【正文】 .............. 32 擴(kuò)散系數(shù) .................................................. 35 泄漏后果指數(shù) .............................................. 37 輸油管線相對(duì)風(fēng)險(xiǎn) .............................................. 38 輸油管線相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可接受性評(píng)估 .................................. 38 輸油管線相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)的含義 .......................... 38 ALARP 區(qū)域的確定 ........................................... 39 第 5 章 輸油管道泄漏擴(kuò)散災(zāi)害評(píng)估體系及系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) ..................... 41 概述 .......................................................... 41 輸油管道泄漏擴(kuò)散災(zāi)害評(píng)估理論體系 .............................. 41 引言 ...................................................... 41 泄漏規(guī)律分析 .............................................. 41 擴(kuò)散規(guī)律分析 .............................................. 49 災(zāi)害評(píng)估 .................................................. 63 輸油管道泄漏災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)開(kāi)發(fā) .................................. 67 引言 ...................................................... 67 軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境及工具 ...................................... 67 系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu) ............................................ 67 主要操作界面介紹 .......................................... 70 第 6 章 馬廣長(zhǎng)輸原油管線風(fēng)險(xiǎn)及災(zāi)害評(píng)價(jià) ............................... 73 概述 .......................................................... 73 管線分段 ...................................................... 73 評(píng)價(jià)結(jié)果分析 .................................................. 74 管道失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果分析 .................................. 75 管道失效后果評(píng)價(jià)結(jié)果分析 .................................. 78 管道相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果分析 .................................. 79 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可接受性評(píng)價(jià) ...................................... 79 第 7 章 結(jié)論與建議 ................................................... 81 結(jié)論 .......................................................... 81 建議 .......................................................... 81 致 謝 ............................................................... 82 參考文獻(xiàn) ............................................................. 83 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果 ................................. 86 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 1 第 1 章 緒論 課題來(lái)源 本文來(lái)源于中石化惠州市大亞灣華德石化有限公司項(xiàng)目“在役輸油管線風(fēng)險(xiǎn)及災(zāi)害評(píng)價(jià)技術(shù)研究”的部分研究?jī)?nèi)容。 研究的目的及意義 長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)輸管道安全為目的，應(yīng)用安全系統(tǒng)工程原理和方法，對(duì)長(zhǎng)輸管道中存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行辨識(shí) 和 分析，判斷長(zhǎng)輸管道發(fā)生事故 和 職業(yè)危害的可能性及嚴(yán) 重程度，為制定防范措施 、 優(yōu)化管理體制等提供科學(xué)依據(jù) [1]。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可以達(dá)到最低事故率、最少損失和最優(yōu)化投資效益，具體說(shuō)來(lái)有以下幾方面的意義 [2]。 增加管道系統(tǒng)運(yùn)行的安全性 截止到 2020 年，我國(guó)長(zhǎng)輸管道有 82%的管齡己經(jīng)超過(guò) 20 年， 66%的超過(guò) 25 年，爆管、斷管、腐蝕、泄漏等重大事故呈上升趨勢(shì)。 1976 年、 1984 年因地震、山洪暴發(fā)分別使秦京、鐵秦輸油管線斷裂跑油，經(jīng)濟(jì)損失巨大，環(huán)境污染嚴(yán)重； 2020 年 12 月 19日，蘭成渝成品油管線廣元段因不法分子打孔盜油，造成汽油噴射泄漏，油霧高達(dá) 20多米，損失 90汽油 400 余噸，寶成電氣化鐵路中斷運(yùn)行 7 小時(shí)，清江河 500m 河面受污染，清江河水石油類超標(biāo) 7951 倍 [3]。 因此， 對(duì) 長(zhǎng)輸管線 進(jìn)行 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是 保證管道安全平穩(wěn)運(yùn)行的重要措施。 對(duì) 在役 管 線進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 價(jià) ， 能夠?qū)Ω鞴芏物L(fēng)險(xiǎn) 進(jìn)行排隊(duì)，制定 出減小風(fēng)險(xiǎn)的最佳對(duì)策， 將事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)，避免事故的發(fā)生。對(duì)于新建管道， 根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論制定 風(fēng)險(xiǎn)小的方案 。 能夠節(jié)省投資、方便管理、減少新建管道風(fēng)險(xiǎn)，具有 非常 重要的經(jīng)濟(jì)意義與社會(huì)意義。 提高管道公司運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性 由于管道運(yùn)營(yíng)公司追求的目標(biāo)始終是在保證管 道正常運(yùn)行，不對(duì)公眾、環(huán)境和管道管理者本身造成危害的前提下，謀求最大的管道經(jīng)濟(jì)效益，而通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可幫助管道公司達(dá)到目的 [4]： （ 1）減少事故損失 ； （ 2）節(jié)約維修維護(hù)費(fèi)用 ； （ 3）帶來(lái)實(shí)在經(jīng)濟(jì)效益 。 原油管線風(fēng)險(xiǎn)及災(zāi)害評(píng)價(jià)技術(shù)研究 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外關(guān)于壓力管道的風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)價(jià) 已進(jìn)行了近 30 年的研究， 起 始于 20 世紀(jì) 70 年代 美國(guó)。 管道國(guó)際研究委員會(huì) PRCI（ Pipeline Research Committee International） 對(duì) 歐洲 和 美國(guó) 的輸氣管道事故數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和分類， 總結(jié) 歸納出 22 種 引起管道失效的“基本因素” 。 20 世紀(jì) 90 年代，美國(guó) 制定出 管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 價(jià) 的基本模型，以油氣長(zhǎng)輸管道為研究對(duì)象， 創(chuàng)造性的 提出了管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 價(jià) 的評(píng)分系統(tǒng) 。 隨 后歐洲 一些發(fā)達(dá) 國(guó)家也開(kāi)發(fā) 并且 推廣了油氣管道風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)。 1992 年 W. Kent Muhlbauer 對(duì)美國(guó) 20 余 年的壓力管道研究工作進(jìn)行總結(jié)， 編撰 了《管道風(fēng)險(xiǎn)管理手冊(cè)》（《 Pipeline Risk Management Manual》）一書，詳細(xì)的 敘述了管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型和各種評(píng)估方法，將管道的失效因素歸結(jié)為第三方破壞、腐蝕、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、操作不當(dāng)四類。目前，它已成 為世界各國(guó)開(kāi)展油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究工作的指導(dǎo)性文獻(xiàn) [5]。 世界各國(guó)在半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域引進(jìn)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分法， 并對(duì)該方法中的各風(fēng)險(xiǎn)因素改進(jìn)，得到適用于本國(guó)管線情況的改進(jìn)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分法。 1993 年，加拿大 引進(jìn)該方法 ，就“開(kāi)發(fā)管道數(shù)據(jù)庫(kù)、 開(kāi)發(fā)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、 建立可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平、 開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)教育 和 開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工具包 ” 等方面的問(wèn)題的研究制定計(jì)劃； 英國(guó)健康與安全委員會(huì)研制出 MISHAP 軟件包，用于計(jì)算管線的失效風(fēng)險(xiǎn) [6]。 國(guó)外應(yīng)用管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù) 已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如美國(guó) Amoco 管道公司從 1987 年采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)管理所屬的油氣輸送管道和儲(chǔ)罐，到 1994 年為止，已使年泄漏率由原來(lái)的工業(yè)平均數(shù)的 倍下降到 倍，同時(shí)使公司每次發(fā)生泄漏的支出降低 50％，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益 [7]。該公司的應(yīng)用實(shí)踐表明，完善的風(fēng)險(xiǎn)管理手段可降低用于泄漏修理和環(huán)保措施的費(fèi)用，對(duì)腐蝕管線采用合理使用原則可明顯降低維修費(fèi)用。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)于 1995 年由潘家華教授引進(jìn) [8]。引起了廣泛的關(guān)注， 國(guó)內(nèi) 其它學(xué)者 在此基礎(chǔ)上 針對(duì)不同的油氣管線情況 進(jìn)行了更加深入的研究 和改進(jìn) 。 1994 天津大學(xué)從 先后完成了 中國(guó)石油天然氣總公司管道局“淮河管橋的安全性及殘余壽命的評(píng)估 ”、“原油長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)管理研究 ”等項(xiàng)目； 2020 年西南石油 大學(xué) 和西南油氣田分公司聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)的“輸氣管線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件”，在重慶氣礦達(dá) — 臥輸氣管道進(jìn)行全線風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)獲得成功 [9]。 目前 來(lái)說(shuō)， 國(guó)內(nèi)油氣管道風(fēng)險(xiǎn) 技術(shù)還處于 研究階段， 屬于半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，還沒(méi)有達(dá)到定量的水平。 由于該方法最早是由美國(guó)提出并開(kāi)始應(yīng)用的，加之國(guó)外與國(guó)內(nèi)管道所西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 3 處的自然條件和社會(huì)條件均有所不同，因此， 管道 風(fēng)險(xiǎn)因素及其評(píng)分法則、每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素所占的權(quán)重均 需要根據(jù)我 國(guó)管道的實(shí)際情況進(jìn)行 調(diào)整 。 如果不加改進(jìn)的盲目應(yīng)用 則 很難保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。原風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分法中沒(méi)有的因素而在 我國(guó)管線 實(shí)際運(yùn)行中確實(shí)對(duì)管線 的安全性 會(huì)造成 影響 的 因素，本文經(jīng)過(guò)對(duì)我國(guó)陸上長(zhǎng)輸管線特別是“馬 廣”長(zhǎng)輸原油管線的調(diào)研后，進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如：設(shè)計(jì)合理性因素、自然災(zāi)害（認(rèn)為導(dǎo)致）、惡意破壞等等。 目前各國(guó)在管道半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面所做的研究工作集中在如何使《 Pipeline Risk Management Manual》中建立的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系更加符合本國(guó)油氣管道的實(shí)際情況 [10]。 對(duì)于引進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技 術(shù)，雖然我國(guó)學(xué)者已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行 多方面的 改進(jìn)，但是 均是針對(duì)不同管線的需要而做的更改。 整個(gè)評(píng)價(jià)體系中還是有很多的風(fēng)險(xiǎn)因素并不符合我國(guó)大部分管道系統(tǒng)的實(shí)際情況 ，特別是本文所要研究的長(zhǎng)輸原油管線系統(tǒng) 。需要增減風(fēng)險(xiǎn)因素，并對(duì)眾多風(fēng)險(xiǎn)因素所占的權(quán)重進(jìn)行重新調(diào)整。對(duì)于泄漏后果來(lái)說(shuō)，原評(píng)價(jià)體系只是半定量的打分來(lái)判斷泄漏后果的嚴(yán)重程度。首先，專家打分存在一定的主觀因素；其次，不能準(zhǔn)確判斷泄漏后果的危害。因此， 在專家打分法的基礎(chǔ)上 需要對(duì)油品 泄漏規(guī)律、擴(kuò)散規(guī)律和災(zāi)害評(píng)估等方面進(jìn)行研究 ，并開(kāi)發(fā)管線泄漏災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng) 。這都是本文所需要解 決的問(wèn)題。 主要 研究 內(nèi)容 及技術(shù)路線 主要研究?jī)?nèi)容 本文 主要對(duì)以下幾方面內(nèi)容進(jìn)行研究： （ 1）原油管 道 危害辨識(shí)故障樹(shù)分析 介紹了故障樹(shù)分析的基本 模型 ，采用故障樹(shù)分析方法對(duì)陸上原油管 道 進(jìn)行故障樹(shù)分析， 識(shí)別出系統(tǒng)存在的主要風(fēng)險(xiǎn)因素并提出改善措施。 （ 2） 輸油管道失效 風(fēng)險(xiǎn) 計(jì)算方法研究 在 借鑒國(guó)內(nèi)外管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分法的基本思想和最新研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上， 對(duì) 管道風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)分法進(jìn)行 深入 研究 。 通過(guò)調(diào)研，結(jié)合我國(guó)原油管道具體情況， 得到適合我國(guó)管 道工業(yè)情況的改進(jìn)的 管道風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)分法 法則。 利用該評(píng)分法對(duì)各事故誘因進(jìn)行打分 可得到管道的相對(duì)失效 風(fēng)險(xiǎn) 。 （ 3） 輸油管道相對(duì)失效后果和相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)研究 對(duì) 原油管道系統(tǒng) 失效后果 主要 影響因素進(jìn)行分析，確定相對(duì)失效后果指數(shù)的計(jì)算方法，并結(jié)合管道失效 風(fēng)險(xiǎn) ，確定 綜合風(fēng)險(xiǎn) 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算方法。 研究管道 相對(duì) 風(fēng)險(xiǎn) 可接受性 評(píng)估相關(guān)理論， 得到 相對(duì) 風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法。 （ 4）輸油管道泄漏 擴(kuò)散 災(zāi)害評(píng)估 體系及 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 對(duì)管輸產(chǎn)品泄漏、擴(kuò)散規(guī)律及災(zāi)害形成相關(guān)理論進(jìn)行研究，根據(jù)研究成果開(kāi)發(fā)《輸原油管線風(fēng)險(xiǎn)及災(zāi)害評(píng)價(jià)技術(shù)研究 油管道泄漏災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)》。 （ 5） “馬 廣”長(zhǎng)輸原油管線風(fēng)險(xiǎn)及災(zāi)害評(píng)價(jià) 在完成“馬 廣”長(zhǎng)輸原油管線現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和資料收 集之后，利用本文的研究理論 對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。找出四大指數(shù)高風(fēng)險(xiǎn)管段、高失效可能性管段、泄漏后果最嚴(yán)重的管段和綜合評(píng)價(jià)出的高風(fēng)險(xiǎn)管段， 并對(duì)各管段 相對(duì) 風(fēng)險(xiǎn)可接受性進(jìn)行 判斷。 技術(shù)路線 圖 11 技術(shù)路線 原油 管 道相對(duì)失效后果和相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)研究 原油 管道 相對(duì) 失效 風(fēng)險(xiǎn) 計(jì)算 方法研究 原油 管道危害辨識(shí)的故障樹(shù)分析 廣泛進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，廣泛查閱國(guó)內(nèi)外風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相關(guān)資料 輸油管道泄漏災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 泄漏規(guī)律分析 擴(kuò)散規(guī)律分析 火災(zāi)災(zāi)害分析 爆炸災(zāi)害分析 “馬 廣”長(zhǎng)輸原油管線風(fēng)險(xiǎn)及災(zāi)害評(píng)價(jià) 輸油管道失效泄漏擴(kuò)散災(zāi)害評(píng)估理論體系 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可接受性評(píng)估 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可接受性 標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可接受性 標(biāo)準(zhǔn)的含義 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 5 第 2 章 原 油管線危害辨識(shí)故障