魯小輝

(中國(guó)石化集團(tuán)公司安全監(jiān)管部，北京 100728)

0 前言

油氣管道安全、平穩(wěn)運(yùn)行是保障國(guó)家能源安全的重要前提，近年來管道完整性管理已逐漸成為全球范圍內(nèi)預(yù)防管道事故發(fā)生的主流手段[1-3]，以“防患未然”為原則，通過對(duì)油氣管道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)、報(bào)廢等環(huán)節(jié)實(shí)施全生命周期完整性管理，實(shí)現(xiàn)管道風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控和事故預(yù)防[4]。中國(guó)油氣管道完整性管理理念自2000年引進(jìn)以來已有20余年的發(fā)展歷史，逐漸從單純的運(yùn)行期管理擴(kuò)展至建設(shè)期、停用/報(bào)廢期，完成了時(shí)間維度的擴(kuò)展，形成了全生命周期完整性管理模式[5]。近年來，伴隨著我國(guó)油氣管道完整性管理工作的全面推廣，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也日益完善，基本形成了較為完備的油氣管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系。

截至2021年，中國(guó)石化所屬高含硫氣田共建有酸氣集輸管道約230.3 km，酸氣集輸管道最長(zhǎng)投用年限為12年。相較于長(zhǎng)輸管道和燃?xì)夤艿?，高含硫氣田酸氣集輸管道具有H2S含量高、管道并行交叉多、內(nèi)檢測(cè)受限、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)[6]，導(dǎo)致現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)存在高后果區(qū)識(shí)別方法不全面等諸多不適用性，完整性管理難度大大增加。為實(shí)現(xiàn)中國(guó)石化高含硫氣田快速、準(zhǔn)確、有效地開展酸氣集輸管道完整性管理工作，本文深入分析了中國(guó)石化現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系適用性及存在問題，為中國(guó)石化酸氣集輸管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)提供依據(jù)和建議。

1 中國(guó)石化高含硫氣田集輸管道風(fēng)險(xiǎn)分析

目前，中國(guó)石化高含硫氣田均分布于川東北地區(qū)，相對(duì)于長(zhǎng)輸管道、燃?xì)夤艿篮推渌蜌馓锛敼艿?，高含硫氣田酸氣集輸管道的運(yùn)行工況惡劣、外部環(huán)境復(fù)雜，發(fā)生管道失效導(dǎo)致H2S氣體泄漏傷人的風(fēng)險(xiǎn)高[7]，完整性管理難度大。

1.1 地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)

川東北地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，高含硫氣田所處區(qū)域地形復(fù)雜、溝壑縱橫，汛期降雨量大，易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，可能導(dǎo)致酸氣集輸管道發(fā)生斷裂。由于酸氣集輸管網(wǎng)所處地形復(fù)雜，致使管道日常巡檢、維護(hù)及事故應(yīng)急救援難度倍增。

1.2 管道腐蝕風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重

高含硫氣田原料氣中普遍含有H2S、CO2、單質(zhì)硫、地層水等具有較強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)，由于地形復(fù)雜，集輸管網(wǎng)高差大，導(dǎo)致在低洼處管道產(chǎn)生積液情況，易發(fā)生管壁內(nèi)腐蝕穿孔。同時(shí)，川東北地區(qū)空氣濕度高、地表層含水量大，易導(dǎo)致裸露在大氣的跨越管道和敷設(shè)于土壤層的埋地管道發(fā)生電化學(xué)外腐蝕。

1.3 第三方破壞風(fēng)險(xiǎn)高

川東北地區(qū)人口密集且相對(duì)集中，酸氣集輸管線布局分散，可能途經(jīng)農(nóng)田、村莊、道路等，面臨耕作挖掘、車輛碾壓、第三方施工等眾多管道破壞風(fēng)險(xiǎn)。

2 中國(guó)石化高含硫集輸管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

2.1 油氣管道完整性管理核心要素與體系框架

油氣管道完整性管理屬于綜合性的交叉學(xué)科，涉及材料、工藝、機(jī)械、自動(dòng)化、監(jiān)檢測(cè)等多個(gè)專業(yè)[8]。近年來，我國(guó)通過引進(jìn)、吸收、再創(chuàng)新的方式，逐步建立了相對(duì)完善的油氣管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)體系，明確了數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)消減與維修維護(hù)、效能評(píng)價(jià)的核心要素及六步循環(huán)法的工作流程，最終形成了包含技術(shù)要素、管理要素的油氣管道全生命周期完整性管理體系框架，如圖1所示。

2.2 國(guó)內(nèi)外油氣管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

油氣管道完整性管理的有效實(shí)施需要完善的標(biāo)準(zhǔn)體系作為技術(shù)依據(jù)及執(zhí)行指南。目前，國(guó)外眾多國(guó)家已經(jīng)發(fā)布油氣管道完整性標(biāo)準(zhǔn)并完成應(yīng)用推廣[9-11]。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容除6個(gè)核心要素外還包括失效分析、應(yīng)急管理、變更管理、教育培訓(xùn)等技術(shù)要求。中國(guó)參考ASME B31.8S—2001《天然氣管道完整性管理》和API 1160—2001《危險(xiǎn)液體管道完整性管理》形成了最早的管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)。多年來，各個(gè)分標(biāo)委根據(jù)我國(guó)國(guó)情及油氣管道實(shí)際現(xiàn)狀，逐漸完善并建立了覆蓋整個(gè)油氣儲(chǔ)運(yùn)工業(yè)的油氣管道完整性標(biāo)準(zhǔn)體系，包括1個(gè)核心國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》和系列配套國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2019年，中國(guó)牽頭發(fā)布了ISO 19345—1—2019《管道完整性管理規(guī)范 陸上管道全生命周期完整性管理》，標(biāo)志著我國(guó)油氣管道完整性管理實(shí)現(xiàn)全生命周期和技術(shù)鏈條覆蓋。

國(guó)內(nèi)外綜合類油氣管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比如表1所示。由表1可知，近年來中國(guó)油氣管道完整性標(biāo)準(zhǔn)得到了快速、高質(zhì)量的發(fā)展，在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的技術(shù)維度、時(shí)間維度的覆蓋率已達(dá)到甚至超過了國(guó)外水平。

2.3 中國(guó)石化高含硫集輸管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建現(xiàn)狀

近年來，中國(guó)逐漸建立了符合國(guó)情的油氣管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系，但由于高含硫氣田酸氣集輸管道輸送介質(zhì)的特殊性，導(dǎo)致GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》、SY/T 6621—2016《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)并不完全適用，不利于風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控和事故預(yù)防。為此，本文針對(duì)油氣管道完整性管理的10個(gè)一級(jí)要素及23個(gè)二級(jí)要素，對(duì)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)石化一級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行搜集、整理和適用性分析(表2)，明確現(xiàn)有油氣管道完整性標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)于高含硫集輸管道完整性管理的適用性，進(jìn)而明確中國(guó)石化高含硫集輸管道完整性標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建現(xiàn)狀及存在問題。

表2 中國(guó)石化油氣管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系分析

續(xù)表2

由表2可知，中國(guó)石化建立了較為完善的以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為輔的油氣管道完整性標(biāo)準(zhǔn)體系，基本實(shí)現(xiàn)了油氣管道全生命周期覆蓋。而針對(duì)高含硫氣田酸氣集輸管道，目前的標(biāo)準(zhǔn)體系在建設(shè)期完整性管理、完整性評(píng)價(jià)等一級(jí)要素和腐蝕防護(hù)、修復(fù)與延壽等二級(jí)要素上具有較好的適用性，以建設(shè)期完整性管理中的設(shè)計(jì)(二級(jí)要素)為例，具有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50349《氣田集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50459《油氣輸送管道跨越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50423《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0612《高含硫化氫氣田地面集輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高含硫化氫氣田天然氣集輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)予以支撐，基本實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)有據(jù)可依。但現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系在綜合類管理、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等要素上還存在缺陷或適用性較弱的問題，以高后果區(qū)識(shí)別為例，目前只能根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 32167《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6621《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理規(guī)范》的相關(guān)條款進(jìn)行判識(shí)，但主要考慮因素為天然氣擴(kuò)散爆炸、火焰噴射及熱輻射影響范圍，并非硫化氫泄漏擴(kuò)散導(dǎo)致大規(guī)模人員中毒傷亡的后果。因此，根據(jù)現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容覆蓋率、有效性對(duì)10個(gè)核心要素進(jìn)行對(duì)比分析，分析結(jié)果如表3所示。

表3 中國(guó)石化高含硫氣田酸氣集輸管道完整性標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)比分析結(jié)果

續(xù)表3

3 中國(guó)石化高含硫氣田酸氣集輸管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)意見與建議

針對(duì)上述問題，結(jié)合中國(guó)石化高含硫氣田酸氣集輸管道實(shí)際運(yùn)行及技術(shù)現(xiàn)狀，為加快管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，有效提高管道完整性管理能力，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)與規(guī)劃提出如下建議。

a) 加快推進(jìn)綜合類高含硫氣田集輸管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)制定。深入分析中國(guó)石化高含硫氣田集輸管道建設(shè)運(yùn)行特點(diǎn)，總結(jié)成熟管理經(jīng)驗(yàn)、采納適用標(biāo)準(zhǔn)條款、推行先進(jìn)管控技術(shù)，編制適用于中國(guó)石化高含硫氣田集輸管道完整性的綜合類管理標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定完整性管理各個(gè)環(huán)節(jié)的管理內(nèi)容、方法和要求，盡快實(shí)現(xiàn)高含硫氣田完整性全部管理細(xì)節(jié)有據(jù)可依。

b) 深入研究高含硫氣田集輸管道“高后果區(qū)識(shí)別”、“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)”方法，改善現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的不適用性。高含硫氣田集輸管道最大風(fēng)險(xiǎn)在于管道失效硫化氫泄漏擴(kuò)散后的毒性影響，應(yīng)盡快深入研究適用于高含硫氣田集輸管道“高后果區(qū)識(shí)別”、“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)”方法，為相關(guān)企業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)。

c) 持續(xù)完善標(biāo)準(zhǔn)條款整合，制定“數(shù)據(jù)采集與整合”環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性管理標(biāo)準(zhǔn)。高含硫氣田集輸管道的數(shù)據(jù)采集與整合貫穿全生命周期，管道“線路勘探—系統(tǒng)設(shè)計(jì)—施工驗(yàn)收—投產(chǎn)試運(yùn)行—正產(chǎn)運(yùn)行—檢驗(yàn)檢測(cè)—檢維修—失效報(bào)廢”全階段全面、詳實(shí)的數(shù)據(jù)采集、分析與管理是保證高含硫氣田集輸管道安全平穩(wěn)的關(guān)鍵。應(yīng)盡快整合、制定“數(shù)據(jù)采集與整合”環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性管理標(biāo)準(zhǔn)，保障集輸管道全生命周期安全平穩(wěn)運(yùn)行。

d) 加強(qiáng)人員培訓(xùn)及考核力度，制定“人員培訓(xùn)及能力要求”環(huán)節(jié)的針對(duì)性標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定。油氣管道從業(yè)人員眾多，包括管理、調(diào)度、控制、操作、檢測(cè)、維修等。應(yīng)盡快整合并制定針對(duì)性、系統(tǒng)性的高含硫氣田集輸管道人員培訓(xùn)及能力要求管理標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定。明確從業(yè)資格及職業(yè)技能、培訓(xùn)周期、培訓(xùn)及考核等內(nèi)容，提高中國(guó)石化高含硫氣田集輸管道從業(yè)人員的管理能力及操作水平。