摘　要：海底管道系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜、安全性要求高、環(huán)境多變，從管道全生命周期考慮，始終存在各種風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到海底管道的這一特點(diǎn)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法應(yīng)該既要考慮理論分析又要重視工程設(shè)計(jì)的多方面、多層次的綜合性評(píng)價(jià)方法。海底管道安全狀況取決于事故可能性和后果嚴(yán)重度兩方面?；谶@一理論，本文從分析海底管道失效因素入手，重點(diǎn)研究了海底管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的流程和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分方法，為海底管道完整性管理提供了一種評(píng)價(jià)方法。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)  海底管道  失效  風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程

1、引言

海底管道是海上油氣集輸?shù)闹饕侄?，是海洋石油的生命線(xiàn)。自1954年美國(guó)Brown&Root海洋工程公司在墨西哥灣鋪設(shè)第一條海底管道以來(lái)，在近半個(gè)世紀(jì)里，世界各國(guó)在全球各個(gè)海域已鋪設(shè)了大量海底管線(xiàn)。海底管線(xiàn)已經(jīng)成為海上油氣田油氣傳輸?shù)闹饕绞健?span lang="EN-US">

我國(guó)從20世紀(jì)80年代起步至今，在渤海、東海及南海海域已經(jīng)建成了40多個(gè)油氣田，各種規(guī)格的海底管道約二百多條。海底管道鋪設(shè)總量超過(guò)5000公里。

海底管道與陸上管道的服役條件有很大的差異。海底管線(xiàn)受自重、管內(nèi)介質(zhì)、設(shè)計(jì)內(nèi)壓、外水壓以及還流特點(diǎn)等因素影響。海底管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大、失效概率高。據(jù)美國(guó)MMS對(duì)墨西哥灣1967—l987年間海底管道失效事故統(tǒng)計(jì)，在這20年間，共發(fā)生海底管道失效事故690例。由此可見(jiàn)海底管道發(fā)生失效事故是比較頻繁的。為了有效控制失效事故，在管道失效前采取措施，對(duì)海底管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究是非常重要的。

2、海底管道失效原因

海底管道失效原因可以分為：腐蝕、第三方活動(dòng)、材料焊接、結(jié)構(gòu)缺陷、自然力、誤操作等原因。

海底管道因海床運(yùn)動(dòng)而發(fā)生破壞，實(shí)際上是海流—管道—外力三方面相互作用的結(jié)果。砂質(zhì)海床在波流沖刷作用下會(huì)發(fā)生淘蝕，粉砂或細(xì)砂質(zhì)海床在風(fēng)暴潮和地震作用下容易發(fā)生液化，淤泥質(zhì)海床存在很大的流變性，當(dāng)海底管道鋪設(shè)在這些性質(zhì)不穩(wěn)定海床上時(shí)，很可能由于海床塌陷、滑動(dòng)、沖蝕而發(fā)生強(qiáng)度或變形破壞。

在很多情況下海底管道失效都是由上述各種原因中的幾種共同作用引起的，其主要破壞原因與海底管道運(yùn)行年限和運(yùn)行環(huán)境密切相關(guān)。對(duì)于已長(zhǎng)期服役的海底管道。腐蝕和管道附件老化可能是導(dǎo)致其失效的主要原因；對(duì)于鋪設(shè)在砂質(zhì)海床上的海底管道，波流沖刷或海床運(yùn)動(dòng)可能是其破壞的主要原因；而鋪設(shè)在漁業(yè)活動(dòng)區(qū)內(nèi)的海底管道受到漁網(wǎng)拖掛和船錨撞擊破壞的可能性更大一些。

3、管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是在保證管道安全運(yùn)行的前提下實(shí)現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益的必要手段，是實(shí)現(xiàn)管道從安全管理向風(fēng)險(xiǎn)管理，從經(jīng)驗(yàn)管理向科學(xué)管理進(jìn)行過(guò)渡的重要技術(shù)。評(píng)估管道系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)狀況即對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。評(píng)估應(yīng)該包括管道及管道附屬件整個(gè)壽命期。

3．1管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法分類(lèi)

管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可使用定性、半定量或定量的方法進(jìn)行。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、管道運(yùn)行數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)等應(yīng)作為評(píng)估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控和完整性管理的基礎(chǔ)。因此，對(duì)管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)狀況評(píng)價(jià)后必須進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。即完成運(yùn)行期管道風(fēng)險(xiǎn)狀況評(píng)估后，給出一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)劃分的標(biāo)準(zhǔn)，把不同風(fēng)險(xiǎn)狀況的管道進(jìn)行歸類(lèi)。

3．2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程

按照風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程確定風(fēng)險(xiǎn)水平，一般按照定義設(shè)備范圍、危險(xiǎn)識(shí)別、數(shù)據(jù)收集、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算等幾步驟進(jìn)行，如圖l所示。危險(xiǎn)辨識(shí)對(duì)海底管道系統(tǒng)在運(yùn)行期間存在的潛在危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析。

3．3海管風(fēng)險(xiǎn)威脅因素的確定

盡管危險(xiǎn)辨識(shí)不能為風(fēng)險(xiǎn)決策直接提供信息，但仍然是風(fēng)險(xiǎn)分析的關(guān)鍵步驟。有時(shí)危險(xiǎn)辨識(shí)分析能采用結(jié)構(gòu)技巧進(jìn)行分析，有時(shí)危險(xiǎn)辨識(shí)則不是系統(tǒng)地進(jìn)行分析，而著重分析一些可能發(fā)生的危險(xiǎn)。對(duì)于運(yùn)行期管道，主要對(duì)影響管道壽命和管道運(yùn)行安全的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。

確定海管風(fēng)險(xiǎn)的主要威脅因素是配置風(fēng)險(xiǎn)模型的重要條件。美國(guó)墨西哥灣海管的事故分析和結(jié)論能夠提供參考借鑒。根據(jù)對(duì)近年來(lái)對(duì)墨西哥灣海管泄漏事故的分析有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

最大威脅因素是腐蝕，其中，內(nèi)腐蝕是外腐蝕的4倍。腐蝕所引起的事故占近40％，是排在其后其他三種因素的總和。而且，腐蝕造成的事故較為嚴(yán)重。由腐蝕造成的事故中，67％的海管和幾乎所有的接入管都導(dǎo)致了管道關(guān)閉運(yùn)營(yíng)。

第二大事故原因是自然災(zāi)害，其中，颶風(fēng)，海底滑坡和沖刷位列前三位。

第三大事故原因是第三方及外在影響，包括拖錨(anchor drag)，拖撈(trawling)，自升平臺(tái)裝備，施工活動(dòng)，墜落物體等等。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)施過(guò)程中，需要收集以往海管泄漏事故的資料，分析事故原因，找到主要威脅因子。確定各個(gè)威脅因子在模型中的權(quán)重調(diào)整參數(shù)。

3．4風(fēng)險(xiǎn)因素及事故后果

事故發(fā)生的頻率通?？筛鶕?jù)已有事故發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行估計(jì)，也可以通過(guò)理論模型進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。

3．4．1經(jīng)驗(yàn)評(píng)估

通過(guò)對(duì)海底管道現(xiàn)狀的分析，可以用以下因素作為海底管道風(fēng)險(xiǎn)劃分的主要參數(shù)，參見(jiàn)圖2和圖3，其因素項(xiàng)和權(quán)重值可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。

后果的估計(jì)應(yīng)該根據(jù)研究目標(biāo)和研究范圍確定。通常，后果表述為人員受傷亡的數(shù)量，介質(zhì)泄漏的程度。這些估計(jì)要考慮到地理和人口分布狀況，以及可能的減緩后果的因素。一般情況下，簡(jiǎn)單的考慮介質(zhì)泄漏可以作為評(píng)估決策的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)管道造成的潛在破壞后果需要從經(jīng)濟(jì)損失、人員安全和環(huán)境影響三個(gè)方面考慮。

3．4．2軟件計(jì)算

通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)軟件，可以將風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式寫(xiě)入軟件，軟件可以在輸入必要數(shù)據(jù)后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算；在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算之前，還要完成講管道按照不同屬性劃分為多個(gè)管段，每相鄰兩個(gè)管道必有一個(gè)屬性不同。

最終，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算軟件，也可以計(jì)算失效可能性指數(shù)和泄露后果指數(shù)。

3．5風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)矩陣

針對(duì)海底管道識(shí)別的失效模式，采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣，基于半定量肯特打分法進(jìn)行第三方破壞、腐蝕與沖蝕、結(jié)構(gòu)失效、自然災(zāi)害以及誤操作的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，根據(jù)不同失效模式發(fā)生的可能性和失效后果，從安全、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)損失、維修成本、聲譽(yù)等方面確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)大小評(píng)判矩陣見(jiàn)下圖。

風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別定義見(jiàn)下圖。

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣結(jié)果，定義相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，風(fēng)險(xiǎn)控制措施應(yīng)包括管理制度、崗位職責(zé)、應(yīng)急預(yù)案或應(yīng)急計(jì)劃、改進(jìn)方案或技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。

4、結(jié)束語(yǔ)

在目前現(xiàn)有技術(shù)和數(shù)據(jù)條件下，采用定性、半定量或定量的方法可以進(jìn)行海底管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。實(shí)例分析結(jié)果所表明的管道風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別都是基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料，然而隨著時(shí)間的推移，海底管道狀況發(fā)生改變，海底管道操作者或風(fēng)險(xiǎn)管理人員，可根據(jù)最新掌握的數(shù)據(jù)資料，按上述方法自己進(jìn)行具體管道的風(fēng)險(xiǎn)劃分。

參考文獻(xiàn)：

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[2]金偉良，張恩勇，邵劍文等．海底管道失效原因分析及其對(duì)策[J]．科技通報(bào)，2004

本文作者：王增國(guó)

作者單位：中海石油(中國(guó))有限公司