蘇里格氣田天然氣集輸管線運行風險解析

何明浩 馮繼平 牛國萍 張志強

1.長慶油田分公司安全環(huán)保監(jiān)督部 2.長慶油田分公司第三采油廠

蘇里格氣田天然氣管道的安全運行是氣田安全生產(chǎn)的主要構成部分。分析并查找天然氣管道運行存在的所有風險，并制定應對措施是預防天然氣管道發(fā)生事故的根本途徑。

1 蘇里格氣田天然氣集輸管道運行的主要風險

1.1 天然氣輸管道發(fā)生事故產(chǎn)生的危害

輸氣管道天然氣泄漏產(chǎn)生爆炸、火災，可造成人員傷害及設備損壞及相應的經(jīng)濟損失；輸氣管道天然氣泄漏會造成關停天然氣生產(chǎn)設施影響下游供氣形成的生產(chǎn)損失；輸氣管道天然氣泄漏夾帶的污水及凝液泄漏及排放會造成當?shù)夭糠值沫h(huán)境污染；輸氣管道天然氣泄漏所排放的天然氣到大氣中形成溫室氣體，并破壞大氣層的臭氧層。

1.2 天然氣集輸管道發(fā)生事故的破壞因素類型

（1）天然氣管線腐蝕損壞，主要是由于天然氣管線中凝液含有腐蝕性的酸、堿性物質(zhì)對管壁長期的腐蝕作用。

（2）天然氣管線承受過高應力損壞，主要原因是管線超壓運行。

（3）天然氣管線的水合物及污垢造成管線堵塞超壓損壞。

（4）天然氣管線設計、材料及施工缺陷原因造成管線損壞。

天然氣管道的走向、長短和通過的難易程度對整條管線的運行有很大的影響。管道經(jīng)過之地坡度起伏較大，有風蝕、水蝕地形均容易造成管線的損壞。

管線的施工作業(yè)過程中產(chǎn)生的缺陷，管線焊接缺陷，集輸管線焊縫處可以產(chǎn)生裂紋、夾渣、未焊透、焊瘤、氣孔、咬邊等各種缺陷；管線施工防腐層補口、補傷存在質(zhì)量問題及施工作業(yè)造成管線絕緣層的損壞，降低管線耐腐蝕性能；管溝開挖回填問題，如果管線管溝開挖的深度不夠，基礎不實，回填壓實時將造成管線向下彎曲變形。如果地下水位較高而未及時排水，會使底部懸空，容易造成拱形變形。管溝內(nèi)石子容易刮傷防腐層。

（5）天然氣管線上的安全附件缺陷。

管線上的安全閥、溫度計、壓力表、壓力變送器、緊急切斷裝置等安全附件存在質(zhì)量問題或出現(xiàn)故障失效。

溫度、壓力、流量等控制系統(tǒng)硬件設備選型不當，質(zhì)量存在問題或控制用軟件部適合工藝要求，有可能造成超壓、超溫、泄漏等事故。

（6）操作人員及管理因素缺陷。

違章作業(yè)，主要包括違章指揮、違章操作、操作錯誤等。表現(xiàn)為：違章動火作業(yè)，違章開關閘門，違章操作壓縮機組，檢修、搶修違章等。

安全管理不規(guī)范，主要包括管線運行安全管理制度不完善，管線運行安全管理資料不詳盡或資料遺失，安全管理法規(guī)的宣傳和執(zhí)行不力，安全意識淡薄。

管線定期檢驗困難，主要包括管線深埋地下，難于進行檢測，檢驗設備、手段相對落后，檢驗人員缺乏工作經(jīng)驗，安全狀況評定難度大；

（7）環(huán)境因素。

自然環(huán)境危險有害因素，蘇里格氣田地處高緯度區(qū)，氣溫低風沙天氣多，容易將所埋地下的管線刮出露出地表甚至懸空，管線敷設在沙丘上容易造成滑坡、崩塌、地面沉降、低溫、洪水均可能造成天然氣管線的損毀、斷裂、泄漏。

社會環(huán)境危害有害因素，主要包括在管道附近甚至管道上人工及機械開挖土方、修建各類設施，這些行為可能直接造成管線損毀或增加管線的負壓，同時還有人員故意在管線上打孔盜取天然氣，惡意破壞管線及恐怖分子破壞行為。

2 蘇里格氣田天然氣集輸管道運行風險的應對措施

2.1 天然氣集輸管道在設計施工過程的風險防范

（1）天然氣集輸管道路線設計要盡量避開容易塌方、水毀、積水、風蝕的地段，實在無法避開則應進行防范、加固設計，如在容易塌方的地方設計護坡，在容易水毀的地方設計成管線跨越或穿越，在容易風蝕的地方設計固沙帶等提前進行防范。

（2）天然氣集輸管道路線設計要符合《石油天然氣防火設計規(guī)范》（GB 50183-2004）的規(guī)定，距離居民聚結區(qū)、工廠、鐵路、公路、高壓輸電線路要有足夠的安全距離。

（3）天然氣集輸管道路線應設計齊全的警示樁、里程樁、水平轉(zhuǎn)角樁、標志樁。

（4）天然氣集輸管道的材質(zhì)設計要考慮一定的腐蝕余量。

（5）如果開發(fā)蘇里格氣田下古區(qū)氣層，集輸管線的材質(zhì)必須按照含硫天然氣設計。

2.2 天然氣集輸管道在施工過程的風險防范

（1）天然氣集輸管道的施工質(zhì)量包括焊口質(zhì)量、防腐質(zhì)量及管線試壓等必須符合相應的國家規(guī)范標準。

（2）天然氣集輸管道的下溝掩埋必須保證管道不受力、埋深符合標準規(guī)范。

（3）天然氣集輸管道的進出站處必須設置遠程截斷閥及遠程放空閥，天然氣井流程出口必須設置遠程截斷閥，目前在蘇里格氣田的集氣站和單井均是無人值守，監(jiān)控及操作均采用數(shù)字化遠程控制，因此一旦天然氣集輸管線發(fā)生事故，實現(xiàn)遠程截斷及放空尤其重要。

2.3 天然氣集輸管道在運行過程的風險防范

防止天然氣集輸管道的超壓運行，及時監(jiān)控管道運行的壓力參數(shù)確保管線的運行壓力在允許范圍之內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)管線超壓，則采取及時放空和關井停站的方法迅速處置。

防止天然氣集輸管道的水合物的形成及造成管線的凍堵，目前在冬季寒流來臨前采取予注醇的方法提前預防效果較好，對于氣水比（每萬方天然氣含水多少方）大的天然氣井設置專用的注醇系統(tǒng)。同時，應該根據(jù)管線運行的動態(tài)情況，采用定期或加密通球清管作業(yè)，及時排除管線中的水合物。

防止天然氣集輸管道的腐蝕穿孔。在氣田生產(chǎn)的后期，管線的腐蝕穿孔現(xiàn)象均很嚴重，要預防管線的腐蝕穿孔有以下三種措施。

（1）完善管線壁厚的動態(tài)監(jiān)測。在天然氣集輸管道的低點、拐彎處、變徑處等容易腐蝕的部位設置壁厚檢測點，定期進行進行管線壁厚檢測并對其進行動態(tài)分析。

（2）加強對天然氣集輸管道的巡線作業(yè)。目前蘇里格氣田的集輸管道生產(chǎn)壓力為1～4MPa，如果管線有漏點，有很大可能在管線土層上方形成空洞、水濕痕跡、氣霧等異常情況，加強管線的巡護頻次可以及時有效的發(fā)現(xiàn)管線的初期泄漏。

（3）完善對天然氣集輸管線的陰極保護措施，延緩集輸管線的電化學腐蝕；目前，存在部分集輸管線沒有設計建設陰極保護站，在管線運行的初期看不出有什么影響，但是在氣田生產(chǎn)的中后期，其影響作用就會十分明顯，到時將會造成管線的整體腐蝕縮短管線的使用時間，并造成天然氣及污水頻繁泄漏等事故。

（4）定期或加密清管作業(yè)，減少管線內(nèi)的積液，降低液體對管線的腐蝕。

2.4 自然及人為因素造成管線破壞的風險防范

自然因素造成管線破壞的風險防范包括管線的水毀、風蝕、塌方、地震等，為防范這些風險，預防和應急搶險是關鍵，生產(chǎn)單位必須建立健全管線的風險臺賬，準確掌握管線的易損地段，加密這些地段的巡護工作。同時，生產(chǎn)單位必須建立素質(zhì)過硬的應急搶險隊伍，儲備充足的應急物資，并定期進行演練，確保在發(fā)生管線泄漏后有能力迅速處置險情，不讓事故擴大。

人為因素造成管線破壞的風險防范包括在管線范圍內(nèi)開挖土方、平整場地、在管線上修建構筑物非法占壓管道及故意的打孔盜氣或恐怖襲擊造成管線的破損。近幾年來，在當?shù)啬撩翊杭酒秸麍龅?、部分地方公司及個人將管線途經(jīng)區(qū)域改為牧草或糧食種植場推平場地、及其它機械挖掘管線附近場地多次造成集輸管線的破壞險情，尤為值得生產(chǎn)單位關注。為了防范人為因素造成管線破壞有以下幾點成功經(jīng)驗及措施。

（1）生產(chǎn)單位對管線沿途的村莊及村民定期散發(fā)天然氣管道保護相關的法律、文件進行宣傳，并設置報告獎勵機制，明確對于管線周邊動土作業(yè)的報告電話及獎勵。同時，在接到老鄉(xiāng)報告后，生產(chǎn)單位要及時迅速在第一時間內(nèi)派遣人員進行動土區(qū)域的管線探測，并設置警戒線，在動土期間現(xiàn)場派人進行監(jiān)護。

（2）生產(chǎn)單位加強對油維技改、產(chǎn)建施工、外部公路及鐵路施工隊伍的聯(lián)系管理，及時掌握管轄區(qū)域的建設動態(tài)，經(jīng)常進行溝通聯(lián)系，確保對施工單位的施工作業(yè)管理受控。

（3）目前在蘇里格氣田尚未發(fā)現(xiàn)有老鄉(xiāng)私自在管線上打孔盜取使用天然氣的現(xiàn)象，但是，在以后無法預知，要預防此現(xiàn)象，必須加大管線保護法的普法宣傳及督促當?shù)鼐降膱?zhí)法力度。

（4）生產(chǎn)單位要督促巡線承包商切實履行自己的職責，嚴格巡線合同規(guī)定及抽查考核。

（5）一般在管線在受到人為因素破損的情況均較為嚴重，天然氣的泄漏較大，因此生產(chǎn)單位利用數(shù)字化監(jiān)控平臺遠程發(fā)現(xiàn)管線的壓降是明顯的，因此加強對數(shù)字化監(jiān)控平臺的維護、監(jiān)控能夠及時發(fā)現(xiàn)集輸管線的壓力變化，及時搶險能夠減少損失。

3 幾點建議及認識

3.1 天然氣管線損壞主要原因的幾點認識

（1）根據(jù)對蘇里格氣田天然氣管線運行發(fā)生事故的調(diào)查分析，在管線壽命的初期，主要風險一是施工過程中管線焊縫砂眼及施工過程對管線的局部損傷造成管線天然氣刺漏；二是當?shù)啬撩裥峦品N植牧草、糧食的場地過程中，施工機械造成管線破損天然氣泄漏；三是在天然氣管線區(qū)域進行的施工建設開挖土方及占壓，造成管線破損天然氣泄漏；四是氣田冬季生產(chǎn)，管線內(nèi)產(chǎn)生水合物造成管線凍堵脹裂及管線的局部超壓破損。

（2）根據(jù)對蘇里格氣田天然氣管線運行發(fā)生事故的調(diào)查分析，在管線壽命的中后期，主要風險一是管線的腐蝕穿孔造成管線的刺漏破損，天然氣泄漏；二是由于管線壁厚的減薄，管線的超壓運行造成管線的破損或斷裂，天然氣泄漏。

3.2 天然氣管線損壞防范措施的幾點建議

蘇里格氣田處于地廣人稀的內(nèi)蒙大草原，此地民風粗狂淳樸，像其他油田管線當?shù)乩相l(xiāng)打孔盜油的現(xiàn)象沒有聽聞，天然氣管線所處社會環(huán)境很好。但是，由于區(qū)域大，而且實行的是數(shù)字化無人值守管理，有的生產(chǎn)單位的集輸管線在方圓160Km范圍之內(nèi)，有的地方為沙漠戈壁，道路經(jīng)常砂堵，管線的管理難度很大，管線安全運行風險較高。因此，建議生產(chǎn)單位做好以下幾方面的工作。

（1）在建設前期要對管線走向進行仔細探勘論證，施工過程要嚴格監(jiān)督，確保管線的焊接、防腐、下溝、埋深等質(zhì)量要求。

（2）在管線的運行管理上要建立有效的企業(yè)、地方聯(lián)防合作模式，生產(chǎn)單位應采取“人民戰(zhàn)爭”的作法，可以給予在管線途經(jīng)段附近的住戶一定量的補助，要求其及時匯報在管線周邊的作業(yè)行為及發(fā)現(xiàn)管線的異常狀態(tài)。同時給予及時發(fā)現(xiàn)管線隱患的當?shù)乩相l(xiāng)較大的經(jīng)濟獎勵以鼓勵其上報隱患的積極性。

（3）及時做好集輸管線的警示樁、里程樁、水平轉(zhuǎn)角樁、標志樁建設及維護工作。由于蘇里格春季的多沙天氣及管線上植被恢復較快，管線在掩埋2～3年后，很難辨清管線的走向，同時流沙對集輸管線的警示樁等的掩埋，將造成標示缺失。

（4）加強清管作業(yè)，對于氣水比大的集輸管線必要時進行技改增加清管裝置，嚴格控制管線內(nèi)積液，一旦管線發(fā)生破損，不至于泄漏大量地層產(chǎn)出水造成局部環(huán)境污染。

（5）建立完善的天然氣集輸管網(wǎng)GPS地圖，加強對管線截斷閥的日常調(diào)試，一旦發(fā)現(xiàn)管線出現(xiàn)問題能夠準確判斷管線的歸屬，能夠及時切斷氣源。

（6）組建一只高素質(zhì)的應急搶險隊伍，及時處置管線各類險情，防范隱患擴大化。

4 結束語

蘇里格氣田天然氣氣井至集氣站的集輸工藝采用的是串接多井，集氣干管輸氣的模式，工藝管網(wǎng)接頭多，管線長，截斷閥門少，一旦發(fā)生管線破損事故，將造成天然氣泄漏及局部環(huán)境污染，同時所有與干管連接的氣井均要進行關井放空，因此加強管線的風險管控，尤為必要。氣田天然氣集輸管線損壞后，主要風險一是天然氣泄漏造成火災爆炸，從而發(fā)生人員傷亡及經(jīng)濟損失；二是溫室氣體的排放及地層產(chǎn)出水泄漏造成局部環(huán)境污染，影響草原脆弱的生態(tài)。尤其是在中華人民共和國新安全生產(chǎn)法及新境保護法實施后，氣田集輸管線面臨的安全環(huán)保風險極為嚴峻。本文從天然氣集輸管線運行風險及控制措施進行了初步的探討，值得生產(chǎn)單位作為借鑒。

[1]余浩杰,崔麗春.長慶氣田高壓集氣工藝水合物形成及預防[J].內(nèi)蒙古石油化工,2000,23(1):98-101

[2]張良鶴.天然氣集輸工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001

[3]程玉河.石油天然氣長輸管道危險有害因素辨識[J].安全、健康和環(huán)境,2009,9(9):18-20

[4]周方勤.對長輸天然氣管線進行風險性評價的初探[J].天然氣工業(yè),1997,(1):60-63