考青鵬1 金建國2 戴聯(lián)雙1

1.中石油管道有限責任公司； 2.中國石油西南管道公司

 

 

SNAM公司是意大利國有天然氣基礎設施建設和運營管理公司， 2001年在米蘭證交所上市，意大利政府股比19%，中國國家電網(wǎng)股比11%，其余70%上市，主營業(yè)務包括輸氣、儲氣和LNG氣化。公司總部設在米蘭，總人數(shù)約3 000人、總部人數(shù)約400人。擁有意大利94%的輸氣管網(wǎng)，長3.25萬 km，年輸氣量達751億 m3；擁有9座儲氣庫，工作容量167億 m3； 3座LNG接收站，氣化能力87億 m3/a。

天然氣中40%從俄羅斯進口，其他從利比亞、阿塞拜疆、尼日利亞和奧地利等國進口。公司運行的管網(wǎng)分為國家管網(wǎng)和區(qū)域管網(wǎng)，其中國家管網(wǎng)運行里程9 600 km，管徑從900 mm到1 400 mm，壓力從2.4 MPa到7.5 MPa；區(qū)域管網(wǎng)運行里程為22 900 km，管徑大于80 mm，壓力范圍為0.5 MPa到2.4 MPa。

SNAM公司已有75年的運行歷史。基于CEN/TS15173歐洲標準[1]對管道完整性的通用要求實施管道完整性管理（PIMS），包括國際和意大利的法規(guī)文件、國際技術標準、公司技術標準、公司程序文件和體系文件等內(nèi)容，涉及整個設計、施工和運行的全生命周期的實施過程，目標是維持管道的完整性，確保天然氣輸送安全和可靠。

1 管道完整性管理過程

1.1 管道完整性管理循環(huán)

管道完整性管理（PIMS）包括危害識別、模型和準則的定義、持續(xù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集、基于數(shù)據(jù)的完整性評估、維護維修、持續(xù)改進。

（1）危害識別：識別可能威脅管道完整性的事件；確定每種類型危害的預防、檢測和緩解措施。

（2）模型和準則的定義：確定可接受的準則；建立監(jiān)控每個參數(shù)（如頻率、儀表和設備）的模型。

（3）持續(xù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集：通過特定的工具或者技術方法對管道資產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)進行收集；規(guī)劃和執(zhí)行特定工具的操作和維護活動。

（4）基于數(shù)據(jù)的完整性評估：通過數(shù)學模型、行業(yè)標準、公司標準等進行數(shù)據(jù)分析和評估；與可接受準則進行比較，評估是否需要采取額外的措施。

（5）維護維修：采取合適的措施將管道資產(chǎn)恢復到可接受的程度。

（6）持續(xù)改進：根據(jù)風險分析模型、相關技術方法和標準規(guī)范要求，持續(xù)更新和完善監(jiān)測手段和方法。

1.2 危害識別

危害識別將失效模式分成了7類，分別是外部干擾（機械破壞）、土體移動、腐蝕、缺陷（工程、材料和施工過程中產(chǎn)生的）、誤操作和維護不足、錯誤的帶壓開孔、其他（森林火災、雷電等），并通過預防、檢測和采取針對性的緩減措施來應對識別的危害。

同時，針對不同的失效模式采取的針對性措施分為3類，分別是預防（第三方損壞防護、加大埋深、巡護、適用性評價、陰極保護、標識樁、防護欄、及其他主動的防護措施）、檢測（巡護、土體移動監(jiān)測、穿河檢測、內(nèi)檢測、振動監(jiān)測、應變監(jiān)測、位移監(jiān)測、運行參數(shù)監(jiān)控等）、緩減（管道修復、涂層、降壓、應力釋放等）。

1.3 模型和準則的定義

定義異常、可接受準則和操作模式。其中異常是 指由于各種原因導致管道本體或焊接結構偏離完整性的特征，包括可接受的異常和不可接受的異常。可接受準則是SNAM公司使用多種方法和模型來識別導致系統(tǒng)發(fā)生故障的不可接受異常，通常可接受準則由行業(yè)專家通過評估不可接受異常對管道系統(tǒng)安全性和可靠性的影響來確定。操作模式是通過多種方法和工具，考慮管道系統(tǒng)的運行歷史情況，在一定周期內(nèi)對管道運行的各項參數(shù)進行監(jiān)控，并持續(xù)進行優(yōu)化的模型。

1.4 持續(xù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集

通過周期性的巡護、土體移動監(jiān)測、河道檢查、雇傭第三方的專業(yè)調查、管道內(nèi)檢測、應變監(jiān)測、位移監(jiān)測、以及運行各項參數(shù)的監(jiān)控來獲取數(shù)據(jù)。

1.5 基于數(shù)據(jù)的完整性評估

根據(jù)不同的風險類型，結合多種檢測和監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)，建立不同的評估模型來執(zhí)行管道完整性評估。通常這個階段需要結合經(jīng)驗豐富的專家現(xiàn)場訪問獲取的資料信息。

1.6 維護維修

根據(jù)完整性評估的結果確定采取合適的措施降低不可接受異常對管道影響的程度，包括異常管理、維護措施管理、地質災害風險管理、管道風險管理等。

1.7 持續(xù)改進

SNAM公司持續(xù)改進和優(yōu)化完善目前使用的危害識別模型、完整性評估模型、維護維修措施和檢查/監(jiān)測模型，并積極參加國際組織和工作組對于標準規(guī)范和新異常評估模型的開發(fā)。

2 管道內(nèi)檢測

SNAM公司的管道內(nèi)檢測主要包括幾何、漏磁和中心線檢測（IMU），主要檢測服務商為德國Rosen公司。 Rosen公司在完成管道內(nèi)檢測后，除了提供常規(guī)的檢測結果，還提供一個KMS文件。 KMS文件可以直接鋪設在Google earth地圖上，結合SNAM公司定制化的Google earth pro用戶端，可以方便地查看和瀏覽內(nèi)檢測結果，并可以通過坐標信息直接定位缺陷位置，管理非常便捷。

SNAM公司應用管道內(nèi)檢測的歷史可以追溯到1973年首次試驗性應用，其他重要節(jié)點包括1984年首次在1 219 mm管道上開展內(nèi)檢測、 1986年首次在1 076 mm管道上開展內(nèi)檢測、 1990年開始將管道內(nèi)檢測作為管道日常維護的重要手段、 2016年檢測里程（直徑從219 mm～1 422 mm）超過12 300 km等。

SNAM公司非常注重管道內(nèi)檢測適應性改造工作。意大利政府規(guī)定新建管道16 in（406 mm）、35 km、 24 bar（2.4 MPa）以上的管段要設置清管設施，但是SNAM公司規(guī)定8 in（219 mm）、 15 km以上管道要設置清管設施。為了確保管道具備通球能力，對在役管道進行管道內(nèi)檢測適應性改造，包括改造閥門、適當?shù)膹濐^曲率半徑、可用的收發(fā)球筒等，并為內(nèi)檢測創(chuàng)造合適的流量和壓力條件。

SNAM公司管道內(nèi)檢測周期一般為8年，遇到特殊情況亦可縮短至5年或更短。識別的異常主要包括幾何變形、金屬損失和位移變化，以ASME B31G評價金屬損失缺陷、 EPRG標準評價幾何變形。

3 腐蝕防護系統(tǒng)

SNAM公司新建管道采用3層PE外防腐層+強制電流陰極保護系統(tǒng)，共有116 000個陰保測試樁，其中在有電力線和鐵路等雜散電流干擾區(qū)域、共計17 000個點位的陰保數(shù)據(jù)可以通過4G網(wǎng)絡傳至PEGASO系統(tǒng)，其余數(shù)據(jù)由人工收集。 PEGASO系統(tǒng)統(tǒng)計分析收集到的陰保數(shù)據(jù)，每年向政府提交報告。 SNAM公司啟動并于2018年完成了“Smart PEProject”項目測試， 2019年已經(jīng)開始試用。

補口采用熱收縮帶，主要廠家有 C A N U S ACOVAVENCE DENSO。在定向鉆穿越段管道，SNAM公司開始使用玻璃纖維作為管道外保護層。

SNAM公司在陰極保護測量技術方面遵守EN 12954[2]和 ISO 15589-1[3]，在涂層防護方面遵守ISO 21809-1[4]和ISO 21809-3[5] ，在陰極保護有效性驗證和遠程監(jiān)控方面遵守AEEG 177/2014/R/Gas : APCE guidelinesfor CP gas pipeline。

4 管道保護

4.1 巡護

SNAM公司管道檢修和巡護主要由48個維修中心負責，通過EAM、 SAM、 SAP等信息系統(tǒng)實現(xiàn)人力資源、設備物資等調度管理。該公司的巡護管理比較簡單，巡護的頻次相對較低，如圖 1所示。

圖 1  SNAM公司管道巡護頻次

采用飛機巡護方式，須檢查沿管道中心線兩側各約40 m寬土地內(nèi)的任何異常情況。

（1）管道上方：沿管道中心線兩側各10 m范圍內(nèi)的活動。

（2）靠近管道：沿管道中心線兩側各10至40 m范圍內(nèi)的活動。

（3）遠離管道：沿管道中心線兩側各超過40 m，未來可能影響管道安全運行的工程活動。

采用車巡和徒步巡護方式，以及時發(fā)現(xiàn)并報告損害管道完整性和潛在風險的情況。

4.2 安全距離

SNAM公司管道完整性管理中沒有高后果區(qū)的概念，在通過建構筑物和特定場所等人員密集場所時根據(jù)《非超高密度天然氣輸送的設計、施工、運行和監(jiān)測技術規(guī)則A0,8》的規(guī)定設置一定的安全距離，其設置原則與管徑和壓力有關。在管道建設期通過土地所有人的土地時采用簽訂合同的方式明確管道路由的主權，一般簽訂周期為30年。管道與建構筑物的法定間距如表 1所示。

SNAM公司將超過300人的建筑物或建筑群定義為城鎮(zhèn)/村莊，將超過100人的社區(qū)建筑（如醫(yī)院、學校、酒店、商場和辦公樓等）定義為人員密度高的建筑。輸氣管道與城鎮(zhèn)和人員密度高的建筑應保持100 m的間距，如果間距不足100 m，則應考慮增加套管等保護措施。

4.3 套管

SNAM公司在管道干線穿越不同的地域時，應用套管的情況比較多，也是管道保護的一種重要方式，套管的作用主要有以下幾個方面。

（1）防止第三方損壞，增加管道抵抗外力的能力。套管與管壁之間用橡膠墊隔離和支撐，進行填充，套管兩端設置了通氣孔，可避免油氣在套管內(nèi)積聚。

（2）應用在穿越鐵路、公路、其他硬化路面等地段，一方面加強管道的抵抗力，另一方面將套管內(nèi)這段管道可能發(fā)生的泄漏通過排氣管引到合適的空曠地帶進行泄放，避免泄漏氣體竄入敏感區(qū)域。

（3）在管道與建構筑物的距離不足法規(guī)規(guī)定的情況下，可通過增加套管縮短距離。法規(guī)規(guī)定的距離是根據(jù)壓力、管徑等參數(shù)確定的，同時還需要考慮管道泄漏氣體的泄放路徑。

5 總結與建議

SNAM公司的完整性管理流程與國內(nèi)當前提出的“六步循環(huán)”基本一致[6]，都融入了持續(xù)改進和不斷完善的理念，在管道管理過程中發(fā)揮了積極的作用。同時， SNAM公司對于完整性管理的驅動力更加充足，開發(fā)了標準和文件管理的IT系統(tǒng)（“e-Doc NGI”），每名公司員工都可以通過IT系統(tǒng)（“e-Doc NGI”）查詢到完整性管理體系文件和標準。在完整性管理體系文件和標準升版和起草過程中，所有的技術部門和操作維修部門都可以向技術標準規(guī)范管理部提出申請，個人可以通過對技術標準發(fā)生影響的其他渠道提出新編和升版的需求。

“開放共享”是SNAM公司建立的各個系統(tǒng)之間的最大優(yōu)勢，底層GIS系統(tǒng)的全面開放進一步為各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通道奠定了良好的基礎，可以便捷地通過坐標將實物資產(chǎn)與建立的虛擬模型關聯(lián)起來。同時，也為管道完整性管理充分發(fā)揮作用提供了平臺，如管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)可以直接加載在公開的地圖系統(tǒng)中，方便巡護和運維人員及時關注風險點。

建議國內(nèi)對不具備內(nèi)檢測條件的管道啟動內(nèi)檢測適應性改造工作，從設計開始優(yōu)化保護套管的應用，進一步提升管道建設的理念和策略，加強管道地圖系統(tǒng)的開放共享。

 

參考文獻：

[1]  CEN/TS 15173:2015《Gas supply systems-Frame ofreference regarding pipeline integrity managementsystem(PIMS)》 .

[2]  BS EN 12954:2001《Cathodic protection of buried orimmersed metallic structures》 .

[3]  ISO 15589-1:2015《Preview Petroleum, petrochemicaland natural gas industries -- Cathodic protection ofpipeline systems -- Part 1: On-land pipelines》

[4]  ISO 21809-1:2011《Petroleum and natural gasindustries -- External coatings for buried or submergedpipelines used in pipeline transportation systems -- Part[1][2][3][4][5][6]1: Polyolefin coatings (3-layer PE and 3-layer PP)》 .

[5]  ISO 21809-3:2016《Preview Petroleum and naturalgas industries -- External coatings for buried orsubmerged pipelines used in pipeline transportationsystems -- Part 3: Field joint coatings》 .

[6]  馮慶善. 管道完整性管理實踐與思考[J]. 油氣儲運,2014, 33(3):229-232.

 

作者：考青鵬， 1985年生，畢業(yè)于天津大學信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)工作于中石油管道有限責任公司，主要從事財務管理相關工作。