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

關(guān)鍵詞：風險評價  海底管道  失效  風險評價流程

1、引言

海底管道是海上油氣集輸?shù)闹饕侄危呛Ｑ笫偷纳€。自1954年美國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，在近半個世紀里，世界各國在全球各個海域已鋪設(shè)了大量海底管線。海底管線已經(jīng)成為海上油氣田油氣傳輸?shù)闹饕绞健?span lang="EN-US">

我國從20世紀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。海底管線受自重、管內(nèi)介質(zhì)、設(shè)計內(nèi)壓、外水壓以及還流特點等因素影響。海底管道運行風險大、失效概率高。據(jù)美國MMS對墨西哥灣1967—l987年間海底管道失效事故統(tǒng)計，在這20年間，共發(fā)生海底管道失效事故690例。由此可見海底管道發(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，對海底管道進行風險評價研究是非常重要的。

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、材料焊接、結(jié)構(gòu)缺陷、自然力、誤操作等原因。

海底管道因海床運動而發(fā)生破壞，實際上是海流—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發(fā)生淘蝕，粉砂或細砂質(zhì)海床在風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，當海底管道鋪設(shè)在這些性質(zhì)不穩(wěn)定海床上時，很可能由于海床塌陷、滑動、沖蝕而發(fā)生強度或變形破壞。

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行年限和運行環(huán)境密切相關(guān)。對于已長期服役的海底管道。腐蝕和管道附件老化可能是導致其失效的主要原因；對于鋪設(shè)在砂質(zhì)海床上的海底管道，波流沖刷或海床運動可能是其破壞的主要原因；而鋪設(shè)在漁業(yè)活動區(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、管道風險評價

管道風險評價是在保證管道安全運行的前提下實現(xiàn)最大經(jīng)濟效益的必要手段，是實現(xiàn)管道從安全管理向風險管理，從經(jīng)驗管理向科學管理進行過渡的重要技術(shù)。評估管道系統(tǒng)的風險狀況即對管道系統(tǒng)進行危險辨識和風險評價。評估應(yīng)該包括管道及管道附屬件整個壽命期。

3．1管道風險評價方法分類

管道的風險評價可使用定性、半定量或定量的方法進行。設(shè)計數(shù)據(jù)、管道運行數(shù)據(jù)及檢測數(shù)據(jù)等應(yīng)作為評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。風險評價是進行檢測、監(jiān)控和完整性管理的基礎(chǔ)。因此，對管道進行風險狀況評價后必須進行風險等級劃分。即完成運行期管道風險狀況評估后，給出一個風險劃分的標準，把不同風險狀況的管道進行歸類。

3．2風險評價流程

按照風險評價過程確定風險水平，一般按照定義設(shè)備范圍、危險識別、數(shù)據(jù)收集、風險計算等幾步驟進行，如圖l所示。危險辨識對海底管道系統(tǒng)在運行期間存在的潛在危險因素進行分析。

3．3海管風險威脅因素的確定

盡管危險辨識不能為風險決策直接提供信息，但仍然是風險分析的關(guān)鍵步驟。有時危險辨識分析能采用結(jié)構(gòu)技巧進行分析，有時危險辨識則不是系統(tǒng)地進行分析，而著重分析一些可能發(fā)生的危險。對于運行期管道，主要對影響管道壽命和管道運行安全的風險進行分析。

確定海管風險的主要威脅因素是配置風險模型的重要條件。美國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)對近年來對墨西哥灣海管泄漏事故的分析有以下幾個特點：

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致了管道關(guān)閉運營。

第二大事故原因是自然災(zāi)害，其中，颶風，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)，自升平臺裝備，施工活動，墜落物體等等。

風險評價實施過程中，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。確定各個威脅因子在模型中的權(quán)重調(diào)整參數(shù)。

3．4風險因素及事故后果

事故發(fā)生的頻率通常可根據(jù)已有事故發(fā)生的經(jīng)驗來進行估計，也可以通過理論模型進行詳細的計算。

3．4．1經(jīng)驗評估

通過對海底管道現(xiàn)狀的分析，可以用以下因素作為海底管道風險劃分的主要參數(shù)，參見圖2和圖3，其因素項和權(quán)重值可根據(jù)具體情況進行調(diào)整。

后果的估計應(yīng)該根據(jù)研究目標和研究范圍確定。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，簡單的考慮介質(zhì)泄漏可以作為評估決策的標準。對管道造成的潛在破壞后果需要從經(jīng)濟損失、人員安全和環(huán)境影響三個方面考慮。

3．4．2軟件計算

通過計算機輔助系統(tǒng)軟件，可以將風險計算公式寫入軟件，軟件可以在輸入必要數(shù)據(jù)后自動實現(xiàn)風險的計算；在進行風險計算之前，還要完成講管道按照不同屬性劃分為多個管段，每相鄰兩個管道必有一個屬性不同。

最終，通過風險計算軟件，也可以計算失效可能性指數(shù)和泄露后果指數(shù)。

3．5風險評價矩陣

針對海底管道識別的失效模式，采用風險矩陣，基于半定量肯特打分法進行第三方破壞、腐蝕與沖蝕、結(jié)構(gòu)失效、自然災(zāi)害以及誤操作的風險評價，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)濟損失、維修成本、聲譽等方面確定風險等級。風險大小評判矩陣見下圖。

風險級別定義見下圖。

根據(jù)風險矩陣結(jié)果，定義相應(yīng)的風險控制措施，風險控制措施應(yīng)包括管理制度、崗位職責、應(yīng)急預(yù)案或應(yīng)急計劃、改進方案或技術(shù)，以實現(xiàn)對設(shè)備設(shè)施風險的有效控制。

4、結(jié)束語

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行海底管道的風險評估。實例分析結(jié)果所表明的管道風險級別都是基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料，然而隨著時間的推移，海底管道狀況發(fā)生改變，海底管道操作者或風險管理人員，可根據(jù)最新掌握的數(shù)據(jù)資料，按上述方法自己進行具體管道的風險劃分。

參考文獻：

[1]W．Kent Muhlbauer，管道風險管理手冊(第二版)．中國石化出版社，2005，

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

本文作者：王增國

作者單位：中海石油(中國)有限公司