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(yíng)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(yíng)業(yè)務(wù)包括輸氣、儲氣和LNG氣化。公司總部設在米蘭，總人數約3 000人、總部人數約400人。擁有意大利94%的輸氣管網(wǎng)，長(cháng)3.25萬(wàn) 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(jìn)口，其他從利比亞、阿塞拜疆、尼日利亞和奧地利等國進(jìn)口。公司運行的管網(wǎng)分為國家管網(wǎng)和區域管網(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�；�于CEN/TS15173歐洲標準[1]對管道完整性的通用要求實(shí)施管道完整性管理（PIMS），包括國際和意大利的法規文件、國際技術(shù)標準、公司技術(shù)標準、公司程序文件和體系文件等內容，涉及整個(gè)設計、施工和運行的全生命周期的實(shí)施過(guò)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(guò)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、持續監控和數據收集、基于數據的完整性評估、維護維修、持續改進(jìn)。

（1）危害識別：識別可能威脅管道完整性的事件；確定每種類(lèi)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；建立監控每個(gè)參數（如頻率、儀表和設備）的模型。

（3）持續監控和數據收集：通過(guò)特定的工具或者技術(shù)方法對管道資產(chǎn)狀態(tài)監控數據進(jìn)行收集；規劃和執行特定工具的操作和維護活動(dòng)。

（4）基于數據的完整性評估：通過(guò)數學(xué)模型、行業(yè)標準、公司標準等進(jìn)行數據分析和評估；與可接受準則進(jìn)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）持續改進(jìn)：根據風(fēng)險分析模型、相關(guān)技術(shù)方法和標準規范要求，持續更新和完善監測手段和方法。

1.2 危害識別

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

同時(shí)，針對不同的失效模式采取的針對性措施分為3類(lèi)，分別是預防（第三方損壞防護、加大埋深、巡護、適用性評價(jià)、陰極保護、標識樁、防護欄、及其他主動(dòng)的防護措施）、檢測（巡護、土體移動(dòng)監測、穿河檢測、內檢測、振動(dòng)監測、應變監測、位移監測、運行參數監控等）、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�？山邮軠蕜t是SNAM公司使用多種方法和模型來(lái)識別導致系統發(fā)生故障的不可接受異常，通�？山邮軠蕜t由行業(yè)專(zhuān)家通過(guò)評估不可接受異常對管道系統安全性和可靠性的影響來(lái)確定。操作模式是通過(guò)多種方法和工具，考慮管道系統的運行歷史情況，在一定周期內對管道運行的各項參數進(jìn)行監控，并持續進(jìn)行優(yōu)化的模型。

1.4 持續監控和數據收集

通過(guò)周期性的巡護、土體移動(dòng)監測、河道檢查、雇傭第三方的專(zhuān)業(yè)調查、管道內檢測、應變監測、位移監測、以及運行各項參數的監控來(lái)獲取數據。

1.5 基于數據的完整性評估

根據不同的風(fēng)險類(lèi)型，結合多種檢測和監測獲取的數據，建立不同的評估模型來(lái)執行管道完整性評估。通常這個(gè)階段需要結合經(jīng)驗豐富的專(zhuān)家現場(chǎng)訪(fǎng)問(wèn)獲取的資料信息。

1.6 維護維修

根據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(zhì)災害風(fēng)險管理、管道風(fēng)險管理等。

1.7 持續改進(jìn)

SNAM公司持續改進(jìn)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/監測模型，并積極參加國際組織和工作組對于標準規范和新異常評估模型的開(kāi)發(fā)。

2 管道內檢測

SNAM公司的管道內檢測主要包括幾何、漏磁和中心線(xiàn)檢測（IMU），主要檢測服務(wù)商為德國Rosen公司。 Rosen公司在完成管道內檢測后，除了提供常規的檢測結果，還提供一個(gè)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(hù)端，可以方便地查看和瀏覽內檢測結果，并可以通過(guò)坐標信息直接定位缺陷位置，管理非常便捷。

SNAM公司應用管道內檢測的歷史可以追溯到1973年首次試驗性應用，其他重要節點(diǎn)包括1984年首次在1 219 mm管道上開(kāi)展內檢測、 1986年首次在1 076 mm管道上開(kāi)展內檢測、 1990年開(kāi)始將管道內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(guò)12 300 km等。

SNAM公司非常注重管道內檢測適應性改造工作。意大利政府規定新建管道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(jìn)行管道內檢測適應性改造，包括改造閥門(mén)、適當的彎頭曲率半徑、可用的收發(fā)球筒等，并為內檢測創(chuàng )造合適的流量和壓力條件。

SNAM公司管道內檢測周期一般為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(jià)金屬損失缺陷、 EPRG標準評價(jià)幾何變形。

3 腐蝕防護系統

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，共有116 000個(gè)陰保測試樁，其中在有電力線(xiàn)和鐵路等雜散電流干擾區域、共計17 000個(gè)點(diǎn)位的陰保數據可以通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )傳至PEGASO系統，其余數據由人工收集。 PEGASO系統統計分析收集到的陰保數據，每年向政府提交報告。 SNAM公司啟動(dòng)并于2018年完成了“Smart PEProject”項目測試， 2019年已經(jīng)開(kāi)始試用。

補口采用熱收縮帶，主要廠(chǎng)家有 C A N U S ACOVAVENCE DENSO。在定向鉆穿越段管道，SNAM公司開(kāi)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(shù)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(gè)維修中心負責，通過(guò)EAM、 SAM、 SAP等信息系統實(shí)現人力資源、設備物資等調度管理。該公司的巡護管理比較簡(jiǎn)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(xiàn)兩側各約40 m寬土地內的任何異常情況。

（1）管道上方：沿管道中心線(xiàn)兩側各10 m范圍內的活動(dòng)。

（2）靠近管道：沿管道中心線(xiàn)兩側各10至40 m范圍內的活動(dòng)。

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

采用車(chē)巡和徒步巡護方式，以及時(shí)發(fā)現并報告損害管道完整性和潛在風(fēng)險的情況。

4.2 安全距離

SNAM公司管道完整性管理中沒(méi)有高后果區的概念，在通過(guò)建構筑物和特定場(chǎng)所等人員密集場(chǎng)所時(shí)根據《非超高密度天然氣輸送的設計、施工、運行和監測技術(shù)規則A0,8》的規定設置一定的安全距離，其設置原則與管徑和壓力有關(guān)。在管道建設期通過(guò)土地所有人的土地時(shí)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(guò)300人的建筑物或建筑群定義為城鎮/村莊，將超過(guò)100人的社區建筑（如醫院、學(xué)校、酒店、商場(chǎng)和辦公樓等）定義為人員密度高的建筑。輸氣管道與城鎮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(xiàn)穿越不同的地域時(shí)，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(gè)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(jìn)行填充，套管兩端設置了通氣孔，可避免油氣在套管內積聚。

（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，另一方面將套管內這段管道可能發(fā)生的泄漏通過(guò)排氣管引到合適的空曠地帶進(jìn)行泄放，避免泄漏氣體竄入敏感區域。

（3）在管道與建構筑物的距離不足法規規定的情況下，可通過(guò)增加套管縮短距離。法規規定的距離是根據壓力、管徑等參數確定的，同時(shí)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當前提出的“六步循環(huán)”基本一致[6]，都融入了持續改進(jìn)和不斷完善的理念，在管道管理過(guò)程中發(fā)揮了積極的作用。同時(shí)， SNAM公司對于完整性管理的驅動(dòng)力更加充足，開(kāi)發(fā)了標準和文件管理的IT系統（“e-Doc NGI”），每名公司員工都可以通過(guò)IT系統（“e-Doc NGI”）查詢(xún)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(guò)程中，所有的技術(shù)部門(mén)和操作維修部門(mén)都可以向技術(shù)標準規范管理部提出申請，個(gè)人可以通過(guò)對技術(shù)標準發(fā)生影響的其他渠道提出新編和升版的需求。

“開(kāi)放共享”是SNAM公司建立的各個(gè)系統之間的最大優(yōu)勢，底層GIS系統的全面開(kāi)放進(jìn)一步為各系統之間的數據通道奠定了良好的基礎，可以便捷地通過(guò)坐標將實(shí)物資產(chǎn)與建立的虛擬模型關(guān)聯(lián)起來(lái)。同時(shí)，也為管道完整性管理充分發(fā)揮作用提供了平臺，如管道內檢測數據可以直接加載在公開(kāi)的地圖系統中，方便巡護和運維人員及時(shí)關(guān)注風(fēng)險點(diǎn)。

建議國內對不具備內檢測條件的管道啟動(dòng)內檢測適應性改造工作，從設計開(kāi)始優(yōu)化保護套管的應用，進(jìn)一步提升管道建設的理念和策略，加強管道地圖系統的開(kāi)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(shí)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(xué)信息管理與信息系統專(zhuān)業(yè)，現工作于中石油管道有限責任公司，主要從事財務(wù)管理相關(guān)工作。