基于网格的油气管道社会风险计算与区域规划

中国油气管道安全与周边居住及生产建设用地矛盾突出,为合理规划油气管道周边区域,将人员伤亡风险控制在可接受范围内,开发了新型的管道周边区域网格划分方法。该方法以管道中心线为基准,将管道周边区域分割成平行于管道中心线的条状网格,统计网格内人口数量。在网格划分的基础上,提出了社会风险计算方法,包括F-N曲线和基于个人风险的潜在生命损失。假设网格内人员均匀分布,阐述了管道泄漏火灾情况下网格内人员死亡数量计算方法,在此基础上,介绍了F-N曲线的构建方法。该网格划分方法能够简化社会风险计算,降低社会风险评价的工作量。在网格划分和社会风险计算基础上实施区域规划,合理配置不同网格的人口分布,可有效管控管道风险。(图3,表4,参20)     

海底油气管道全寿命周期风险评估模型

海底油气管道作为海上油气田生产系统的重要组成部分,其设计、施工、运行及弃置等各阶段均存在诸多风险。为了降低海底管道全寿命周期内各类风险,减少海底油气管道事故,围绕海底油气管道全寿命周期管理过程开展风险评估,建立了海底油气管道全寿命周期风险评估体系;根据海底油气管道的时间属性,将海底油气管道全寿命周期划分为6个寿命阶段;依据空间属性,采用递进细分原则,对海底油气管道进行分段,梳理不同阶段影响管道安全的制约因素,并对风险制约因素进行权重赋值,建立了管道失效可能性评分模型与失效后果评估模型,得出了风险值;根据风险值确定管道风险等级,再依据风险等级对危险管段实施管控,有效提升了管道全寿命周期内的风险控制水平,为海底油气管道全寿命风险管理提供了参考。     

基于高分辨率遥感影像的管道高后果区识别方法

管道高后果区识别工作主要依据GB 32167—2015《油气输送管道完整性管理规范》开展,但由于缺乏有效技术手段的支撑,标准中的定量识别判据对实际识别工作的指导作用受限,从而导致识别工作的效率以及识别结果的准确率不高。为此,提出基于高分辨率遥感影像的高后果区识别方法,采用卷积神经网络和条件随机场组合模型,通过管道中心线两侧缓冲区的建立和基于线性参考的管段划分,实现管道沿线建筑物的自动检测与提取,最后,应用几何计算完成全线高后果区识别。利用该方法对某管道高后果区进行了识别,识别的准确率与召回率分别为93%、90%,大幅提高了高后果区识别的效率与准确性。研究成果可为管道高后果区的高效、定量识别提供技术指导,具有良好的应用前景。（图4,表1,参27）     

立管顶部节流法控制海管清管段塞的适应性

将新油气区块通过新建海底管道回接至已建处理设施,采用立管顶部节流法控制新建海底管道清管段塞存在很多限制因素,研究海管立管顶部节流法对提高已有设施的适应性尤为重要。通过OLGA软件动态模拟海管清管作业,对比了顶部节流对清管参数的影响,分析了节流阀开度、清管气体流量对清管段塞缓冲体积的影响规律。结果表明:节流阀开度越小,管道系统憋压越严重,节流阀前后压差及出口立管底部压力越大,清管段塞缓冲体积越小;清管段塞缓冲体积随节流阀等效开度的减小并非线性减小,节流阀需要达到某等效开度及以下才能达到较好效果;延长阀门动作时间可以减缓节流阀开启时造成的海管气塞;清管气体流量越小,清管段塞缓冲体积、节流阀前后压差及出口立管底部压力越小。研究结果为海洋油气混输管道的安全输送、清管作业的顺利完成提供了技术支持。     

管道高后果区第三方破坏智能识别方法

油气长输管道高后果区通常采用视频监控形式开展技术布防,识别高后果区管道周围人工挖掘、机械挖掘及重车碾压等第三方破坏事件,但视频监控往往依靠值守人员监屏,存在效力不足的问题。为此,提出一种基于深度学习的管道高后果区第三方破坏智能识别方法,对采集到的沿线图像视频进行分析,提取特征目标,建立基于YOLO v5的图像智能识别模型。该模型提升了寻优速度和目标检测精度,模型训练在226次迭代后训练过程损失函数值和验证过程损失函数值分别趋近于0和0.01,达到最优态。利用新建立的识别方法在天津地区某高后果区开展管段视频监控测试,识别精确率高达99.33%,验证了该方法的有效性,可为后续开展高后果区视频监控系统智能识别和实时预警提供工程应用参考。（图6,表2,参19）     

中美油气管道完整性管理规范发展现状及差异

中国油气管道建设发展迅猛,加快油气管道完整性管理标准规范的体系建设势在必行,而美国油气管道完整性管理法规标准体系较为完备。采用对比分析方法,总结了中美油气管道完整性管理的发展现状,重点分析了中美油气管道法律法规标准有关基线评估、高后果区识别、完整性评价、维修维护等关键技术条款的特点及差异,提出了当前中国油气管道完整性管理在标准体系、监管、技术应用等方面存在的问题和发展方向。研究结果表明:美国已将完整性评价最低要求扩展至中后果区,冲击水压试验和超声导波探伤已列入油气管道完整性评价技术体系;中国提出了在役油气管道压力试验的新要求。今后可借鉴美国油气管道完整性管理的技术体系和先进理念,依托油气管道隐患治理工作,建立适合中国国情的油气管道完整性管理规范体系和政府监管体系。     

新建油气管道安全监测预警技术及标准体系北大核心

油气管道实施监测预警有助于保证管道的安全运行,最大限度地避免事故的发生。基于油气管道危害因素分析,提出对新建油气管道实施安全监测预警可以从源头做好风险防控和失效防护,并提高监测精度和预警效率。分析了光纤、声波、视频、音波等多种安全监测预警技术对新建油气管道风险防控的适用性、可行性、经济性,探讨了基于多元传感的新建油气管道全维度监测预警系统建设,提出有必要开展管道监测预警技术体系及规范建设,建立涵盖监测预警技术选择、监测预警系统设计、与管道工程建设配套施工、全维度监测运行、安全评价预警的综合标准体系和机制,并有效纳入完整性管理体系范畴。     

新建油气管道安全监测预警技术及标准体系

油气管道实施监测预警有助于保证管道的安全运行,最大限度地避免事故的发生。基于油气管道危害因素分析,提出对新建油气管道实施安全监测预警可以从源头做好风险防控和失效防护,并提高监测精度和预警效率。分析了光纤、声波、视频、音波等多种安全监测预警技术对新建油气管道风险防控的适用性、可行性、经济性,探讨了基于多元传感的新建油气管道全维度监测预警系统建设,提出有必要开展管道监测预警技术体系及规范建设,建立涵盖监测预警技术选择、监测预警系统设计、与管道工程建设配套施工、全维度监测运行、安全评价预警的综合标准体系和机制,并有效纳入完整性管理体系范畴。     

美国油气管道事故及其启示

美国历史上发生过数次影响较大的油气管道事故,引起公众对油气管道安全的普遍关注,也促使管道运营商不断改进管道的安全管理。介绍了美国3起油气管道事故发生的原因和管道公司在安全管理方面存在的问题:在1999年华盛顿州Bellingham汽油管道爆炸事故中,管道公司的主要责任包括:疏于监督,没有发现并及时修理管道的挖掘损伤,没有充分评估内检测结果,没有调试好新建终端的安全装置,没有调查和校准多次意外关闭的截断阀,没有调试好管道自动控制系统;2000年新墨西哥州Carlsbad天然气管道爆炸事故,其直接原因是内腐蚀引起的管壁严重减薄,反映出管道公司在内腐蚀控制方面的不足,同时暴露出美国运输部在管道安全监管方面的疏漏;2006年阿拉斯加PrudhoeBay油田原油管道泄漏事故,也是因腐蚀造成的,招致了公众对BP公司管道安全管理的强烈批评,引起了媒体对联邦管道安全规章的质疑。从管道完整性管理、防止第三方破坏、内腐蚀控制、低应力管道管理规章和能源供应可靠性等几个方面,论述了这些事故对美国管道安全立法的影响,值得国内油气管道在安全管理中借鉴。     

基于多源遥感影像的高后果区变化检测方法

近年来,随着城镇化进程的持续推进,部分管道的周边环境不断变化,相应管道的高后果区范围也随之发生变化,准确、高效地掌握环境变化数据以持续更新高后果区信息对管道企业的安全管理工作具有重要意义。由于短期内管道沿线具有自然地物变化较少、人工地物变化频率较高的特点,利用高分辨率正射影像与多光谱影像,提出一种基于多源遥感影像的高后果区变化检测方法。该方法在超像素分割基础上,以LBP-HOG融合特征和光谱梯度差方法对多源数据的变化信息进行提取。实验表明,此方法对管道周边人工地物的变化检测具有较高的准确性,可有效提高高后果区管理的工作效率。     

山地油气管道智能化建设实践与展望

西南山地油气管道的建设与运行管理存在地质变化复杂、人员活动活跃“两大风险”,同时还有法律法规标准适用性不强、建设及管理成本预算低、山地油气管道技术缺乏“三大问题”,使得管道管理的系统性风险高、安全管控难度大。通过系统分析山地油气管道工程特征及管控难点,提出依托数字化、智能化来解决风险的不可知与不可控、管控体系效能不够高的两大制约因素。结合山地管道公司业务实际情况,提出了以“五纵两横、两大体系”为核心的数字化转型总体思路,形成了山地管道智能化运行从数据感知、数据传输、数据存储及标准化、应用与决策优化到智能逻辑控制的完整技术路线,提高了山地管道风险管控能力及管控效率。系统阐述了山地油气管道智能化建设基础支撑层(两大体系)、具体应用层(五纵)、平台集成层(两横)的建设实践与成果,并提出了未来的发展建议。     

油气管道选线和风险评价相关法规与方法

油气长输管道合理选线是保证管道安全运行的基础,也是降低管道事故概率及沿线事故影响区域人员风险的重要措施.梳理了国内外油气长输管道选线法规与方法,总结了控制安全距离和管道自身安全性的两种管道选线原则,论述了其在不同国家的应用情况.综述了油气长输管道选线方法与步骤的研究进展,在选线中需考虑的主要因素,管道风险分析的发展历程,以及风险评价方法和风险可接受标准的研究进展.建议制定基于风险的选线标准,开展多目标优化算法研究,确定可接受风险标准,完善管道事故数据库.     

基于地质信息图谱的山区油气管道自动选线方法

目前，山区油气管道路由大多通过传统人工选线方式确定，线路质量严重依赖选线人员的经验与技术水平，选线结果往往不够科学、合理。为此，提出一种基于地质信息图谱的山区油气管道选线方法，其通过地形地貌、地质风险、高后果区、敏感区4个方面构建区域地质信息图谱，基于管道路由成本，通过因子成本量化，构建用于选线的成本栅格图谱，最终通过最优路径算法分析得出最优路径。将该方法应用于中国西南山区某管道，通过对比计算路由与现有路由发现：采用基于地质信息图谱的山区管道选线方法得到的路由能够有效避开地形复杂、地质环境条件差的地区及高后果区与环境敏感区，且综合考虑了距离成本，弥补了人工选线综合因子考虑的问题，可为线路设计人员提供参考与借鉴。（图6，表1，参21）     

长输油气管道未遂事件管理系统的设计与开发

未遂事件是事故演化路径的中止状态,研究未遂事件管理方法,可有效防控事故发生。给出了长输管道未遂事件分级界定因素,提出专门的长输油气管道未遂事件上报管理流程和不安全事件领结图(Bow-tie)分析结果,从控制管道自身安全性和预防事件后果两方面给出安全措施。结合管道未遂事件演化特征,采用SQL Sever 2008与Visual Basic 2010设计和开发了长输管道未遂事件管理系统,将系统划分为用户管理模块、信息管理模块、管道信息模块、教育培训模块等。未遂事件管理是风险管理体系的重要内容,加强长输油气管道未遂事件管理能够有效降低事故风险水平,提高管道风险评估效能和事故应急能力。     

成品油管道周边区域个人风险分析

为了对成品油管道周边区域个人风险水平进行量化计算,建立了成品油管道个人风险计算模型,并给出了计算流程。成品油管道个人风险计算模型设定了各类危害因素的管道基准失效频率,采用对基准失效频率修正的方法计算管道失效频率;根据管道泄漏孔尺寸,将管道泄漏类型分为微孔泄漏、中孔泄漏、管道破裂泄漏3类;对管道失效危害后果进行计算,主要包括泄漏速率、引燃概率、火灾热辐射、热辐射伤害。在管道失效频率和失效危害后果计算的基础上,计算得出管道周边区域个人风险,并明确其是否处于可接受水平。该模型计算个人风险需要依赖于管道失效数据库的事故统计,建议加强中国油气管道失效数据库建设。(图3,表5,参20)     

基于未确知测度理论的油气管道安全评价模型

阐述了未确知测度模型的建模过程.分析了影响油气管道的安全因素.运用模型对某输油管道10个管段的安全级别进行了评价,评价结果与实际相符合,表明采用未确知测度模型可以对油气管道的安全进行有效的评价,为采取相关安全措施提供依据.     

烯烃输送管道建设与运行的安全环保问题

以扬子石化-扬州化工园区的烯烃输送管道为例,分析了环境污染和安全风险因素,提出了控制废气、废水、固体废物、噪声等污染物的有效方法。工程建设参照油气管道行业的相关标准规范执行,采取提高管道设计系数、选用高质量钢管以及性能优良的防腐层等措施确保管道的本质安全;确定合理的安全间距以减少对沿线人员和设施的影响;两根管道同沟敷设时,在同一管沟内分层布置以减少对当地行政规划的影响;严格控制管道焊接、检验、清管、试压等环节的施工质量;设置RTU截断阀室以减少事故状态下的环境污染和经济损失。同时,总结了管道运营期间的安全要点,提出了防范措施。     

中国油气管道完整性管理20年回顾与发展建议

近年来,管道完整性管理逐渐成为全球管道行业预防事故发生、实现事前预控的重要手段。阐述了中国油气管道完整性管理20年发展历程,形成了"三个一"技术群,即一套技术体系、一套标准体系、一套系统支持平台,覆盖管道线路、管输场站、储气库及系统平台等多个领域:在管道线路完整性方面,形成本体安全保障、风险评估与控制、输送介质安全保障、抢维修及应急保障等技术群;在场站完整性管理方面,形成站场工艺设施检测与评估、压缩机组诊断评估、定量风险评估、安全等级评估、设施完整性评价等技术群;在储气库方面,形成地下储气库风险控制、储气库建库及运行安全技术群;在完整性系统平台方面,形成基于业务多源数据的管道应急决策GIS系统,智能管网已在中俄东线初步建成。由此分析了中国管道完整性管理当前存在的问题及未来的发展趋势,提出中国管道完整性管理的发展目标是基于全生命周期智慧管网的完整性风险管控,而中国管道完整性技术发展的新方向则涵盖智能化数据采集、风险精准识别、系统自适应反馈、高精度完整性检测评价等。(图1,参140)     

中俄水体穿越管道工程规范对比与应用

对比分析了俄罗斯CП108-34-97《水下穿越工程规定汇编》和中国GB50423-2007《油气输送管道穿越工程设计规范》。在适用范围上,前者是针对某一条管道水体穿越工程的企业标准;后者是国内油气管道穿越工程的通用标准。在安全理念上,前者以相对安全距离要求保障事故后的人员和财物安全;后者以管道强度要求保证管道运行安全、预防事故发生。在设计安全性方面,前者计算的钢管穿越壁厚不足后者计算壁厚的70%,更强调以节省投资为前提的材料潜能的发挥。中亚天然气管道水体穿越工程,综合应用两国规范,有效保证了管道工程设计施工的科学性和安全性。     

油气管道失效控制技术

基于对油气管道失效模式、失效原因及失效后果的分析,提出了失效控制的思路和方法:建立油气管道失效信息数据库,确定油气管道的主要失效模式,分析研究各种主要失效模式发生的原因、机理和影响因素,进而研究并提出失效控制措施和方法。讨论了油气管道失效控制与完整性管理的关系,它们各具特色又相互联系,在保障油气管道安全方面具有同等重要的意义。在功能定位上,失效控制侧重于管道的设计与建设阶段,完整性管理则侧重于管道的运行过程,但目前正逐步向设计和建设阶段延伸。将失效控制和完整性管理有机地结合起来,有利于全方位保障油气管道的安全运行,最大限度地杜绝恶性事故的发生。