基于內(nèi)檢測(cè)的管道全生命周期管理實(shí)踐

楊 靜，李 明，王劍波，董經(jīng)發(fā)，馮 燦

（1.中國(guó)石油化工股份有限公司大連石油化工研究院，遼寧大連 116045；2.中國(guó)石化銷售有限公司，北京100728；3.大連福瑞普科技有限公司，遼寧大連116045；4.中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南管道分公司，四川成都 404100）

長(zhǎng)輸成品油管道點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣的特點(diǎn)決定了管道管理的復(fù)雜性，加上早期管道技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的制約，以及設(shè)計(jì)、施工水平，材料缺陷和多年運(yùn)行損傷等原因，管道安全存在不少隱患，沿線地質(zhì)條件、極端天氣、第三方破壞、管道老齡化及沿線地區(qū)城鎮(zhèn)化等因素引發(fā)的管道泄漏事故逐年上升。近年來，為了減少各類管道事故，基于事前預(yù)控的管道完整性管理模式在全球范圍內(nèi)得到普遍應(yīng)用[1-4]。作為完整性管理核心技術(shù)之一的內(nèi)檢測(cè)，在保障管道安全運(yùn)行、減少事故方面也發(fā)揮著越來越重要的作用[5]。我國(guó)油氣管道企業(yè)高度重視管道內(nèi)檢測(cè)的實(shí)施，油氣長(zhǎng)輸管道的內(nèi)檢測(cè)已基本普及。與此同時(shí)，信息技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字化管道在管道設(shè)施全壽命周期逐步推行應(yīng)用，管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)積累了海量數(shù)據(jù)[6-8]。在大數(shù)據(jù)背景下開展基于管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析整合，能夠充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，有效提升管道管理水平，實(shí)現(xiàn)企業(yè)精細(xì)化管理。因此，如何利用好管道內(nèi)檢測(cè)這份“體檢報(bào)告”，使其更好地融入完整性管理循環(huán)，更好地服務(wù)于管道安全管理，實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)檢測(cè)的管道全生命周期管理與決策，已成為管道完整性管理需要解決的重要問題之一。

1 基于內(nèi)檢測(cè)的全生命周期管理內(nèi)涵

管道全生命周期涵蓋從規(guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、工程施工，到投產(chǎn)、竣工驗(yàn)收、運(yùn)行、維護(hù)、變更，直至報(bào)廢的全過程[9-10]。管道全生命周期管理是對(duì)管道從誕生到報(bào)廢的全生命過程，實(shí)施以完整性管理為核心、持續(xù)不斷、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的管理，系統(tǒng)識(shí)別各個(gè)階段風(fēng)險(xiǎn)因素，保證各項(xiàng)管理活動(dòng)前后銜接延續(xù)形成閉環(huán)鏈，通過預(yù)防和不斷修正管理手段和方法，達(dá)到成本最低、效率最高、質(zhì)量最可靠、環(huán)保最佳的管理效果。

管道全生命周期管理主要體現(xiàn)在3個(gè)方面[11]：

1）管道生命線管理的連續(xù)性。管道全生命線貫穿管道項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)、運(yùn)行到廢棄的各個(gè)階段，解決了管理的連續(xù)性問題。

2）數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的生命性。全生命周期管理建立了管道生命周期的數(shù)據(jù)信息檔案，打通了各類數(shù)據(jù)互聯(lián)通道，實(shí)現(xiàn)信息共享，實(shí)時(shí)更新動(dòng)態(tài)管理。

3）管理形式的轉(zhuǎn)變。全生命周期管理改變了以往分級(jí)分階段的管理形式，通過以完整性管理為核心的全過程安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控，確保管道全生命周期始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

建立貫穿管道生命線的數(shù)據(jù)信息檔案，是全生命周期管理的重要前提和關(guān)鍵，而內(nèi)檢測(cè)為建立管道生命線提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。管道內(nèi)檢測(cè)是在管道運(yùn)行條件下借助流體壓差驅(qū)動(dòng)，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)、定位并記錄管道附件、金屬損失、凹陷變形等管道特征和缺陷異常，有效掌握管道完整性狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)管道的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及全面檢測(cè)。內(nèi)檢測(cè)是目前國(guó)內(nèi)外全面獲取管道信息、了解管道缺陷狀態(tài)的最為有效和可靠的技術(shù)手段[12]。通過內(nèi)檢測(cè)獲取的閥門、三通、法蘭、焊縫等管道特征數(shù)據(jù)及其位置信息，結(jié)合管道竣工資料、地面參考系測(cè)繪數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，可構(gòu)建管道基線，形成貫穿整個(gè)生命周期的數(shù)據(jù)信息鏈，為實(shí)現(xiàn)管道數(shù)據(jù)互聯(lián)互通及動(dòng)態(tài)連續(xù)管理提供基礎(chǔ)[13-14]。

2 基于內(nèi)檢測(cè)的全生命周期管理實(shí)踐

2.1 系統(tǒng)普查，規(guī)范建檔，建立生命基線

自2014年某成品油管道內(nèi)檢測(cè)工作開展以來，企業(yè)管理層高度重視，第一時(shí)間打通內(nèi)檢測(cè)費(fèi)用列支渠道，組織專家評(píng)定內(nèi)檢測(cè)專業(yè)服務(wù)商，出臺(tái)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)文件，并多次組織召開內(nèi)檢測(cè)工作推進(jìn)會(huì)和檢出缺陷修復(fù)方案審查會(huì)，有序推動(dòng)工作順利開展。針對(duì)具備內(nèi)檢測(cè)條件的管道開展內(nèi)檢測(cè)，針對(duì)不具備內(nèi)檢測(cè)條件的管道，通過技術(shù)改造創(chuàng)造內(nèi)檢測(cè)條件，確保長(zhǎng)輸成品油管道的內(nèi)檢測(cè)全面性。截至2019年底，在所轄成品油管道全面實(shí)施變形檢測(cè)和漏磁檢測(cè)，內(nèi)檢測(cè)完成率達(dá)到96%。其中針對(duì)部分地區(qū)134 km不具備內(nèi)檢測(cè)條件的成品油管道，通過技術(shù)改造使其具備內(nèi)檢測(cè)條件后實(shí)施內(nèi)檢測(cè)工作。

針對(duì)不同內(nèi)檢測(cè)商在數(shù)據(jù)采集方式、信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、數(shù)據(jù)使用工具以及數(shù)據(jù)分析報(bào)告等方面存在不一致的問題，梳理數(shù)據(jù)的層次關(guān)系，建立規(guī)范化數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，定制包含內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)在內(nèi)的各類數(shù)據(jù)采集模板及標(biāo)準(zhǔn)，明確數(shù)據(jù)字段、類型、重要程度、格式要求及邏輯要求等，全面規(guī)范數(shù)據(jù)格式。

以內(nèi)檢測(cè)獲取的管節(jié)或環(huán)焊縫信息為基準(zhǔn)，結(jié)合地上固定參考點(diǎn)GPS測(cè)量，并與設(shè)計(jì)施工及竣工資料中管道特征數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配和校準(zhǔn)，建立包含管道中心線數(shù)據(jù)及焊縫、彎頭、三通和永久性標(biāo)識(shí)等管道特征數(shù)據(jù)的管道基線，形成與管道實(shí)體相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)和貫穿全生命周期的數(shù)據(jù)信息鏈。

依托管道完整性管理系統(tǒng)信息化建設(shè)工作，建立包含內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)在內(nèi)的系列數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，明確數(shù)據(jù)分類與編碼、組織與建庫、評(píng)價(jià)與驗(yàn)收、更新與維護(hù)等要求，全面規(guī)范數(shù)據(jù)的采集、校驗(yàn)與入庫工作。截至2019年底，該成品油管道第一批次內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)入庫率達(dá)到100%。通過將內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)錄入信息化管理系統(tǒng)，進(jìn)一步健全完善管道數(shù)字檔案，促進(jìn)管道全生命周期的規(guī)范化管理。

2.2 全面“體檢”，高效診斷，實(shí)現(xiàn)智能決策

通過實(shí)施長(zhǎng)輸成品油管道高清漏磁內(nèi)檢測(cè)和幾何變形內(nèi)檢測(cè)，檢出缺陷類型包括內(nèi)腐蝕缺陷、外腐蝕缺陷、制造缺陷、焊縫異常和變形缺陷。結(jié)合內(nèi)檢測(cè)單位提供的缺陷列表，進(jìn)行缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與致因分析，并開展腐蝕缺陷和制造缺陷剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)，基于腐蝕生長(zhǎng)速率模型開展腐蝕缺陷剩余壽命預(yù)測(cè)，基于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)開展缺陷焊縫相關(guān)性分析、缺陷交互影響分析，進(jìn)一步結(jié)合腐蝕、變形和制造缺陷維修響應(yīng)分級(jí)準(zhǔn)則進(jìn)行維修響應(yīng)分級(jí)，并提出修復(fù)方案和再檢測(cè)時(shí)間建議。

充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，以內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)為核心，融合管道本體及周邊環(huán)境等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、日常運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、高后果區(qū)識(shí)別數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、完整性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、維修維護(hù)數(shù)據(jù)、失效數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，打破業(yè)務(wù)活動(dòng)界限，從多維度深入分析數(shù)據(jù)價(jià)值，并與具體業(yè)務(wù)需求相結(jié)合，通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與深度挖掘，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)測(cè)預(yù)警，同時(shí)聚焦管道管理的重點(diǎn)難點(diǎn)，提出針對(duì)性運(yùn)行管理建議、維修維護(hù)方案和檢測(cè)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)管道智能化高效管理與決策。

新冠疫情期間，依托管道腐蝕遠(yuǎn)程診斷服務(wù)模塊，開展部分成品油管道的內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程分析與診斷，通過與高后果區(qū)識(shí)別及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)融合關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)管道缺陷基于多因素的綜合評(píng)價(jià)決策，為管道安全運(yùn)行提供有力保障，助力企業(yè)“百日攻堅(jiān)創(chuàng)效”。

2.3 數(shù)據(jù)互聯(lián)，精準(zhǔn)定位，確保開挖準(zhǔn)確率

為實(shí)現(xiàn)內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)與地理信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)匹配，在長(zhǎng)輸成品油管道沿線設(shè)立多組永久性磁標(biāo)記，建立管道內(nèi)檢測(cè)地面坐標(biāo)參考點(diǎn)，為地下管道與地上標(biāo)識(shí)提供統(tǒng)一參照體系。同時(shí)，利用數(shù)據(jù)對(duì)齊技術(shù)，將管道沿線閥室、三樁、磁標(biāo)記等地上特征與內(nèi)檢測(cè)獲取的閥門、彎頭、三通、環(huán)焊縫等地下特征進(jìn)行對(duì)齊，將檢出缺陷與環(huán)焊縫、三樁等管道典型特征進(jìn)行對(duì)齊，將同一內(nèi)檢測(cè)批次不同類型缺陷、不同內(nèi)檢測(cè)批次檢出缺陷等進(jìn)行比對(duì)，獲取管道精確位置，精準(zhǔn)定位缺陷，并診斷缺陷嚴(yán)重程度、分析缺陷發(fā)展趨勢(shì)，明確管道服役可靠性，提高管道完整性管理水平。

依托管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)校驗(yàn)與對(duì)齊分析軟件，完成部分成品油管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)與對(duì)齊?；跀?shù)據(jù)對(duì)齊結(jié)果進(jìn)行缺陷的開挖驗(yàn)證，開挖準(zhǔn)確率達(dá)到98%。

2.4 預(yù)防維修，適時(shí)響應(yīng)，全流程閉環(huán)管理

該成品油管道實(shí)施內(nèi)檢測(cè)工作以來，企業(yè)積極推進(jìn)基于內(nèi)檢測(cè)的管道缺陷修復(fù)工作有序開展，確保管道風(fēng)險(xiǎn)可控，為管道安全平穩(wěn)高效運(yùn)行提供保障。通過內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與評(píng)價(jià)診斷，確定需立即修復(fù)缺陷500余處，修復(fù)完成率100%；確定需計(jì)劃修復(fù)缺陷1 000余處，修復(fù)完成率92%。對(duì)于尚未完成的計(jì)劃修復(fù)類缺陷，嚴(yán)格按照修復(fù)計(jì)劃開展修復(fù)工作，制定詳細(xì)缺陷修復(fù)方案，針對(duì)其中嚴(yán)重程度高或類型復(fù)雜的缺陷，利用有限元進(jìn)行專業(yè)分析評(píng)價(jià)，必要時(shí)組織工藝、材料、焊接、防腐、力學(xué)等行業(yè)專家審查，制定具有強(qiáng)針對(duì)性的修復(fù)方案，保證缺陷得到及時(shí)有效修復(fù)，在實(shí)施修復(fù)前對(duì)缺陷管段進(jìn)行提級(jí)管理。

修復(fù)完成后，按要求詳細(xì)記錄缺陷修復(fù)方式、修復(fù)材料、加工單位、焊接人員、無損檢測(cè)、位置坐標(biāo)、高程等相關(guān)信息，做好標(biāo)記，并錄入完整性管理信息化系統(tǒng)。通過維修響應(yīng)數(shù)據(jù)入庫歸檔與關(guān)聯(lián)，建立定點(diǎn)缺陷的檢測(cè)、評(píng)價(jià)、開挖、修復(fù)全過程數(shù)據(jù)流，形成以內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)為發(fā)起端，經(jīng)缺陷評(píng)價(jià)、開挖修復(fù)，至缺陷狀態(tài)更新的全流程閉環(huán)式管理。

3 管理實(shí)施效果

該成品油管道企業(yè)通過推行基于內(nèi)檢測(cè)的管道全生命周期管理與決策，積累了大量管道完整性數(shù)據(jù)，建成了成品油管道數(shù)據(jù)資產(chǎn)與檔案，促進(jìn)了管道管理各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的銜接互聯(lián)，提高了管道完整性管理的循環(huán)提升效果和精細(xì)化水平，為實(shí)現(xiàn)管道規(guī)范化信息化管理和長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了重要保障。具體實(shí)施效果主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

3.1 提高信息化管理水平，實(shí)現(xiàn)高效精細(xì)化管理

以內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，整合管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、日常運(yùn)行數(shù)據(jù)、檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、高后果區(qū)識(shí)別及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、完整性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、維修維護(hù)數(shù)據(jù)、失效數(shù)據(jù)等，錄入信息化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建管道全生命周期的數(shù)據(jù)云，實(shí)現(xiàn)管道大數(shù)據(jù)的安全可靠存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)高效共享，提高了成品油管道信息化管理水平，解決了以往存在的數(shù)據(jù)量大、格式多樣、利用率低、采集與應(yīng)用脫節(jié)、管理難度大等問題。通過集成數(shù)據(jù)互聯(lián)對(duì)齊與深度挖掘技術(shù)，提供管道狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理和遠(yuǎn)程高效診斷手段，實(shí)現(xiàn)管道狀態(tài)的數(shù)字化、可視化動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)與管理，全面提升管道管理精細(xì)化、智能化水平。

3.2 優(yōu)化管道維修成本，助力“百日攻堅(jiān)創(chuàng)效”

通過推行實(shí)施成品油管道內(nèi)檢測(cè)，全面獲取管道缺陷信息，開展基于內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的管道缺陷統(tǒng)計(jì)與致因分析、剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)、剩余壽命預(yù)測(cè)，綜合高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及開挖驗(yàn)證檢測(cè)等其他數(shù)據(jù)，提出針對(duì)性維修響應(yīng)計(jì)劃和方案，實(shí)現(xiàn)缺陷的預(yù)防性維修。

通過開展預(yù)防性維修工作，一是能夠在管道缺陷修復(fù)工作前制定修復(fù)方案，準(zhǔn)備好圖紙、工具、備件等材料，確保維修過程順利高效完成，維修效率顯著提升，避免了事后維修造成聯(lián)鎖損壞引發(fā)的換件損失。二是可以將管道運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)的小隱患、小缺陷消滅在萌芽之中，避免隱患積少成多，引起突發(fā)性管道故障，從某種程度上避免批量的管道質(zhì)量缺陷或報(bào)廢情況的出現(xiàn)，減少管道突發(fā)性故障維修費(fèi)用。三是通過對(duì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的管道缺陷進(jìn)行針對(duì)性維修，減少了過剩維修現(xiàn)象。通過實(shí)施管道完整性管理，2015-2017年，長(zhǎng)輸成品油管道的單公里維修費(fèi)用大幅下降，其中該企業(yè)某下屬分公司2017年通過技術(shù)應(yīng)用節(jié)約維修維護(hù)成本和事故處置費(fèi)用約3 000萬元，降低人工成本8 872萬元，累計(jì)產(chǎn)生綜合經(jīng)濟(jì)效益約1.18億元，實(shí)現(xiàn)了管道管理的固本增效。

此外，預(yù)防性維修的實(shí)施保障了管道及配套設(shè)備設(shè)施的流暢平穩(wěn)運(yùn)行，減少了管輸能耗，延長(zhǎng)了管道的使用壽命，降低了管道運(yùn)行成本，進(jìn)一步體現(xiàn)了管道輸送的經(jīng)濟(jì)性。

3.3 杜絕安全環(huán)保事故，提升企業(yè)綜合效益

通過開展管道內(nèi)檢測(cè)、缺陷評(píng)價(jià)與綜合決策、維修響應(yīng)等工作，實(shí)現(xiàn)高后果區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)管段的失效預(yù)測(cè)預(yù)警和及時(shí)響應(yīng)，有效預(yù)防了管道重大失效事件的發(fā)生，避免了泄漏、著火、爆炸、環(huán)境污染等事故，為成品油管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，提升了企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)的全生命周期智慧管理是未來我國(guó)油氣管道完整性管理一個(gè)主流發(fā)展方向，管道大數(shù)據(jù)將成為管道企業(yè)的重要資產(chǎn)[5,15]。因此，加快開展油氣管道普查工作，建立與管道物理實(shí)體相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)和數(shù)字孿生體，充分利用內(nèi)檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)采集與管理、數(shù)據(jù)挖掘與深度分析等，實(shí)現(xiàn)以內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)為核心的管道全生命周期管理與智能決策機(jī)制，解決管道在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行全生命周期內(nèi)面臨的安全技術(shù)和管理難題，是保障油氣管道長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行、全面提升管道安全保障能力的當(dāng)務(wù)之急。