输气管道环境及地质灾害风险评估模型.pdf

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1、 油 气田地 面工程 第 3 0 卷第 1 期(2 0 1 1 0 1)(试验研究 2 7 d o i：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 6 6 8 9 6 2 0 1 1 1 0 1 1 输气管道环境及地质灾害风险评估模型 林铭玉 李又绿 姚安林 关 惠平。么惠全。1中海福 建天 然气 有 限责任 公 司 2西 南石 油大 学 3中国石油 西 气东输 管 道公 司 摘要：地质 灾害对 油 气输送 管道 的正 常建 设和 运行 造成 严 重的威 胁，因此建 立适 合我 国国情 的输 气管道环境及地质灾害风险评估模型具有重要意义。通过参考 国际通用的管道风险指标体 系 评估

2、 模 型，建立 了输 气管道 环境及 地质 灾害风 险评 估基 本模 型；针 对某 些 区域或 某 些 灾害的特 殊 问题，建 立 了输 气 管道环境 及 地质 灾害风 险评估 灾害历 史修 正模 型和 输 气 中断修 正模 型。这些修 正模 型提 高 了输 气 管道 环境 及 地质 灾害风 险评估 结 果的 准确性。关键 词：输气 管道；环 境 灾害；地 质灾 害；风 险评 估；基 本模 型；修 正模 型 管道风险评估是对确定出的一系列危害事件从 发生可能性和后果严重程度两方面进行评估，并与 给 定 目标 或 准 则 对 比，确 定 其 是 否 在 可 接 受 范 围 内L 1 。其 评 价

3、结果 能 让管 道管 理者 掌握 管道 的完 好 程度 并提 前 了解 管道 的危 险地 段，以便 合理 地分 配 维 护资金，从 而 变管 道 的盲 目被动 维修 为 预知性 主 动维修。目前，输气管道风险评估方法较多，其 中 评分指标体 系法最完整、最系统 。我国地域辽阔，山川纵横，水文地质条件复杂 多变，各类 自然灾 害发 生频 繁，对 油气输 送 管道 的 正 常建 设 和运行 造 成严 重 的威 胁 口 。因此，建 立 适 合我 国 国情 的输气 管道 环境 及 地质 灾 害风 险评估 模型，将灾害风险水平控制在可接受范围之内，使 管 道 始 终 处 于 安 全 可 控 状 态，具

4、有 重 大 的 现 实 意义。1 基本 模 型 1 9 9 2年，美 国 W Ke n t Mu h l b a u e r出版 的 专 著(P i p e l i n e R i s k Ma n a g e me n t Ma n u a 1)较完 整地 提出了管道风险评分指标体系法。该方法将诱发事 故 的 因素 分成 四大 类，即第 三 方 破 坏、腐 蚀 因素、设 计 因素 和误操 作 因素。因此模 型为 通用 模型，不 具针 对性。将 其用 于 评估 遭受 环境 及地 质灾 害破 坏 的输 气管 道，因未 能将 管 道所 受 的破坏 因素考 虑全 面，从 而 无法 更加 精 确地 揭

5、 示 管 道 所 面 临 的 风 险。根据 管道 风 险评估 的基 本原 理 ，在 对 管道 环境 及 地 质灾 害 机理 研 究 的 基 础 上，参 考 W Ke n t Mu h l b a u e r 提出的管道风险指标体，一 评估模型，建立 了适用 于输 气管 道 环境及 地 质灾lr吉风 险评 估 的基本 模 型，如 图 1 所 示。按照管道风险评估国际通用指标体系评分法的 计算法则，输气管道环境及地质灾害的相对风险分 值可按下式计算 相对风险分值 一疆(1)其 中：指标 总和 一 自然 因素 指标+管 道敷设 情 况指标+灾 害活 动指 标+设计 与误 操作 指 标 泄漏影响系数=

6、：=管输介质危害性 扩散系数 管 输介 质危 害性 一当时 性危 害+长期 性危 害 当时性 危 害 一 Nr+N 4-N 扩 散 系数 一管输 介 质泄 漏率 管道 周 围环境 管道 周 围 环 境 一 人 口密 度+高 后 果 及 敏 感 性 系数 按 照所确 定 的评 分体 系可 求 出各评 估 管段 的相 对风 险分值，数值 越大，表示 风 险越 低；数值 越 小，表示 风 险越高。图 1基 本 模 型 2 修正模型 由于输 气管 道 环境 及地 质灾 害风 险评 估基 本模 型重点考虑输气管道的共性，而对某些区域或某些 灾 害的特 殊 问题，基 本模 型 尚未考 虑，或考 虑 的权

7、重系数不够。为了弥补风险评估基本模型中的这些 基金论文：中国石油西气东输管道公司项 目(X Q S GL 0 1 3 8 0)、国家科技支撑计划项 目(2 0 0 6 B AK 0 2 B 0 1)联合资助 2 8 油 气田地 面工 程第 3 0 卷第 1 期(2 0 1 1 0 1)不足，结合我国某大型管线工程进行的多次实际调 查所 掌握 的一些特 殊信 息资 料，对 原定评 分指 标体 系做 适 当的修正 调整 ，以使 输气 管道环 境及 地质 灾 害风险评 估基 本模 型更加 符合灾 害 的客观实 际情 况，提高风 险评估 结果 的准确 性。2 1灾害 历史修 正模 型 根据管 道风 险

8、评价 基本原 理可 知，管 道 的风险 必 须在 各种外 界影 响 因素的作 用下，管道 发生灾 害 或事故 后才会 得到 实 际体 现。因此，管道是 否 发生 过灾 害事故 对风 险评估结 果 的影响是 本质性 的。从 概 率 的角度来 看，一个经 常 出现 的事 件再 次发生 的 概 率远 大于一 个从 未 出现 过 的事 件 的发生概 率。管 道 环境及 地质 灾害 同样具 有重 复性高 的特点，曾经 发 生过 灾 害 的 地 点 再 次 发 生 灾 害 的可 能 性 大；同 时，由于环境及 地 质灾害具 有群 发性、共生 性 和相 互 转化 的特点，因此还可 能引发 不 同的环境 及地

9、 质 灾 害，甚 至是 连续 发生。所 以在 进行 油气管 道环境 及地 质灾 害风 险评估 时，依 据该 灾害点 是否 发生过 环境及地质灾害这一事实，对相关影响因素的评估 指 标进行 调整，可 以使该灾 害点 风险评 估结 果更加 准 确。于是，建 立起 考虑灾 害历史 影 响的输 气管道 环境 及地 质灾 害风 险评估修 正模 型，见 图 2。图 2灾 害历 史修 正模 型 建立 灾害历 史修 正模型 时，不仅要 考虑 灾害次 数 的影响，而且 还要 考虑灾 害原 因的影 响。因为 只 有弄 清 曾引起环境 及地 质灾 害 的原 因后，才 知道该 对 哪个具体 影 响因素 的评分 进行调

10、 整。因此，根据 我 国某大 型管线 工程 的调查 分析结 果，在本 修正模 型 中建立 了如下 的灾 害历史 修正办 法。(1)灾害次 数修 正。根 据灾 害 历史 次数 越 多越 易发 生新 的环境 及地 质灾 害这 一概 率 规 律，按 表 1 所示 原则 修正。表 1 灾 害次 数修 正 原 则 曾经发生过灾害的次数 分数降低百分 比 从未发生灾害 发生过 1次灾害 发生过 2次灾害 发生过 3次以上灾害 降低 0 降低 5 降低 1 O 降低 l 5 表 1中的分数降低百分比值确定的原则为：必 须 保证 考虑灾 害次数 修正 后确定 的 风险等 级不过 于 偏 离使 用基本模 型 确

11、定 的风 险等级。例如，根据 基 本 模型 评估后 确定 为低风 险等 级 的管段，考虑灾 害 次数 修 正后，变 成 了高风 险等级，这 种情 况就是不 允 许 的。表 4与 表 5中 系 数 的 确 定 原 则 也 与 此 相 似。(2)灾害原 因修 正。此 项代 表灾 害历史 修正 的 具体 对象，即依 据历史 灾 害的原 因分析，使 用上述 评分 比例 修 正 该 项 原 有 的评 分，按 表 2所 示 原 则 修正。表 2灾 害 原 因修 正 方法 灾 害 原 因 评 分 调 整对 象 自然 因素 管道敷设状况 灾害活动 设计与误操作 降低“自然因素”的评分 降低“管道敷设状况”的评

12、分 降低“灾害活动”的评分 降低“设计与误操作”的评分 注：如 果 灾 害原 因不 止 一 个，应 同时 考 虑 对 几 个 指 标 进 行 修 正，但修正 比例之和不变 2 2输气 中断修 正模型 输气管道环境及地质灾害风险评估基本模型重 点考虑 的是与人身安全有关的风险因素，但对于一 些 大型 的管线 工程，由于管道 下游 有大量 的城 市用 户和一 些重要 的工 业用 户，因此，在基本 模 型中还 需考虑 管道灾 害事 故造 成 的环 境、经济、社会、政 治等方 面 的影 响。参考 管道 风 险管理手 册 第 二 版 中的服务 中断带 来 的后 果描 述可 知，一 旦输气 中 断，不仅使

13、管道公 司因天然气销 售减少而降低收 入，还会 使用 户蒙 受不 同程度 的损失。用 户可 能会 因此起 诉管道 公 司，从 而导致公 司对 合 同行为 的违 约和对 用户所 受影 响进行 赔偿。更 为重要 的是，下 游大多 数城 市 用 户 和 重要 工 业 用 户 对 管 道 依 赖 性 强，一 旦停 气 时 间 过 长，还 将 带 来 严 重 的 社 会 影 响，可 能成 为社会 一些 不稳定 因素 的诱 因，从 而激 化一些 社 会 矛 盾，最 终 造 成 严 重 的 政 治 影 响。因 此，在 进行输 气管 道 环境 及地 质 灾 害 风 险评 估 时，应 当考 虑输气 中断的影 响

14、。输 气管 道环境 及地 质灾 害风险评估输气中断修正模型如图 3所示。图 3 输气 中断修正模型 油 气田地 面工 程第 3 0 卷第 1 期(2 0 1 1 0 1)试验研究)2 9 使用输气中断修正模型时，采用输气中断修正 指数 调整输 气 管道 环境 及地 质灾 害 风险评 估 指标 体 系，不仅要 考 虑 用 户 对 输 气 中断 的 敏 感 程 度 的影 响，而且还 要考 虑 时间 变量 的影 响，即输 气 中断 时 问长短。因此根据输气管道不同管段事故对用户的 影 响程 度，在本 修正 模 型 中建立 了如 下 的 中断修正 办 法。(1)考 虑用 户对 输 气 中断影 响 的敏

15、感 程度 的输 气 中断 修正 指数。输 气 中断对 不 同用 户 的影 响是不 同的，有 些 用户 在输 气 中断 时间极 短 时也会 蒙 受 巨 大损 失，而有 些用 户 只有 在输 气 中断持 续相 当时间 才会受到影响。从用户角度看，输气中断对用户是 否造 成损 失 或造成 损 失 的大小，主要看 用户 的重 要 程度 和用 户对 连续 供气 的依 赖 程度，用 户对 输气 中 断影 响 的敏感 程度 可 由表 3所示 的因素 确定。表 3 用户 对输 气中断影响的敏感程度 用户重要程度 用户对连续供气的依赖程度 用户重要性分级 代码I 依赖性分级 代码 本研究所提 出的考虑输气 中断

16、影 响的修正模 型，实 际上是 对输 气 管道 环境 及地 质灾 害风 险评 估 基本 模型 中考 虑不 充 分 的失 效 间接 损失 后果 的一 种 补充 考虑。因此，本修 正方 案 主要是 对 泄漏 影 响系 数 的修 正，具体 修 正方 案如 表 4所示。表 4 考虑输气 中断影晌敏感程度的泄漏影 响系数 修正方案 修 正条件(代码 I 一 代 码)泄漏影响系数修正计算公式 I(1)一 II(1)I(1)一 I I(2)I(1)一(3)I(1)一(4)I(2)一 1I(1)I(2)一 I I(2)I(2)一(3)I(2)一(4)I(3)一(1)I(3)一(2)I(3)一 11(3)I(3

17、)一 1I(4)I(4)一(1)I(4)一 I I(2)I(4)一 l I(3)I(4)一 l I(4)U l 一1 5 U U 1 2【，U 1 +1 4 U U1 一1 0 5 U U 1 3 U U1 1 2 U【，】1 1【，L，1 1 0 5 U【，1 一1 2 U U1 1 1 U U 1 1 0 5 U U I ，U【，l 一1 1 5 U 己，-1 1 U U 1 ，1 0 5 U U1 一U Ul 一【，U1 一U U T U U1 一U 注：U、U1 分别代表原泄漏影响系数和修正泄漏影响系数(2)考 虑用 户对 输 气 中断 时间 的敏感 程度 的输 气 中断修正 指 数。

18、对输 气管 道而 言，输气 中断时 间 长 短是 影 响用 户，进 而 造成 环境、社 会、政治 等无 形影 响大小 的关 键 因素。因此，根据 用户 对输 气 中 断 时 间 的 敏 感 程 度，可 由 表 5所 示 的 方 案 进 行 修正。表 5 考虑输气 中断时间敏 感程度的泄漏影响 系数修正方案 输气 中断 时间 h 泄漏影 响系数修 正计算公式 3 结 语 输 气管 道环 境及 地 质灾 害风 险评估 模 型分 为基 本模 型 和修 正模 型。基本 模 型为 通用模 型，适 用于 普 遍情 况，修正 模 型是对 基本 模 型 的补充。输气管道环境及地质灾害风险评估基本模型与 修正

19、模 型具有 较 强 针 对 性 和很 好 的工 程 应 用 前景。但需 要 注意 的是，尽 管修 正模 型提 高 了风 险分析 的 精 确 度，但 也 给 风 险值 的 计 算 增 加 了复 杂 性。因 此，修正模 型 只有 当评 估人 员认 为 这些 附加 考虑 是 必要时才可使用。该模型只是提供了一种思路和基 本框架，具体的修正比例还应根据实际情况进行相 应 的调 整，这样 才 能确保 修 正模 型 的应用 恰 当和修 正 结果 的科 学合 理性。参 考 文献 1 苏欣，潘亚东，章磊，等 油气管 道完整性 管理 J 3 天然 气与石 油，2 0 0 8，2 6(3)：1 0 1 4 2 3

20、易云兵，姚安林，姚林，等 油气 管道风险评 价技术概 述 J 天 然气与石油，2 0 0 5，2 3(3)：1 6 1 9 E 3 鲜福，关惠平，姚安林，等 西气东 输管道地质 灾害辨 识 J 油 气 Ft t 地 面 工 程，2 o 1 0，2 9(3)：8 O 一 8 2 4 赵忠刚，姚安林，赵学芬，等 长输 管道地 质灾害的类型、防控措 施和预测方法 J 石油工程建设，2 0 0 6，3 2(1)：7-1 2 5 1张伟，张莉 层 次分析法在 西气东 输工程地 质灾害 风险评估 中 的应用E J 3 石油工程建设，2 0 1 0，3 6(4)：4-8 6 张茂 省，唐亚 明 地质灾 害风 险调查 的方 法与实践 J 地质通 报，2 0 0 8，2 7(8)：1 2 0 5 1 2 1 6 第 一作 者简 介 林 铭 玉：硕 士研 究 生，毕 业 于 西 南 石 油大 学供 热、供 燃 气、通风 及 空调 工程 专 业，主 要 从事油气管道风险评估及完整性管理研究工作。1 3 5 5 9 1 7 3 5 2 6、l i n my c n o o c C 0 1 3 1 c n (栏 目主持杨军)；)1 2 3 4 ；(1 _ 一 一 一 ；)Cu 5 5 5 (I I I I