基于RBI的页岩气集输管道定量风险评价研究.pdf

年第 卷 第 期石油化工腐蚀与防护 研究引用格式：刘映雪，喻著成，岳明，等基于 的页岩气集输管道定量风险评价研究 石油化工腐蚀与防护，（）：，（）：基于 的页岩气集输管道定量风险评价研究刘映雪，喻著成，岳明，蔡科涛，田亚申，滕燕涛（中国石油集团川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院，四川广汉 ；中国石油集团川庆钻探工程有限公司，四川成都 ；中国石油集团川庆钻探工程有限公司页岩气勘探开发项目经理部，四川成都 ）摘要：介绍了基于风险的检验（）风险定量计算方法，制定了开展 评价的标准化数据采集表单，应用 技术对某页岩气集输场站内的 条压力管道开展了风险评估，并制定了相应的检验策略。评估结果表明，基于风险的检验技术可将设备风险降低 ，对精准控制场站静设备风险和降低设备检维修成本具有重要意义。该研究结果既可为页岩气集输场站静设备风险评价提供参考，也为静设备完整性管理工作提供支持。关键词：集输管道；风险评价；检验策略收稿日期：；修回日期：。作者简介：刘映雪（），硕士，主要从事油气管道检测评价及完整性管理方面的研究。：随着页岩气集输场站管道投用年限的增加，管道腐蚀穿孔现象频发，影响页岩气区块产能发挥。对此，多数场站开展了腐蚀专项检测或定期检验，管道失效得到一定控制，但传统的检验存在检验过度或者检验不足的问题，导致高风险管段管理不足而低风险管段管理过剩，造成检维修成本的浪费。因此，采用基于风险的检验技术，量化评估检验前后的风险大小，对精准控制场站风险，助推页岩气生产提质、降本以及增效发展均具有重要意义。油气场站设备风险评价方法分为层次分析法、故障树分析法和模糊综合评价法等，将基于风险的检验技术（，简称 ）完整地应用于页岩气集输场站的案例较少。王洪波等 采用 技术对输气场站分离器开展了风险评价，改进了同类设备失效概率以及设备修正系数；李涌泉等 、侯成宝等 将 技术应用于对丁二烯、苯乙烯装置，根据检验策略对其实施了风险检验；邢述等 对大型原油储罐实施 技术，并通过在线声发射检测修正风险评估结果；元达惠等 将 技术应用于管道并进行了相关研究。文章针对页岩气集输管道开展 应用研究，根据页岩气区块风险可接受准则确定风险等级并制定检验策略，为页岩气集输场站完整性管理提供技术支撑和指导意见。基于 的定量风险评价技术研究 风险定量计算风险为设备失效概率和失效后果的乘积。在 中，失效概率与设备损伤机理密切相关，计算公式如下：（）式中，为失效概率；为总设备通用失效频率；为设备损伤因子；为管理系统因子 。通用失效频率 来源于行业内具有代表性的失效数据统计，仅代表一般情况，因此引入管理系统因子 和损伤因子 来修正数据偏差；管理系统因子仅作用于不同管理系统之间的比较；损伤因子是修正通用失效频率的关键，集输管道常见损伤机理有腐蚀减薄、应力腐蚀开裂等。设备失效后果分为面积后果和经济后果，失效面积后果 和经济后果 计算如下：，（）（）式中，为设备损坏总面积，；为人员伤害总面积，；为设备检修成本，元；为失效影响区中其他设备破坏成本，元；为停研究石油化工腐蚀与防护 年第 卷工成本，元；为人员伤害成本，元；为环境清理成本，元。除了面积后果和经济后果，还可以定义集输场站潜在死亡人数后果，即面积后果与人口密度的乘积，对后果进行评价。基于风险的检验可接受准则根据失效概率和失效后果定量计算，确定失效可能性和后果等级，见表 和表 。其中失效可能性等级划分参考损伤因子 或失效概率；后果等级划分可参考面积后果 、经济后果 以及潜在死亡人数后果 ，可根据场站具体情况选择。表 设备失效可能性等级失效频率 失效可能性等级 表 后果等级 元 人后果等级 基于风险的检验技术的应用研究 数据标准化采集基于风险的检验流程中最为关键的一步便是大量基础数据的采集工作，由于数据量庞大且数据来源各异，为了精准筛选出 评价所需要的关键数据和参数，同时使得数据采集表格通俗易懂，方便现场人员开展数据采集工作，编制了开展 评价的专用标准化数据采集表。以压力管道为例，按照 评价要求获取的压力管道评价参数见表 。表 压力管道 评价数据采集项目项目压力管道评价参数基础数据管段名称管段编号起点位置描述终点位置描述公称直径长度高度壁厚实测最小壁厚材质有无保温层最近一次更换保温层时间保温层质量有无涂层最近一次涂层时间涂层质量运行参数管段名称管段编号投用时间设计压力设计温度操作压力操作温度范围是否存在振动振动源是否有振动监测压力降是否存在内腐蚀是否存在外腐蚀是否存在 是否存在振动疲劳是否存在高温氢损伤介质参数管段名称管段编号介质是否含毒性介质毒性介质含量外部防腐层类型是否含硫化氢硫化氢含量是否含二氧化碳二氧化碳含量是否有污水污水矿化度财务数据场站场站设备总资产场站人员每人伤亡成本场站面积场站停产 天损失计划停产次数非计划停产次数 定量风险计算某场站于 年建成投产，占地面积 ，设计输气量为 ，站内管道材料均为 号碳钢，年平均气候为温带气候，站场预算为 万元，站内人口密度 人。停运损失 万元 ，设备成本按 元 计算。根据提供的介质参数资料可知，输送的天然气中含有少量的水，因此站内工艺管线和设备可能发生腐蚀，在有水、杂质积聚的部位可能发生较严重的局部腐蚀，损伤形式为内部腐蚀减薄。对此，应用基于风险的检验（）技术，结合 软件对该场站 条输气管道进行定量风险计算，部分管道计算结果见表 。风险结果分析对场站内的 条管道进行风险评估，结果显示当前高风险设备项 项，中高风险设备项 项，中风险设备项 项，低风险项 项，总体风险分布示意图见图 。年后风险评估结果显示设备高风险项 项，中高风险 项，中风险设备项 项，低风险项 项，风险分布示意图见图 。若按 分析所建议的方法进行检验，年后高风险设备项为 项，中高风险设备项 项，中风险设备项 项，低风险设备项 项，风险分布示意图见图 。第 期刘映雪等 基于 的页岩气集输管道定量风险评价研究研究表 压力管道定量风险计算结果编号腐蚀速率（）损伤因子损伤等级经济后果元后果等级风险（元天）风险等级 低 低 中 低 中高 中 中高 低 中 低图 总体风险矩阵图 未来风险矩阵图 进行 检验后未来总体风险矩阵如采用按 分析后所建议的方法进行检验，根据设定的可接受的风险准则，的管道可降低风险，无变化，设备风险可降低 ；如不进行 检验，站场中管道的总风险到下一次检验之前将增加到 元 天，见图 。图 风险影响示意图 基于风险的检验策略通过对场站内管道进行基于风险的检验后，可以得出各设备项的风险等级，根据划分的风险等级制定检验策略，将有限的资源投入到高风险设备的管理上，减少不必要的例行检验，最大程度削减场站风险，实现事先隐患排查治理。部分设备项的检验策略制定见表 。表 部分管道检验策略编号检验有效性检验任务任务描述 一般非侵入 随机 表面超声测厚或随机超声扫描（自动或手动）一般非侵入 随机 表面超声测厚或随机超声扫描（自动或手动）通常非侵入 表面超声测厚 一般非侵入 随机 表面超声测厚或随机超声扫描（自动或手动）高非侵入 表面超声 射线 通常非侵入 表面超声测厚 高非侵入 表面超声 射线 一般非侵入 随机 表面超声测厚或随机超声扫描（自动或手动）通常非侵入 表面超声测厚 一般非侵入 随机 表面超声测厚或随机超声扫描（自动或手动）研究石油化工腐蚀与防护 年第 卷 结论文章介绍了基于风险的检验（）技术定量风险计算方法，编制了开展 评价的专用标准化数据采集表单，应用 技术对某页岩气集输场站内 条压力管道开展风险评估，并制定了相应的检验策略。结果表明，该场站管道主要损伤机理为腐蚀减薄，当前评估状态下高风险设备项 项，中高风险 项，中风险 项，低风险 项；年后有 条管道项的失效可能性等级上升，如按 分析后所建议的检验策略进行检验，根据设定的可接受的风险检验准则，有 的管道可降低风险，无变化，设备整体风险可降低 。因此，基于风险的检验技术可实现页岩气集输场站设备风险精准管控，找到设备可靠性与经济性的最优平衡点，为静设备完整性管理提供了技术支撑。参考文献 王洪波，陈宇光，秦晓东，等 基于 的输气站场分离器风险评价研究 石油化工自动化，（）：，（）：李涌泉，张婧，肖尧钱，等 丁二烯装置基于风险的检验技术应用 中国特种设备安全，（）：，（）：侯成宝，梁建活，武法光，等 基于风险的检验（）在苯乙烯装置的应用 石油和化工设备，（）：，（），（）：邢述，王晶，王十，等 大型常压原油储罐基于风险的检验应用与研究 中国特种设备安全，（）：，（）：元达惠，孙杰 基于风险的检验技术在空气分离装置容器和管道上的应用 石油化工腐蚀与防护，（）：，（）：，：，：，：，（编辑张向阳），（，；，；，）：（），：；