油气管道失效数据库对比分析与研究

张强，杨玉锋，贾韶辉，刘硕，张希祥

国家管网集团北方管道有限责任公司 管道科技研究中心（河北 廊坊065000）

0 引言

管道失效数据统计分析是了解管道失效趋势的重要手段，可从宏观上评估管道总体安全形势，对于企业风险辨识、事故预防与减缓措施的制定具有实际意义[1-3]。管道失效率已成为众多企业的量化考核指标。当前，国内外各大管道公司均普遍重视失效数据的收集与分析工作，主要有：①依托权威/政府管理部门管理的失效数据库，例如美国管道与危险材料安全管理局（Pipeline&Hazardous Materials Safety Administration，以下简称PHMSA）、加拿大能源局（National Energy Board，以下简称NEB）；②通过行业协会或团体间协作构建失效数据库，例如欧洲天然气管道数据事件管理组织（European Gas Pipeline Incident Data Group，以下简称EGIG）、欧洲清洁空气与水保护组织（Conservation of Clean Air and Water in Europe，以下简称CONCAWE）、英国陆上管道运营商协会（United Kingdom Onshore Pipeline Operator’s Association，以下简称UKOPA）、澳大利亚管道工业协会（Australian pipeline industry association，以下简称APIA）；③企业自身构建的失效数据库，只对企业管辖的管道失效信息进行收集和分析，例如中国石油管道完整性管理系统（Pipeline Integrity System，以下简称PIS）管道失效数据库[4-5]。

各失效事件数据库均设置了各自的失效数据统计标准和流程，以保证所收集数据的可用性和全面性，因定义明确，统计数据能够反应各所辖统计范围内的油气管道的安全性能，为运营商提供了一个安全基准。鉴于不同的失效数据库收集的事故有着不同的定义与统计范围，管道失效数据反应了特定条件下的运营水平，要正确引用现有管道失效数据库的统计数据，必须清楚地了解各大数据库的结构及差异[6]。

1 典型失效数据库对比

1.1 失效数据统计范围

不同失效数据库失效数据统计范围不一致，表1对比了国内外不同失效数据库统计范围。

从表1可以看出，各类数据库均统计了陆上钢制长输管道的事故数据。PHMSA统计范围最为广泛，涵盖海洋和陆地的集输管网、长输管线和燃气管网及站内设施，其次是NEB和APIA。EGIG和CONCAWE统计范围较为集中，其中EGIG只统计陆上钢制天然气管线且运行压力大于1.5 MPa，不包括站内设备设施，CONCAWE则只统计原油或成品油管线，且对管道长度有一定要求。UKOPA统计的主要为天然气管道，材质包括钢管和塑料管道。PIS统计范围涵盖天然气、原油、成品油管线，并对站内设施和管道线路进行分类统计。

总之，北美地区（PHMSA、NEB）由于是国家法律强制性要求，对事故定义更为严格且统计范围也更为广泛，其他行业协会组织或单一公司管理的失效数据库，对事故定义则较为宽松，主要是为能够尽可能地搜集到失效数据。

1.2 失效事件定义

不同国家或地区对数据库收集的事故统计基准有不同的定义，在应用过程中应与实际情况进行严格对照。表2对比了不同失效数据库对失效的定义。

表1 不同失效数据库统计范围对比

表2 不同失效数据库失效定义对比

从表2可看出，意外泄漏是失效最关注的类别，所对比的失效数据库均包含这一准则，部分失效数据库（PHMSA、NEB）对失效后果（人员伤亡、环境影响、经济损失）还有一定要求。对于未造成泄漏的情形，APIA则进一步包括“造成防腐层或管体的损伤”“需要修复的管体缺陷”“需要降低MAOP运行”与“未遂事件（开挖、钻孔等活动）”。NEB则包括“超过设计条件运营的管道”。PHMSA对于气体管道则包括“导致LNG工厂紧急停车事故”和“其他达到操作员判定的范围内的重大事故”。PIS则包含了“非计划停输”情形。

总体上，APIA、NEB定义的范围最广，其事故数据还包括对非关键性但易发生失效事件的数据收集，这对于潜在失效事件的分析有很大帮助。EGIG、CONCAWE、UKOPA、PIS等选择意外泄漏作为事故定义的唯一准则，能很容易地收集对公共安全有最大潜在后果的事故数据。

1.3 失效统计结果对比

国外失效数据库形成的报告均对外成员或企业免费开放，PHMSA则将失效数据以表格的形式放在其网站上，EGIG、CONCAWE、UKOPA、NEB则会定期发布失效数据分析报告供下载浏览，例如EGIG规定每3年发布一次数据统计报告。失效统计结果主要为失效率及5年移动平均失效率，按式（1）进行计算：

式中：Ff为管道年失效率，次/km；Ni为管道失效次数，次；Ex为管道曝光量，km·a，如甲公司管理某100 km的管道2年，则Ex等于200 km·a。5年移动平均失效率即考虑了过去5年失效次数和5年曝光量的平均失效率，单位为次/（103km·a）。

如图1所示，与国外失效数相比，中国石油油气管道总体失效率与国外处于同一量级，过去10年的5年平均移动失效率稳中有降，输油管道失效水平略高于CONCAWE，输气管道与UKOPA相当，略低于EGIG。但由于管道周边人口密度的差异，管道失效导致的后果不尽相同[7]。

2 中国石油管道失效数据库建设现状

2.1 建设现状

中国石油油气管道失效数据库自立项建设以来，不断积累与完善，为业务的考核及油气管道失效概率的确定提供了数据基础[8]，其建设及发展过程如图2所示。

图2 中国石油油气管道失效数据库建设现状

自2006年以来，系统积累了有效失效信息共计1 364条，其中线路失效125条、占比9.2%；设备失效560条、占比41.1%；水工保护失效409条、占比30.0%；通讯失效（断缆事件）270条，占比19.8%。如图3所示，2006—2018年，系统共收集上报线路失效数据125起，整体失效趋势先升高后逐步降低，打孔盗油是最主要的失效因素，制造缺陷次之，外腐蚀居第三位。

2.2 差距分析与提升措施

根据国内外典型油气管道失效数据库的建设情况，结合实际管理需求，油气管道失效数据管理工作有以下4个方面差距亟需提升。

1）转变管理理念，即由“重资产轻数据”向“重数据轻资产”的理念转变，回归数据本身，当前各大企业都将“失效数据”视为企业的重要资产，无形中阻碍了进一步的融合共享。我国管道失效数据的统计分析多为单一公司的“单打独斗”，建议能够对标国外典型失效数据的发展模式，整合各家信息，建立便于查询与记录的失效数据库。

图3 失效数据统计（2006—2018年）

2）畅通管理机制。欧美油气管道失效统计分析工作开展较早，并形成了失效数据采集上报、统计分析、公开发布等管理机制。国内企业目前从失效分析到失效数据的管理缺少体系制度的支持。一是缺少相关的数据规范标准，导致数据上报千差万别，需要规范数据标准并在信息系统建设时统一考虑。二是缺少相关的体系制度的支持，失效的定义、上报途径、上报的内容等需要体系制度加以规范和细化，同时对失效信息的完备程度进一步提高。三是考核机制存在一定的弊端，重处罚导致瞒报、懈怠等情况出现，需要配套制度和政策加以激励。四是失效分析的分级分类相应。需要进一步规范针对不同类型和严重程度的失效事故，启动不同的失效分析，包括是否需要委托失效分析单位或第三方单位开展。

3）提升关键技术。通过技术手段不断拓展失效数据获取的渠道及对失效数据进行审核校验，如与SCADA系统联动、应急救援的响应等异常事件获取失效数据。

4）注重共享与分析。目前失效数据库多以“索取”数据为主，需要完善“回馈”企业单位。例如定期发布失效统计数据报告、共享事故案例等，以促进失效数据库的持续改进。

3 结论

1）管道失效数据的收集与分析是管道风险管理中的一项基础性工作，目前得到各大管道公司的重视。国外主要是政府管理部门或协会团体组织进行收集，而国内多为单一公司的收集与整理。建议对标国外相关失效事件管理组织，建立行业乃至全国范围内的失效数据收集与分析机构，整合各家信息，完善数据分析与共享机制。

2）从转变管理理念、畅通管理机制、提升关键技术、注重共享与分析4个方面，提出了油气管道失效数据管理工作的提升措施，以期能进一步完善失效数据的管理，为企业的风险分析与隐患治理提供数据基础。

3）不同的失效数据库均有着各自的失效定义与统计范围，如何正确引用及整合现有管道失效数据库的统计数据是当前研究的重点问题。