稠油集输管道泄漏事故安全评估分析

陈勇

摘要：为降低稠油集输管道发生泄漏事故风险，预防重大泄漏事故的发生，本文详细论述了稠油集输管道泄漏事故的安全评估。

关键词：稠油集输管道;泄漏事故;安全评估

随着油气消费需求的增加，油气集输管网建设的数量与日俱增。对大型油气田而言，一般集输管网规模庞大复杂，安全事故时有发生。一旦发生泄漏事故，极有可能造成管道周边人员伤亡、经济损失、生态环境破坏。而稠油主要通过伴热或高温输送，与普通输油管道相比，管道泄漏更频繁，风险更高。因此，对稠油集输管道进行安全评估，降低事故发生概率，是油气田生产运行管理中的重要问题之一。

一、集输管道概述

集输管道包括从单个油（气）井到油（气）处理厂（或处理装置）的出油（气）管道，以及从处理厂到油（气）库或长输管道首站的集油（气）管道，在我国油气集输管道均由油田管理。集输管道口径小，压力低，管材多采用钢管，近年来在国外各种规格的塑料管已有一定的应用。

二、研究方法

稠油集输管道泄漏主要原因包括第三方损坏、内外腐蚀、材料、施工、误操作等，通过识别管道泄漏原因及基本后果，建立稠油集输管道泄漏事故贝叶斯网络，如图1所示。

图中X1～X15分别代表管段最小埋深、地面设施、活动水平、巡线、内外腐蚀、腐蚀检测、其他腐蚀因素、焊接缺陷、附件质量、初始缺陷、设计、施工、运行、维护。贝叶斯网络在处理不确定性及概率依赖性方面具有较大优势。图中构建的贝叶斯网络以管道泄漏为中心节点，连接泄漏后果（后果节点）和泄漏原因（中间节点），而更详细的原因X1～X15（根节点）通过有向弧指向中间节点，表示节点间的条件依赖性。

1、信息扩散理论。为弥补信息量的不足，信息扩散理论通过优化小样本信息，将单值样本转化为集值样本，并对样本进行集值模糊处理，以提高总体分布精度。

2、模糊集合理论。管道泄漏会造成环境污染、经济损失、人身伤害。现有数据通常有限或不足，后果具有模糊性，每次修复成本无法准确量化，所以专家和现场操作人员需根据经验确定不同中间节点引起的后果类型权值。然而，当评价者表达对评价主体的观点时，其真实评价结果具有主观性，在语意向数值转换中，很难保证不同评价者对同一语义表达相同的内心感受，所以引入模糊集和理論将专家与现场操作员的语言变量转换为确定的数值变量。模糊集和理论是解决不确定、多属性问题的一种评价方法，通过分析将一些难以直接量化的指标转化为三角模糊数，建立模糊决策模型。

3、泄漏指数。参照土壤污染评价中的地累积指数，引入参数Acc称为泄漏指数，即每年实际发生的泄漏事故数量Fn与设定数量Sn之比，用于表征一定期望值上的泄漏失效概率，表达式为Acc=Fn/Sn。式中：为调整因子=l表示首次泄漏事故安全评估，取1。之后每次计算，管理人员可根据上次安全评估适当上浮下调。Acc可分为5级，级别越高，接受程度越低。

三、稠油集输管道泄漏事故安全评估

1、泄漏指数计算。本文仅对中间节点（二级失效因子）引起的管道泄漏事故的信息扩散理论进行计算，在数据充足的情况下，根节点的计算与之类似。西北某油田有9500多km的金属集输管道，约占管道总长度的80%。管道途经沙漠戈壁，穿越铁路、公路、国道、树林、风景区等，地形复杂，泄漏频繁。

就泄漏次数的可接受程度咨询我国西北某油田的管道运营商，讨论并设定误操作、腐蚀、第三方损坏、材料/焊接/管道附件的年最大可接受泄漏次数分别为3、150、2、80。以第三方损伤为例，利用信息扩散理论计算失效概率，观测样本中泄漏指数的最小值为1，最大值为3。因此，可将论域设为[0，4.5]，并以0.5的间隔离散，以获得[0，0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5]，从而得到泄漏概率和超越概率，以及误操作、腐蚀、材料/焊接/管道附件的失效概率及超越概率。

2、泄漏后果概率计算

1）决策矩阵。泄漏后果表示为，其中=1，2，3，4，表示第三方损坏、腐蚀、误操作、材料/焊接/管道附件;j=l，2，3，表示直接经济损失、环境破坏、人身伤害。根据造成严重后果的概率，选取行业专家对后果类型指标进行比较，得出一个模糊数，以第三方损伤为例，得到初始三角模糊评价表。

2）去模糊化。对初始概率进行模糊化和归一化，以获得由第三方损害引起的后果类型权重，同理可获得由腐蚀、误操作、材料/焊接/管道附件引起的严重后果类型概率。

四、结果与分析

1、不同泄漏原因的泄漏指数。第三方损害的泄漏指数约有50%集中在2级以下，Acc=2.0时概率最高，高达15.8%，这与人口、地理环境、集输管道的保护和管理有关。评价管道所在地人口和交通密度低，对易受第三方破坏的管段，如穿越段、入土、出土段等，均采用加筋或加套管方式，大多第三方损坏是由于施工造成的标志不明，致使管线被破坏及挖断。误操作泄漏指数处于较低水平，属于可接受范围。Acc=1.6时概率最高，达到13.3%，表明定期安全培训和岗位实训起到了一定作用。腐蚀系数的泄漏指数一直很高，在Acc=3.1时概率最高，达到12.8%。其原因是集输管道运行年限久，根据失效浴缸曲线，管线在此期间已进入事故高发期;另外，稠油介质需高温输送，矿化度高，这给管道防腐工作带来了巨大挑战。材料/焊接/管道附件的泄漏指数有高有低，介于一、三级之间。Acc=2.1时概率最高，达到11.7%，这与油田不同时期用于管道施工的材料、施工单位、附件质量等有关。根据现场调研，一般来说，使用一般防腐涂料但施工质量好的远优于选择较好防腐材料但施工质量一般的;焊接质量也与腐蚀直接相关;由于评价的集输管道冬季最低温度可达-40℃，因此在采购时应考虑管道附件，尤其是暴露于地表部分的耐低温性能。

参考文献

[1]谢强.稠油埋地集输管线的腐蚀原因分析及防护对策[J].内蒙古石油化工，2015（19）.

[2]张鹏.稠油集输管道泄漏事故安全评估分析[J].安全与环境学报，2019（04）.