高后果區識別方法在天然氣管道工程建設中的應用

劉思良，王 勇，張廷廷

高后果區識別方法在天然氣管道工程建設中的應用

劉思良1，王 勇2，張廷廷1

（1. 中國石化榆濟管道分公司， 山東 濟南 250000； 2. 中國石化 撫順石油化工研究院， 遼寧 撫順 113001）

高后果區識別是管道完整性管理的重要環節。對比分析國內外天然氣管道高后果區識別方法，將高后果區分為人口密集區、重要設施區、環境敏感區三類，優化并規范識別管理流程，提出分級管理對策方案。用該方法對榆濟管道山西段進行高后果區識別，并對改線管道設計期進行高后果區識別，優化路由選擇。

高后果區；天然氣管道；工程建設；流程優化

天然氣管道是國家能源輸送的生命線工程，其產品屬于易燃、易爆和易擴散的危險化學品，管道一旦發生泄漏、爆炸等事故會對人身安全、社會生活、自然環境造成較大危害。近年我國管道事故屢見不鮮，特別是一些發生在城鎮人口密集地段的管道事故，造成重大的人員傷員或環境污染，社會危害和影響巨大，也暴露出當前管道管理中存在的問題[1-4]。

高后果區是指管道發生泄漏會對公眾、社會、環境造成較大不良影響的區域。高后果區會隨管道周邊社會和環境變化而發生變化。高后果區強調管道泄漏后的危害后果，是管道隱患治理和安全防護的重點區段。

因此，如何準確識別那些管道事故可能導致嚴重危害后果的區段，如何制定管理對策、提高防護級別，保證管道長期安全運行、避免重大事故發生，是管道公司必須面對和解決的重要問題。

1 高后果區分級識別方法

1.1 高后果區識別類型

2003年美國聯邦法規49 CFR 192發布，其903條款定義了輸氣管道高后果的4條規則：①3級地區；②4級地區；③潛在影響半徑超過200 m的1、2級地區，影響半徑有20棟以上人類活動的建筑物；④潛在影響半徑內有特定場所的1、2級地區[5]。Q/SY 1180、SY/T 6975和GB 32167標準都提出了高后果區的識別準則，但管道管理人員實施應用時都存在一定的局限性[6-8]。近年來，隨著企業自身和社會公眾對管道安全的要求不斷提升，高后果區的管理與防護成為管道企業的重要工作，并趨于常態化。

油氣管道失效形式多樣，管道一旦受損破裂，就會發生油氣泄漏事故。對于天然氣管道而言，氣體泄漏對外界的危害主要體現在三個方面：

一是發生火災或爆炸造成重大人員傷亡，這類事故多發生于人口相對密集的區域，如城市、城鎮、鄉村等人口密集區域，以及學校、醫院等有大量人口聚集的地段；

二是發生火災或爆炸導致重大設施破壞，對社會生活和生產活動造成嚴重破壞并可能同時造成人員傷亡的區域，如有重要工業設施的工廠，加油站、車站、碼頭、公路、鐵路、水工構筑等重要基礎設施，地下管道、隧道、暗涵等地下構筑等；

三是發生火災容易導致生態破壞，這類事故多發生于森林等易于起火的自然保護區。

高后果區可以是上述人口密集區、重要設施區、環境敏感區三類中的一種，也可是任意兩種或三種的組合[9]。

1.2 高后果區識別準則

1.2.1 人口密集區

A1 四級地區；

A2 三級地區；

A3 潛在影響半徑內的特定場所。

1.2.2 重要設施區

B1輸氣管兩側潛在影響半徑內有文物保護單位的保護范圍、軍事設施、工廠、礦場、易燃易爆的倉庫、加油站、機場、碼頭等;

B2 管道兩側各50 m內有高速公路、國道、省道、鐵路；

B3 管道兩側各15 m內有輸送油氣及其他易燃易爆介質的管道，隧道、暗涵等地下設施。

1.2.3 環境敏感區

C1 管道兩側潛在影響半徑內有森林等易于起火的自然保護區。

1.3 高后果區分級方法

按照后果的嚴重程度，將高后果區分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。高后果區的識別與分級準則見表1。

表1 高后果區分級識別方法

2 高后果區管理方案

2.1 高后果區管理流程

根據高后果區評分識別和分級識別方法，確定高后果區管理流程，見圖1，主要內容包括：

圖1 高后果區識別管理流程

（1）調研并收集管道基礎資料

采用現場調查識別或與地理信息系統相結合的方式，依據識別準則確定高后果目標。

（2）高后果區邊界確定

確定高后果區管段的起始位置，相鄰高后果目標相互重疊或前后間隔小于200 m時，作為一個高后果區段管理。對于人口密集區，若高后果區段長度超過2 km時，應以道路等斷開。

（3）高后果區信息填報

為了便于現場識別作業和規范高后果區信息填報，根據高后果區識別方法，編制高后果區識別填報模板。識別人員根據現場情況，選擇識別對象的類型，填報對象的數量及描述信息。同時，編制高后果區登記卡；編制高后果區應急處置表，明確應急處置方案、周邊應急資源信息與分布、搶維修車路徑等；并將高后果區信息匯總。

（4）高后果區管理措施

根據識別結果，制定管理對策，并按嚴重程度設置立即處置、重點防控和長期監控制等響應計劃。

（5）形成高后果區分析報告

識別分析報告包括高后果區識別統計表、管段長度比例圖、減緩措施、下次識別計劃等。

（6）高后果區的日常管理

根據高后果區分析報告，對不同類型和不同嚴重程度的高后果區采取相應的管理方案，記錄管理活動和高后果區變化信息。高后果區內的管道應有別于一、二級地區的普通管段，應建立檔案、強化巡護管控和周邊物權人告知，明確應急處置方案、周邊應急資源信息與分布、搶維修車路徑等。高后果區段應設立安全警示牌，并加強高后果區周邊人員的安全教育。高后果區內若存在學校、醫院等人員聚集場所，應定期開展安全宣傳與教育活動，不限于張貼安全標語、宣講課堂、安全趣味活動等形式。高后果區管段應保證巡線頻次，提升監護力度，嚴格杜絕在管道上方發生違章占壓、打孔盜氣等第三方損壞現象。高后果區應加強檢測維修、完善樁牌等警示標識、增加視頻監控、指定專人承包、政府主管部門備案等措施。Ⅲ級高后果區須嚴格按照“一區一案”進行集中管理并演練，及時跟蹤并更新高后果區狀態。

2.2 管理對策

對所有的高后果區應實施風險評價，分析該管段的風險來源和風險程度，針對具體風險來源采取有針對性的技術防范措施，盡可能降低高后果區的安全風險。同時，與當地政府、安監局、公安部門聯合協作，整治管道安全隱患，完善管道保護法規，頒布和宣傳保護油氣管道的地方性法規。

（1）人口密集區

應加強管理，建立高后果區預防措施和事故處理預案。與當地政府溝通，在當地政府組織的相關普法宣傳中組織材料對《管道保護法》進行宣傳，安全教育。加強高后果區的管道安全宣傳，如在該管段沿線密集豎立安全警示牌，安全標語等，并留有安全作業聯系電話。將管道高后果區相關區域信息通告當地政府、安監、發改委、公安、安全相關責任單位，請當地相關部門積極協助做好高后果區的管理。管道經過人口密集地段運用檢測，監測技術，充分掌握管道情況，便于及早處理隱患。此外，還應加強巡線頻率。

（2）重要設施區

對于占壓情況對占壓管段應聯手當地政府、安監、發改委、公安、安全部門與占壓單位或個人等進行溝通協調，盡快對占壓予以清理。對基礎設施中的工廠、加油站、文物保護單位等，應提前做好防范預案。穿過密閉空間應通過可燃氣體監測技術保證可燃氣體在爆炸極限下。與其他管網交叉可使用智能樁監測電位情況。

（3）環境敏感區

針對森林火災問題，制定相應的巡查管理和應急處置方案。

此外，加強管道屬地巡線員和公司巡線隊崗位責任教育，針對高后果區巡查要制定相應的巡查制度、巡查方案細則以及巡查記錄，做到高后果區巡查無遺漏。

3 天然氣管道改線工程中的應用

2016年國家能源局等五部委聯合發文要求各管道企業推行油氣輸送管道全生命周期完整性管理，且GB 32167中4.3條規定“在建設期開展高后果區識別，優化路由選擇[8]。”因此，管道企業在新建、改線管道設計時應開展高后果區識別工作；應基于高后果區分析報告確定管道路由走向、控制點位置及技術方案，提交路由優選報告；應避開級別較高的高后果區和高風險區段，無法避開則應設計相應的防護措施。

3.1 天然氣管道概況

榆濟天然氣管道是國家 “十一五”重點工程，全長約988.4 km（干線全長941.6 km；榆麻支線46.8 km），設計年輸量30×108m3,設計管徑Ф711/610 mm。榆濟管道山西境內全長485.51 km，穿越穿越3個地級市、10個縣（區）、46個鄉鎮、255個村莊，沿線設有5個輸氣站場，16座閥室。

共識別出高后果區110段，總長90.955 km，占管道總長度18.73%，28%的高后果區屬于一級地區，44%的高后果區屬于二級地區，26%的高后果區屬于三級地區，此外還有2%屬于四級地區。

3.2 改線工程中的應用

榆濟輸氣管道12公里管線（含一座閥室）在山西呂梁市離石區新城規劃區域內，規劃范圍內主要建設行政中心、會展中心、博覽文化中心、體育中心、便民中心等，同時配套基礎設施和住宅、辦公、商業金融、教育、醫療等設施。

經評估發現：

（1）該區域原地區等級為一級地區，原管道設計系數為0.72。現地區等級上升為四級地區，四級地區管道設計系數應為0.4。

（2）該區域為III級高后果區，且管道沿線5米范圍內存在多處動土施工，管道與多處規劃的建構筑物之間的距離不滿足安全距離的要求。

GB32167 6.3.4條中規定：當地區等級變化時的輸氣管道，應評價該管段并采取措施，滿足變化后的更高等級區域管理要求[8]。

圖2 建設期管道完整性管理流程

為了保證管道安全平穩運營，及時消除安全隱患，決定對該區域的管道進行改線。在改線路由選擇時，充分避繞高后果區。改線管道經過的地區為一、二級地區，且不在當地政府未來十年規劃建設中。高后果區識別應納入到建設期（改線）管道完整性管理流程中，見圖2。

4 結論

（1）結合天然氣管道管理要求，提出了天然氣管道高后果區的分類方法，將高后果區劃分為人口密集、重要設施、環境敏感三類，制定高后果區分級識別方法，按照后果的嚴重程度，將高后果區分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級，并制定了相應的識別準則。

（2）完成榆濟管道山西段高后果區識別管理，優化了管理流程，明確了榆濟管道山西段巡查、風險管理及評價工作的重點，為應急資源配置優化、應急響應級別及預案制定提供了科學依據。

（3）針對改線管道設計期開展高后果區識別，優化路由選擇，提出了建設期管道完整性管理流程；新建管道應避開高后果區，路由選擇應參考高后果區識別分析報告和地區未來規劃方案。

［1］ 狄彥，帥健，王曉霖，等．油氣管道事故原因分析及分類方法研究[J].中國安全科學學報，2013，23(7)：109-115．

［2］ 劉軍．對比國內外油氣管道高后果區標準[J].當代化工，2014，43(12)：2609-2611．

［3］姚安林，周立國，汪龍，等．天然氣長輸管道地區等級升級管理與風險評價[J].天然氣工業，2017，37(1)：124-130．

［4］ 謝明，劉昊，賴俊西．油氣管道高后果區識別數據準備[J].當代化工，2014，43(7)：1389-1391．

［5］ 49 CFR PART 192, 2001. Transportation of natural and other gas by pipeline: minimum Federal safety standards[S].

［6］Q/SY 1180-2009，管道完整性管理規范[S].

［7］SY/T 6975-2014，管道系統完整性管理實施指南[S].

［8］GB 32167-2015，油氣輸送管道完整性管理規范[S].

［9］ 王曉霖，帥健，宋紅波，等．輸油管道高后果區識別與分級管理[J].中國安全科學學報，2015，25(6)：149-154．

Application of High Consequence Area Identification Method in Construction Projects of Gas Pipeline

1,2,1

（1. Yulin-Jinan Gas Pipeline Company, SINOPEC, Shandong Jinan 250000，China； 2. Fushun Research Institute of Petroleum & Petrochemicals, SINOPEC, Liaoning Fushun 113001，China）

Identification of high consequence areas plays an important part in pipeline integrity management. Domestic and foreign methods for identification of HCAs of gas pipeline were analyzed and compared. HCAs were divided into populated areas, infrastructure areas and environmentally sensitive areas. The identification management process was optimized and standardized. Hierarchical management for HCAs was proposed as well. The method was applied to identify high consequence areas of Yulin-Jinan gas pipeline, in order to optimize the route of the pipeline.

High consequence areas; Gas pipeline; Engineering construction; Process optimization

TE 88

A

1671-0460（2017）10-2134-04

中國石油化工集團公司資助項目，項目號：315086。

2017-04-11

劉思良（1983-），男，山東省煙臺市人，工程師，現就讀于西安石油大學石油工程專業碩士研究生，主要從事天然氣管道儲運技術及智能化管道、完整性系統建設工作。E-mail：liusl.trqi@sinopec.com。