氣泄漏監控、預警、搶險為主要功能的預警系統。該系統可實時監控輸油管線運行情況，降低輸油管線泄漏風險［2］。

3.1.1 輸油管線泄漏后參數變化

輸油管線泄漏后管線參數變化有以下幾個特點:①泄漏發生在出站附近，壓力下降、流量上升;②泄漏發生在末站附近，管線壓力和流量均不明顯;③泄漏發生在管線中途某高點，管線壓力小幅度下降、流量小幅度上升;④泄漏發生在某低點，管線壓力下降、流量上升;⑤管線泄漏后首站與末站流量差值會發生變化。

3.1.2 輸油管線數字化預警系統應用

使用壓力、流量電子測量及傳送設施，將輸油管線運行的各項參數傳送至PLC柜進行處理，并在顯示屏進行顯示，以管線正常流量、壓力運行區間值作為報警臨界點，當管線運行參數異常時，通過聲音報警提示監控人員，具體工作流程如圖4所示。

由圖4可以看出，數字化預警判斷管線泄漏主要參數是流量，根據上下游流量的差值可直觀地判斷管線是否泄漏，數字化預警系統將末站流量遠程傳輸至首站，將流量數據由計算機繪制成流量曲線，根據流量曲線的運行情況來反映管線運行情況。

圖5中藍色曲線為首站輸油管線壓力，紅色為末站進站管線壓力，下面藍色和紅色重疊部分藍色曲線為首站輸油流量曲線，紅色為末站接收流量曲線。位第一級巡查防控，作業區(大隊)第二級區域防控，廠(處)第三級屬地防控，油田公司第四級重點要害防控［3］。“四級責任”應用效果:

圖4 輸油管線數字化預警流程圖

1)劃分管線管理職責，可及時發現管線責任落實情況，提高管線管理人員責任。

2)生產崗位負責人巡查管線，能夠及時發現管線周圍可能發生地質災害，報上級部門;上級部門根據職責劃分對存在的隱患進行治理，可以有效防止地質災害造成管線泄漏。

3)各級防控人員定時向管線周邊人員宣傳管線管理相關法律、法規，可以有效降低人為因素造成的管線泄漏。

4)公司級、廠級根據實際情況對運行時間年限較長的管線進行維護，可以防止管線因老化、腐蝕造成的泄漏。

圖5 某站輸油壓力、流量曲線

4 輸油管線預警系統不足與管理建議

3.1.3 數字化預警系統應用效果

1)每條輸油管線都有流量、壓力曲線進行監控，并將數據統一上傳至同一平臺，解決了輸油管線數量多、分布廣、難統一管理的難點。

2)某一輸油管線運行參數異常可以及時監控，并向相關人員以聲音報警的方式提示，可及時采取處置措施，有效控制事故擴大。

3)數字預警是實時監控，解決人為監控輸油管線參數的盲點。

3.2 “四級責任”輸油管線管理系統的應用

安塞油田將管線管理責任、管理工作劃分為4個等級，分別是公司級、廠處級、作業區(大隊)級，生產崗位級，各級防控預警的主要工作內容為生產崗

4.1 輸油管線預警系統不足

1)數字化預警報警系統還不完善。數字化預警系統主要有以下幾個不成熟的方面:①管線正常停輸時，上下游流量均為零，當管線發生泄漏時不報警;②因輸油管線沿程海拔較大，管線泄漏后無法定位泄漏點，需要人為排查，不能及時處置;③靠近末站管線且泄漏量較小時無法進行預警;④數字化預警系統只能進行預警不能處置，系統判定管線泄漏后，應直接進行停輸操作，以減少管線泄漏時間，但是因目前監測、處理以及誤報警等方面，自動停輸操作還無法實現。

表1 某集輸大隊管線巡護責任表

2)“四級責任”的落實還需加強。“四級責任”主要表現為對人的管理，人員管理需要加強:①崗位級監控人員需要提升職業素養，根據運行參數能及時判斷管線運行情況;②管線周邊發生地質災害后，塌方、滑坡治理進度需要提高，以防止因地質災害擴大造成管線泄漏;③需要加大對周邊居民宣傳，近年來在滑坡、塌方治理過程中，會出現周邊居民阻撓情況，需要加強與政府部門溝通，避免該種情況發生。

表2 輸油管線地質災害等級劃分表

4.2 輸油管線預警系統管理建議

1)需要進一步完善數字預警系統。①根據生產情況及時調整輸油措施，施行24h連續輸油;②重視靠近末站管線的巡護工作(表1);③輸油管線建設時根據地形條件安裝截斷閥。

2)“四級責任”管理的建議。①定期對監控人員進行培訓，不斷提高防預警人員的職業素養;②管線隱患提高治理進度，在治理隱患時做好防范措施，防止管線發生泄漏;③定時進行管線泄漏的應急預案演練。

3)加強地質災害的防控。隨著近年來地質災害頻發，帶來的管線泄漏風險增大，需要及時做好地質災害的防控，將輸油管線途徑的區域進行等級劃分(表2)，優化管線防控投入，有針對性地管理輸油管線，可以降低管線的泄漏風險［4］。

5 結論

1)數字化預警系統的應用，是管線泄漏預警與防控的創新，可以有效地防控管線泄漏的發生。

2)輸油管線中間設置遠程控制截斷閥，在輸油管線泄漏后及時進行關閉，可以很好地防止管線內存油通過地勢流動污染環境［5］。

3)近年來地質災害頻發，對管線管理帶來很大壓力，及時對天氣預警、管線周邊地質情況進行摸排，對已發生的滑坡、塌方及時治理，做好預防可以有效地降低管線泄漏的發生。

［1］余洋.中國油氣管道發展現狀及前景展望［J］.國際石油經濟，2007，15(3):27-29.

［2］趙磊.數字化管道在輸油管線運行管理中的應用［J］.科技與生活，2012(14):122-123.

［3］丁陽，李曉峰，樊新斌.“三防四責”體系建設現狀分析及完善措施［J］.石油和化工設備，2012，15(11):83-86.

［4］郝建斌，劉建平，石蕾，等.蘭成渝成品油管道沿線地質災害危險度區劃［J］.油氣儲運，2008，27(4):49-52.

［5］GB 50253-2003輸油管道工程設計規范［S］.

Ansai Oilfield is located in loess plateau，where there are many gullies，and the geological disasters such as landslide，collapse，flood frequently occur.So the leakage risk of oil pipelines there is very great.The operation features and the safety risk of the oil pipelines in Ansai Oilfield are introduced，the experiences in the management and the leakage warning of oil pipeline are summarized，and some improvement measures to the weaknesses in the management and the leakage warning of oil pipeline and some suggestions to the prevention of the geological disasters are proposed.

Ansai Oilfield;oil pipeline;pipeline leakage;digital warning system

王梅

2015-02-06

宋志俊(1986-)，男，工程師，現主要從事原油集輸工作。