天然氣輸氣管道安全運行風險因素分析及管理措施

葉昊(國家管網(wǎng)集團山東天然氣管道有限公司，山東 濟南 250000)

0 引言

能源產(chǎn)業(yè)在國家的經(jīng)濟發(fā)展和基礎建設中發(fā)揮著重要作用，我國近年來一直都在推動油氣并進的能源發(fā)展戰(zhàn)略，天然氣作為一種新型綠色能源也成為了國家經(jīng)濟中的一個新增長點。由于社會生產(chǎn)生活的需要，天然氣需求量驟增，而為了進一步推動國內經(jīng)濟的可持續(xù)化發(fā)展，必然要確保天然氣運輸工作的安全運行。國際上對天然氣首選輸送方式多是管道運輸，但是由于天然氣本身具有易燃易爆的特點，而且管網(wǎng)常年都是處于一種高壓、持續(xù)作業(yè)的情況，管道鋪設的線路長、覆蓋區(qū)域廣，所以管道的安全運行十分重要。一旦由于管理不當導致管道出現(xiàn)破損引發(fā)泄漏，不僅會影響到上游產(chǎn)地的日常天然氣采集，還會影響到后續(xù)的生產(chǎn)加工，已經(jīng)下游民眾的使用，嚴重的可能還會因為環(huán)境問題導致出現(xiàn)火災、爆炸等安全問題。所以從多方面角度來看，保證天然氣輸氣管道的安全運行意義重大。

1 天然氣輸氣管道安全保障不到位的危害

天然氣是作為一種天然深藏在地層之中的一類混合物氣體，在地質學方面來說，一般都是指的油田氣和氣田氣。人們生產(chǎn)生活中常用的天然氣多數(shù)都是來自于油田或者天然氣田開采、加工而來的。天然氣當前主要的用途是作為燃料使用，同時也會被化工企業(yè)用于制作化學品、炭黑等工業(yè)原料。

雖然天然氣種類較多，但是性質上基本沒有差別。天然氣作為一種無色無味的氣體，主要成分為甲烷以及其他少量可燃氣體組成。日常生活中所使用的天然氣帶有氣味，是為了預防泄漏，所以添加了適當?shù)牧虼?，幫助檢測氣體是否發(fā)生泄漏。含有硫化氫的天然氣對人體有害，但是在采集加工過程中一般會去除其中的硫化氫，對人體基本上沒有多大的危害。但是如果天然氣處于高濃度的狀態(tài)，依然會致人窒息死亡。而最為主要的是天然氣屬于一種易燃易爆的氣體，如果保存和運輸方式不恰當，容易引發(fā)火災爆炸等事故，這也是在輸氣管道在建設運行中要格外重視的原因。

通常情況下，天然氣的極限爆炸范圍影響較廣，一般可以達到5～15 m 的范圍，所引發(fā)的火災危險性屬于甲級范圍。不過經(jīng)過加工處理之后的天然氣一般含有的毒性很低，基本不會引發(fā)人員中毒反應，但是在濃度過大的區(qū)域依然可能引發(fā)人員窒息死亡。天然氣管道一旦泄漏發(fā)生一般都是屬于急性危害，泄漏的天然氣如果沒有建筑物遮擋的情況下，氣云一般會逐漸上升擴散，危險性也會隨之下降。如果泄漏的氣體處于到密閉環(huán)境就可能發(fā)生聚集，如果再遭遇到火源，則會發(fā)生火災爆炸事故，導致人員和財產(chǎn)傷亡。高壓天然氣輸氣管道如果發(fā)生管道破裂，均可能發(fā)生著火現(xiàn)象、爆炸[1]。如果不能及時的撲救險情，或者管道泄漏的兩端閥門不能及時關閉，將可能持續(xù)增大泄漏量，導致火災會繼續(xù)蔓延，撲救更加困難。而且天然氣持續(xù)燃燒下的溫度和火焰也會對周邊的環(huán)境產(chǎn)生巨大危害。

2 影響天然氣輸氣管道安全運行的風險因素

國內多數(shù)城市已經(jīng)建成了天然氣輸氣管網(wǎng)，其中包含到集氣、輸氣、分配等多種工藝體系，輸氣管道的覆蓋面積廣，鋪設環(huán)境較為復雜。因此，總體影響到輸氣管道的因素也是多種多樣的，不過當前總體將其劃分為運行風險、管道破損風險、自然災害風險還有人為破壞等類型。

2.1 場站方面的運行風險

在整體的天然氣運輸網(wǎng)絡當中，是從上游的采集，輸送到中游的氣體加工廠，再到下游的城市用戶。氣體的輸送會經(jīng)過很多的處理站點，如果站點方面不能安全平穩(wěn)運行，必然也會導致風險因素，所以就需要考慮到設備運行和人員操作方面。場站的自動控制系統(tǒng)、監(jiān)控儀表等設備一旦失靈，就可能會導致管道輸氣過程中安全隱患難以被發(fā)現(xiàn)；另一方面，如果技術人員操作管理不規(guī)范、責任心不強，出現(xiàn)違規(guī)操作，可能就會導致運輸風險。

2.2 輸氣管道破損風險

管道在設計建設的過程中，質量工藝沒有達到安全要求。主要是因為在管道在最初的設計過程中，沒有全面的考慮到上中下游三方面影響因素，對于工藝流程和建設環(huán)境考慮不到位，管道在溫度、管徑、壁厚等參數(shù)方面，以及所使用的管道走向、鋪設方式等設計不夠合理，從而導致了管道在焊接的過程中存在一定缺陷，進而影響到了管道的安全運行。另外，管道在常年的使用過程中，管道本身的材質出現(xiàn)了性質變化[2]。一方面是由于內部的輸送介質對管道產(chǎn)生了腐蝕；另一方面是外部自然環(huán)境對管道產(chǎn)生風化腐蝕，導致管道最終出現(xiàn)穿孔、破損等問題。

2.3 自然災害導致風險

自然災害方面導致的風險往往是不可抗力，具有一定的突發(fā)性和不可控性，如出現(xiàn)的地震、洪澇、暴雨、暴風、暴雪天氣等惡劣的自然災害天氣，會對輸氣管道產(chǎn)生較大的危害，同時也會影響到后續(xù)的管道維護工作。

2.4 人為破壞導致的風險

國內的天然氣管道被不法分子破壞、偷盜等問題也是時常發(fā)生且不容易防范的，因為輸氣管道的涉及范圍十分廣泛，無法安排監(jiān)管人員大規(guī)模的監(jiān)督管控，從而讓很多不法分子有了可乘之機。還有在管道沿線處違章修筑房屋建筑的，在冬季天氣嚴寒時節(jié)，一些不法分子就會在管道上打孔盜氣，有的會盜竊管道閥門或者相關的一些附屬設備，給管道的整體安全運行帶來了極大的安全隱患。此外，隨著很多城市、村鎮(zhèn)在不斷地加大基礎設施的修筑維護，一些老城區(qū)的改造等，也導致了天然氣管道屢屢遭到破壞。

3 天然氣輸氣管道的安全運行管理對策

3.1 加強天然氣管道的完整性管理

無論從安全或者是經(jīng)濟方面來看，天然氣管道的安全運行都是十分重要。而隨著天然氣逐漸在國內廣泛普及，應用領域也在增加，天然氣管網(wǎng)開始在城市地區(qū)大范圍的鋪設，所以針對天然氣管道方面的完整性管理就顯得尤其重要。而天然氣管道的完整性管理，是指天然氣管道能否處于一個完備、可靠的服役狀態(tài)中，這主要涉及到管道在物理功能方面的良好狀態(tài)，保證管道的情況一直處在受控和穩(wěn)定狀況，相關的運營商和監(jiān)管部門需要及時保證管道的維修監(jiān)督工作。

要進一步加強對于場站方面的運行管控，真正實現(xiàn)管理操作標準化、流程化。場站要根據(jù)管道的運行狀態(tài)，定期合理的制定管道清理、維護、組織管道檢查的工作，尤其在投資建設的初期更應該重視管控。重點加強場站周邊的基礎設備、通信裝置、自動控制系統(tǒng)的管理維護，要保證管網(wǎng)可以在正常的操控下，可以對出現(xiàn)的事故狀況進行及時限制管控，保證設備的可靠性和穩(wěn)定性。場站內部還需要不斷優(yōu)化QHSE 監(jiān)管體制，規(guī)范內部的操作流程，做好相應的額事故預案等。同時還應該加強對于場站工作人員的安全知識教育培訓，制定好相應的獎懲做事，通過全方面的規(guī)劃來保證無論是在管道搶修、檢查方面都能及時地做到標準化的操作管理。此外，要嚴格設計控制好管道的建設質量，利用工業(yè)完整性的管理方法來對高壓輸氣管道進行定期的風險性評估，將QHSE 管理體系融入到日常的標準化管理工作當中，輔助做好日常的質量、安全、環(huán)境方面的分析管理工作，然后以此來構建標準化的管理系統(tǒng)[3]。

通過可靠的事故預案處理方法來應對可能出現(xiàn)的突發(fā)事故；比如，安全管理部門可以在日常通過使用無人機偵查的方式，對處于野外的管線進行探查，定期拍攝分析管道周遭的環(huán)境變化情況，同時也有利于防止出現(xiàn)盜氣等問題的發(fā)生。通過及時的分析影響輸氣管道的相關因素，如可能引發(fā)管道破損、泄漏因素，定期做好高風險地區(qū)的排查工作，及時對有問題的部分進行修補。最后，對于城市區(qū)域中的天然氣管道，需要人員全面分析管道與建筑物之間的安全距離，及時拆除一些違章建筑，保證天然氣管道的輸送效率。因此，應該在管道附近布置圍欄以及警示牌，提醒群眾自覺遠離輸氣管道。

3.2 加強管道質量監(jiān)控，完善防腐工作

在管道設計建設的初期，建設團隊就應該積極針對管路沿線區(qū)域進行地理氣候的相關監(jiān)測，對管道沿線的地質、地形情況、社會環(huán)境等因素進行全方面的調查了解，并且生成影響管道安全的相關調查報告。同時，加強建設單位與施工單位的溝通交流，最大限度地保證管道設計建設方面的科學性。

在管道質量方面，引起管道泄漏的常見因素就是因為管道腐蝕破損或者是人為因素的破壞穿孔。首先針對管道自身質量方面導致的破損，就應該在建設初期派遣專業(yè)部門來對管道質量進行嚴格審查，選取質量合格的管材，保證施工建設質量。同時大力推行QHSE 管理體系的完善，落實工程監(jiān)理制度，在建設的前中后期，都應該積極地跟蹤檢查輸氣管道的鋪設過程，對出現(xiàn)的安全質量問題及時查明情況并整改。在管材的選擇方面，應該選用新型的防腐、絕緣、綜合性能較高的管道材料，并且在鋪設完畢之后應該覆蓋上涂層材料，采用陰極保護、線上腐蝕檢測系統(tǒng)等技術來預防管道可能發(fā)生的腐蝕破損情況。后期還需要做好輸氣管道的竣工驗收和試運行工作，保證管道的防腐蝕工作落實完好[4]。管道在投入運行之后，還需要制定相應的防腐層周期性排查工作，并且安排好相應的負責人落實好工作，以便可以及時地發(fā)現(xiàn)和處理管道腐蝕問題。

3.3 應用信息化智能化技術提升輸氣管道管理水平

通過信息化、電子化手段等來不斷強化技術防范工作，提高管道的日常檢驗維護工作的科技手段。首先是針對管網(wǎng)方面的泄漏確認工作，很多輸氣管道的破損泄漏問題，多數(shù)情況下都是從微漏情況發(fā)生的，所以針對地下管線的線路巡查工作應該保持常態(tài)化。除了定期巡檢之外，更應該關注的是管道的自動化監(jiān)測水平，通過智能化儀器設備來實時的對管道的狀態(tài)進行檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)泄漏段。管理部門還可以通過建立GIS 地理信息系統(tǒng)，同時配合無人機偵察和衛(wèi)星攝影技術來關注野外區(qū)域的天然氣管道，做好對管線網(wǎng)絡的日常普查工作，定期對圖檔資料進行核實、更新、補充等。其次通過計算機、云儲存等管理方法，保證資料的完整性和連續(xù)性，可以方便監(jiān)管人員快速、及時對相應區(qū)域的管線進行觀測、調查，提升了管線的安全管控。

3.4 完善巡檢和應急處置方案

天然氣作為一種易燃易爆的氣體，輸氣管道一旦出現(xiàn)泄漏就可能引發(fā)火災和爆炸事故。所以，各部門提前做好相關準備工作，制定相應的應急搶險預案，對突發(fā)事故的出現(xiàn)需要做到及時、有效的搶險和救援，才能最大程度防止人員和財產(chǎn)損失。

針對管道因為腐蝕、外力破壞導致泄漏問題時的搶險方案：首先要關閉泄漏點兩側閥門，控制氣源量，減少泄漏量；其次，安排人員設定相應的危險區(qū)域，一般都是在管道周邊沿線的200 m 處，區(qū)域內要嚴禁煙火，使用各類電氣設備等；再次，排險人員需要按照天然氣帶氣作業(yè)的安全規(guī)章來進行作業(yè)，減少意外發(fā)生；最后檢查漏洞處的焊口是否合格，并進行試壓、置換和防腐的測試，確保無誤后可以恢復通氣。

在對天然氣管道整體安全運行的整改和防護方案中，應該總結以往的事故特點、原因、后果等，做好分析和報告，制定類似問題的應對預案。同時為了進一步防止泄漏問題，還應該在高壓管道線路的截斷閥門井中加設壓力變送器，該裝置可以將管道的壓力信號數(shù)據(jù)及時地傳送到監(jiān)管部門系統(tǒng)當中，相關工作人員就可以根據(jù)管道的壓力變化情況及時地發(fā)現(xiàn)管道的泄漏問題。此外，還可以將高壓管道線路的手動截斷閥門改造為手動、氣動或者電動閥門共用的情況，并將開關信號設置到管理部門，一旦發(fā)生管道泄漏，可以通過系統(tǒng)來直接對泄漏處管道兩側閥門進行控制關閉。

4 結語

天然氣輸氣管道的安全穩(wěn)定運行是一個綜合性的課題，因為影響管道的風險因素是多方面的，需要管理人員通過全方面的風險防控，防范可能發(fā)生的事故，并且采取一系列相應的預案，才能有效保證管道的安全運行。輸氣管道多數(shù)都是隱蔽工程，管線長、范圍廣，要加強安全監(jiān)控還需要進一步加大對現(xiàn)代化科技技術的使用，以確保可以利用信息化、電子化技術來及時發(fā)現(xiàn)隱患風險，將事故的苗頭扼殺在搖籃中。