海底管道完整性管理技术及其应用

海底管道完整性管理技术及其应用

【摘要】海底管道在我国海洋油气资源开发活动中发展迅速，成为海上油气田的生命线。作为连接海洋平台，海上储油设施及陆地终端的主动脉，其安全和通畅是保证海洋石油顺利开采的重要基础。但是由于各种因素的影响，海底管道服役期间环境恶劣，检修维护的难度很大，为了保障海底管道的安全运行，需要从设计、建造、运行的全过程中，融入管道完整性的管理。本文针对海底管道的运行要求和环境特点出发，分析影响海底管道完整性管理的因素，阐述相关对策，介绍具体案例，为海底管道的完整性管理提供借鉴。

【关键词】海底管道完整性管理全寿命安全

1 前言

随着我国海洋油气资源开发的快速发展，海底管道已经成为海上油气集输的重要方式。海底管道技术总的发展趋势是超远距离传输（最长已达1200公里）、超深水深和超大直径，工作温度和内压不断突破记录。从世界范围来看，海底管道具有投资巨大、技术难度高、运行风险大的显著特点，是海洋油气开发资源中最具挑战性的技术环节之一。经过最近几十年的发展，我国海底管道的总里程已超过3000公里，并在迅速增加。海底管道的自然环境与陆上油气管道相比，更加复杂恶劣，对其监测、维护维修的难度更大，一旦发生事故，其抢修的难度非常大，不但会造成巨大的直接经济损失，还会给海洋环境造成巨大的污染。

管道完整性管理技术起源于20世纪70年代初。鉴于当时欧美等工业发达国家的油气长输管道逐渐进去老龄期，安全事故频发，给社会与环境造成巨大损失，美国率先通过借鉴经济学和航空等工业领域中的风险分析技术对油气管道实施风险管理，以期最大限度地减少油气管道的事故发生率，并尽可能的延长管道的使用寿命，合理的分配有限的管道维护费用，逐步形成了管道完整性管理的法律法规、标准规范和系统的完整性管理模式。

管道完整性管理是一种以预防为主的管理模式。管道管理者通过针对管道面临的风险因素进行识别和评价，实施各种有针对性的风险隐患减缓措施，将风险控制在合理、可接受的范围内，从而使管道始终处于安全可控的服役状态，达到减少事故并经济合理地保证管道安全运行的目的。我国的油气管道完整性管理始于20世纪末，经过不断地研究、运用与发展，目前已形成了包括数据采集、高后果区识别、风险评价、完整性评价、维修维护和效能评价等六步循环的完整性管理方法及其核心支持技术。然而，仍然有一些瓶颈制约着我国油气管道的整体发展和完整性管理，如标准体系的建立、管理人员职业素质等因素。本文从影响管道完整性管理的因素、实施策略和蓬莱19-3海底管道完整性管理实践等三个方面来探讨管道完整性管理技术，为海底管道的完整性管理提供参考。

2 影响海底管道完整性管理的主要因素

随着海底管道业务的快速增长，其管理难度也在不断加大，主要面临老管道缺陷多、新管道地质灾害频发、第三方施工损害严重等

问题，安全生产压力巨大。在各大公司全面推行管道完整性的过程中，发现在工程前期、运行期的关键技术储备、设计和施工标准以及从业人员的素质还不够等问题不能满足日益发展的管道需求，只有解决好这些问题，才能真正确保管道本质安全。

2.1 “天灾”

所谓天灾主要是指自然环境因素和管道腐蚀等对海底管道造的影响。

2.1.1自然环境因素

海水的流动冲击，海底泥砂流动，地震灾害等对管道的安全运行有着较大的影响。流体在海底油气管道两侧绕流时，会在海底油气管道后面形成漩涡脱落，漩涡脱落对海底油气管道有一定频率的动力作用，当漩涡脱落的激振频率与海底油气管道的固有频率接近时，海底油气管道就会发生强烈振动，这种现象称之为涡流激振，它是引起管道失效的重要原因。由于海底的凹凸不平，以及各种冲刷、水蚀及海床运动，海底油气管道可能出现自由悬跨。由于海底洋流、泥砂等的流动具有很大的不确定性，对其地质情况变化的监测、评估难度非常大。

2.1.2腐蚀因素

海底油气管道腐蚀也是造成海底油气管道失效的重要原因。海底管道作为典型的焊接结构，焊接过程常常使焊接接头的组织性能劣化及产生缺陷，而此处应力集中较为显著，从而埋下隐患。管道腐蚀因素又分为内外两方面。管内介质的腐蚀性强弱以及管道内部防

腐措施的采取等属于内腐蚀。阴极保护、外防腐层质量、海底土壤腐蚀性、电流干扰、应力腐蚀等属于外腐蚀。对于外腐蚀，目前防腐和保温工作有合并的趋势，选取合适的防腐和保温对于管道的寿命有很大的影响。

2.2 “人祸”

所谓“人祸”主要是指一些关键技术储备、工程标准不够，专业管理人员不足的问题。

2.2.1关键技术储备问题

一些关键技术国内缺少相关经验。如高强钢焊接技术、高寒冻土管道运维技术、安全预警技术等等方面的经验仍需要大量的积累和完善。

2.2.2工程标准问题

目前在设计施工的过程中，使用的多项标准或技术指标落后，要求偏低，已经不满足社会对于安全的要求。如环焊缝的焊接缺少对焊缝处材料冲击功的关键指标的要求，一般的设计文件中要求都偏低；地质灾害设防标准低；管道数据采集、验收准确性标准等方面都缺少较为严格的工程标准。

2.2.3管道施工质量

管道制造的过程中管材内部和表面的缺陷、焊缝缺陷、制管偏差等原因影响管材的质量。施工因素有管道的铺设、焊接、补口、检验、回填、试压、检测、施工人员素质等。

2.2.4管理人员不足

由于风险评估相关经验不足，很多管道管理者未提前制定应对措施，使得总是被动应对，提高从业人员的完整性管理专业技术水平亟待解决。

3 实施策略

管道完整性技术与管理理念较新，实施起来，如果没有技术、人员等基础则无法正常实施。因此，搭建系统的技术储备体系、人才机制和标准系统是实施完整性管理的基础。

3.1 建立海底管道完整性管理体系

从运行的本质安全需求，分析管道存在的风险，提出系统需要解决的难题。目前国内建立的管道完整性管理主要是基于陆上油气管道，对于海上油气管道的完整性研究还处于初级阶段，所以应根据海底油气管道运行要求和失效特点，建立面向海底油气管道全生命周期的完整性管理体系。所谓全生命周期包括管道设计、建设、运营、修复、报废拆除等各个环节，引进国外海底油气管道的管理模式，取长补短，建立一套适合于自身的管道完整性管理体系。

3.2 促进从业人员的职业化发展

海底管道完整性管理，是一套跨学科的系统工程。它所涉及的内容广泛，不仅涵盖自然科学与工程技术，还囊括政策、法律、经济、管理等社会科学。近年来，管道公司正在推动管道完整性管理资质培训与取证工作，确定科学合理的资质要求，完善培训和取证体系是管道行业应考虑的问题，只有解决人员的资质问题，才能提高管道建设和运维水平。