油气管道失效数据分析及失效原因研究

油气管道失效数据分析及失效原因研究

胡一鹏

中国石油管道局工程有限公司维抢修分公司  河北省 廊坊市065000

摘要：改革后，为了掌握油气管道失效原因，以美国1995-2014年油气管道失效数据为基础，开展了油气管道失效数据统计分析与研究。阐述了美国油气管道失效事故数据上报准则与分级要求，从事故数量及发展趋势、事故后果影响、失效原因等方面开展了统计分析，结果显示自2002年美国提高管道管理要求以来，特大事故数量明显呈逐年下降趋势，上报事故和重大事故数量基本保持平稳。基于油气管道失效数据研究了７类失效原因导致管道失效事故比例关系情况，从发生危害可能性和危害后果严重程度对７类失效原因进行评价，结果显示所有上报事故和重大事故主要失效原因为材料／焊接、腐蚀和开挖损坏，特大事故的主要失效原因是开挖损坏、其他不明原因和误操作。最后，就发展中国管道事故管理和数据统计分析提出建议。

关键词：油气管道；腐蚀失效；风险预警；预警方法

引言

海底管道属于海洋油气运输的主要模式，如果管道发生问题，就会严重影响到油气的运输效率，并污染环境，要是非常严重还会导致人员伤亡和财产大量损失，可见腐蚀影响非常大，必须采取有效的预警方法。预警是现阶段避免海底油气管道腐蚀失效风险的主要方法。文章借助极限状态方程和蒙特卡罗法，确定出了海底管道腐蚀失效的预警等级与界限，并成立了海底油气管道腐蚀失效风险预警模型，进而开展研究。

1油气管道大数据范围

油气管道大数据是管道完整性管理的基础，为实现管道大数据从无序到有序、繁琐到简洁、分散到集中、孤立到关联的转变，管道数据需实现标准化管理。中俄东线天然气管道于2019年12月2日投产运行，目前已构建管道数字化模型，依据管道领域的相关标准Q/SY1180.6-2014《管道完整性管理规范第６部分：数据采集》，将管道大数据进行分类整理至标准化单内，利用信息化技术将管道建设期产生的结构化与非结构化数据向管道运营阶段进行了数字化移交，确保管道运营期间的数据管理的无缝衔接，实现了智慧化管道的大数据移交技术的应用，以期进行管道全生命周期管理。管道全生命周期的大数据整合的结构化数据的主要内容为建设期、运营期数以及废弃阶段数据。（1）管道建设期数据：竣工图中的线成果、钢管及弯头信息、焊缝、补口、焊口返修、隐蔽工程资料、顶管、定向钻、隧道、套管、大开挖、射线检测、超声波检测、试压记录、清管记录、标桩、水工保护、地下障碍物穿越。2）管道运营期数据：①漏磁内检测报告数据包含管节列表、弯头、阀门、三通、小开孔、内外金属损失、焊缝异常、凹陷及盗油孔；②外检测报告数据包含自然电位、杂散电流、水与土壤ｐＨ值、土壤与管道电阻率值、管道的路由定位、管道埋深及防腐层破损；③管道保护阶段的数据包含标桩、水工保护、地下障碍物穿越、箱涵与盖板涵保护、地质灾害监测装置、排流装置及布控球等新增的数据。（3）管道废弃阶段数据包含废弃管道的竣工资料，即竣工图中的线成果数据。管道大数据通常以内部检测数据为基准，将建设期数据、内外检测数据、管道环境数据和日常管理数据在管道中心线上对齐整合，形成统一的数据库。它具有4个主要特性：规模性、高速性、多样性和价值性，其体现在：①管道大数据的内容较为庞大，涉及不同输送介质、管材类型及周边环境的管线；②目前各大油田采用管道在线监测技术，数据时刻处于采集、上传、存储的状态；③管道的大数据具有多种类型，贯穿于管道建设至管道运营期间；④管道大数据部分处于未利用的状态，但依旧存在可挖掘的潜在可能，对管道潜在风险的预测具有高度利用价值。

2海底油气管道失效风险预警过程

海底油气管道会受许多因素的影响，极易发生腐蚀失效情况，常见的影响因素包括：管材性能、介质属性、周围环境以及防护设施等。通常腐蚀失效有两种情况，一种是随着时间的增加，腐蚀深度会越来越大，直到穿透管道，使其出现泄漏，另一种是管壁的局部越来越薄，使得承压能力越来越小，当运行压力大于腐蚀处的压力时，管道就会于此产生破裂，从而造成管道泄漏。要想避免海底油气管道发生腐蚀失效，就必须采用风险预警机制，经过识别和探究造成管道腐蚀失效风险的原因，来判断失效风险的现状，并预计失效风险的趋势，通过趋势分析油气管道失效的可能性，对分析的结果进行及时的措施处理，采取合理的方法和控制措施。风险预警的整体过程中比较繁琐，涉及到的环节比较多，具体分为以下几个大步骤，主要包括：腐蚀失效风险分析、评估和预测。具体工作内容主要包括以下3方面：(1)大量的收集相关信息，主要收集的是管道的属性和规格等等数据，通过分析出的数据判断腐蚀的程度和速率，通过相关模型分析，预测失效的风险和趋势；(2)因为腐蚀原因不确定，所以应当利用概率分析管道腐蚀失效的机制；(3)参照有关标准规范确定管道风险等级，并依据失效风险程度得到预警的警度，从而分析警度能否接受，以决定是否使用预警方法排除风险。

3油气管道及设备运行安全分析

油气管道大数据挖掘与分析作为保障油气管道及设备运行安全的关键技术，是指从数据中提取出未知的、隐含的、有用的信息及知识，以最大程度的辅助管道完整性管理平台获取对管道安全最有价值的信息，为油气管道企业提供更加准确有效的管道安全决策依据。国内企业基于国家标准或修订过后的企业标准评估预测管道与设备的风险，存在大数据的滞留与利用率低的缺点，孙伟栋等对比两轮内检测的数据，结合管道腐蚀直接评估法，提出了从管道缺陷分布规律、缺陷的发展与类型演化及数据的符合性等方面进行深度分析的思路与方法；韩小明等采用ＡＮＮ机器学习方法可充分利用管道从建造设计到运行失效全生命周期的数据预测管道状态和威胁的原因，避免了以往过于依赖专家意见的分析方法缺陷；张河苇等建立管道腐蚀等级与其他因素相关联模型，结合管道系统中设计、施工、运行中产生的数据，预测影响管道腐蚀的决定性因素，初步解决了管道多源数据统一化、标准化利用复杂的缺点，由于在管道腐蚀决定性因素的划分较为笼统，存在预测结果精度不高的问题。

结语

通过上述内容可知，海底油气管道经常发生腐蚀失效与破裂失效情况，必须运用有效的预警方法，成立海底油气管道腐蚀失效风险预警模型，以准确对海底油气管道腐蚀失效展开预警。因为管道的运行时间越长，管道的腐蚀程度与腐蚀失效概率会越大，所以在预计失效年份及预警级别时，应当结合管道腐蚀深度、失效概率、腐蚀失效预警等级展开，从而准确判断失效的主要年份与预警等级，给管道失效风险防范带来帮助，同时还能得到管道的失效概率突变时期，在此期间必须高度重视管道的运行情况，运用管控方法，避免泄漏情况出现。未来，风险预警评估会有更大的发展空间，可以应用在更多的领域。希望文章内容能对相关单位和企业有所帮助。

参考文献

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［2］徐亚博，钱新明，刘振翼．天然气输送管道泄漏事故危害定量分析［J］．中国安全科学学报，2008，18（1）：146-149．

［3］李鹤林．油气管道失效控制技术［J］．油气储运，2011，30（6）：401-410．