风险评估及其在油气管道方面的应用

风险评估及其在油气管道方面的应用闫凤霞　高惠临西安石油学院　(西安710065)摘　要　简要介绍了风险评估方法的基本概念、风险评估方法的演进以及管道风险评估的常用方法,详细讨论了风险评估方法在油气管道应用方面的发展状况、理论与方法研究,并结合有关资料提出了意见和建议。

关键词　风险评估　油气管道　应用Abstract　A brief introduction is made of the basic concept of risk analysis,the evolution of the methods of risk anal2 ysis,and the commonly-used methods for pipeline risk analysis.A detailed discussion is made of the develop ment and theoretical and methodological research of risk analysis in regard to its application in oil and gas pipelines.Some opinions and suggestions are given on the strength of relevant data.K ey words　Risk analysis,Oil and gas pipeline,Application概　述1　风险评估的基本概念风险分析,或称风险评估,是一种基于数据资料、运行经验、直观认识的科学方法。

通过将风险量化,便于进行分析、比较,为风险管理的科学决策提供可靠的依据,从而能够合理运用有限的人力、财力和物力等资源条件,采取最为合理的措施,达到最为有效地减少风险的目的。

风险分析的一般步骤为:(1)可靠性资料的收集。

这是风险分析中必须采取的第一步,其重要性不亚于风险分析本身。

此时,我们要做的事情之一,就是要弄清楚未知数有多少。

(2)确定研究的目标变量和关键变量。

目标变量就是计算过程中的衡量标准,如:人的死亡概率、事故的发生频率、损失度等。

关键变量是影响目标变量的主要因素。

(3)根据风险变量建立模型。

模型包括风险模型、数学计算模型等,能否建立一个正确合理的模型对于计算结果的准确性、可靠性有很大的影响。

(4)风险变量的定量化。

能否找到一个合适的数学方法将风险变量定量化是科学地进行风险分析的基础,是决策者决策的理论基础和衡量标准。

(5)风险失效概率的计算。

根据建立的模型运用定量化的数学方法计算风险和子风险的失效概率。

(6)风险后果的计算。

根据不同性质的风险影响后果建立不同的计算模型,找出合适的数学方法并将其定量化。

(7)风险数的计算。

根据公式:风险=风险失效概率×风险后果,计算出风险评估的风险数。

(8)风险分析。

对计算结果进行详细地分析,为风险决策提供科学的依据。

目前风险分析的方法主要有:初步危险分析(PH A)、失效模型与影响分析(FME A)、致命度分析(C A)、故障树分析(FT A)、事件树分析(ET A)、危险性与可能性研究(H OS)等。

2　管道风险评估方法的研究现状关于管线的风险分析,国外已进行了近30年的研究,并取得了一定的成绩,已经实现了由安全管理向风险管理的过渡,由定性风险分析向定量风险分析的转化,风险分析已逐步规范化。

如1985年美国Battelle C olumbus研究院发表了《风险调查指南》,在管道风险分析方面运用了评分法;1992年,W.K ent. Muhlbauer撰写的《管道风险管理手册》,详细叙述了管道风险评估模型和各种评估方法,它是美国在前20年开展油气管道风险评估技术研究工作的成果总结,为世界各国普通接受且作为开发风险评估软件的唯一依据。

该书在1996年再版时作者增加了约1/3篇幅介绍不同条件下的管道风险评估修正模型,并在风险管理部分补充了成本与风险关系的内容[1],使该书更具实际指导意义。

目前,它已成为世界各国开展油气管道风险评价研究工作的指导性文献。

加拿大从20世纪90年代初期开始了油气管道风险评估和风险管理技术方面的研究工作。

在1993年召开了管道寿命专题研讨,会上就“开发管道风险评估准则”、“开发管道数据库”、“建立可接受的风险水平”、“开发评价工具包”和“开展风险评估教育”等课题展开了讨论,并达成共识[2]。

并在1994年召开的管道完整性专题研讨会上,成立了以加拿大能源管理协会、国家能源委员会等7个团体组成的管道风险评估指导委员会[3],并明确该委员会的工作目标是促进风险评估和风险管理技术在加拿大管道运输工业中更好地应用,负责本国管道风险管理技术开发的实施方案。

该国的NeoC orr工程有限公司自1994年起开展油气管道的腐蚀和风险咨询业务,成功地开发了C MI腐蚀管理软件,为全球十几家油气公司作出了详细的风险评估,受到了大家的一致好评。

另外,加拿大C-FER公司在基于管线完整性管理优化工程项目中,研制开发出管线维护和检测的风险分析软件包(PIRAMI D),用于分析管线的失效概率、失效后果和总风险计算。

英国健康与安全委员会在管线风险管理项目研究中,研制出MISH AP软件包,用于计算管线的失效风险,并取得了实际应用。

另外,英国煤气公司为其管道系统风险评估发出TRANSPIPE软件包,在输入运行数据后,评估出该地区的个体风险和公共风险等,并以FN曲线表示输出。

1984年,该公司将运用此软件包作出的评价报告提交给国家“健康与安全部”,有效地解决了英国工程学会制定的T D/1标准与“健康与安全部”所定标准之间的条款冲突。

该软件包代表了风险评估的当时水平,目前已在更新数据模式和扩大计算范围方法得到进一步完善。

国外在将风险分析应用到管线维修和管理过程中已取得了巨大的经济效益和社会效益。

如美国Am oco管道公司从1987年采用风险评价技术管理所属的油气输送管道和储罐以来,已使年泄漏率由1987年工业平均数的2.5倍下降到1994年的1.5倍,从而使公司在1994年取得了接近创记录的利润水平。

该公司的应用实践表明,完善的风险管理手段可降低泄漏修理和环保措施的费用。

对腐蚀管线采用合理使用原则可明显降低维修费用。

我国有关油气输送管风险评价的研究工作起步较晚。

管道风险评估技术经著名油气储运专家潘家华教授于1995年在《油气储运》杂志上介绍后,近年来已逐渐引起科技人员的注意,并且处在定性分析阶段。

由于我国油气管线现状和条件与国外有较大差异,国外油气管线风险管理的成果不完全适用于我国管道现状,因此应该根据我国管线的实际情况,有针对性地进行有关风险评价的理论和方法研究,而且只有将这种研究建立在定量分析的水平上,管线风险评估才真正具有系统性、精确性和预见性。

3　风险评估方法在油气管道方面的应用管道的风险评估是选用科学的风险分析方法对管道进行风险分析,为管道的风险控制进一步实现风险管理的进一步决策提供可靠的依据,以便对现有资源进行合理的调配和利用,在降低风险的同时获取最大的经济和社会效益。

对于已建管道进行风险分析,可以摸清事故原因中可变因素与不可变因素的组成,进行分析和制定安全维护计划,采取减少风险的最佳对策。

对于同一管道系统的不同管道的风险评估,可以明确薄弱环节,分清轻重缓急,掌握减少风险的最佳时机。

此外,借鉴其他管段系统的事故原因,通过采用数据库查询的方式,可以查明已建管段系统是否存在类似问题,以防患于未然。

对于新建管段,选线时不仅要选择省工时、省费用的线路,而且要考虑风险小的方案(这方面以前未给以充分重视),通过综合考虑找出最优方案。

也就是说,当对多条备用线路互相比较时,要经过仔细的计算和认真的评估,求得各条线路的工时、费用、相对风险等,并运用工程最优化原理,确定最终线路。

这不仅能节省建设投资,加快进度,方便运行管理,而且能减少管道的风险,从而获得最大的收益。

管道风险评估技术以诱发管道事故的各种因素为依据,以影响因素发展成危险的可能性为条件,以事故后果造成的综合经济损失为评估指标,对在役油气管道的安全程度进行综合评价[4]。

管道在油气工业中的应用已有上百年的历史,无论是应用初期的铸铁管,还是当今普遍采用的优质钢管都会在使用一定时期后发生因腐蚀、第三方破坏或超压等因素造成的管道泄漏或管道破裂事故。

由于油气介质具有易燃、易爆和易扩散的特性,所以油气管道的泄漏或破裂事故很容易造成人身伤害、设施破坏和环境污染等严重后果。

尽管油气管道输送公司通过在设计、施工、操作期间采取各种技术手段防止了大量事故的发生。

但是由于管道所处环境复杂多变,常规的预防措施仍难以确保油气管道的长期安全运行[5]。

因此,必须采用一定的方法对管道经过一段时间运行后的完好状态做出评估,并在此基础上预测管道在未来某时段内的运行状况,提前作好预防管道事故的准备,从而有效地防止油气管道灾难性事故的发生,风险评估技术正是在这种需求背景下被引入到油气管道工业中的一种新型管理技术。

风险评估方法的演进评估工业风险的主要方法一般可分为定性法、半定量法和定量法[6]。

定性风险分析(Qualitative Risk Analysis)包括诸如安全检查、初步危险分析(PH A)、列表检查、假设事故与后果分析、破坏模式和效果分析(FME A)以及危险与危险性调节研究(H AZ OP)等各种危险识别方法。

定性法可以根据专家的观点提供高、中、低风险的相对等级,但是危险性事故的发生频率和事故损失后果均不能量化。

在风险管理过程中需要识别潜在危险事故时,这是重要的第一步。

比如[7],在确定管道维修的优先次序时,就可按定性风险分析法提供的资料确定系统中哪条管道最需要维修,哪种维修措施最合适。

这种方法为合理分配管线维修资金提供了依据。

管线维修的实施使操作人员积累了有关管线的定量知识,从而为管线风险的定量法的形成奠定了基础。

半定量风险分析(Semi-quantitative Risk Analy2 sis)则是以风险的数量指标为基础的一种风险分析方法。

对识别到的事故,首先为事故发生后果和事故发生频率各分配一个指标,然后用相加和相除将两个对应事故概率和严重程度的指标进行组合,从而形成一个相对风险指标。

半定量法允许使用一种统一而有条理的处理方法把风险划分等级,其指标可以用来确定资金分配的优先权。

这种方法综合了定性法的以图表为基础的H AZ OP模型和定量法的知识(譬如对某些事故分布概率模型的运用),排除了一些不可预见的事故后果,使人们的注意力集中到更可能发生的事故后果上,极大地提高了风险评估的实用性和准确性[8]。

第三类方法是定量风险分析方法(Quantitative Risk Anslysis),简称QRA。