鄒穎 周晶大連理工大學城市學院大連理工大學

深水海底管線的全壽命風險分析與安全預警管理

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深水海底管線的全壽命風險分析，需要考慮管線的全壽命各個階段，根據(jù)設備可靠性原則，深水海底管線運行全壽命周期分為磨損期、穩(wěn)定期、衰老期，在此基礎上建立深水海底管線全壽命風險分析指標體系。提出了深水海底管線全壽命風險分析流程，建立了深水海底管線風險分析方法模型，并對其風險分析實時過程和風險后果等級進行界定。采用ALARP風險評判原則，提出基于風險的安全預警模型，使其更加符合深水海底管線風險分析和安全預警管理需求。

海底管線；全壽命；風險分析；預警模型

1 深水海底管線的全壽命風險分析

要分析管道風險及其安全性就需要考慮管線的全壽命各個階段，根據(jù)設備可靠性原則，深水海底管線運行全壽命周期分為磨損期、穩(wěn)定期、衰老期[1]，具體風險曲線情況如圖1所示。

圖1 深水海底管線全壽命周期風險變化曲線

1.1 深水海底管線風險分析流程

按照風險分析一般流程，選擇統(tǒng)計法和專家論證法對深水海底管線風險進行分析[2]，從風險系統(tǒng)劃分危險辨識、頻率評估、引起后果評估、風險認定及措施五個步驟，具體風險分析如圖2所示。

圖2 深水海底管線風險分析流程

危險辨識主要是辨識、判斷管線存在的潛在危險影響因素，進而確定管線風險指標，根據(jù)風險影響因素指標可以用合適的風險評價方法對管線風險情況進行評估分析。由于深海管線特殊的環(huán)境沒法在現(xiàn)場測量檢查其運行情況，所以選擇資料分析和專家論證法對其運行情況進行分析評估，得出管線可能存在的危險程度和主要影響因素，進而采取對應措施。

1.2 深水海底管線的風險因素

從引起事故的概率和事故后果嚴重程度對風險影響因素進行分析，導致管線失效的概率因素主要有第三方破壞、腐蝕、設計、誤操作四個方面[3]，它們包含管線運行全壽命周期，后果嚴重程度主要從泄漏后果進行分析。通過對深水海底管線歷史資料、事故分析統(tǒng)計、專家討論進行匯總，得出深水海底管線風險影響指標體系，如表1所示.

1.3 海底管線風險分析方法

根據(jù)已建立的深水海底管線風險指標體系進行風險評析，即完成管線風險評估的過程。在此之前先從風險指標因素分析管線失效事故后果，主要包括：①管道腐蝕穿孔泄漏；②管線破壞開裂；③由于深水海底壓力、水沖擊等原因導致管道大面積斷裂破壞，原油瞬間出現(xiàn)大量泄漏的事故[4]。

根據(jù)上述深水海底可能發(fā)生的風險事故后果，對風險指標進行分析，將每一項指標因素的影響程度分為：I級/輕微、II級/較輕微、III級/一般、IV級/較嚴重、V級/嚴重，每個等級對管線風險的影響程度不同，由風險評估分析認定指標因素，根據(jù)其對管線風險影響情況分為1～5分，如表2所示。

充分利用管線設計、安裝、運行、歷史記錄等檔案材料，采取專家打分對其全壽命階段的各個風險指標因素進行分析，判斷其每一項指標的現(xiàn)狀及其對系統(tǒng)風險的影響情況，將打分折算成百分制，形成風險等級評價標準，如表3所示。

表1 深水海底管線風險影響指標體系

表2 風險指標因素評估等級及分數(shù)

表3 深水海底全壽命風險等級

根據(jù)上述專家打分評估法分析深水海底管線風險大小，根據(jù)風險結果采取相應的措施，檢測管線存在隱患的部位，對其進行維修監(jiān)測，確保深水海底管線安全運行。

2 深水海底管線安全預警管理

在深水海底全壽命風險分析的基礎上，根據(jù)深水海底管線運行實際情況，提出基于風險的深水海底管線安全預警模型。

基于風險的安全預警模型主要采用ALARP原則作為深水海底管線風險預警的標準，ALARP原則一般用倒三角三區(qū)域標準圖表示，將風險劃分為不可接受區(qū)、ALARP區(qū)、可接受區(qū)三種。在深水海底管線運行高安全需求的基礎上，對ALARP分析方法進行改進：保留ALARP原則本質意義及風險接受上下限準則，在風險等級三區(qū)域劃分的基礎上進一步細化，使其更加符合深水海底管線風險分析和安全預警管理需求?；陲L險的安全預警ALARP原則如圖3所示。

根據(jù)建立的深水海底管線全壽命風險分析模型，按照ALARP判定原則圖，風險由高到低分別為不可接受風險、ALARP區(qū)、可接受風險、可忽略風險，對應于風險結果中風險等級的V級和IV級、III級、II級、I級。由此，提出基于風險的安全預警模型為：當風險分析結果達到安全預警線并在其上方區(qū)域時，管線風險開始安全預警，提醒風險過高需要及時采取相應措施進行風險控制或降低；當風險分析結果達到安全報警線并在其上方區(qū)域時，管線風險開始安全報警，此時風險以達到不可接受緊急狀態(tài)，需要迅速采取對應措施進行解決，避免泄漏時事故發(fā)生。

圖3 深水海底管線風險預警ALARP判定原則

3 結論

（1）將深水海底管線全壽命分為磨損期、穩(wěn)定期、衰老期，在此基礎上建立深水海底管線全壽命風險分析指標體系。

（2）提出了深水海底管線全壽命風險分析流程，建立了深水海底管線風險分析方法模型，并對其風險分析實時過程和風險后果等級進行界定。

（3）采用ALARP風險評判原則，提出基于風險的安全預警模型，使其更加符合深水海底管線風險分析和安全預警管理需求。

[1]周晶，馮新，李昕．海底管線全壽命安全運行的關鍵問題研究[J]．工程力學，2011，28（12）：97-109．

[2]趙冬巖，余建星，王琮．基于風險的海底管道安全評估方法研究[J]．海洋技術，2010，29（3）：56-60．

[3]蘇偉征，冀秀邦，程艷超．海底管道失效原因分析及其對策[J]．化工管理，2013，（1）：62-63．

[4]劉國強．埕島油田海底管線安全策略探討[J]．安全，2014，（6）：2-6．

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.004