油气管道完整性管理理念和关键技术研究

来源 :安家(建筑与工程)上旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tgxmsc
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  摘要:在我国油气管道之中事故发生频率较高,为此,为降低油气管道事故风险,推动油气管道行业的发展,笔者将针对油气管道完整性管理研究展开深入探索,并明确其中的技术关键。一般而言,可以将油气管道完整性理念概括为运输功能的完整性、运输状态的可控性、日常维护的有效性和风险防范的在线性等内容。需要针对管道运行事故的历史数据展开深入分析,并充分利用GIS技术、管道风险评价、数据库管理技术、监测、补强技术等多种关键性技术,通过系统化的分析建立对管道事故及预案的深刻认知,结合油气管道运行等级予以定量化评价,并确定相应级别的防护手段。此外,要求提高对相关人员风险预判能力及应急能力的培训强度,全面提升油气管道管理理念的完整性,让油气管道得以维持稳定运行。
  关键词:油气管道;完整性;管理理念;关键技术
  本世纪初,我国的石油天然气行业正式引入了完整性管理理念的概念,在一定程度上推动了我国管道管理理念的转变。在此背景下,油气管道企业和该领域专家对此展开了深入探索。在经过近20年的探索后,我国油气管道领域内的完整性管理理念体系建设已经初具规模,并推动了行业的发展。然而,由于并未形成可以获得管道运营企业认可的成熟化的管理模式,且尚未建立系统化的具有中国特点的管道完整性管理模式,对我国油气管道行业的发展造成了一定阻碍,为此,本文将展开对管道完整性理念的全面探索,提出可以推动我国管道完整性管理实践发展的策略。
  1 我国管道完整性管理理念发展现状
  管道业务的飞速增长在一定程度上提升了我国管道管理工作的难度,导致管道缺陷严重、管道地质灾害发生频率较高且工程第三方施工风险大,为我国管道安全生产工作带来了十分严重的阻碍。为了让管道的本质安全性得到切实提升,各个管道公司都积极打造完整性管理的全新格局,并实现了从事后应对型管理模式到风险预防型管理模式的根本性转变,尽最大努力扼杀事故风险,有效降低了事故概率,让管道的安全管理水平得到了切实提升。但是,在实施完整性管理的过程中,无论是关键技术的储备还是工程设计和施工标准都存在很大的问题,相关人员的职业素质也难以达到项目要求,对油气管道领域的长久发展造成了一定的阻碍,必须针对此类问题提出合理的解决方案,才能让管道的安全性得到切实保障。
  1.1 关键技术储备
  在三轴高清漏磁检测技术和缺陷信号特征分析技术的支持下,我国石油管道公司逐渐克服了在管道螺旋焊缝缝隙缺陷检测方面存在的问题。然而,由于我国在长螺旋焊缝缺陷在线修复领域中仍然存在一定的问题,对管道的使用寿命和使用过程中的安全性造成了一定挑战。此外,在建设老管道的过程中所使用的弯头结构和发生变形的管道结构都会对其可通过性造成影响,必须尽快展开对管道缺陷的检测和评估。近年来,我国新建管道所面临的压力逐年提升,管道口径过大的问题十分严峻,且由于管道常常经过原始森林和多年冻土区域,对其安全性及隐蔽性带来了极大的挑战,存在严重的破坏风险。尽管我国在管道运行领域已经积攒了足够的经验,但是目前所使用的技术仍然无法适应管道的发展[1]。
  1.1.1 高强钢运维技术
  高强钢对建设期的焊接技术和管道建设中的抢修焊接技术水平提出了更高的要求。现阶段,在世界范围内都没有关于这一技术的成熟经验。为此,对于相关从业者而言,怎样才能通过良好的焊接工艺和焊接技术实现对役管道的抢修焊接就变成了急需解决的关键问题,其中尤以凹坑修复、缺陷维护和罐体的疲劳应对等问题最为关键
  1.1.2 焊缝缺陷检测评价技术
  天然气管道的持续发展让裂纹性缺陷检测的问题日益严峻,在天然气管道投产初期,必须针对环焊缝的焊接缺陷和裂纹情况予以細致检查。如果使用漏磁检测技术实施检测,则难以准确检测出环焊缝的裂纹情况,至于超声检测技术,若想实现良好的检测效果,则必须借助耦合剂的形式予以检测,因此无法用于天然气管道的检测之中。为此,需要在管道正式投入使用前,针对环焊缝裂纹情况予以在线检测,以免在后续管道运行时出现环焊缝开裂等一系列问题。
  1.1.3 高寒冻土管道运维技术
  近年来,越来越多的漠大线输油管道开始投入生产,在管道运输流程中发挥了巨大的优势,随着我国低温地区管道建设规划的不断发展,对高寒地区的管道运维技术提出了更高的要求。现阶段,我国对于高寒地区的管道管理认知有待提升,缺乏对于该地区运行工艺、维修抢修方式、阴极保护等多种管道运维技术的深刻把握,相关经验明显有所缺失,其中尤以路线设计和施工技术等方面的问题最为突出。为此,要提高对于高寒冻土管道运维技术的关注,并据此作出积极探索[2]。
  1.2 工程标准问题
  在实际施工过程中,由于受到设计、施工及管理理念等多种因素的限制,导致不同主体对于工程的认知标准存在不同程度的差距,工程标准已经逐渐演变为让业主、合同承包方等多方达成统一状态的重要依托。然而,现阶段我国普遍存在技术标准落后的问题,许多企业对于相关标准的要求较低,难以适应人民群众日益增长的安全需求。我国目前并未建立统一化的技能指标,在缺乏高效管理模式指引的背景下,无法建立对于管道本质安全性能的充分认知。同时,在实际操作流程中,业主的话语权较低,不能做出针对性的技术指标,导致在实施完整性管理的实践中对于工程质量的标准相对较低,缺乏严密可靠的关键指标,没有统一化的标准,对管道运营的本质安全性造成了十分突出的不良影响。
  现就此过程中存在的问题介绍如下:
  首先,没有明确统一的焊接要求标准,对于相关设计文件的质量要求较低。借助环焊缝焊接的形式,可以让管道运行的安全性和稳定性得到充分保障。现阶段,在实施焊缝焊接操作时,由于未能建立对材料抗冲击功作用的明确认知,缺乏实际指标指引。导致对设计文件的要求相对较低。以X65钢为例,该钢件在正常状态下的抗冲击值一般为200J左右,然而,通常情况下,在项目设计文件中明确规定需要将半均测试值保持在45J左右,最低也不能低于35J,需要将测试值保持在合理的偏差范围内。一旦出现偏差过大的情形,则难以实现对于焊接质量的有效控制,与此同时,也会对焊接的可靠性造成严重干扰[3]。   其次,未能针对地质灾害情况设置统一化的标准,在实施管道设计和选线操作时,由于受到安全施工的限制,要求尽量避免在不安全区域范围内施工的情况,同时,尽量躲开环保区域。如果出现了难以避让的情况,或者无法针对地质灾害运营情况展开有效控制,则需采取针对性的措施予以管理。现阶段,在管道运行时,地质灾害设防标准较低的问题发生频率较高。以河沟道水毁现象为例,此类灾害是一种十分常见的地质灾害类型,必须结合国家现行标准的要求展开油气管道设计,我国将大型、中型、小型管道的河流洪水设防标准分别设定为100年、50年和20年,其中山区管道所经过的河流一般为小型河流的形式。然而,实际上这一标准不仅没有达到国外管道行业的设防标准,甚至远远低于由国内铁路公路机构所制定的标准。此外,由于没有清晰可行的质量标准,使得在设计管道时无法充分保障远离重大地质灾害频发的地区。例如,在山区深处陡峭的横坡地段设置管道、在难以维持稳定的河谷地段进行管道铺设等等,由于此类问题的存在,为保障管道安全性留下了极为严重的安全隐患。
  最后,无法进行系统化的管道信息采集,由于缺乏对管道验收准确性的明确标准,对实现风险识别和评估带来了一定风险,需要提高对于管道数据准确性的关注,以构建完善的完整性管理理念。在进行管道建设时,常常由于受到数据采集流程和验收标准的限制,导致关键数据存在不同程度的缺失,需要在日后的工作中予以弥补。例如,无法将工程施工数据和管道信息进行有效匹配,导致在管道位置规划的过程中出现了严重的误差,对后续管道建设造成了严重阻碍[4]。
  1.3 专业管理人员素质有待提升
  首先,相关管理人员并未建立对于风险评估技术的深刻认知,无法辨别管道中存在的风险并提出合理的措施进行有效控制;其次,相关人员不具备良好的内检测和评估能力,不能体会预测管道缺陷的必要性,往往只能在事故发生后采取被动的措施予以应对;再次,相关人员的完整性管理专业技术能力有待提升,一般而言,与以往的管道管理模式相比,管道完整性管理对从业者的技术能力提出了较高的要求,需要从业者建立对于力学、风险及材料等信息的全面认知,深刻把握管道工艺流程,以实现对于管道工艺的日常管理。现阶段,我国在管道管理领域的专业人员数量严重不足,人才培训模式和管理模式的发展需求相背离,在一定程度上限制了管道完整性发展理念的完善和优化。
  为更好应对上述问题,需要以评估结果为依据,积极强化施工人员对管道本体结构的认知,以促进管道本质安全性能提升。现阶段,我国无论是在工程师培养方面还是工程师素质考核方面都存在一定的问题,使得相关工程师缺乏对于所处行业的系统化认知[5]。
  2 发展对策与建议
  随着时代的发展,在国际范围内已经提高了对于管道完整性技术管理的关注,管道完整性技术管理理念处于时代前沿,且技术手段相对较为精准,已经被管道公司当做提升管道安全性的重要前提。为深入贯彻完整性理念,需要有超前的技术、法规作指引,在相关人员的制度支持下,推动完整性理念的完善化发展。如果未能建立对于上述内容的充分理解,则难以保障技术理念的高效开展。为此,要求以完善的技术储备机制和标准化系统为前提,展开对于油气管道的完整性管理理念建设。
  首先,需要为油气管道管理系统提供充足的技术支持,从根本上保障管道的安全性。完整性管理的本质是以管道运行的核心需求为依托,展开对管道运行风险的合理化分析,针对系统中存在的各类问题确定相应的完整性管理需求,并据此展开对技术的研究。需要结合完整性管理的具体步骤进行分析,结合其中存在的問题,在现状分析的基础上确定相应的技术,并结合具体的风险提出合理的需求。需要以安全需求为首要前提,确定实际研究体系,以实现较为系统的技术研究。管道类型不同,相应的技术需求也会存在一定程度的差异,相应的研究需求体系也有所区别,要求以系统化的技术作为前提进行完整性管理[6]。
  其次,需要各行各业人士都提高油气管道建设的标准,以科学技术和实践经验总结为依托,让企业的科技创新水平得到充分提升,在最大限度内提升企业的运营管理能力,让油气管道实现整体发展,关注项目在设计及施工阶段的标准,从根本上确保管道的完整性。从关键技术指标的角度予以分析,需要积极提升管道长期运行安全性,不断提升对于管道运行的需求,并完善相关标准。要求管道公司针对安全运行标准予以优化和完善,如果存在无法改变的标准,可以以公司项目技术为依托,提高对于公司企业标准的要求。
  再次,要求维护相关人员的职业化发展道路,以更好攻克技术专业化管理的难题。以系统完善的完整性管理资质培训为依托,借助可靠的资质信息,实现对培训和取证机制的充分优化,以便更好处理人员资质的相关问题,让管道的建设运维质量得到充分提升[7]。
  3 关键技术浅析
  3.1 管道运行风险评价技术
  第一,定性评价方法,结合相关专家的建议,确定具体的油气管道运行状态,深入探索可能造成管道运行事故的单一化因素,并据此确定相应的风险等级;
  第二,半定量方法,借助风险指数的形式,实现对管道事故风险的量级;
  第三,定量方法,结合相关数据信息,通过概率统计法的形式进行计算,判断不同风险条件下的管道失效概率,使用此方法进行风险评价需要有充足的失效数据作为依据。
  3.3 管道检测技术
  现阶段,通常采取RBI检测技术实施管道风险检测,该技术由美国API机构开发,可以实现对管段管理的充分优化,同时可以借助设备检测程序的形式,展开对油气管道运行状态的有效检测[8]。
  3.4 缺陷管道补强修复技术
  一般发生于室内环境中,只需针对事故现场实施简单的操作便可以实现。现阶段,我国正致力于新型复合材料的研发之中,试图研制出具有更高经济效益的技术,以更好弥补目前管道中的缺陷,实现良好的管道修复效果,在最大程度上减小管道运行的风险。   3.5 GIS技术
  借助GIS的可视化功效,展开对于油气管道运行状态的有效监控,让油气管道得以长久维持稳定运行的状态。在正式使用GIS技术前,要求构建完善的油气管道运行数据系统,结合相关历史运行数据制作具体的空间模型,让油气管道运营情况得以长久维持在良好的可视化状态,以在线的形式展开对管道运行模式的有效监控[9]。
  结束语:综上所述,为了构建完善的管道系统,不能仅仅依赖干线管道的完整性管理形式,要求在油气管道的基础上打造一种完善的管道管理体系,提升管理体系和管理理念的一致性程度,以促进管道运营的整体性提升,让管道系统的安全性得到充分保障。针对油气管道实施完整性管理,其核心在于完整性管理技术的拓展,借助针对性的风险管理,让设备和生产管理过程实现高效整合,以系统化的文件体系和标准机制为依托,构建完善的数据库和管理平台。由于油气管道干的类型较为特殊,因此,可以将其视作对完整性管理理念的一种合理化拓展技术,在技术整合的基础上,实现对管道运行风险的有效管理,将设备向环境、人及操作工艺等多种类型进行拓展,以促进油气管道安全管理质量提升。
  参考文献
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  [9]刘广仁.应用PMBOK知识体系助推油气管道企业工程项目管理新突破[J].石油天然气学报, 2019, 41(6):6.
  1 中裕软管科技股份有限公司
  2 東南大学化学化工学院
  3 南京工程学院材料科学与工程学院
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