油气管道完整性评价
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有关油气管道完整性管理的讨论与分析摘要:随着经济的高速发展与社会的普遍进步,我国油气管道得到了高速发展。
本文主要介绍了有关油气管道完整性管理的几个重要流程,并分析了建立油气管道完整性管理的基础框架,在结合自身工作经验的基础上,提出了若干保持油气管道完整性管理的建议,以期望更好的促进我国油气管道的建设与普及。
关键词:油气管道安全性完整性管理油气管道的完整性主要是指管道系统及各组成部分在运行条件下,能够满足运行要求,安全经济地完成输送任务的各项性能指标的完整程度。
建立一个完整的管道维护系统需要投入极大的人力、财力和物力,受资源维护的限制,相关管理人员用最少的资金最大限度的降低油气管道的风险,用以不断提高管道运行的安全性。
管道系统在施工或运行期间产生的各种缺陷将直接影响着油气管道的完整性。
,随着管龄的增加,管道在不同区段的完整性破坏程度不同,产生破坏并导致失效的原因也不一样。
为此,有关油气管道负责人员应该在风险评估的基础上,不断优化油气管道维护决策方面的工作,用科学、合理的分配形式正确维护油气管道资源,采用最佳的措施提高油气管道的完整性。
一、管道完整性管理的流程分析关于油气管道完整性的管理有很多的模式与方法,且不同的考核模式自成一派,其基本框架流程也普遍不同。
每一个框架流程都有各自的评价内容、指标、程序、方法和准则,由此也影响到评价结果的一致性。
在进行油气管道完整性管理过程中,每一个环节都有其特殊的作用与内容。
一般而言,油气管道完整性管理主要分为以下六种:其一,数据的初步收集、研究与整合。
在进行管道管理维护过程中,相关数据与资料的完整性、真实性是最重要的部分。
一旦资料与数据产生了问题,其评价结果也会产生一定的误差,甚至造成重大的管理事故。
原始数据的偏差也会使得尤其管道运行条件和环境条件的有关数据也发生偏差。
为此,在进行数据和资料的收集与分析工作前,一定要先判断材料的完整性与可靠性。
其二,高后果区识别,识别管道泄漏事故可能对hcas的影响。
油气管道安全评估
油气管道安全评估是指针对油气管道系统进行全面的风险评估和安全性评估的过程。
其目的是识别管道系统中的安全隐患和风险,并采取相应措施来确保管道的安全运行。
油气管道安全评估通常包括以下几个方面:
1. 设计评估:评估管道系统的设计是否符合相关的规范和标准,是否存在设计缺陷及其可能带来的安全风险。
2. 施工评估:评估管道系统的施工过程是否符合施工计划和施工规范,检查是否存在施工质量问题和潜在的安全隐患。
3. 运行评估:评估管道系统的运行过程中是否存在安全隐患和风险,包括管道的运行条件、操作和维护情况等。
4. 管道完整性评估:评估管道系统的完整性,包括管道墙厚、焊接质量、腐蚀情况等,以确定是否存在管道泄漏的风险。
5. 环境评估:评估管道系统对周围环境的潜在影响,包括水体、土壤、动植物等,以确定是否存在环境污染的风险。
在进行油气管道安全评估时,通常会采用一系列的评估方法和技术,如现场检查、数据分析、风险分析等,以全面、客观地评估管道系统的安全性,并提出相应的改进措施和建议,以保障管道的安全运行。
油气管道完整性评价管理规定油气管道完整性评价管理规定是指对油气管道进行定期评估和检查的一系列规定和措施,以确保油气管道的安全运行和完整性。
油气管道的完整性评价管理是油气行业安全管理的重要组成部分,对于预防和减少油气管道事故具有重要意义。
下面将从油气管道完整性评价的必要性、评价内容、评价方法等方面来进行详细阐述。
首先,油气管道完整性评价的必要性是显而易见的。
油气管道是将油气资源从生产地运输到加工或使用地的重要输送通道,对于国家经济和人民生活至关重要。
然而,长期的使用和运营会导致管道的老化、腐蚀和损坏,进而增加管道事故和泄漏的风险。
因此,对油气管道的完整性进行评价和管理,可以及时发现并修复潜在的问题,确保管道的安全运行和可靠性。
油气管道完整性评价的内容包括管道的物理状态、结构和机械性能等方面的评估。
具体包括管道的管线图、建设记录、设计参数、材料质量、防腐保温状况、压力参数、泄漏报警系统等的检查和评估。
同时,还需要对管道的周边环境、地质地貌、土壤和水源等进行调查和评估,确保管道与周围环境的协调和稳定。
油气管道完整性评价的方法主要包括现场检查、非损伤检测和实验室分析等。
现场检查是通过对管道的外观、气味、声音等进行观察和判断,检查管道是否存在明显的问题。
非损伤检测是利用无损检测技术对管道进行检测,如超声波检测、射线检测和磁粉探伤等,可以发现管道内部的腐蚀、裂纹和缺陷等。
实验室分析是对管道材料和液体样品进行化学和物理分析,以了解材料的性能和管道内液体的组成和污染情况。
此外,油气管道完整性评价还需要建立专门的管理机构和工作流程,确保评价工作的科学性和时效性。
管理机构负责统筹和协调评价工作,制定评价标准和评价计划,组织专业人员进行评价工作。
工作流程包括评价的步骤和方法,如评价前的准备工作、现场勘查和检测,评价结果的分析和处理等。
综上所述,油气管道完整性评价管理规定是确保管道安全运行和完整性的重要措施。
通过对管道的定期评估和检查,可以发现并修复潜在的问题,减少事故和泄漏的风险,保障国家经济和人民生活的安全。
油气管道完整性管理效能评价技术分析摘要:油气管道实施完整性管理,有利于对运行期间管道所存在的风险隐患进行有效识别与控制,收集与处理管道运行数据信息,精准评估油气管道运行风险,并在配套系统平台支持下提出与制定完整性管理策略,有效降低油气管道泄露、爆炸等安全事故发生几率。
如何有效运用油气管道完整性管理方法和技术,是目前各相关人员需要考虑的问题。
国内油田开展试点研究和推广应用,消除了管道重大风险隐患,显著降低事故率和维修费用,对于提高集输管道安全管理水平以及推动完整性管理技术进步具有重要意义。
基于此,本篇文章对油气管道完整性管理效能评价技术进行研究,以供参考。
关键词:油气管道;完整性;管理效能;评价技术引言自21世纪以来,管道管理模式发生了重大变化,管道完整性管理逐渐成为全球管道行业预防事故发生、实现事前预控的重要手段,是以管道安全为目标并持续改进的系统管理体系。
其内容涉及管道设计、施工、运行、监控、维修、更换、质量控制和通信系统等管理全过程,并贯穿管道整个全生命周期内。
线路方面形成了本体安全保障、风险评估与控制、输送介质安全保障、抢维修及应急保障等技术群。
场站完整性管理形成了站场工艺设施检测与评估、压缩机组诊断评估、定量风险评估、安全等级评估、设施完整性评价等技术群。
储气库完整性管理领域形成了地下储气库风险控制、储气库建库及运行安全技术群。
管道完整性系统平台领域形成了基于业务多源数据的管道应急决策GIS系统,智能管网初步在中俄东线建成。
基于此,本文探究油气管道完整性管理效能评价技术分析。
1管道完整性研究热点目前国际上对管道完整性研究的热点问题集中在内腐蚀检测、残余应力与退化曲线、智能清管器、漏磁检测、低碳钢等方向。
国内研究热点则主要分布在管道内检测器开发与应用、无损检测技术(包括漏磁检测、电磁超声检测以及多功能复合检测技术等)、完整性评估理论体系、管道管材失效控制、维修技术以及风险评估与控制技术等。
油气管道风险评估质量评价技术油气管道是工业、交通等领域中重要的能源供应设施,但也存在一定的安全风险,如泄漏、爆炸、火灾等。
因此,对油气管道进行风险评估和质量评价具有重要意义。
本文将对油气管道风险评估和质量评价技术进行简要介绍。
一、油气管道风险评估技术油气管道风险评估技术主要是针对油气管道的运行情况、生产环境、管理制度等方面进行分析评估,以识别可能出现的风险和潜在的安全问题。
1、定性分析定性分析是一种基于经验的风险评估方法,通过专家判断和经验总结,根据各种可能的风险事件及其发生概率、危害程度等因素,对风险进行分类、评估、排序。
一般用于初步风险评估或对风险进行快速评估的情况。
2、定量分析定量分析是一种基于数学和统计学方法的风险评估方法,通过对数据进行收集、分析和处理,建立风险模型,计算可能发生的风险事件的概率、危害程度等指标,以得出相应的风险评估结果。
定量分析常常用于风险量化、分析和比较,以便作出更为准确的决策。
二、油气管道质量评价技术油气管道质量评价技术是一种对油气管道产品、设备、工艺等方面进行的评价,以评估其各项性能指标是否符合相关标准和法规的要求。
1、非破坏性检测技术非破坏性检测技术是一种无损检测技术,能对油气管道进行无损检测和评价。
该技术通过对油气管道进行不接触或轻微接触的检测和检验,采用超声波、磁粉探漏、X射线、多普勒效应等技术,检测油气管道的缺陷、裂纹等问题,以评估其质量状况。
2、可靠性评估技术可靠性评估技术是一种将概率论、数学统计等方法应用于油气管道质量评估的方法,专门评估油气管道在设定使用寿命内能否维持所需水平的可靠性。
该技术可以对油气管道的设计、运营、维护等各个环节进行评价,以评估其可靠性水平,为提高管道运行效率和保障其安全运行提供参考。
油气管道风险评估和质量评价技术对于保障油气管道的安全稳定运行具有重要意义。
在实际应用中,结合不同情况和需求,可以采用不同的技术手段,以获得准确、可靠的评估结果。
油气田埋地管道完整性检测评价埋地油气管道介质一般含水、H2S、CO2、Cl-等,易使管道产生腐蚀导致失效,造成环境污染或人员伤亡。
开展管道检测和完整性评价能提前发现腐蚀缺陷管段,及时维修防护,有效保障管道的安全运行。
笔者以某油气田埋地管道为例,介绍了管道完整性检测评价的应用实践。
1管道完整性评价1.1 数据采集管道数据包括勘察、设计、采购、施工、检测、验收、投产、运行、维护、废弃等全过程数据;管道属性数据、管道环境数据、管道检测维护管理数据及历史数据;管道失效分析、管道应急预案等。
1.2 高后果区识别依据GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》,高后果区识别方法和分级准则主要考虑因素有:地区等级、村庄及乡镇密集程度,周边是否有公路、易燃易爆场所、国家自然保护区、特定场所以及水源地等。
在数据采集基础上,结合管道现场情况,对管道高后果区逐一分级,并采用GPS定位系统采集位置数据。
同时识别出在这些高后果区内对管道安全运行造成威胁的主要原因,形成高后区识别记录表和高后果区识别统计表。
1.3 风险评估埋地油气管道的风险评估一般采用半定量风险评估方法。
工作内容主要包括管段划分、失效可能性评价、失效后果评价和风险值计算。
管段划分的原则是当相关数据出现重要的变化时插入分段点。
综合管道介质、压力、温度、规格、投运时间、介质腐蚀性、人口密度、防腐层状况和地区等级要求等对管线进行区段划分。
失效可能性分析从第三方破坏、腐蚀、设备(装置)及操作和管道本质安全方面,针对埋地钢制管道在役阶段失效可能性进行评分。
失效后果评分主要从介质的短期危害性、介质的最大泄漏量、介质的扩散性、人口密度、沿线环境、泄漏原因和供应中断对下游用户影响等,针对埋地钢制道失效后果进行评分。
风险值为失效可能性得分与失效后果得分的乘积,随后依据标准中推荐的风险等级划分办法开展风险等级划分。
风险高的管段应在后续的检验检测及运行维护过程中予以重点关注。
油气管道完整性评价前言目前我国油气管道大都进入“老龄期”,各种事故呈上升趋势。
由于管子本身的老化、腐蚀及各种人为因素的破坏,管道事故频繁发生,严重影响了管道的正常运行和周围的自然环境。
近几年,美国、俄罗斯、加拿大、英国、阿根廷、委内瑞拉等欧美国家发生过多起油气管道爆裂、泄漏事故,损失惨重,给社会造成极大影响。
因此现役老管道存在着许多未知问题和不安全隐患,需要对整个管道系统进行完整性评价,以通过评价来了解管道现状,找到缺陷所在,提出提高系统可靠性的途径和维护措施。
对老管道进行剩余寿命的评估与预测,能够保证管道在现有条件或升级情况下安全、平稳、经济地运行。
目录第一章概述1.1管道完整性管理及其相关概念 1.2管道完整性评价技术的研究现状 1.3管道完整性评价技术的内容和目的第二章管道适用性评价技术 2.1 管道剩余强度评价方法2.2 管道剩余寿命预测方法第三章管道风险评估技术 3.1 管道失效概率计算模型3.2 管道失效后果计算模型3.3 风险计算第四章管道完整性评价经济效益分析 4.1 管道完整性管理模式及其经济效益评价方法4.2 评价方法的应用参考文献第一章概述1.1管道完整性管理及其相关概念管道完整性是指管道始终处于安全可靠的服役状态。
管道完整性管理是指对有影响管道完整性的因素进行综合的一体化的管理。
管道完整性管理是国外油气管道工业中一个迅速发展的重要领域。
1.1.1管道完整性PI(Pipeline Integrity) 是指管道始终处于安全可靠的服役状态。
包括以下内涵:管道在物理上和功能上是完整的;管道处于受控状态;管道运行商已经并仍将不断采取行动防止管道事故的发生。
管道完整性与管道的设计、施工、运行、维护、检修和管理的各个过程密切相关。
1.1.2 管道完整性管理PIM(PipelineIntegrity Management) 是指对所有影响管道完整性的因素进行综合的、一体化的管理。
大体上包括以下内容:拟定工作计划、工作流程和工作程序文件;进行风险分析,了解事故发生的可能性和将导致的后果,制定预防和应急措施;定期进行管道完整性检测和评价,了解管道可能发生事故的原因和部位;采取修复或减轻失效威胁的措施;培训人员,不断提高人员素质。
管道完整性管理是一个与时俱进的连续的过程。
这是因为管道的失效模式是一种时间依赖的模式。
腐蚀、老化、疲劳、自然灾害、机械损伤等能够引起管道失效,随着岁月的流逝在不断地侵害着管道。
因此,必须持续不断地对管道进行风险分析、检测、完整性评价、维修、人员培训等完整性管理工作。
1.1.3 管道完整性评价PIA(PipelineIntegrity Assessment) 是指对可能使管道失效的主要威胁因素进行检测,据此对管道的适应性进行[3]评估的过程。
4,当前全世界在用管道总量约有25010km,其中旧管道数量惊人。
如何评价这些旧管道的状况,保证安全、经济地运行,是管道完整性评价要解决的主要问题。
数据采集与分析不满足准则风险分析与评估无需采取措施评价准则满足准则制定计划确定管道完整性进行检测和完整性评价评价间隔期检修或采取其它措施考虑其它风险获取完整的新资料图1.1 ASME B31.8S标准中规定的管道完整性管理流程框图1.2 管道完整性评价技术的研究现状1.2.1国外研究现状20世纪80年代前后,发达国家在二次世界大战之后兴建的大量油气输送管道开始逐步进入事故多发阶段,同时经济发展对能源需求的增长又需要建设新的管道,继续合理利用存在问题和带有缺陷的管道,避免和减少管道破坏给公众和环境带来的危害,改善管道与环境的兼容性,成为政府和管道公司关注的问题。
为此,各相关部门进行了大量的基础研究和应用技术研究,伴随着基础科学、材料科学、信息技术、计算机技术、监控技术、检测技术等科学技术的发展,在保证管道安全与经济的原则下,研究成果的作用和价值、实际效果已为[1]政府、管道公司和社会所认可。
国外油气管道完整性评价技术是近几年发展起来的一项新技术,倍受管道运营公司的重视,研究进展较快。
但是,在查阅有关管道技术文献资料和调查一些国际管道公司的具体做法时发现,目前国外评价管道完整性的方法基本上都是从不同角度、采用不同方法对造成管道完整性下降的某些因素如机械损伤、腐蚀、应力开裂等进行评价,没有形成一套全面、系统、科学的管道完整性评价技术和方法。
1.2.2 国内研究现状目前,国内油气管道完整性评价技术刚刚起步,许多研究领域尚属空白。
对于现役老管道的评价主要采用无损检测技术(NDT),在定量测量的基础上结合定性分析,确定各种缺陷的形状、尺寸及位置,并在此基础上进行管道的剩余寿命预测(即管道安全性评价)。
但这种基于检测的管道安全评价技术缺乏对整个管道系统、各组成单元及设备的可靠性分析,没有给出如何提高管道系统或单元可靠性、降低各单体设备维修成本的具体措施。
最近几年还兴起了油气管道的风险评估技术,它是利用管道运行的现场及历史统计资料,采取专家系统分解评分的方法,确定整个管道系统或某段管道的相对风险系数,风险系数越大,风险越小。
管道的风险分析可以对管道风险做出评估,找到为减少风险需要投入资金和改进运行管理的方向,把管道的风险限定在一个可以接受的水平上。
但风险分析对实际运行管道的各种缺陷无法做出定量的描述,评分的人为主观性较大,存在一定的计算误差,实际应用有一定的局限性。
因此,应该将管道的可靠性分析、检测评价和风险分析几项技术有机地结合起来,形成一整套管道完整性评价技术与方法,为管道的运行管理、检测、维修和更换提供全面、可行[2]的科学依据和措施,提高现役管道运行的安全性和经济性。
1.3管道完整性评价技术的内容和目的对管道工业而言,管道的完整性评价技术无论是现在还是将来都具有十分重要的工程意义,它是保证现役管道安全可靠运行必不可少和亟待开展的一项工作,其中现役管道运行可靠性分析、管道检测与评价和管道风险分析(要修改的是三个主要的领域,在许多方面国内是刚刚起步,有些方面甚至是空白。
但目前国外的研究进展很快,正朝着工程化、智能化、概率化和模糊化方向发展,有许多成熟的、精确的理论和方法可供借鉴利用。
应加强这方面的技术跟踪,研究适合我国管道的评价技术,尽快开发适用于运行管理的软件系统,提高我[2]国管道运行的可靠性和经济性。
为满足对现役管道在运行条件下整个输油气系统及各部分单元完整性进行评价的要求,可以将完整性评价技术分为管道剩余强度评价技术、管道剩余寿命预测技术与管道风险评估技术等3个方面,这三方面内容共同构成管道完整性评价技术,其各自的逻辑关系见图:管道完整性评价技术管道剩余强度评价技术管道剩余寿命预测技术管道风险评估技术管管含点管含含钢弥含机道道缺腐道体裂管散腐械腐应陷蚀土积纹焊型蚀损管管风蚀力管弥壤型型缝腐缺伤道道险可腐道散腐缺缺噘蚀陷凹失失计靠蚀疲损蚀陷陷嘴损型坑效效算性开劳伤速管管应伤海对概后寿裂寿管率道道力管底管率果命寿命道的的的计的管道计计预命的损神剩剩算剩疲道算算测的预伤经余余与余劳抗模模模预测寿网强强评强压寿型型型测模命络度度价度溃命方模型预预评评方评影评法型测测价价法价响价图1.2 管道完整性评价技术内容及逻辑关系图其中管道剩余强度评价技术,管道剩余寿命预测技术统称为管道适用性评价技术。
以下分为两章来分别研究管道的适用性评价技术和风险评估技术。
第二章管道适用性评价技术2.1 管道剩余强度评价方法含缺陷管道剩余强度评价是在管道缺陷检测基础上,通过严格的理论分析,试验测试和力学计算,确定管道的最大允许工作压力和当前工作压力下的临界缺陷尺寸,为管道的维修和更换,以及升降压操作提供依据,剩余强度评价的缺陷类型包括五大类:1)体积型缺陷,如局部沟槽状腐蚀缺陷,片状腐蚀缺陷,局部打磨缺陷等;2)平面缺陷型,即裂纹型缺陷,包括焊缝未熔合缺陷,未焊透缺陷,焊接裂纹,疲劳裂纹,应力腐蚀裂纹等;3)弥散损伤缺陷,包括点腐蚀缺陷,表面氢鼓泡裂纹等;4)几何缺陷,包括焊缝错边,焊缝噘嘴,管体不圆,壁厚不均等缺陷;5)机械损伤缺陷,主要由管道建造时的意外损伤及建筑施工,农民耕地,人为破坏等原因造成的损伤,缺陷类型包括表面凹坑,沟槽以及凹坑+沟槽。
剩余强度评价方法大体归结为以下三种:1)基于大量含缺陷管段水压爆破试验得到的半经验公式;2)基于弹塑性力学和断裂力学理论的解析分析方法;3)有限元数值计算方法;4)基于含缺陷管道的失效判据,结合概率和可靠性理论,建立含缺陷管道的概率剩余强度评价方法。
2.1.1 含体积型缺陷管道的剩余强度评价(概率剩余强度评价方法)概率剩余强度评价方法以能够反映管道的真实情况为原则,考虑评价参数的不确定性,将评价参数看作服从一定统计分布的随机变量,以概率性数值输入评价过程,然后通过计算含缺陷结构的失效概率和可靠性水平来评价结构的安全性。
通过概率剩余强度评价,不仅能反映评价中参数的不确定性,而且能够给出含缺陷管道失效概率的定量计算结果,更能够真实地反映含缺陷结构的安全状态。
(1)局部腐蚀管道的极限承压能力计算公式如下:d1,m,t2fst[] P= (2-1) LdD1,tM()t,式中 --管道材料屈服强度,MPa; sm --无量纲系数,取1(1; f--管道外径,mm; Dt —管道名义壁厚,mm;--缺陷深度,mm; dM --Folias因子(或称鼓胀因子)。
tM用下式表达: t20..5M,(1,0.48,) t1.285L,,Dt式中 --缺陷长度,mm. L(2) 基于(2-1)式建立局部腐蚀管道状态如下:d1,m,t2fst[] Z=-P (2-2) dD1,tM()t式中P—管道设计压力或工作压力,MP a.(3)失效概率和可靠度计算方法:局部腐蚀管道的失效概率计算模型为:m,P=dddddd积分范围:Z<0 LD,?,f(d,L,t,D,m,,,p)pdffsfsf(d,L,t,D,m,,,p)d,L,t,D,m,,,p式中为变量的联合概率密度fsfs函数。
在工程实际中,通过求解上述积分来获得管道的失效概率是非常困难的,采用蒙特卡洛模拟方法可以有效的解决这个复杂的概率问题。
蒙特卡洛模拟计算腐蚀管道失效概率和可靠度的具体方法和步骤如下:1?构造腐蚀管道的状态函数,见公式(2-2)。
2,,d,p?确定,等随机变量的概率密度函数f(x)和概率分布函Lsi数F(x)。
i 3?对每个随机变量,在[0,1]之间生成许多均匀分布的随机数: F(x)ijxijx =d f(x)F(x)iiij,0n式中 --变量个数,=1,2,…; ii--模拟次数,=1,2,3,…,。
jjN对于给定的,可由上式解出相应的。
所以对于每个变F(x)xiijj(x,x,x,?,x)x量,每模拟一次可以得到一组随机数。