淺談天然氣管道風(fēng)險評價技術(shù)系統(tǒng)化的發(fā)展與趨勢

溫鏡冉

【摘 要】隨著我國管道天然氣事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對已建成的天然氣管道進(jìn)行研究與分析，以適應(yīng)日益嚴(yán)峻的安全生產(chǎn)主題。結(jié)合在役管道運行情況，通過分析和對比國內(nèi)外現(xiàn)有風(fēng)險評價技術(shù)，結(jié)合計算機技術(shù)和大數(shù)據(jù)平臺確立一套適應(yīng)我國國情的風(fēng)險評價系統(tǒng)，實現(xiàn)天然氣管道從經(jīng)驗管理到科學(xué)管理的長足發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】天然氣；風(fēng)險評價；管道；發(fā)展趨勢

天然氣是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中不可或缺的重要資源，在推動經(jīng)濟發(fā)展、保障社會穩(wěn)定以及促進(jìn)國防建設(shè)的過程中發(fā)揮著十分重要的作用。隨著能源短缺問題的日益加劇，如何確保天然氣長輸管道的安全運行，成為社會各界普遍關(guān)注與重視的問題。在能源產(chǎn)業(yè)日益重要的當(dāng)今社會，天然氣長距離管道運輸?shù)陌l(fā)展?fàn)顩r直接體現(xiàn)了一個國家的工業(yè)現(xiàn)代化程度和運輸業(yè)發(fā)展程度。對于易燃、易爆的天然氣來說，管道運輸在運輸量、運輸成本、運輸安全性等方面具有傳統(tǒng)的海陸運輸、公路運輸、鐵路運輸及航空運輸?shù)冗\輸方式無法比擬的優(yōu)勢，因此我國天然氣輸送以管道輸送為主。天然氣運輸任務(wù)隨著管道完整性管理技術(shù)的發(fā)展，對在役天然氣輸氣管道進(jìn)行風(fēng)險評估是實現(xiàn)輸氣管道從安全管理向風(fēng)險管理、從經(jīng)驗管理向科學(xué)管理過渡的必要技術(shù)手段。評估方式也逐漸由平面化向數(shù)據(jù)化發(fā)展，相應(yīng)的系統(tǒng)軟件介入到風(fēng)險管理中，以提高數(shù)據(jù)利用率和人力物力配備最優(yōu)化，預(yù)防減少風(fēng)險事故發(fā)生。

20世紀(jì)30年代，風(fēng)險評價技術(shù)誕生，主要應(yīng)用于金融、保險、投資等領(lǐng)域，是經(jīng)濟學(xué)的一項決策技術(shù)。到50年代，風(fēng)險評價逐漸發(fā)展成為一門獨立學(xué)科。60年代以來，系統(tǒng)的風(fēng)險評價理論逐漸應(yīng)用到航空、航天、石油、化工、核工業(yè)等領(lǐng)域。70年代，隨著核電技術(shù)的迅速發(fā)展，公眾對核電站的安全性要求越來越高，促使風(fēng)險評價技術(shù)在該領(lǐng)域的研究迅速發(fā)展以。1975年，美國原子能委員會反應(yīng)堆安全機構(gòu)（wash-1400）已將概率風(fēng)險評價技術(shù)普遍應(yīng)用于核工業(yè)領(lǐng)域，各種評價分析方法也不斷得到發(fā)展和完善，隨后相應(yīng)的法律法規(guī)也應(yīng)運而生。

二十世紀(jì)70年代，歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)的國家在二戰(zhàn)之后興建的大量油氣長輸管道逐漸進(jìn)入老齡期，各種管道事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，大幅度降低了各管道公司的盈利水平，同時也嚴(yán)重影響和制約了上游油氣田的正常生產(chǎn)。如何減少事故發(fā)生的平率和延長管道的使用壽命，已成為各管道公司關(guān)注的焦點。為此，美國首先開始借鑒經(jīng)濟學(xué)和其他工業(yè)領(lǐng)域中的風(fēng)險分析技術(shù)來評價油氣管道的風(fēng)險大小，以期望最大限度地減少油氣管道的事故率和盡可能地延長重要管道的使用壽命，合理地分配有限的管道維護費用。

1985年，美國的Battle Columbus研究院發(fā)表了《風(fēng)險調(diào)查指南》，首次將評分法應(yīng)用于管道風(fēng)險分析。1992年，美國的W·KentMuhlbauer編寫了《管道風(fēng)險管理手冊》并由美國海灣出版公司出版發(fā)行，該書以美國前20年在管道風(fēng)險管理工作中的經(jīng)驗總結(jié)為基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了管道風(fēng)險評價模型和多種評價方法，為開展風(fēng)險評價軟件的開發(fā)提供了依據(jù)，其中管道風(fēng)險評價模型已為世界各國普遍使用。1998年該書發(fā)行了第二版，増加了約三分之一的內(nèi)容，介紹了管道風(fēng)險評價修正模型及其適用條件并補充了成本與風(fēng)險關(guān)系等風(fēng)險管理內(nèi)容，已成為世界各國開展油氣管道風(fēng)險評價研究工作的指導(dǎo)性文獻(xiàn)。

隨著美國開始管道風(fēng)險評價工作之后，二十世紀(jì)八十年代中后期管道風(fēng)險的評價和管理研究工作開始在世界上其他工業(yè)發(fā)達(dá)國家展開。1991年加拿大努發(fā) （NOVA）公司開發(fā)出了首個與管道風(fēng)險評價研究相關(guān)的軟件。隨后，1994年加拿大的Neo Corr工程有限公司開發(fā)了CMI（Corrosion Management Interface軟件，開始展開與油氣管道相關(guān)的風(fēng)險咨詢業(yè)務(wù)，該軟件可評價出最有可能發(fā)生安全隱患的管道位置，以便于管理者對危害管道采取提前預(yù)防措施。加拿大的C-FER公司設(shè)計開發(fā)了用于管道的日常維護和檢測風(fēng)險分析軟件包（PIRAMID），該軟件包可對管道的失效概率和失效后果進(jìn)行預(yù)測，對管道的運行風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測，對管道的完整性管理起到了重要的作用。

1995年我國油氣儲運專家潘家華教授在《油氣儲運》雜志上對美國W Kent Muhbauer的《管道風(fēng)險管理手冊》做了詳細(xì)介紹，由此引起我國科研人員對管道安全運行風(fēng)險評價工作的關(guān)注與研究。隨著管道行業(yè)的快速發(fā)展，我國研究人員對于管道風(fēng)險評價的關(guān)注度逐漸提高，近年來在管道風(fēng)險評價方面也取得了一些成果。

在風(fēng)險評價定性研究方面，劉紅芳、劉成敏和王海寧對天然氣的開發(fā)、運輸、儲存和使用過程中存在的風(fēng)險因素進(jìn)行了分析，并對相關(guān)風(fēng)險的產(chǎn)生原因進(jìn)行了闡述。張德元通過結(jié)合川渝地區(qū)天然氣凈化廠的實際情況，從評價目標(biāo)、評價手段、技術(shù)路線等方面與基于風(fēng)險評估的設(shè)備檢驗技術(shù)（RBI）、以可靠性為中心的維修（RCM）評價技術(shù)進(jìn)行了對比，對風(fēng)險評價的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了預(yù)測。

過去幾十年，管道風(fēng)險評估技術(shù)得到快速發(fā)展，但依然沿襲傳統(tǒng)的風(fēng)險評估技術(shù)發(fā)展之路，在專家風(fēng)險認(rèn)知、事故概率統(tǒng)計等基礎(chǔ)上，利用對外在風(fēng)險認(rèn)知程度對評估對象進(jìn)行預(yù)測分析，其核心問題是風(fēng)險評估的模型是基于有限的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)對整個系統(tǒng)進(jìn)行評估的理念。隨著管道發(fā)展到大數(shù)據(jù)時代，在實現(xiàn)管道屬性相關(guān)數(shù)據(jù)對齊并納入數(shù)據(jù)庫的條件下，形成了管道大數(shù)據(jù)，在很多方面具備了“樣本=總體”的基礎(chǔ)，使風(fēng)險評估技術(shù)及管理發(fā)生了相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。

數(shù)據(jù)的來源豐富多樣，當(dāng)前管道系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的來源分為外部數(shù)據(jù)資源與內(nèi)部數(shù)據(jù)資源，外部數(shù)據(jù)資源包括外部培訓(xùn)資料、會展研討信息、項目信息、專業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、科技文獻(xiàn)資料、商業(yè)管理數(shù)據(jù)、外部交流數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)資源等。內(nèi)部數(shù)據(jù)資源包括實時管道運維數(shù)據(jù)、企業(yè)經(jīng)營管理數(shù)據(jù)、內(nèi)部情報支撐數(shù)據(jù)、企業(yè)內(nèi)部提升數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)的形式有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以往數(shù)據(jù)分析限于針對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，然而統(tǒng)計結(jié)果表明，在管道大數(shù)據(jù)來臨時代，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)大量增加，分析手段必然要通過大數(shù)據(jù)分析理論來實現(xiàn)，因此未來大數(shù)據(jù)分析將是管道行業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。

在天然氣管道的風(fēng)險評價中最為常用的是的指數(shù)評分法，它具有其他方法無法比擬的優(yōu)越性，這種方法最先被我國管道系統(tǒng)引入并開始應(yīng)用，但這種方法的建立和制定是基于美國的管道系統(tǒng)的特點及美國的國情。不同的國家有不同的管道特點和國情，通過對我國天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)查研究、分析發(fā)現(xiàn)，該方法確定的各項風(fēng)險因素的評分標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重比例并不適應(yīng)于我國的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)，這就要求我們通過收集我國天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的有關(guān)資料，重新建立風(fēng)險評價模型，確定評分標(biāo)準(zhǔn)，并就權(quán)重調(diào)整提出一套理論方法，再利用計算機技術(shù)和大數(shù)據(jù)平臺建模，以建立一套適合我國天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的風(fēng)險分析方法。

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