趙東紅

（中海油（天津）管道工程技術(shù)有限公司，天津 300450）

1 管道完整性管理及技術(shù)完整性發(fā)展現(xiàn)狀

管道完整性管理可以有效降低管道風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本、提升本質(zhì)安全水平[1]，在管道運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，自20 世紀(jì)末開(kāi)始在我國(guó)管道領(lǐng)域蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。國(guó)家能源局陸續(xù)批準(zhǔn)發(fā)布SY/T 6621—2016《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理》[2]、SY/T 6648—2016《輸油管道完整性管理規(guī)范》[3]、SY/T 7342—2016《海底管道系統(tǒng)完整性管理推薦作法》[4]、SY/T 7380—2017《輸氣管道高后果區(qū)完整性管理規(guī)范》[5]、SY/T 7472—2020《油氣管道完整性管理等級(jí)評(píng)估規(guī)范》[6]。2016 年3 月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)發(fā)布的GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》[7]強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)施，標(biāo)志著管道完整性工作從企業(yè)自發(fā)行為上升至行業(yè)和國(guó)家層面開(kāi)始規(guī)范管理。

中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)海油”）研究確定設(shè)備設(shè)施完整性管理內(nèi)容，包括管理完整性、技術(shù)完整性、經(jīng)濟(jì)完整性和全生命周期管理[8]，將組織機(jī)構(gòu)、管理隊(duì)伍、管理體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、審核工具、信息系統(tǒng)和管理文化作為管理基礎(chǔ)歸為管理完整性，將經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中涉及的經(jīng)濟(jì)完整性模型、實(shí)物資產(chǎn)狀態(tài)、全生命周期成本和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)管理納入經(jīng)濟(jì)完整性，從技術(shù)保障角度按照動(dòng)、靜、電儀、工藝系統(tǒng)和管道劃分為5 個(gè)方面納入技術(shù)完整性，通過(guò)3 個(gè)完整性在全生命周期內(nèi)對(duì)設(shè)備設(shè)施實(shí)現(xiàn)全過(guò)程管理。目前，中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司已搭建完成完整性管理體系與技術(shù)完整性實(shí)施指南在管道板塊試點(diǎn)，并取得了良好效果[8]，中海油能源發(fā)展股份有限公司發(fā)布的Q/HSHF HY037—2020《設(shè)備設(shè)施技術(shù)完整性要求》[9]包括管道技術(shù)完整性實(shí)施的內(nèi)容和要求，但均側(cè)重陸上管道，因此需要對(duì)海底管道在技術(shù)完整性工作進(jìn)行進(jìn)一步的研究與完善。

2 技術(shù)完整性管理實(shí)施

在役海底管道技術(shù)完整性實(shí)施流程如圖1 所示。

圖1 在役海底管道技術(shù)完整性實(shí)施流程

2.1 數(shù)據(jù)收集、分析與整合

在役海底管道數(shù)據(jù)采集、分析和整合的內(nèi)容包括管道靜態(tài)數(shù)據(jù)和運(yùn)行維護(hù)階段動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)包括管道屬性數(shù)據(jù)、地質(zhì)地貌數(shù)據(jù)、環(huán)境條件數(shù)據(jù)等，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括管道介質(zhì)性質(zhì)數(shù)據(jù)，化學(xué)藥劑數(shù)據(jù)，腐蝕老化、在位狀態(tài)和運(yùn)行工況等監(jiān)（檢）測(cè)數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)、清管數(shù)據(jù)、打壓數(shù)據(jù)、管件與閥門數(shù)據(jù)等。

2.2 高后果區(qū)識(shí)別

《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》僅對(duì)陸上鋼制管道明確了輸油管道、輸氣管道、特定場(chǎng)所高后果區(qū)識(shí)別準(zhǔn)則，并要求定期審核管道完整性管理方案。針對(duì)海底管道，中國(guó)海油于2015 年發(fā)布Q/HS 2091—2015《鋼制海底管道完整性管理規(guī)范》[10]，明確了輸氣、輸油和混輸?shù)群５坠艿赖母吆蠊麉^(qū)識(shí)別準(zhǔn)則，并要求根據(jù)高后果區(qū)類型和級(jí)別制定針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案與巡視方案。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估步驟包括確定評(píng)估對(duì)象、風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別、數(shù)據(jù)采集與管段劃分、失效可能性分析、失效后果分析、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定和提出風(fēng)險(xiǎn)消減措施建議（圖2）。GB/T 27921—2011《風(fēng)險(xiǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)》[11]附錄B 給出了包含頭腦風(fēng)暴法在內(nèi)的32 種評(píng)估技術(shù)，對(duì)海底管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)可采用一種或多種方法，適用的方法包括但不限風(fēng)險(xiǎn)矩陣法、危險(xiǎn)源辨識(shí)（HAZID）、危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（QRA）、預(yù)先危險(xiǎn)性分析（PHA）、安全檢查表（SCL）、作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析（LEC）、基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）等。查閱《海底管道系統(tǒng)完整性管理推薦作法》（等同采用2015 年版DNV-RP-F116），采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣的方法對(duì)海底管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并給出了第三方破壞（涉及拖網(wǎng)、拋錨、落物和船舶撞擊立管）、腐蝕、結(jié)構(gòu)損傷、穩(wěn)定性、自由懸跨的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程。當(dāng)管道出現(xiàn)涉及法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和相關(guān)要求發(fā)生變化、運(yùn)行環(huán)境/條件發(fā)生變化、進(jìn)行工程改造、檢/監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)分析識(shí)別有疏漏、發(fā)生事故等情形時(shí)，需重新進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

圖2 在役海底管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)施流程

2.4 檢測(cè)監(jiān)測(cè)

為收集海底管道運(yùn)行數(shù)據(jù)并掌握管道狀態(tài)數(shù)據(jù)需對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)監(jiān)測(cè)，查閱《海底管道系統(tǒng)完整性管理推薦作法》，目前企業(yè)常用的檢測(cè)方法包括內(nèi)檢測(cè)、外檢測(cè)和監(jiān)測(cè)。其中，外檢測(cè)借助ROV 或ROTV（遙控?zé)o人潛水器）、牽引魚(yú)、無(wú)線水下工具和自動(dòng)水下工具、潛水員等外部載體，利用視覺(jué)/錄像機(jī)/照相機(jī)、側(cè)掃聲吶、多波束測(cè)深儀、截面模擬器、管道跟蹤器等檢測(cè)工具，根據(jù)海底管道風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果、外檢測(cè)載體速度、攜帶探測(cè)器能力、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度等要求進(jìn)行選擇；內(nèi)檢測(cè)一般利用智能球進(jìn)行在線檢測(cè)，主要利用漏磁、超聲、激光光學(xué)檢測(cè)、定位球、測(cè)徑板等，通過(guò)腐蝕掛片、電阻監(jiān)測(cè)、沙/磨蝕監(jiān)測(cè)、生物監(jiān)測(cè)和海流振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2.5 完整性評(píng)估

當(dāng)海底管道觀測(cè)或監(jiān)檢測(cè)到潛在的不可接受的損傷/異常時(shí)，應(yīng)進(jìn)行完整性評(píng)估。查閱《海底管道系統(tǒng)完整性管理推薦作法》，完整性評(píng)估劃分為腐蝕評(píng)估（內(nèi)、外腐蝕）和機(jī)械性能評(píng)估，其中機(jī)械性能評(píng)估包括懸跨疲勞、位移導(dǎo)致的過(guò)載、第三方損傷導(dǎo)致的極限應(yīng)變。常見(jiàn)的損壞/異常完整性評(píng)價(jià)方法包括：

（1）金屬損失：參見(jiàn)DNV RP F101（油氣管道腐蝕評(píng)價(jià)推薦標(biāo)準(zhǔn)）、ASME B31.G（用于測(cè)定受腐蝕管道剩余強(qiáng)度的手冊(cè)）、PDAM（管道缺陷評(píng)價(jià)手冊(cè)）。

（2）凹坑：參見(jiàn)DNV OS F101（海底管線規(guī)范，明確凹坑深度可接受的臨界值）、DNV RP F113（管道修復(fù)）、DNV RP C203（疲勞）、ERPG/PDAM。

（3）裂紋：參見(jiàn)DNV OS F101（要求進(jìn)行詳細(xì)的ECA 分析），DNV RP F113，DNV RP C203，PDAM。

（4）劃痕：參見(jiàn)PDAM。

（5）自由懸跨：DNV RP F105（自由懸跨管道）、DNV RP C203（疲勞）。

（6）局部屈曲：參見(jiàn)DNV OS F101、DNV RP F113。

（7）整體屈曲：DNV RP F110（整體屈曲）。

（8）露管：參見(jiàn)DNV RP F107（管道保護(hù)）。

（9）位移：參見(jiàn)DNV RP F109（海床穩(wěn)定性）。

（10）防護(hù)層損傷：DNV RP F102（防護(hù)層修復(fù)）。

（11）陽(yáng)極損壞：DNV RP F103（陰極保護(hù)）。

對(duì)因存在變徑、閥門尺寸過(guò)大/過(guò)小、短徑管或斜接管、維修段管徑不一致、沒(méi)有永久的清管球發(fā)射器/接收器或不具備采用臨時(shí)清管球發(fā)射/接收器的可能性的不能清管，即不允許通過(guò)編制檢測(cè)工具進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)的管道，可以考慮采用外腐蝕直接評(píng)價(jià)（ECDA）、內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)（ICDA）和應(yīng)力腐蝕直接評(píng)價(jià)（SCCDA）方法。

2.6 風(fēng)險(xiǎn)消減與維修維護(hù)

查閱《海底管道系統(tǒng)完整性管理推薦作法》，海底管道風(fēng)險(xiǎn)消減措施包括減緩和干預(yù)兩種，在實(shí)際生產(chǎn)中典型的減緩措施包括限制操作參數(shù)（如控制操作壓力、入口溫度、流速等）、使用化學(xué)藥劑、清管；干預(yù)措施通常用來(lái)控制管道側(cè)向或隆起屈曲、穩(wěn)定性、懸跨等，包括堆石保護(hù)、防止第三方損壞（采用混凝土壓塊、灌漿袋、設(shè)置保護(hù)結(jié)構(gòu)和碎石覆蓋）和挖溝等。

在運(yùn)行過(guò)程中，可以根據(jù)管道損傷程度、管道材料、尺寸、損傷部位、受荷載情況、運(yùn)行壓力和溫度等選擇海底管道最適宜的維修維護(hù)方法。

（1）海底管道可能用到的維修方法包括：①通過(guò)焊機(jī)或機(jī)械連接器安裝新的管段等方式切除管道受損部分；②在管道外部安裝維修卡子進(jìn)行局部維修。

（2）對(duì)于泄漏的法蘭和組建的密封方法，有覆蓋法蘭的密封卡子、安裝新的組件、增加螺栓預(yù)緊力和替換墊圈等，可以根據(jù)管道受損傷的程度來(lái)確定管道采取臨時(shí)性或永久性的修復(fù)。

3 結(jié)論

海底管道是海洋石油設(shè)備設(shè)施管理的關(guān)鍵設(shè)施之一，對(duì)海洋石油生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)企業(yè)全面、系統(tǒng)梳理在役海底管道的技術(shù)完整性實(shí)施環(huán)節(jié)十分必要，在實(shí)施過(guò)程中還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下3 個(gè)問(wèn)題。

（1）根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，系統(tǒng)梳理管道運(yùn)營(yíng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在合規(guī)運(yùn)行的前提上不斷引入新技術(shù)和新方法，優(yōu)化工作方法或流程，提高海底管道完整性管理技術(shù)質(zhì)量。

（2）加強(qiáng)管道運(yùn)營(yíng)期間數(shù)據(jù)管理，明確采集要求，不斷提升數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，為管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、完整性評(píng)估等準(zhǔn)確診斷提供數(shù)據(jù)支持。

（3）建設(shè)或結(jié)合信息化管理系統(tǒng)和完整性審核/評(píng)價(jià)管理工具，提升海底管道完整性管理水平，從全生命周期角度降低成本。