淺談天然氣管道風險評價技術系統化的發展與趨勢

溫鏡冉

【摘 要】隨著我國管道天然氣事業的蓬勃發展，對已建成的天然氣管道進行研究與分析，以適應日益嚴峻的安全生產主題。結合在役管道運行情況，通過分析和對比國內外現有風險評價技術，結合計算機技術和大數據平臺確立一套適應我國國情的風險評價系統，實現天然氣管道從經驗管理到科學管理的長足發展。

【關鍵詞】天然氣；風險評價；管道；發展趨勢

天然氣是人們日常生產、生活中不可或缺的重要資源，在推動經濟發展、保障社會穩定以及促進國防建設的過程中發揮著十分重要的作用。隨著能源短缺問題的日益加劇，如何確保天然氣長輸管道的安全運行，成為社會各界普遍關注與重視的問題。在能源產業日益重要的當今社會，天然氣長距離管道運輸的發展狀況直接體現了一個國家的工業現代化程度和運輸業發展程度。對于易燃、易爆的天然氣來說，管道運輸在運輸量、運輸成本、運輸安全性等方面具有傳統的海陸運輸、公路運輸、鐵路運輸及航空運輸等運輸方式無法比擬的優勢，因此我國天然氣輸送以管道輸送為主。天然氣運輸任務隨著管道完整性管理技術的發展，對在役天然氣輸氣管道進行風險評估是實現輸氣管道從安全管理向風險管理、從經驗管理向科學管理過渡的必要技術手段。評估方式也逐漸由平面化向數據化發展，相應的系統軟件介入到風險管理中，以提高數據利用率和人力物力配備最優化，預防減少風險事故發生。

20世紀30年代，風險評價技術誕生，主要應用于金融、保險、投資等領域，是經濟學的一項決策技術。到50年代，風險評價逐漸發展成為一門獨立學科。60年代以來，系統的風險評價理論逐漸應用到航空、航天、石油、化工、核工業等領域。70年代，隨著核電技術的迅速發展，公眾對核電站的安全性要求越來越高，促使風險評價技術在該領域的研究迅速發展以。1975年，美國原子能委員會反應堆安全機構（wash-1400）已將概率風險評價技術普遍應用于核工業領域，各種評價分析方法也不斷得到發展和完善，隨后相應的法律法規也應運而生。

二十世紀70年代，歐美等工業發達的國家在二戰之后興建的大量油氣長輸管道逐漸進入老齡期，各種管道事故頻繁發生，造成了巨大的人員傷亡和經濟損失，大幅度降低了各管道公司的盈利水平，同時也嚴重影響和制約了上游油氣田的正常生產。如何減少事故發生的平率和延長管道的使用壽命，已成為各管道公司關注的焦點。為此，美國首先開始借鑒經濟學和其他工業領域中的風險分析技術來評價油氣管道的風險大小，以期望最大限度地減少油氣管道的事故率和盡可能地延長重要管道的使用壽命，合理地分配有限的管道維護費用。

1985年，美國的Battle Columbus研究院發表了《風險調查指南》，首次將評分法應用于管道風險分析。1992年，美國的W·KentMuhlbauer編寫了《管道風險管理手冊》并由美國海灣出版公司出版發行，該書以美國前20年在管道風險管理工作中的經驗總結為基礎，詳細介紹了管道風險評價模型和多種評價方法，為開展風險評價軟件的開發提供了依據，其中管道風險評價模型已為世界各國普遍使用。1998年該書發行了第二版，増加了約三分之一的內容，介紹了管道風險評價修正模型及其適用條件并補充了成本與風險關系等風險管理內容，已成為世界各國開展油氣管道風險評價研究工作的指導性文獻。

隨著美國開始管道風險評價工作之后，二十世紀八十年代中后期管道風險的評價和管理研究工作開始在世界上其他工業發達國家展開。1991年加拿大努發 （NOVA）公司開發出了首個與管道風險評價研究相關的軟件。隨后，1994年加拿大的Neo Corr工程有限公司開發了CMI（Corrosion Management Interface軟件，開始展開與油氣管道相關的風險咨詢業務，該軟件可評價出最有可能發生安全隱患的管道位置，以便于管理者對危害管道采取提前預防措施。加拿大的C-FER公司設計開發了用于管道的日常維護和檢測風險分析軟件包（PIRAMID），該軟件包可對管道的失效概率和失效后果進行預測，對管道的運行風險進行預測，對管道的完整性管理起到了重要的作用。

1995年我國油氣儲運專家潘家華教授在《油氣儲運》雜志上對美國W Kent Muhbauer的《管道風險管理手冊》做了詳細介紹，由此引起我國科研人員對管道安全運行風險評價工作的關注與研究。隨著管道行業的快速發展，我國研究人員對于管道風險評價的關注度逐漸提高，近年來在管道風險評價方面也取得了一些成果。

在風險評價定性研究方面，劉紅芳、劉成敏和王海寧對天然氣的開發、運輸、儲存和使用過程中存在的風險因素進行了分析，并對相關風險的產生原因進行了闡述。張德元通過結合川渝地區天然氣凈化廠的實際情況，從評價目標、評價手段、技術路線等方面與基于風險評估的設備檢驗技術（RBI）、以可靠性為中心的維修（RCM）評價技術進行了對比，對風險評價的未來發展趨勢進行了預測。

過去幾十年，管道風險評估技術得到快速發展，但依然沿襲傳統的風險評估技術發展之路，在專家風險認知、事故概率統計等基礎上，利用對外在風險認知程度對評估對象進行預測分析，其核心問題是風險評估的模型是基于有限的數據基礎對整個系統進行評估的理念。隨著管道發展到大數據時代，在實現管道屬性相關數據對齊并納入數據庫的條件下，形成了管道大數據，在很多方面具備了“樣本=總體”的基礎，使風險評估技術及管理發生了相應的轉變。

數據的來源豐富多樣，當前管道系統大數據的來源分為外部數據資源與內部數據資源，外部數據資源包括外部培訓資料、會展研討信息、項目信息、專業數據庫系統、科技文獻資料、商業管理數據、外部交流數據、互聯網資源等。內部數據資源包括實時管道運維數據、企業經營管理數據、內部情報支撐數據、企業內部提升數據等。數據的形式有結構化數據和非結構化數據，以往數據分析限于針對結構化數據，然而統計結果表明，在管道大數據來臨時代，非結構化數據大量增加，分析手段必然要通過大數據分析理論來實現，因此未來大數據分析將是管道行業發展的重要趨勢之一。

在天然氣管道的風險評價中最為常用的是的指數評分法，它具有其他方法無法比擬的優越性，這種方法最先被我國管道系統引入并開始應用，但這種方法的建立和制定是基于美國的管道系統的特點及美國的國情。不同的國家有不同的管道特點和國情，通過對我國天然氣管網系統的調查研究、分析發現，該方法確定的各項風險因素的評分標準及權重比例并不適應于我國的天然氣管網系統，這就要求我們通過收集我國天然氣管網系統的有關資料，重新建立風險評價模型，確定評分標準，并就權重調整提出一套理論方法，再利用計算機技術和大數據平臺建模，以建立一套適合我國天然氣管網系統的風險分析方法。

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