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1、前 言近年来近海石油工业的不断发展,使得海底管线在近海石油及天然气的大量开采运营中得到了广泛应用。对于海上油气开采，海底管道是一种非常方便快捷的运输方式，但是海底管道一旦发生泄漏，那么带来的后果也是十分的严重的，会对人身安全、环境以及经济财产带来一定的损失。因此，减少事故的发生,将风险控制在管理者容许的范围之内是很有必要的,可以通过对其进行完整性管理，监控海底管道的运行状态，以便及时的采取相应的措施来降低管道失效的概率。随着2002年5月管道安全法案颁布,管道安全风险管理的概念变得尤为重要。在海底管道的完整性管理程序中，管道风险源的检测和分析评价，以确定风险事件发生后导致管道失效的概率以及应对
2、风险的措施，以及采取措施后对措施的分析评价，从而不断地完善管道完整性管理程序。在此过程中对于风险源的分析和风险的评价是非常重要的。本程序参考DNV-RP-F116，在对海底管道的完整性管理程序进行详细的研究的基础上，对海底管道风险源进行详细的分析和评价。海底管线完整性管理程序应用在从设计、制造、安装运行到废弃整个过程中的用于保证系统安全运行的连续的过程。它主要有四个部分组成，首先是风险评价与完整性管理计划，其次是管道检测、监测与测试，然后是管道完整性评价，最后是缓解、干预和维修措施。如图2-1 所示：图2-1 完整性管理程序为保持海底管道始终处于安全可靠的状态，该完整性管理程序是一个长期的循环
3、过程，涉及到与完整性控制和改善工作相关的所有的设计、执行、评价和相关的文件记录资料。1.目的完整性管理是实施海底管道维护科学化、管理科学化的重要内容，完整性监测是完整性管理的重要内容，建立和提出管道完整性管理检测程序，是保证管道安全运行的重要内容，可为实施完整性管理的有效性打下坚实的基础，该程序将有利于海底管道管理者发现和识别管道的缺陷特征，保证管道的安全打下坚实的基础。2.适用范围本程序适用于海底管道的完整性管理，适用于运行管理者和检测工程师或其它相关人员，应用范围为海底管道。3.相关文件海底管道完整性管理DNV-RP-F116-20094、工作程序4.1海底管道完整性管理风险评价在海底管道
4、完整性管理程序中，风险评价是非常关键的一步，为后续的工作提供基础，相应的完整性控制和改善工作都会依据前面的风险分析的结果。任何的风险因子都有可能会导致管道的破坏，例如由于水导致的金属腐蚀而带来的破坏。腐蚀是随时间变化的缓慢的过程，其他的破坏可能是由意外事件导致的，例如由于拖网等偶然荷载带来的防护层的破坏，变形则有可能是由如（输送介质的压力、温度和流速）等功能荷载引起的破坏，而这些破坏又有可能导致海底管道的失效。如下图2-2 的预测模型所示：为了减少相应的风险发生，通常在海底管线设计、制造和安装阶段会使用不同的防护措施，例如利用化学喷涂系统来阻止管道内部腐蚀，利用抛石来防止管道的变形或是第三方破
5、坏。检测、监测和测试等作业将会有助于发现可能存在的初期或是已经恶化破坏。在海底管道筹划、设计、制造和安装阶段就开始建立完整性管理，在管道的运行阶段维护和改善已建立的完整性管理程序直至管道退役。如表2-1 所示：表2-1 管道生命期的完整性管理程序4.2风险评价与完整性管理计划4.2.1定义无论是会直接或间接地危害管道系统的完整性的威胁，都应采用以风险为基础的方法对其进行评估。风险评估应涵盖整个管道系统。应包括所有如果出现故障就可能影响管道系统结构完整性的构件。对所有的风险应进行定性或定量评估。风险识别和评估的报告应编制并妥善记录。对于需要采取相应措施的风险应该在已确认的完整性控制和改进措施中着
6、重强调出来。在设计阶段应该建立相应的检测计划，在生产启动实施前的组织阶段实施该检测计划。该计划通常包括至少8年内的计划相关事宜，但须每年更新一次，并且每隔5至7年必须对整个检测程序（包括相应的风险）进行详细的重估。检测计划是以已有的设计和相应的管道风险缓解措施为基础的对管道不同部分需要检测的最小要求，在检测计划之中，假设在管道运营期间没有出现计划中没有预测到的风险事件，在管道检测过程中同样没有发现计划中没有预测到的风险事件。如果在实际操作中发现制定的对整个管道系统的检测计划操作起来很实际可行或是很经济，那么可以相应的减小两次检测之间的时间间隔，增加检测次数。检测计划是在一系列的假设的前提下制定
7、的：（1）在管道设计，制造和安装过程中没有显著地不符合的地方；（2）在全部需回填的管道回填之前，对管道外部的保护层和管道的阴极保护进行的管道铺设后调查是成功的；（3）在海底管道系统启动前，进行了管道建造后调查。以上的假设在建立检测计划之前必须确定核实、检测计划中的检测点是依据下列条件而定的：（1）临界点（临界状态）评估；有更高程度的不确定性（或风险）应放入定期检测计划；（2）对于那些由于某些系统或构件在制造或安装过程中出现的问题可能需要更频繁的检测和随访；（3）水下安装有各种传感器和监控设备（如防砂，露点控制，测腐蚀样片），用来监视系统的性能和完整性。这些设备收集的信息系统应纳入到检测计划之中
8、。对于每个检测点或系统传感器，需要识别应监测的视觉指数或参数，并且定义为进一步采取纠正措施或检测的标准。计划还应包括必要的后勤活动，例如备件的采购和分配，可用的检验、测量设备，人员的编著和相关的程序。图2-3 说明了风险分析和检测计划的迭代过程和个别步骤。图2-3 风险分析和检测计划的迭代过程和个别步骤2.2.2初步风险评价在设计阶段必须进行初步风险评估，并且在设计向运行过渡阶段必须对其进行验证和更新。在设计、制造和安装阶段，要进行风险识别，并针对识别的风险制定相应的保护或是缓解改善措施。风险评估的结果（例如完整性预防措施）必须包括下列内容：（1）在相应的图纸上标出管道系统的风险事件；（2）保
9、护方法和完整性控制措施；（3）相关风险。为了能够为了记录各种威胁的适用性，建议在初步风险评估中对管道系统中所有的潜在的可能引起系统失效的风险进行定性的分析，对实际管道需要进行全面的风险评估。初步检测计划：初步检测程序，对于相关的新的或修改过的管道系统，给出了不同管段检测（包括最大间隔）的最低要求。初步检测计划的目的是验证的管道是否按照设计阶段的预期而发展，初步的计划应根据设计文档，设计、制造和安装文件，危害和可操作研究，讨论，先前的经验和最佳的做法，另外还有合理的工程判断。风险评估计划将会成为初步计划注定的基础。在管道系统投入运营之前，应建立并改善该计划，使其具有可行性。当管道由运营商接管开始
10、运行时，管道管理人员应该更新初步风险评估，以确保在预调试或试运行阶段，没有新的风险发生。风险评价之后管道管理者要建立长期检测计划，长期检测计划以先前所建的初步检测计划为基础。建立了长期检测计划之后，管理者要依据已有的检测计划对管道系统进行有规律的检测和管道状态监测。如果某些部分或是检测点显示处过度恶化的情况，那么除了调查恶化的原因还要进行更严格的调查检测。同样，随着时间的推移，如果没有恶化的相关记录，那么可以考虑延长原检测计划的检测时间间隔。检测计划要依据每年的新数据、新的技术的应用情况以及管道状态监测和检测的数据，每年都对检测计划进行更新，同时还要考虑到检测结果和监测数据的置信度。2.2.3
11、风险评价的基础适用于管道系统的风险评估应：（1）确定所有可能危害的管道系统结构的完整性的设备故障；（2）确定所有设备的潜在的威胁，估计与这些威胁相关的风险；（3）为防止发生不能接受的风险，要确定相关的风险缓解措施；（4）为长期检测计划准备基础。为了确保风险评估的前后一致性，要将风险评价方式记录在案。应建立一个高层次的公司风险理念文件，该理念可以应用在不同的方面，如管道系统，海上建筑物和设施。当它涉及到风险之间的联系时，这变的尤其重要。在此过程中，对于应用的风险矩阵所应该包括：（1）风险类别和原因；（2）可接受的风险水平；（3）不同类别失效的概率和原因；（4）不同类别失效的后果和原因。同时还要建
12、立与公司的经营理念和监管要求一致的特定资产文件（也可能是依地区而定）。此类文件可能包括，但并不限于：（1）监管要求的依据；（2）运营商的具体要求和现行程序的依据；（3）参考最佳实践的最常见的设备类型的风险清单；（4）被列入长期检查计划的检查类型的列表，同时应该给出对于不同检测技术的比较和选择意见；（5）相关的故障统计（运营商和行业）。还要建立最好的评估各个威胁或组件的最佳范例的相关文件。这些文件可以是建立在威胁种类或构件类型水平上。该文件应至少包含以下内容：（1）威胁的描述，与威胁有关的操作者的经验；（2）参考可用数据资源，用于描述威胁所需的输入数据；（3）评估模型的详细描述，强烈建议建立一个
13、等级方法，保守随级别的增加而减小。第一级应该是一个筛选水平，这样就可以输入有限的数据以达到一个结论；（4）在经验的指导下，任何对于评价模型的限制；（5）每个已定义的水平的计算实例。前文中定义的风险矩阵应包括年度失效概率、失效后果和风险类别。该风险矩阵最好由管道操作人员来定义。表2-1 给出了所定义的风险类别和表2-2 给出了一个风险矩阵的例子。还应该定义工作选择矩阵，例如在风险矩阵中根据位置不同而定的建议检测时间间隔。表2-1 风险类别对于失效概率模型的建议做法主要集中在结构的完整性上。引起下列结果的事件会导致管道系统失效：（1）部件或系统的功能损坏；（2）功能性的能力衰退到了一定的程度，已经
14、显著的降低了设备、人员和环境的安全水平。当所施加的荷载（L）大于构件或材料的抵抗力（R）时（LR），此类失效便会发生。构件或是材料的抵抗力主要与材料、设计和结构的服务条件有关。施加在管道上的荷载可以是任何类型的：功能性荷载，环境荷载或偶然荷载。导致LR的原因有很多，从例如糟糕的设计规范、设计错误以及材料缺陷到例如制造的错误，操作中的退化和其他未知的事件和事故。此类失效的总概率是所有可能带来系统风险的事件的概率总和。总失效概率基本上可以如下表示：PoF总=PoF技术+PoF意外+PoF总误差+PoF未知 （2-1）其中：PoF总：失效总概率PoF技术：在设计载荷和承载能力中的自然的不确定性，。技
15、术失效概率是由基本的自然随机变化率和正常人为的不确定性造成的。PoF意外：意外的事件。除了功能荷载和环境荷载，还会有“意外”事件可能会影响到管道构件，例如坠落物。这种造成偶然荷载的事件可以根据历史数据以概率的形式预测。PoF总误差：设计，制造，安装和操作过程中所有的错误或误差。粗差可以理解为人为的错误。管理系统对此的措施，例如培训、文件、交流、工程规范和程序、质量监督等有助于避免人为错误。人为错误常发生在这些管理系统的不足或不能正常工作的项目中。这类人为错误的概率是难以预测的。然而，历史经验表明，人为错误导致的失效并不是很罕见的。除了第三方检查，开发，应用和随后的管理系统可以帮助避免人为错误导
16、致的系统失效。PoF未知：未知和/或非常意外的现象。根本无法想象的事件是非常罕见的，难以预料的，因此此类事件导致系统失效的概率也是很低的。因此，也不会有太大的意义去试图估计这类事件发生的概率。但同时也要注意到，虽然令人难以置信的事件发生的概率很低，但是它们可以有非常严重的后果，从而增加了“风险”。然而，在真正令人无法置信的事件发生时，各相关的利益方一般更愿意接受此类事件所带来的后果。以上表明使用完全概率模型来估计的失效概率是复杂且耗时的。可以使用更简单的风险定性评估方法，而且通常认为对于海底管道完整性管理，对风险进行定性评估就足够了。所需的详细的等级取决于实际需要风险评估的目标，如检测计划或重要发现的评估基础。因此，建议采用划分等级的方法。1、等级1：筛选级失效概率通常通过简单的规则评估那些有可能引起失效的因素。结果是整个管道的风险等级的划分或管道间的风险等级评定。这些结果
