油氣管道安全管理

1、1,,油氣管道安全管理,2,主要內(nèi)容,輸油管道的安全管理輸氣管道的安全管理管道檢測(cè)技術(shù)管道泄漏的檢測(cè)與監(jiān)測(cè),3,一、輸油管道的安全管理,管道投產(chǎn)的安全措施管道運(yùn)行安全管理管道的安全保護(hù)措施管道維護(hù)和搶修的安全措施,4,1. 管道投產(chǎn)的安全措施,準(zhǔn)備工作泵站和加熱站的試運(yùn)投產(chǎn)全線聯(lián)合試運(yùn),5,（1）準(zhǔn)備工作,長(zhǎng)輸管道的試運(yùn)投產(chǎn)應(yīng)在全線管道安裝、檢查合格，所有設(shè)備安裝調(diào)試完畢，通訊、測(cè)試系統(tǒng)安全可靠，聯(lián)絡(luò)暢通，電力等能源供應(yīng)

2、和油品產(chǎn)銷有保證的基礎(chǔ)上進(jìn)行。投產(chǎn)試運(yùn)前要做好以下準(zhǔn)備工作：組織準(zhǔn)備-指揮機(jī)構(gòu)、工作人員技術(shù)準(zhǔn)備-制定投產(chǎn)方案、操作規(guī)程物質(zhì)準(zhǔn)備-燃料油、機(jī)具、水源等搶修準(zhǔn)備-隊(duì)伍、裝備等。,6,（2）泵站和加熱站的試運(yùn)投產(chǎn),站內(nèi)管道試壓：站內(nèi)高、低壓管道系統(tǒng)均要進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性試壓。并應(yīng)將管段試壓和站內(nèi)整體試壓分開，避免因閥門不嚴(yán)影響管道試壓穩(wěn)定要求。各類設(shè)備的單體試運(yùn)：泵機(jī)組、加熱爐、油罐、消防系統(tǒng)。站內(nèi)聯(lián)合試運(yùn)：聯(lián)合試運(yùn)前，先進(jìn)行各系

3、統(tǒng)的試運(yùn)。各系統(tǒng)試運(yùn)完成后，進(jìn)行全站聯(lián)合試運(yùn)。,7,（3）全線聯(lián)合試運(yùn),輸油干管的清掃輸油管道在站間試壓和預(yù)熱前，必須將管內(nèi)雜物清掃干凈，以免損壞站內(nèi)設(shè)備和影響油品的輸送。輸油干管多采用輸水通球掃線和排出管內(nèi)空氣。輸水通球過程中，要注意觀察發(fā)球泵站的壓力和壓力變化，記錄管道的輸水量，用以判斷球在管內(nèi)的運(yùn)行情況和運(yùn)行位置。,8,（3）全線聯(lián)合試運(yùn),站間試壓站間管道試壓用常溫水作介質(zhì)，管道試壓采用在一個(gè)或兩個(gè)站間管段靜止憋壓的方法。

4、試壓分強(qiáng)度性試壓和嚴(yán)密性試壓2個(gè)階段。嚴(yán)密性試壓取管道允許的最大工作壓力；強(qiáng)度性試壓取管道工作壓力的1.25倍。試壓壓力控制，均以泵站出站壓力為準(zhǔn)，但要求管道最低點(diǎn)的壓力不得超過管道出廠的試驗(yàn)壓力。對(duì)于地形起伏大的管道，站間試壓前必須進(jìn)行分段試壓合格，確保處于高點(diǎn)位置管段的承壓能力符合設(shè)計(jì)要求。,9,（3）全線聯(lián)合試運(yùn),管道預(yù)熱對(duì)于加熱輸送高粘度、高凝固點(diǎn)原油的管道，投油前需采用熱水預(yù)熱方式來(lái)提高管道周圍的環(huán)境溫度，使其滿足管道輸油的

5、溫度條件 。 熱水預(yù)熱方式有2種：短距離管道可采用單向預(yù)熱，長(zhǎng)距離管道可采用正、反輸交替輸熱水預(yù)熱。目前使用瀝青防腐的管道，熱水出站溫度最高不超過70℃，熱水排量根據(jù)供水和加熱爐的允許熱負(fù)荷確定。,10,（3）全線聯(lián)合試運(yùn),熱油管道的投油根據(jù)投產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在預(yù)熱過程中，當(dāng)前面兩、三個(gè)站間管段的總傳熱系數(shù)降至3.6W/m2·K，正輸水頭到達(dá)下游加熱站的最低溫度高于原油凝固點(diǎn)時(shí)，管道已具備了投油條件。投油時(shí)，一般要求投油排量

6、大于預(yù)熱時(shí)輸水排量1倍左右。 油品到達(dá)各站后，要嚴(yán)密觀察“油頭”溫度的變化，一旦發(fā)現(xiàn)油溫接近或低于原油凝固點(diǎn)，應(yīng)通知上游泵站迅速采取升溫、升壓措施。,11,2. 管道運(yùn)行安全管理,主要工藝參數(shù)控制嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程輸油設(shè)備定期檢修與維護(hù)做到管理規(guī)范和制度化,12,3. 管道的保護(hù)安全措施,自然地貌的保護(hù) 穿、跨越管段的保護(hù) 防腐系統(tǒng)保護(hù)管道檢測(cè)與安全評(píng)價(jià),13,4. 管道維護(hù)和搶修的安全措施,建立管道維護(hù)搶修應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)

7、制定切實(shí)可行的應(yīng)急計(jì)劃預(yù)案采用維護(hù)和搶修的新技術(shù)在線帶壓焊接技術(shù)注劑式帶壓密封技術(shù)帶壓粘接修復(fù)技術(shù)非開挖修復(fù)技術(shù),14,凝管事故的處理,高凝固點(diǎn)原油在管道輸送過程中，有時(shí)因輸油流速大幅度低于正常運(yùn)行參數(shù)，油品性質(zhì)突然變化（如改變熱處理或化學(xué)處理、輸送工藝的交替過程），正、反輸交替過程，停輸時(shí)間過長(zhǎng)等原因，都可能造成凝管事故。凝管事故是管道最嚴(yán)重的惡性事故。,15,凝管事故的處理,管道出現(xiàn)凝管苗頭，處于初凝階段，可采取升溫加壓

8、的方法頂擠。啟動(dòng)所有可以啟動(dòng)的泵站和加熱站，在管道條件允許的最高壓力和最高溫度下，用升溫加壓的熱油（或其它低粘、低凝液體，如水）頂擠和置換凝結(jié)冷油。當(dāng)在最高允許頂擠壓力下管道流量仍繼續(xù)下降，應(yīng)在管道下游若干位置順序開孔泄流，提高管內(nèi)油溫，排除凝管事故。,16,凝管事故的處理,當(dāng)管道開孔泄流后，管內(nèi)輸量仍繼續(xù)下降，管道將進(jìn)入凝結(jié)階段。對(duì)這種情況，可采用在沿線干管上開孔，分段頂擠方法，排出管內(nèi)凝油。分段頂擠時(shí)，在開孔處接加壓泵（有時(shí)用水泥車

9、）或風(fēng)壓機(jī)。頂擠流體可用低凝固點(diǎn)的油品或其它介質(zhì)，如輕柴油、水或空氣等。,17,二、輸氣管道的安全管理,管道事故的主要原因管道試運(yùn)投產(chǎn)的安全措施管道通球清管的安全措施管道運(yùn)行的安全措施,18,1. 輸氣管道事故的主要原因,制管質(zhì)量不良：據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，某部門10年中，因螺旋焊縫質(zhì)量差的爆管事故占爆管總數(shù)的82.5% 。管道內(nèi)、外腐蝕引起天然氣泄漏、爆炸：由H2S引起的管道內(nèi)腐蝕事故占很大比例，在低洼積水處，特別在水浸線附近，會(huì)產(chǎn)生

10、快速的坑點(diǎn)腐蝕，腐蝕速度達(dá)每年8～10mm。,19,1. 輸氣管道事故的主要原因,違反安全操作規(guī)程：某輸氣站管道投產(chǎn)時(shí)，清管站內(nèi)收發(fā)球筒的防松楔塊未上緊，在氣流沖擊下逐漸松脫，高壓氣流使快速盲板飛出，造成人員傷亡。1986年12月，某管線清管時(shí)，因夜間能見度低，誤將排出的凝析油當(dāng)做污水，輕烴在排污池中迅速揮發(fā)，彌漫站區(qū)內(nèi)，遇火源后起火爆炸，釀成重大火災(zāi)，造成多人傷亡。,20,1. 輸氣管道事故的主要原因,外界原因如洪水、滑坡、地震或附近

11、施工等使管線遭到破壞：中青輸氣線的涪江穿越段，1978年就因洪水猛烈而沖斷過。中開輸氣管線1984年投產(chǎn)，黃河穿越段因河水沖刷使管道產(chǎn)生偏移，1986年引進(jìn)定向鉆技術(shù)重新布設(shè)了新管道。,21,1. 輸氣管道事故的主要原因,據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)輸氣管道所發(fā)生的事故原因，即各類事故占事故總量的百分比如下：管材金屬缺陷和工廠焊縫缺陷占18.6%；施工及安裝不合格占4.1%；違反操作規(guī)程和安全技術(shù)規(guī)程占48.8%；管道內(nèi)外腐蝕占14.9%；

12、其它原因占13.6%。,22,2.輸氣管道試運(yùn)投產(chǎn)安全措施,投產(chǎn)中，管道的天然氣置換是最危險(xiǎn)的階段，由于管道在施工中有可能遺留下石塊、焊渣、鐵銹等物，在氣流沖擊下與管壁相撞可能產(chǎn)生火花。此時(shí)管內(nèi)充滿了天然氣與空氣的混合物，若在爆炸極限范圍內(nèi)，就會(huì)爆炸起火。置換過程及清掃管道放空時(shí)，大量天然氣排出管外，彌漫在放空口附近，容易著火爆炸。管道升壓及憋壓過程中，可能出現(xiàn)泄漏或爆管，使天然氣大量外泄等事故。,23,2. 輸氣管道試運(yùn)投產(chǎn)安全措

13、施,天然氣置換過程中操作要平穩(wěn)，升壓要緩慢，一般應(yīng)控制天然氣的進(jìn)氣流速或清管球的運(yùn)行速度不超過5m/s站內(nèi)管線置換時(shí)，起點(diǎn)壓力應(yīng)控制在0.1 MPa左右。 置換放空時(shí)，根據(jù)情況適當(dāng)控制放空氣量，先由站內(nèi)低點(diǎn)排污，用氣體報(bào)警器測(cè)試排污點(diǎn)，若天然氣濃度超標(biāo)時(shí)，改為高點(diǎn)放空點(diǎn)放空。在放空口附近設(shè)檢測(cè)點(diǎn)，直至天然氣中含氧量小于2%時(shí)，才能結(jié)束置換。,24,2. 輸氣管道試運(yùn)投產(chǎn)安全措施,輸氣管道投產(chǎn)時(shí)常將天然氣置換與通球清管結(jié)合進(jìn)行，以減少

14、混合氣體段。沒有清管設(shè)施的管道和站內(nèi)管網(wǎng)常常采用放噴吹掃。用天然氣放噴吹掃時(shí)，應(yīng)首先進(jìn)行天然氣置換，置換完管內(nèi)空氣后，先關(guān)上放空閥，待放空區(qū)域的天然氣擴(kuò)散開后再點(diǎn)火放噴。,25,3. 通球清管的安全措施,通球操作開啟閥門要緩慢平穩(wěn)，進(jìn)氣量要穩(wěn)定，待發(fā)球筒充壓建立起壓差后，再開發(fā)球閥。球速不要太快。特別是通球與置換管內(nèi)空氣同時(shí)進(jìn)行時(shí)，球速不應(yīng)超過5m/s。放空排污的操作應(yīng)平穩(wěn)，放空排污閥不能猛開猛關(guān)。要控制排放天然氣的流速在5m/s以

15、內(nèi)，避免污水噴至排污池外。若排空天然氣含量大于其爆炸上限，放空的天然氣應(yīng)點(diǎn)火燒掉。,26,3. 通球清管的安全措施,當(dāng)清管球被卡時(shí)，常常增大進(jìn)氣量，提高球前后的壓差來(lái)推球解卡。進(jìn)氣升壓應(yīng)緩慢進(jìn)行。防止上游管段超壓或因突然解堵后，球速過快引起管線、設(shè)備振動(dòng)而造成破壞。,27,4.管道運(yùn)行的安全措施,嚴(yán)格控制管道輸送天然氣質(zhì)量 應(yīng)定期進(jìn)行清管排除管內(nèi)的積水和污物定期檢查管道的安全保護(hù)設(shè)施 定期進(jìn)行管道檢測(cè)，調(diào)查腐蝕程度。要嚴(yán)格管道

16、、設(shè)備受壓和泄壓保護(hù)設(shè)施的管理，防止因承壓能力超限引起的爆炸。,28,三、管線檢測(cè)技術(shù),管外涂層及覆蓋層的檢測(cè)管線內(nèi)檢測(cè)技術(shù),29,1.管外涂層及覆蓋層的檢測(cè),涂層指的是為了管線外表面的防腐絕緣而在除銹后的鋼管外表上涂上的防腐涂層或?yàn)r青防腐絕緣層；而覆蓋層指的是為了防止施工過程中對(duì)防腐絕緣層的機(jī)械損傷而外包的防護(hù)層（如混凝土或水泥砂漿層）。由于涂層及覆蓋層的損壞，將會(huì)帶來(lái)因管線外面周圍介質(zhì)（土壤或海水）而造成的腐蝕，故應(yīng)定期進(jìn)行檢測(cè)。

17、,30,（1）電位差法,使用發(fā)射設(shè)備，將一個(gè)特殊頻率的近直流信號(hào)施加于管線上（埋地或海底裸置），若防腐絕緣涂層及覆蓋層出現(xiàn)破損時(shí)，則破損點(diǎn)周圍即會(huì)形成球形電場(chǎng)，于是通過兩根接地探針（A字架），即可測(cè)得地表面的電位差，從而精確地測(cè)定破損點(diǎn)，并可根據(jù)測(cè)量的電位差峰值，定性判斷出破損區(qū)域的大小。采用這種方法時(shí)，可應(yīng)用德國(guó)SEWERIN公司生產(chǎn)的FERRPHON管線檢測(cè)儀或英國(guó)雷迪公司生產(chǎn)的PCM-100管線電流測(cè)試儀配合專用的A字架（探針）

18、，進(jìn)行測(cè)量。,31,（2）電流信號(hào)衰減法,其原理是由電子發(fā)射設(shè)備將一個(gè)特殊的近直流信號(hào)施于被測(cè)的管線上，然后，接收設(shè)備即可通過感應(yīng)線圈或高靈敏度的磁力儀，檢測(cè)出管線上這一特殊信號(hào)的電流強(qiáng)度。若管線的涂層及覆蓋層無(wú)破損點(diǎn)，則信號(hào)的電流強(qiáng)度一般跌落很小，反之，若管線的涂層及覆蓋層老化或是有破損點(diǎn)時(shí)，則信號(hào)的電流強(qiáng)度一般均跌落較大。,32,（2）電流信號(hào)衰減法,若將電流信號(hào)衰減法與電位差法結(jié)合使用，則不僅能判定破損點(diǎn)，而且能測(cè)定破損面積的大

19、小。因?yàn)椋羝茡p點(diǎn)的前后電流強(qiáng)度衰減大，且電位差的峰值大，則可判定破損面積較大。,33,（2）電流信號(hào)衰減法,應(yīng)用電流信號(hào)衰減法時(shí)，英國(guó)雷迪公司生產(chǎn)的PCM-100型管線電流測(cè)試儀可以使用。我國(guó)大慶油田采用電流信號(hào)衰減法與電位差法相結(jié)合的方法，曾測(cè)定過長(zhǎng)188km的埋地輸油管線，檢測(cè)結(jié)果：測(cè)量出202處破損點(diǎn)，判斷準(zhǔn)確率達(dá)到98％，表明這種方法是可行的。檢測(cè)時(shí)，使用的PCM-100型管線電流測(cè)試儀，采用的信號(hào)是128Hz（頻率）電流

20、信號(hào)，檢測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，此頻率信號(hào)讀數(shù)最穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性最佳。,34,2. 管線內(nèi)檢測(cè)技術(shù),管線腐蝕內(nèi)檢測(cè)器工業(yè)性應(yīng)用的主要類型有：漏磁法、超聲波法、渦流法和彈性波法檢測(cè)器。在長(zhǎng)輸管線上被廣泛采用的是漏磁法檢測(cè)器和超聲波法檢測(cè)器，超聲波檢測(cè)器現(xiàn)已解決了液體耦合問題，可進(jìn)行天然氣管線檢測(cè)。兩種類型的檢測(cè)器現(xiàn)在都可以檢測(cè)管線的腐蝕缺陷和裂紋缺陷，相比而言，超聲波檢測(cè)器檢測(cè)費(fèi)用高于漏磁檢測(cè)，漏磁法檢測(cè)器應(yīng)用更要普遍一些。,35,四、管道泄

21、漏的檢測(cè)與監(jiān)測(cè),管道泄漏的檢測(cè)方法管線泄漏的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢漏系統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo),36,1. 管道泄漏的檢測(cè)方法,直接法（基于硬件的檢測(cè)）：直接觀察法、檢漏電纜法、聲學(xué)方法、負(fù)壓波法、光纖檢漏法。間接法（基于軟件的檢測(cè)方法）：質(zhì)量（或體積）平衡法、流量（或壓力）的突變法、實(shí)時(shí)模型法、統(tǒng)計(jì)檢漏法。,37,（1）直接觀察法,這種方法最簡(jiǎn)單的是請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的工人或經(jīng)過訓(xùn)練的動(dòng)物巡查管線，通過看、嗅、聽或其它方式來(lái)判斷是否發(fā)生泄漏。近年來(lái)，美國(guó)OILT

22、ON公司開發(fā)出一種機(jī)載紅外檢漏技術(shù)，它是由直升機(jī)攜帶一個(gè)高精度的紅外攝像機(jī)，沿管線飛行，通過分析管內(nèi)輸送介質(zhì)與周圍土壤之間的細(xì)微溫差，來(lái)檢查長(zhǎng)輸管線是否有泄漏發(fā)生。,38,（2）檢漏電纜法,它是通過專用的電纜來(lái)檢查泄漏的方法，一般用于檢查輸送液態(tài)烴類燃料的管線的泄漏。通常，電纜與管線平行鋪設(shè)，當(dāng)泄漏的烴類物質(zhì)滲入電纜之后，將會(huì)引起電纜特性的變化，從而根據(jù)這些變化，來(lái)檢查出管線的泄漏。,39,（3）實(shí)時(shí)模型法,其工作原理是通過模型計(jì)算得出

23、上、下游壓力、流量值，將其與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較，從而判斷出泄漏的方法。這個(gè)計(jì)算模型是由一組幾個(gè)方程式所建立起來(lái)的一個(gè)精確的計(jì)算機(jī)管線的實(shí)時(shí)模型，它與實(shí)際的測(cè)量段管線同步執(zhí)行。定時(shí)由模型計(jì)算出測(cè)量段管線中流體的壓力、流量值；同時(shí)取管線上一組上、下游的壓力、流量的實(shí)際測(cè)量值。這樣，通過兩者比較，即可準(zhǔn)確地確定出管線泄漏的位置。能探測(cè)出較小的泄漏，還能準(zhǔn)確定位。,40,（4）統(tǒng)計(jì)檢漏法,由殼牌公司開發(fā)出來(lái)的一種不用管線的實(shí)時(shí)計(jì)算模型進(jìn)行檢漏

24、的方法。是利用測(cè)量段管線中流量與壓力之間的關(guān)系式。泄漏會(huì)影響流量與壓力，也會(huì)影響管線中流量與壓力的關(guān)系。若能根據(jù)測(cè)量的管線出口及入口處的流量、壓力測(cè)量值，連續(xù)計(jì)算其流量與壓力之間的關(guān)系，則即可利用這個(gè)流量與壓力之間關(guān)系的變化，應(yīng)用序列概率比試驗(yàn)方法和模式識(shí)別技術(shù)，檢測(cè)出來(lái)這種變化，確定是否有泄漏發(fā)生。,41,（4）統(tǒng)計(jì)檢漏法,用最小二乘法，確定出泄漏的位置。這種方法較之質(zhì)量（或體積）平衡法，可以有效地應(yīng)用于管線的運(yùn)行狀況不斷變化的動(dòng)

25、態(tài)；與實(shí)時(shí)模型法相比，在考慮到流體的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，又不需要進(jìn)行大量的模擬試驗(yàn)與計(jì)算。因此，它是一種既能檢測(cè)又能監(jiān)測(cè)泄漏的費(fèi)用低廉、使用簡(jiǎn)便的方法。,42,2. 管線泄漏的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)管線的泄漏，在某一個(gè)時(shí)間所進(jìn)行的測(cè)試，叫做檢測(cè)（Inspection）；但若在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間過程中，連續(xù)不斷地實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，則稱為監(jiān)測(cè)（Monitoring）。既能監(jiān)測(cè)管線泄漏，又能監(jiān)控管線的運(yùn)行狀況的SCADA（Supervisory Control

26、and Data Acquisition)系統(tǒng)，即監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。,43,3.檢漏系統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo),定位精度：指測(cè)定出的泄漏點(diǎn)位置的精確度，它是以誤差范圍的大小來(lái)表征的。當(dāng)發(fā)生不同等級(jí)的泄漏時(shí)，對(duì)泄漏點(diǎn)位置測(cè)定的誤差范圍大小，應(yīng)作為評(píng)估指標(biāo)。 檢測(cè)時(shí)間：是指管線自發(fā)生泄漏開始，到檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)出泄漏所經(jīng)歷的時(shí)間的長(zhǎng)短。 檢測(cè)細(xì)度：是指針對(duì)泄漏量大小的檢測(cè)的精細(xì)程度。要求泄漏檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具有將最小的泄漏量的泄漏點(diǎn)檢測(cè)出來(lái)的能力。,4