中國石化高含硫氣田集輸管道完整性管理標準體系建設現(xiàn)狀及展望

魯小輝

(中國石化集團公司安全監(jiān)管部，北京 100728)

0 前言

油氣管道安全、平穩(wěn)運行是保障國家能源安全的重要前提，近年來管道完整性管理已逐漸成為全球范圍內(nèi)預防管道事故發(fā)生的主流手段[1-3]，以“防患未然”為原則，通過對油氣管道設計、施工、運行、維護、報廢等環(huán)節(jié)實施全生命周期完整性管理，實現(xiàn)管道風險預控和事故預防[4]。中國油氣管道完整性管理理念自2000年引進以來已有20余年的發(fā)展歷史，逐漸從單純的運行期管理擴展至建設期、停用/報廢期，完成了時間維度的擴展，形成了全生命周期完整性管理模式[5]。近年來，伴隨著我國油氣管道完整性管理工作的全面推廣，相關標準規(guī)范也日益完善，基本形成了較為完備的油氣管道完整性管理標準體系。

截至2021年，中國石化所屬高含硫氣田共建有酸氣集輸管道約230.3 km，酸氣集輸管道最長投用年限為12年。相較于長輸管道和燃氣管道，高含硫氣田酸氣集輸管道具有H2S含量高、管道并行交叉多、內(nèi)檢測受限、地質(zhì)災害風險大等特點[6]，導致現(xiàn)行相關標準存在高后果區(qū)識別方法不全面等諸多不適用性，完整性管理難度大大增加。為實現(xiàn)中國石化高含硫氣田快速、準確、有效地開展酸氣集輸管道完整性管理工作，本文深入分析了中國石化現(xiàn)行標準體系適用性及存在問題，為中國石化酸氣集輸管道完整性管理標準體系建設提供依據(jù)和建議。

1 中國石化高含硫氣田集輸管道風險分析

目前，中國石化高含硫氣田均分布于川東北地區(qū)，相對于長輸管道、燃氣管道和其他油氣田集輸管道，高含硫氣田酸氣集輸管道的運行工況惡劣、外部環(huán)境復雜，發(fā)生管道失效導致H2S氣體泄漏傷人的風險高[7]，完整性管理難度大。

1.1 地質(zhì)災害頻發(fā)

川東北地區(qū)地質(zhì)災害頻發(fā)，高含硫氣田所處區(qū)域地形復雜、溝壑縱橫，汛期降雨量大，易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災害，可能導致酸氣集輸管道發(fā)生斷裂。由于酸氣集輸管網(wǎng)所處地形復雜，致使管道日常巡檢、維護及事故應急救援難度倍增。

1.2 管道腐蝕風險嚴重

高含硫氣田原料氣中普遍含有H2S、CO2、單質(zhì)硫、地層水等具有較強腐蝕性的物質(zhì)，由于地形復雜，集輸管網(wǎng)高差大，導致在低洼處管道產(chǎn)生積液情況，易發(fā)生管壁內(nèi)腐蝕穿孔。同時，川東北地區(qū)空氣濕度高、地表層含水量大，易導致裸露在大氣的跨越管道和敷設于土壤層的埋地管道發(fā)生電化學外腐蝕。

1.3 第三方破壞風險高

川東北地區(qū)人口密集且相對集中，酸氣集輸管線布局分散，可能途經(jīng)農(nóng)田、村莊、道路等，面臨耕作挖掘、車輛碾壓、第三方施工等眾多管道破壞風險。

2 中國石化高含硫集輸管道完整性管理標準體系構(gòu)建

2.1 油氣管道完整性管理核心要素與體系框架

油氣管道完整性管理屬于綜合性的交叉學科，涉及材料、工藝、機械、自動化、監(jiān)檢測等多個專業(yè)[8]。近年來，我國通過引進、吸收、再創(chuàng)新的方式，逐步建立了相對完善的油氣管道完整性管理標準及技術體系，明確了數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識別、風險評價、完整性評價、風險消減與維修維護、效能評價的核心要素及六步循環(huán)法的工作流程，最終形成了包含技術要素、管理要素的油氣管道全生命周期完整性管理體系框架，如圖1所示。

2.2 國內(nèi)外油氣管道完整性管理標準對比

油氣管道完整性管理的有效實施需要完善的標準體系作為技術依據(jù)及執(zhí)行指南。目前，國外眾多國家已經(jīng)發(fā)布油氣管道完整性標準并完成應用推廣[9-11]。標準內(nèi)容除6個核心要素外還包括失效分析、應急管理、變更管理、教育培訓等技術要求。中國參考ASME B31.8S—2001《天然氣管道完整性管理》和API 1160—2001《危險液體管道完整性管理》形成了最早的管道完整性管理標準。多年來，各個分標委根據(jù)我國國情及油氣管道實際現(xiàn)狀，逐漸完善并建立了覆蓋整個油氣儲運工業(yè)的油氣管道完整性標準體系，包括1個核心國家標準GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》和系列配套國家/行業(yè)標準。2019年，中國牽頭發(fā)布了ISO 19345—1—2019《管道完整性管理規(guī)范 陸上管道全生命周期完整性管理》，標志著我國油氣管道完整性管理實現(xiàn)全生命周期和技術鏈條覆蓋。

國內(nèi)外綜合類油氣管道完整性管理標準對比如表1所示。由表1可知，近年來中國油氣管道完整性標準得到了快速、高質(zhì)量的發(fā)展，在標準內(nèi)容的技術維度、時間維度的覆蓋率已達到甚至超過了國外水平。

2.3 中國石化高含硫集輸管道完整性管理標準體系構(gòu)建現(xiàn)狀

近年來，中國逐漸建立了符合國情的油氣管道完整性管理標準體系，但由于高含硫氣田酸氣集輸管道輸送介質(zhì)的特殊性，導致GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》、SY/T 6621—2016《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理規(guī)范》等標準并不完全適用，不利于風險預控和事故預防。為此，本文針對油氣管道完整性管理的10個一級要素及23個二級要素，對相關國家標準、行業(yè)標準及中國石化一級企業(yè)標準進行搜集、整理和適用性分析(表2)，明確現(xiàn)有油氣管道完整性標準體系對于高含硫集輸管道完整性管理的適用性，進而明確中國石化高含硫集輸管道完整性標準體系的構(gòu)建現(xiàn)狀及存在問題。

表2 中國石化油氣管道完整性管理標準體系分析

續(xù)表2

由表2可知，中國石化建立了較為完善的以國家標準和行業(yè)標準為主、企業(yè)標準為輔的油氣管道完整性標準體系，基本實現(xiàn)了油氣管道全生命周期覆蓋。而針對高含硫氣田酸氣集輸管道，目前的標準體系在建設期完整性管理、完整性評價等一級要素和腐蝕防護、修復與延壽等二級要素上具有較好的適用性，以建設期完整性管理中的設計(二級要素)為例，具有國家標準GB 50349《氣田集輸設計規(guī)范》、GB 50459《油氣輸送管道跨越工程設計規(guī)范》、GB 50423《油氣輸送管道穿越工程設計規(guī)范》，行業(yè)標準SY/T 0612《高含硫化氫氣田地面集輸系統(tǒng)設計規(guī)范》，企業(yè)標準《高含硫化氫氣田天然氣集輸系統(tǒng)設計規(guī)范》3級標準予以支撐，基本實現(xiàn)各個設計細節(jié)有據(jù)可依。但現(xiàn)有標準體系在綜合類管理、高后果區(qū)識別、風險評價等要素上還存在缺陷或適用性較弱的問題，以高后果區(qū)識別為例，目前只能根據(jù)國家標準GB 32167《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》和行業(yè)標準SY/T 6621《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理規(guī)范》的相關條款進行判識，但主要考慮因素為天然氣擴散爆炸、火焰噴射及熱輻射影響范圍，并非硫化氫泄漏擴散導致大規(guī)模人員中毒傷亡的后果。因此，根據(jù)現(xiàn)用標準內(nèi)容覆蓋率、有效性對10個核心要素進行對比分析，分析結(jié)果如表3所示。

表3 中國石化高含硫氣田酸氣集輸管道完整性標準體系對比分析結(jié)果

續(xù)表3

3 中國石化高含硫氣田酸氣集輸管道完整性管理標準體系建設意見與建議

針對上述問題，結(jié)合中國石化高含硫氣田酸氣集輸管道實際運行及技術現(xiàn)狀，為加快管道完整性管理標準體系建設，有效提高管道完整性管理能力，對標準體系建設與規(guī)劃提出如下建議。

a) 加快推進綜合類高含硫氣田集輸管道完整性管理標準制定。深入分析中國石化高含硫氣田集輸管道建設運行特點，總結(jié)成熟管理經(jīng)驗、采納適用標準條款、推行先進管控技術，編制適用于中國石化高含硫氣田集輸管道完整性的綜合類管理標準，規(guī)定完整性管理各個環(huán)節(jié)的管理內(nèi)容、方法和要求，盡快實現(xiàn)高含硫氣田完整性全部管理細節(jié)有據(jù)可依。

b) 深入研究高含硫氣田集輸管道“高后果區(qū)識別”、“風險評價”方法，改善現(xiàn)行標準的不適用性。高含硫氣田集輸管道最大風險在于管道失效硫化氫泄漏擴散后的毒性影響，應盡快深入研究適用于高含硫氣田集輸管道“高后果區(qū)識別”、“風險評價”方法，為相關企業(yè)管理提供科學依據(jù)。

c) 持續(xù)完善標準條款整合，制定“數(shù)據(jù)采集與整合”環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性管理標準。高含硫氣田集輸管道的數(shù)據(jù)采集與整合貫穿全生命周期，管道“線路勘探—系統(tǒng)設計—施工驗收—投產(chǎn)試運行—正產(chǎn)運行—檢驗檢測—檢維修—失效報廢”全階段全面、詳實的數(shù)據(jù)采集、分析與管理是保證高含硫氣田集輸管道安全平穩(wěn)的關鍵。應盡快整合、制定“數(shù)據(jù)采集與整合”環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性管理標準，保障集輸管道全生命周期安全平穩(wěn)運行。

d) 加強人員培訓及考核力度，制定“人員培訓及能力要求”環(huán)節(jié)的針對性標準或規(guī)定。油氣管道從業(yè)人員眾多，包括管理、調(diào)度、控制、操作、檢測、維修等。應盡快整合并制定針對性、系統(tǒng)性的高含硫氣田集輸管道人員培訓及能力要求管理標準或規(guī)定。明確從業(yè)資格及職業(yè)技能、培訓周期、培訓及考核等內(nèi)容，提高中國石化高含硫氣田集輸管道從業(yè)人員的管理能力及操作水平。