李開鴻

國家管網集團西南管道公司

摘  要：針對山區管道安全運行面臨的挑戰，以問題為導向提出了管道完整性管理目標，通過采取地災監測與治理、數據恢復、應力應變監測等技術保障措施，提升管道風險防控水平，降低管道失效概率及影響后果，確保管體安全受控。

關鍵詞：山地管道；完整性管理；地質災害；監測

西南管道公司所轄管道70%以上是典型的V字型、大落差管道，途經黃土高原、秦巴山地、云貴高原、橫斷山脈等區域，地質地貌和水文條件復雜，沿線地震頻繁、烈度高、地質災害（地災）風險點多，管道運行風險高、安全管理難度大。針對這一實際狀況，提出山區管道完整性管理目標，并采取相應的技術保障措施。

1  山區管道完整性管理目標

管住高后果區、高風險段兩高區域。通過構建人防、物防、技防、信息防等體系，實施專項管控措施，降低管道失效概率及影響后果。

嚴控管道本體質量隱患、管道外載荷、人類活動三大風險。通過管道內外檢測手段，開展管道合于使用評價，確保管體安全受控。

狠抓設計、施工、運行、應急四大環節。加強規劃設計、施工建設期源頭把控，提升山區管道設計建設標準，強化應急響應，提升搶維修技術能力。

據此確定完整性管理重點技術領域為地災監測與治理、管道數據恢復、應力應變監測（圖 1）。

2  地災監測與治理

傳統地災風險排查方法和基于信息化手段的監測方法雙管齊下，功能互補，形成天地聯合管控態勢，效果較為顯著。

2.1  傳統方法

（1）地災排查。根據西南山區雨季特點，分別在每年汛前、汛中、汛后組織地災排查。聘請相關地質專家駐場，現場研判地災并制定針對性治理方案。

（2）地災治理。強調“治早治小、因地制宜”，分程度、分地區、分災種進行治理。如針對沿河溝鋪設、大開挖河流穿越、黃土塌陷、全風化花崗巖等引發的不同災種開展精準治理。以川渝地區管道大開挖穿越治理為例：2013年起，公司先后對石亭江、清江河、涪江等原大開挖敷設的穿河管道共12處進行了定向鉆改造。2017年、2018年石亭江和清江河汛期，廢棄的蘭成渝管道相繼被沖出、沖斷，充分證明穿河治理及時有效（圖 2、圖 3）。

2.2  信息化方法

（1）天基系統地災普查。主要利用衛星遙感監測手段，結合大數據、人工智能等信息技術，采用PS-InSAR、SBAS-InSAR、DinSAR技術進行形變監測，為管道沿線開展大范圍的地質災害隱患點普查、大范圍監測、地災風險識別、重點風險持續跟蹤等提供數據支撐，實現管道沿線地質災害早期識別。

（2）地基系統監測預警。主要利用地面傳感監測設備，對重大地災點時空演變信息進行實時監測，包括形變、地球物理場、化學場、誘發因素等，最大程度獲取連續的空間變形數據，利用指數平滑法、回歸分析、神經網絡等大數據分析方法，分析預測災害發展變化趨勢，用于地質災害的穩定性評價、預警預報和防治工程。

公司布設10余種監測設備對9大類災害進行監控，現有監測點位150處，其中地災監測點59處，應力應變監測點117處，逐步覆蓋所轄區域管道并細化監測范圍。

（3）監測預警平臺。開發具有自主多維度分析技術的地災監測預警平臺及手機APP，能自動分析監測數據，研判嚴重程度，分級發布預警信息；手機端可隨時查看監測數據及上傳的處置信息。平臺構建了基于指數平滑法和神經網絡的監測預警數據綜合分析和趨勢研判模型，結合各監測點分別構建了針對管道和該點地質條件的閾值修正模型，開發了實時監測、預警分析、監測信息管理、組織管理、系統設置等功能，可以實現數據的實時分析、在線監測和綜合預警。

3  數據恢復與對齊

通過在役管道數字化恢復手段，對內外檢測、焊口排查、三樁一牌、基礎地理信息等進行數字化恢復，結合IMU檢測數據進行數據對齊，提高管道完整性管理數據水平。

3.1  底片數字化

利用自主開發的焊口底片檔案管理系統實現了1.7萬道開挖焊口射線底片數字化掃描、存儲，實現老舊管道數據恢復及龐大數據信息化儲存；同時根據需求研發無損檢測結果自動評價系統。

3.2  數據對齊

以漏磁內檢測、建設期竣工資料、地面三樁、高后果區、地質災害、穿跨越等數據為依據，已開挖驗證的焊口數據為參考，通過以IMU數據為基礎的數據對齊技術（圖 4），實現管道施工、內檢測、高后果區、地災點、缺陷及修復等地上地下、不同時期數據對齊，清晰直觀地體現焊口與高后果區、敷設環境等因素間的關系，獲得開挖焊口、三樁一牌、地災點、高后果區、應力應變段的地理空間分布圖。

4  應力應變監測檢測

管道應力應變情況能夠定量表征管道失效的綜合風險，不停輸內外監測檢測是了解管道力學狀況的最有效方法，所以應力應變監測檢測技術是未來保證管道綜合安全的重要發展方向，特別對于受力情況復雜的山地管道是重要的技術手段。西南管道公司開展了相關技術的探索和應用。

（1）在管道重點、難點段，建立了117處電阻、振弦、光纖光柵式應力應變監測點，共418個截面，并成功預警中緬管道K321滑坡等災害。

（2）在中緬天然氣管道全線開展了彎曲應變IMU內檢測；能發現最小1/2000D的不合理彎曲；并且正在研究自主技術的多輪次IMU檢測數據分析系統。

（3）利用超聲波、磁記憶等方法開挖驗證應力嚴重點；正在研發不受表面光潔度限制、檢測精度又較好的矯頑力檢測裝置。

（4）針對不等壁厚環焊縫的結構應力、殘余應力等的極限載荷分析評價技術開展研究，系統解答不等壁厚環焊縫受力不佳、失效占比較高等問題。

（5）研發或引進應力應變內檢測技術。目前正在中緬天然氣管道（曲靖—安順、都勻—河池）試用逆磁致伸縮軸向應變內檢測技術，并探索弱磁、微磁應力內檢測技術應用。

5  結語

持續開展山區管道完整性技術研發，“十四五”期間重點瞄準“兩高區域、三大風險、四大環節”，建立管道設計與工程防護、“全時域、全空間、全系統”在線流動仿真優化、監測檢測等三方面完整性管理技術和標準體系，再結合智能化方法形成“山區管道綜合智能管控體系”，從天空地不同空間維度，管道本體、外部環境不同監檢測手段，實現智能自主響應和智能決策輔助功能。

作者簡介：李開鴻，1977年生，高級工程師，西南石油大學畢業，現從事管道完整性管理工作。聯系方式：028-62721201。