稠油集輸管道泄漏事故安全評估分析

陳勇

摘要：為降低稠油集輸管道發生泄漏事故風險，預防重大泄漏事故的發生，本文詳細論述了稠油集輸管道泄漏事故的安全評估。

關鍵詞：稠油集輸管道;泄漏事故;安全評估

隨著油氣消費需求的增加，油氣集輸管網建設的數量與日俱增。對大型油氣田而言，一般集輸管網規模龐大復雜，安全事故時有發生。一旦發生泄漏事故，極有可能造成管道周邊人員傷亡、經濟損失、生態環境破壞。而稠油主要通過伴熱或高溫輸送，與普通輸油管道相比，管道泄漏更頻繁，風險更高。因此，對稠油集輸管道進行安全評估，降低事故發生概率，是油氣田生產運行管理中的重要問題之一。

一、集輸管道概述

集輸管道包括從單個油（氣）井到油（氣）處理廠（或處理裝置）的出油（氣）管道，以及從處理廠到油（氣）庫或長輸管道首站的集油（氣）管道，在我國油氣集輸管道均由油田管理。集輸管道口徑小，壓力低，管材多采用鋼管，近年來在國外各種規格的塑料管已有一定的應用。

二、研究方法

稠油集輸管道泄漏主要原因包括第三方損壞、內外腐蝕、材料、施工、誤操作等，通過識別管道泄漏原因及基本后果，建立稠油集輸管道泄漏事故貝葉斯網絡，如圖1所示。

圖中X1～X15分別代表管段最小埋深、地面設施、活動水平、巡線、內外腐蝕、腐蝕檢測、其他腐蝕因素、焊接缺陷、附件質量、初始缺陷、設計、施工、運行、維護。貝葉斯網絡在處理不確定性及概率依賴性方面具有較大優勢。圖中構建的貝葉斯網絡以管道泄漏為中心節點，連接泄漏后果（后果節點）和泄漏原因（中間節點），而更詳細的原因X1～X15（根節點）通過有向弧指向中間節點，表示節點間的條件依賴性。

1、信息擴散理論。為彌補信息量的不足，信息擴散理論通過優化小樣本信息，將單值樣本轉化為集值樣本，并對樣本進行集值模糊處理，以提高總體分布精度。

2、模糊集合理論。管道泄漏會造成環境污染、經濟損失、人身傷害。現有數據通常有限或不足，后果具有模糊性，每次修復成本無法準確量化，所以專家和現場操作人員需根據經驗確定不同中間節點引起的后果類型權值。然而，當評價者表達對評價主體的觀點時，其真實評價結果具有主觀性，在語意向數值轉換中，很難保證不同評價者對同一語義表達相同的內心感受，所以引入模糊集和理論將專家與現場操作員的語言變量轉換為確定的數值變量。模糊集和理論是解決不確定、多屬性問題的一種評價方法，通過分析將一些難以直接量化的指標轉化為三角模糊數，建立模糊決策模型。

3、泄漏指數。參照土壤污染評價中的地累積指數，引入參數Acc稱為泄漏指數，即每年實際發生的泄漏事故數量Fn與設定數量Sn之比，用于表征一定期望值上的泄漏失效概率，表達式為Acc=Fn/Sn。式中：為調整因子=l表示首次泄漏事故安全評估，取1。之后每次計算，管理人員可根據上次安全評估適當上浮下調。Acc可分為5級，級別越高，接受程度越低。

三、稠油集輸管道泄漏事故安全評估

1、泄漏指數計算。本文僅對中間節點（二級失效因子）引起的管道泄漏事故的信息擴散理論進行計算，在數據充足的情況下，根節點的計算與之類似。西北某油田有9500多km的金屬集輸管道，約占管道總長度的80%。管道途經沙漠戈壁，穿越鐵路、公路、國道、樹林、風景區等，地形復雜，泄漏頻繁。

就泄漏次數的可接受程度咨詢我國西北某油田的管道運營商，討論并設定誤操作、腐蝕、第三方損壞、材料/焊接/管道附件的年最大可接受泄漏次數分別為3、150、2、80。以第三方損傷為例，利用信息擴散理論計算失效概率，觀測樣本中泄漏指數的最小值為1，最大值為3。因此，可將論域設為[0，4.5]，并以0.5的間隔離散，以獲得[0，0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5]，從而得到泄漏概率和超越概率，以及誤操作、腐蝕、材料/焊接/管道附件的失效概率及超越概率。

2、泄漏后果概率計算

1）決策矩陣。泄漏后果表示為，其中=1，2，3，4，表示第三方損壞、腐蝕、誤操作、材料/焊接/管道附件;j=l，2，3，表示直接經濟損失、環境破壞、人身傷害。根據造成嚴重后果的概率，選取行業專家對后果類型指標進行比較，得出一個模糊數，以第三方損傷為例，得到初始三角模糊評價表。

2）去模糊化。對初始概率進行模糊化和歸一化，以獲得由第三方損害引起的后果類型權重，同理可獲得由腐蝕、誤操作、材料/焊接/管道附件引起的嚴重后果類型概率。

四、結果與分析

1、不同泄漏原因的泄漏指數。第三方損害的泄漏指數約有50%集中在2級以下，Acc=2.0時概率最高，高達15.8%，這與人口、地理環境、集輸管道的保護和管理有關。評價管道所在地人口和交通密度低，對易受第三方破壞的管段，如穿越段、入土、出土段等，均采用加筋或加套管方式，大多第三方損壞是由于施工造成的標志不明，致使管線被破壞及挖斷。誤操作泄漏指數處于較低水平，屬于可接受范圍。Acc=1.6時概率最高，達到13.3%，表明定期安全培訓和崗位實訓起到了一定作用。腐蝕系數的泄漏指數一直很高，在Acc=3.1時概率最高，達到12.8%。其原因是集輸管道運行年限久，根據失效浴缸曲線，管線在此期間已進入事故高發期;另外，稠油介質需高溫輸送，礦化度高，這給管道防腐工作帶來了巨大挑戰。材料/焊接/管道附件的泄漏指數有高有低，介于一、三級之間。Acc=2.1時概率最高，達到11.7%，這與油田不同時期用于管道施工的材料、施工單位、附件質量等有關。根據現場調研，一般來說，使用一般防腐涂料但施工質量好的遠優于選擇較好防腐材料但施工質量一般的;焊接質量也與腐蝕直接相關;由于評價的集輸管道冬季最低溫度可達-40℃，因此在采購時應考慮管道附件，尤其是暴露于地表部分的耐低溫性能。

參考文獻

[1]謝強.稠油埋地集輸管線的腐蝕原因分析及防護對策[J].內蒙古石油化工，2015（19）.

[2]張鵬.稠油集輸管道泄漏事故安全評估分析[J].安全與環境學報，2019（04）.