李輝

中國(guó)海洋石油總公司

中國(guó)海油現(xiàn)有廠區(qū)外公共區(qū)域各類油氣輸送管道（管網(wǎng)）四百余條（個(gè)），總長(zhǎng)度近9000公里。因油氣輸送管道運(yùn)行壓力較高、途徑區(qū)域地形復(fù)雜、周邊第三方活動(dòng)頻繁，管道運(yùn)營(yíng)面臨較大風(fēng)險(xiǎn)。為確保油氣輸送管道安全穩(wěn)定運(yùn)行，中國(guó)海油除了強(qiáng)化日常運(yùn)營(yíng)管理外，在部分管道企業(yè)積極探索應(yīng)用新技術(shù)、新方法來提升管道本質(zhì)安全和管道保護(hù)水平。

一、管道上方第三方施工光纖預(yù)警系統(tǒng)

為及時(shí)發(fā)現(xiàn)、實(shí)時(shí)監(jiān)控管道上方的第三方施工情況，所屬?gòu)V東管網(wǎng)公司采用了光纖預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用與管道同溝敷設(shè)的通信光纜作為分布式土壤振動(dòng)檢測(cè)傳感器，長(zhǎng)距離連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道沿線的土壤振動(dòng)情況并形成以光纜為圓心的管道保護(hù)帶，當(dāng)外界有挖掘等振動(dòng)發(fā)生時(shí)，光纜會(huì)隨之振動(dòng)，同時(shí)光纖捕獲振動(dòng)信號(hào)，并經(jīng)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)可能危害管道安全的動(dòng)土事件進(jìn)行識(shí)別、定位和預(yù)警。具體詳見下圖：

光纖預(yù)警系統(tǒng)對(duì)管道保護(hù)巡檢工作起到了較好的輔助作用，能對(duì)管道周邊人工挖掘、機(jī)械施工活動(dòng)等進(jìn)行事前預(yù)警，使巡檢工作更具針對(duì)性。如2015年7月至2016年5月，管道巡線人員通過光纖預(yù)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和監(jiān)護(hù)了400余起第三方機(jī)械施工活動(dòng)。

二、特殊地段無人機(jī)巡檢和信息收集技術(shù)

在人工巡檢困難區(qū)域和極端天氣人員無法快速到達(dá)的管段，中國(guó)海油所屬大鵬LNG和廣東管網(wǎng)利用多旋翼無人機(jī)搭載監(jiān)控?cái)z像頭對(duì)目標(biāo)管段進(jìn)行巡檢，巡線人員通過查看地面站接收的視頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)段的巡檢。無人機(jī)巡檢也可用于應(yīng)急狀態(tài)下對(duì)事故區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查和巡檢，以迅速掌握事故現(xiàn)場(chǎng)情況，輔助應(yīng)急決策和響應(yīng)。目前使用情況如下：

1．山區(qū)段管道巡檢

日常巡檢中，山區(qū)段管道巡檢時(shí)間長(zhǎng)，效率低，安全隱患大，無人機(jī)介入可以開展高效巡檢。臺(tái)風(fēng)、暴雨等惡劣天氣后，第一時(shí)間利用無人機(jī)快速到達(dá)山區(qū)段管道，對(duì)水保設(shè)施和地質(zhì)災(zāi)害情況進(jìn)行巡檢，排查風(fēng)險(xiǎn)。

2．水網(wǎng)段管道巡檢

日常巡檢中，水網(wǎng)密集區(qū)域，人員、車輛無法沿著管道直接巡檢，需要大量繞行，巡檢效率低，利用無人機(jī)巡檢可以提高巡檢效率。

3．管道地形地貌監(jiān)控

通過無人機(jī)巡檢，可拍攝、記錄管道地形地貌變化情況（第三方施工、隱患整治、環(huán)境變化前后）及對(duì)三方施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和取證。

三、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)

針對(duì)強(qiáng)降雨等極端天氣頻發(fā)且管線里程長(zhǎng)，地形地貌、水文地質(zhì)情況復(fù)雜，存在著滑坡、崩塌、水土流失、泥石流、沉降等地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的管段，在采取日常的水保設(shè)施檢查、維護(hù)整改的基礎(chǔ)上，對(duì)全線進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行整治，同時(shí)采取水下管道埋深監(jiān)測(cè)、管道變形與地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)措施，確保管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)24小時(shí)受控。

中國(guó)海油所屬?gòu)V東管網(wǎng)2015年對(duì)管道全線開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，調(diào)查范圍為管道兩側(cè)不小于1千米；共發(fā)現(xiàn)5處地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，地質(zhì)災(zāi)害類型均為滑坡，目前已經(jīng)全部完成治理。在此基礎(chǔ)上，對(duì)需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害趨勢(shì)的位置采取管道應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)。

對(duì)于發(fā)生沉降的管道關(guān)鍵部位，每月持續(xù)進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)，監(jiān)控管道關(guān)鍵部位的應(yīng)變應(yīng)力變化趨勢(shì)，預(yù)防管線因管道沉降發(fā)生過高應(yīng)力。監(jiān)測(cè)基于應(yīng)變電阻效應(yīng)，即當(dāng)管道發(fā)生沉降變形時(shí)，粘貼在管道表面的電阻應(yīng)變片的電阻值會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過電阻應(yīng)變儀可以測(cè)得應(yīng)變片電阻的變化值，從而分析判斷管道應(yīng)力變化值。

四、應(yīng)力集中掃描技術(shù)

目前中國(guó)海油范圍內(nèi)存在部分管線由于壓力或距離問題，無法開展內(nèi)檢測(cè)。雖然這類管道所占比例很小，但無法做內(nèi)檢測(cè)也就無法確切了解管道本體腐蝕、減薄及損傷情況，這給管道運(yùn)營(yíng)帶來很大的不確定性和隱患。2017年中國(guó)海油試點(diǎn)一種國(guó)外最新應(yīng)力集中掃描技術(shù)，該技術(shù)管道本體損傷定位精度可以達(dá)到1米，埋深定位精度5厘米。為進(jìn)一步檢驗(yàn)該技術(shù)的可行性，中國(guó)海油選定所屬海南管道試用該技術(shù)。

應(yīng)力集中掃描技術(shù)是一種非浸入式遠(yuǎn)程檢測(cè)技術(shù)，主要應(yīng)用于非內(nèi)檢管道。該技術(shù)通過UNISCAN掃描儀來檢測(cè)并存儲(chǔ)磁泄漏數(shù)據(jù)信息，而磁泄露往往產(chǎn)生于管壁上的應(yīng)力集中區(qū)域。這些應(yīng)力集中區(qū)域是由腐蝕、冶金缺陷、機(jī)械應(yīng)力（如因缺乏支撐或因地殼運(yùn)動(dòng)而造成扭曲和下垂）等造成的。

該技術(shù)并不關(guān)注防腐層的破壞，而是檢測(cè)管材本體的缺陷，防腐層破壞會(huì)加快管道腐蝕，但并不直接導(dǎo)致管道破裂風(fēng)險(xiǎn)，且可以通過目前的技術(shù)檢測(cè)，但管材本身的應(yīng)力集中可能造成該區(qū)域失效，從而發(fā)生管道破裂或泄露。

該項(xiàng)工作主要分為三個(gè)步驟，首先是確定管道精確位置，然后逐一標(biāo)記管道周邊所有可能影響磁力感應(yīng)的鐵質(zhì)物品，包括所有的電線、水泥鋼筋柱、交叉管線、鐵圍欄等等，最后檢測(cè)人員用掃描儀在管道正上方采集數(shù)據(jù)。該技術(shù)對(duì)于采集數(shù)據(jù)的精確性要求極高，在定位方面，該技術(shù)同時(shí)采用了美國(guó)的GPS衛(wèi)星系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS衛(wèi)星系統(tǒng)、中國(guó)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和歐洲伽利略衛(wèi)星系統(tǒng)，同時(shí)收集14顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)并取其平均值。

在收集管道相關(guān)數(shù)據(jù)后，檢測(cè)人員將做技術(shù)處理，并出具技術(shù)報(bào)告，管道公司在收到報(bào)告后對(duì)管材應(yīng)力集中嚴(yán)重的部位將挖掘驗(yàn)證對(duì)照和處理，以預(yù)防事故的發(fā)生。

五、在役油氣輸送管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

2016年10月中國(guó)海油開發(fā)建設(shè)一套“在役油氣輸送管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法”，該方法不僅能對(duì)在役油氣輸送管道整體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估評(píng)價(jià)，還可以對(duì)同一油氣輸送管道的不同管段以及油氣輸送管道運(yùn)行條件變化后所產(chǎn)生的不同風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行快速的評(píng)價(jià)，確定管道風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別。

該評(píng)價(jià)方法共包括6個(gè)關(guān)鍵步驟：一是高風(fēng)險(xiǎn)管道初步篩查；二是在役油氣輸送管道管段劃分與高后果區(qū)識(shí)別；三是對(duì)初篩的高風(fēng)險(xiǎn)在役油氣輸送管道進(jìn)行失效可能性分析；四是建立在役油氣輸送管道失效后果評(píng)價(jià)方法；五是對(duì)在役油氣輸送管道風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算；六是制定降低風(fēng)險(xiǎn)的措施與建議。

目前該《在役油氣輸送管道評(píng)估評(píng)價(jià)方法》正在中國(guó)海油部分陸地長(zhǎng)輸管道進(jìn)行試應(yīng)用階段過程中，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比，進(jìn)一步完善。

對(duì)于管道運(yùn)營(yíng)安全管理中的各類風(fēng)險(xiǎn)，在不斷完善管道保護(hù)管理措施的同時(shí)，中國(guó)海油將繼續(xù)探索新技術(shù)、新思路，大力推廣有實(shí)際價(jià)值和效果的新技術(shù)，全力提升管道本質(zhì)安全，確保管道運(yùn)行安全。

（本文是中國(guó)海洋石油總公司安監(jiān)局黨組成員、副總經(jīng)理李輝2017年8月29日在國(guó)家能源局召開的油氣輸送管道完整性管理先進(jìn)企業(yè)建設(shè)推廣工作啟動(dòng)會(huì)議上的發(fā)言，標(biāo)
題為本刊所加)

《管道保護(hù)》2017年第5期（總第36期）