导航：安全管理网>> 安全论文>> 特种设备论文>>正文

基于风险的海底管道安全评估方法研究

文档作者：赵冬岩1之余建星1，王琮2，李秀锋2 文档来源： 1．天津大学港口与海洋T程教育部、天津市重点实验室 2．海洋石油工程股份有限公司		点击数：	更新时间： 2021年07月16日
下载地址：点击这里	文件大小： 223.84 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：223.84 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：含面积缺陷压力管道安全评定的方法

上一篇：基于长输管道试压的安全计算

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

第29卷第1期海洋技术‘V01．29，No．1
2010年3月OCEAN TECHNOLOGY Mar，2010
基于风险的海底管道安全评估方法研究
赵冬岩1之余建星1，王琮2，李秀锋2
(1．天津大学港口与海洋T程教育部、天津市重点实验室，天津300072；
2．海洋石油工程股份有限公司，天津300451)
摘要：海底管道系统技术复杂、安全性要求高、环境多变，从设计阶段开始一直到生产运行的全过程．始终存在各
种风险。考虑到海底管道的这一特点，风险评估方法应该既要考虑理论分析又要重视工程经验的多方面、多层次的
综合性评估方法。论文从分析海底管道失效因素入手，重点研究了海底管道风险评估的流程及风险等级的划分方
法，为海底管道完整性管理提供了一种实用的评估方法，同时结合工程实例对一运行中的海底管道进行了风险评
估。
关键词：海底管道；风险评估；失效：最低合理可行
中图分类号：P751 文献标识码：A 文章编号：1003—2029(2010)01-0056埘
1引言
自从1954年Brown&amp;amp;Root公司在美国墨西哥湾铺设第
一条海底管线以来，在近半个世纪里，世界各国铺设的海底
管线总长度已达十几万千米，海底管线已成为海上油气田开
发中油气传输的主要方式。我国从20世纪80年代起步至
今，在渤海、东海及南海海域已建成了47个油气田，各种规
格的海底管道达138条之多，海底管道铺设的总量超过4
ooo km，这些海底管道大致有两个特点；一是分布范围广，二
是尺寸比较分散。
海底管道运行风险大、失效概率高，这主要与其工作环
境条件恶劣密切相关。运行在海底的管道既可能受到波浪、
海流、潮汐、腐蚀等作用，又可能面I临船锚、平台或船舶掉落
物、渔网等撞击拖挂危险，很容易发生失效事故。据美国
MMS(Minerals Management Service)对墨西哥湾1967—1987年
间海底管道失效事故统计，在这20 a间共发生海底管道失
效事故690例，平均每年发生的失效事故多达35例，由此可
见海底管道发生失效事故是比较频繁的，为了有效控制失效
事故，在管道失效前采取措施，对海底管道进行风险评估研
究是非常重要的。
2海底管道失效原因【l'21
海底管道失效原因可以分为：腐蚀、第三方活动、材料，
收稿El期：2009-1l一15
基金顶目：国家自然科学基金资助项目(50579047)；教育部博士点基
金(20060056023)。
作者简介：赵冬岩(1958一)，男，高级工程师，主要研究方向为海洋结构
物设计与制造及工程管理。
焊接／结构缺陷、自然力、安装、不当操作及其它未知原因等。
自然力对海底管道影响主要有：海床变迁、海床局部冲刷腐
蚀、高速海流波浪侵蚀冲刷侵蚀、悬跨、海床滑移、海床液化
等。
海底管道因海床运动而发生破坏实际上是海流一管道一
外力三方面相互作用的结果。砂质海床在波流冲刷作用下会
发生淘蚀，粉砂或细砂质海床在风暴潮和地震作用下容易发
生液化，淤泥质海床存在很大的流变性，当海底管道铺设在
这些性质不稳定海床上时很可能由于海床塌陷、滑动、冲蚀
而发生强度或变形破坏。
在很多情况下海底管道失效都是由上述各种原因中的
几种共同作用引起的，其主要破坏原因与海底管道运行年限
和运行环境密切相关。对于已长期服役的海底管道，腐蚀和
管道附件老化可能是导致其失效的主要原因；对于铺设在砂
质海床上的海底管道，波流冲刷或海床运动可能是其破坏的
主要原因；而铺设在渔业活动区内的海底管道受到渔网拖挂
和船锚撞击破坏的可能性更大一些。
3管道风险评估方法
管道风险评估是在保证管道安全运行的前提下实现最
大经济效益的必要手段，是实现管道从安全管理向风险管
理，从经验管理向科学管理进行过渡的重要技术131。评估管道
系统的风险状况即对管道系统进行危险辨识和风险评估。评
估应该包括管道及管道附属件整个寿命期。
管道的风险评估可使用定性、半定量或定量的方法进行
H。设计数据、管道运行数据及检测数据等应作为评估的基
础数据。图l所示为管道完整性管理分析流程，从图中可知，
风险评估是进行检测、监控和完整性管理的基础。因此，对管
道进行风险状况评估后必须进行风险等级划分。即完成运行
万方数据
第1期赵冬岩等：基于风险的海底管道安全评估方法研究57
期管道风险状况评估后，给出一个风险划分的标准，把不同风险状况的管道进行归类。
图1完整性管理分析流程
按照风险评估过程确定风险水平，一般按照系统定义、
危险辨识、频率评估、后果评估和风险评估五个步骤进行，如
图2所示。
危险辨识对海底管道系统在运行期间存在的潜在危险
因素进行分析。尽管危险辨识不能为风险决策直接提供信
息，但仍然是风险分析的关键步骤。有时危险辨识分析能采
用结构技巧进行分析，有时危险辨识则不是系统地进行分
析，而着重分析一些可能发生的危险。对于运行期管道，主要
对影响管道寿命和管道运行安全的风险进行分析。
定性分析
后果的估计应该根据研究目标和研究范围确定。通常，
后果表述为人员受伤亡的数量，介质泄漏的程度。这些估计
要考虑到地理和人口分布状况，以及可能的减缓后果的因
素。一般情况下，简单的考虑介质泄漏可以作为评估决策的
标准。风险对管道造成的潜在破坏后果需要从经济损失、人
员安全和环境影响三个方面考虑。
事故发生的频率通常可根据已有事故发生的经验来进
行估计，也可以通过理论模型进行详细的计算。
定量分析
定性风险划分定量风险划分
圈2风险分析流程
绝对和相
对风险
主要风险
与其它风
险比较
万方数据
58 海洋技术第29卷
当完成系统的危险辨识，频率分析和相关的后果评估
后，即可对事件的风险进行评价。根据采用的方法不同，可得
到定性的或定量的结果。表I是根据风险矩阵法得到的事件
风险等级水平。风险等级中存在一个区域，在这个区域内可
以降低风险。但如果降低风险措施产生的成本比风险造成的
经济损失高，则不应该采取这种措施来降低风险。这个区域
通常称为“最低合理可行”(ALARP)。比这个区域低的部分，风
险可认为是可接受的。
衷l风险矩阵
事件后果严重程度分类
发生可能性年发生频率灾难性重大严重轻微可忽略
高>10吨高高高AIARP AL～RP
中等10-2。1旷高高ALARP ALARP 低
低10-3一lO_． 高ALARP ALARP 低低
不可能lo_～104 ALARP AL^RP 低低低
很渺小<104 AL～RP 低低低低
在缺少相应的管道运行和检测数据时，只能通过定性方
法进行风险等级划分。通过对海底管道的运行现状进行定性
的分析，找出运行期的管道存在的风险因素，风险发生频率
越高，风险等级就较高，否则较低。
根据管道运行、维修、检查和监测状况、国外的风险评估
经验和风险辨识情况，在一般情况下，影响管道安全和寿命
的主要有：腐蚀、操作压力和温度、海底地形影响、跨越情况、
穿越情况、埋设状况、泄漏与维修状况、超期服役、风险评估
情况等。
4海底管道风险评估实例分析
通过对我国渤海、东海及南海海域海底管道现状的分
析，以下因素可以作为进行定性风险划分的主要依据，参见
表2，其权重值可根据具体情况进行调整。
衰2风险因素及权重
影响管道风险的因素说明权重
服役年限管道超期服役后，可进行再评估，如果安全，可超期服役。0．05
介质腐蚀性引起材料破坏。0．15
介质输送流速腐蚀速率改变，加速或延缓材料破坏。O．05
操作压力是否超过设计压力如果操作压力超过设计压力在许用范围之外，可能直接引起管道破坏。O．03
操作温度是否超过设计温度温度应力过高，可导致管道屈曲等破坏。O．02
管道壁厚缺陷影响管道抗压强度等。0．05
海底地形及稳定情况海床稳定性，是否存在液化、冲刷、沙波活动、不平海床等。0．06
海管悬空易受到冲刷，拖网等破坏。o．04
穿越情况易受到第三方活动破坏。0．05
跨越情况跨越管道处易受渔业活动等第三方破坏。O．05
埋设情况较深埋设能减少管道受到渔业活动等破坏。0．1
泄漏情况管道泄漏引起的风险后果严重。0．2
维修质量和检测情况对管道安全有较大影响。若有检测维护，可对管道现状
维修和检测情况n1
有较清楚了解，并制定措施减少风险。
风险评估和完整性管理对管道的安全运行，作用重大。再评估安全的管道。
风险评估，完整性管理情况O．05
可考虑超期服役。
根据海底管道现状、风险辨识情况，把运行期的海底管
道划分为三个危险等级，并对风险分值规定：管道破坏高风
险后果为5分，中等风险3分，低风险1分。以我国某油气
田—输气管道为例，根据已有数据，做如下评估，参见表3。
权重可以通过专家讨论，根据海域内油田的故障历史数
据和经验进行确定。按照上述评估结果，该管道属于高风险
管道。
万方数据
第1期赵冬岩等：基于风险的海底管道安全评估方法研究59
表3输气管道评估实例．
风险因素说明风险后果打分权重风险值
服役年限未超期服役低l 0．05 0．05
介质腐蚀性输送介质无腐蚀性低l 0．15 0．15
介质输送流速输送正常低1 O．05 0．05
操作压力是否超过设计压力操作压力未超过设计压力在许用范围之内低l 0．03 O．03
操作温度是否超过设计温度操作温度未超过设计压力低l 0．02 O．02
管道壁厚缺陷未发现管道缺陷低1 0．05 0．05
海底地形及稳定情况海床有砂波，稳定性较差高5 O．1 0．5
穿越情况易受到第三方活动破坏高5 0．05 O．25
跨越情况无跨越低l 0．05 0．05
埋设情况自然回填，运行期未全部深埋，易受渔业活动破坏高5 0．1 O．5
泄漏情况发生过泄漏，对管道安全影响重大高5 O．2 l
维修和检测情况泄漏后进行维修过高5 O．1 0．5
未进行风险评估和完整性管理，但管道未超期服
风险评估，完整性管理情况由3 0．05 O．15
役，可认为对中风险影响中等。
风险值3．25
5结论
在目前现有技术和数据条件下，采用定性、半定量或定
量的方法可以进行海底管道的风险评估。实例分析结果所表
参考文献：
明的管道风险级别都是基于现有的数据资料，然而随着时间
的推移，海底管道状况发生改变，海底管道操作者或风险管
理人员，可根据最新掌握的数据资料，按上述方法自己进行
具体管道的风险划分。
【l】金伟良，张恩勇，邵剑文等．海底管道失效原因分析及其对策【J】．科技通报，2004，20(6)：529-533．
【2】喻国良，陈琴琴，李艳红．海底管道防冲刷保护技术的发展现状与趋势叨．水利水电技术，2007，38(1 1)：30-33
13】孙永庆，张峥，钟群鹏．燃气管道风险评估的关键技术和主要进展叨．天然气工业，2005，25(8)}：132-134．
14]李志鹏，李艳红，胡围新等．燃气管道的风险评估方法【J】．煤气与热力，2004，24(4)．
【5】柳红卫．城市天然气管道半定量风险评估方法研究【J】．中国安全生产科学技术，2006，2(3)：96-100．
【6】肖辉．海底管线关于拖网作业的定量风险评估ID】．天津大学硕士论文，天津大学，2005。
Risk-based Assessment Method for Submarine Pipeline
ZHAO Dong-yan啦，YU Jian-xin91，WANG Con矿,LI Xiu-fens，2
《1．Key Laboratory ofHarbor and Ocean Engmeeffng ofMinistry o[Edueation and Tianjin City，CoHege of Civil Engineeffng,TianjiIl
University,Tianjin 300072,China；2．China Offshore Oil Engineeffng Corporation，Tianiin 300451，china)
Abstract：Submarine pipeline Call be regarded鹊a system of complex technique．hiSh safety requirement and severe environmenL
which lnakL治it full of hazards from initial design to final operation．Considering the characteristics of the submarine pipeline，the risk
assessment method should be a comprehensive approach that combines the theoretical analyses and the engineering experiences．
Based on the failure analysis of the submarine pipeline，together with the risk assessment procedures and risk level classification，the
risk of all existed gas transmission pipeline is evaluated．
Key words：submarine pipeline；risk assessment；failure；ALARP

网友评论 more

特种设备论文最新内容

05-04