李輝

中國海洋石油總公司

中國海油現有廠(chǎng)區外公共區域各類(lèi)油氣輸送管道（管網(wǎng)）四百余條（個(gè)），總長(cháng)度近9000公里。因油氣輸送管道運行壓力較高、途徑區域地形復雜、周邊第三方活動(dòng)頻繁，管道運營(yíng)面臨較大風(fēng)險。為確保油氣輸送管道安全穩定運行，中國海油除了強化日常運營(yíng)管理外，在部分管道企業(yè)積極探索應用新技術(shù)、新方法來(lái)提升管道本質(zhì)安全和管道保護水平。

一、管道上方第三方施工光纖預警系統

為及時(shí)發(fā)現、實(shí)時(shí)監控管道上方的第三方施工情況，所屬廣東管網(wǎng)公司采用了光纖預警系統。該系統利用與管道同溝敷設的通信光纜作為分布式土壤振動(dòng)檢測傳感器，長(cháng)距離連續實(shí)時(shí)監測管道沿線(xiàn)的土壤振動(dòng)情況并形成以光纜為圓心的管道保護帶，當外界有挖掘等振動(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，并經(jīng)預警系統對信息進(jìn)行識別和數據處理，實(shí)現對可能危害管道安全的動(dòng)土事件進(jìn)行識別、定位和預警。具體詳見(jiàn)下圖：

光纖預警系統對管道保護巡檢工作起到了較好的輔助作用，能對管道周邊人工挖掘、機械施工活動(dòng)等進(jìn)行事前預警，使巡檢工作更具針對性。如2015年7月至2016年5月，管道巡線(xiàn)人員通過(guò)光纖預警系統發(fā)現和監護了400余起第三方機械施工活動(dòng)。

二、特殊地段無(wú)人機巡檢和信息收集技術(shù)

在人工巡檢困難區域和極端天氣人員無(wú)法快速到達的管段，中國海油所屬大鵬LNG和廣東管網(wǎng)利用多旋翼無(wú)人機搭載監控攝像頭對目標管段進(jìn)行巡檢，巡線(xiàn)人員通過(guò)查看地面站接收的視頻信號實(shí)現對目標段的巡檢。無(wú)人機巡檢也可用于應急狀態(tài)下對事故區域進(jìn)行現場(chǎng)勘查和巡檢，以迅速掌握事故現場(chǎng)情況，輔助應急決策和響應。目前使用情況如下：

1．山區段管道巡檢

日常巡檢中，山區段管道巡檢時(shí)間長(cháng)，效率低，安全隱患大，無(wú)人機介入可以開(kāi)展高效巡檢。臺風(fēng)、暴雨等惡劣天氣后，第一時(shí)間利用無(wú)人機快速到達山區段管道，對水保設施和地質(zhì)災害情況進(jìn)行巡檢，排查風(fēng)險。

2．水網(wǎng)段管道巡檢

日常巡檢中，水網(wǎng)密集區域，人員、車(chē)輛無(wú)法沿著(zhù)管道直接巡檢，需要大量繞行，巡檢效率低，利用無(wú)人機巡檢可以提高巡檢效率。

3．管道地形地貌監控

通過(guò)無(wú)人機巡檢，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）及對三方施工現場(chǎng)調查和取證。

三、地質(zhì)災害風(fēng)險點(diǎn)應力應變監測技術(shù)

針對強降雨等極端天氣頻發(fā)且管線(xiàn)里程長(cháng)，地形地貌、水文地質(zhì)情況復雜，存在著(zhù)滑坡、崩塌、水土流失、泥石流、沉降等地質(zhì)災害風(fēng)險的管段，在采取日常的水保設施檢查、維護整改的基礎上，對全線(xiàn)進(jìn)行地質(zhì)災害風(fēng)險評估，對地質(zhì)災害風(fēng)險點(diǎn)進(jìn)行整治，同時(shí)采取水下管道埋深監測、管道變形與地質(zhì)災害監測措施，確保管道地質(zhì)災害風(fēng)險24小時(shí)受控。

中國海油所屬廣東管網(wǎng)2015年對管道全線(xiàn)開(kāi)展地質(zhì)災害調查，調查范圍為管道兩側不小于1千米；共發(fā)現5處地質(zhì)災害風(fēng)險點(diǎn)，地質(zhì)災害類(lèi)型均為滑坡，目前已經(jīng)全部完成治理。在此基礎上，對需要長(cháng)期監測地質(zhì)災害趨勢的位置采取管道應力應變監測技術(shù)。

對于發(fā)生沉降的管道關(guān)鍵部位，每月持續進(jìn)行應力應變檢測，監控管道關(guān)鍵部位的應變應力變化趨勢，預防管線(xiàn)因管道沉降發(fā)生過(guò)高應力。監測基于應變電阻效應，即當管道發(fā)生沉降變形時(shí)，粘貼在管道表面的電阻應變片的電阻值會(huì )發(fā)生相應的變化，通過(guò)電阻應變儀可以測得應變片電阻的變化值，從而分析判斷管道應力變化值。

四、應力集中掃描技術(shù)

目前中國海油范圍內存在部分管線(xiàn)由于壓力或距離問(wèn)題，無(wú)法開(kāi)展內檢測。雖然這類(lèi)管道所占比例很小，但無(wú)法做內檢測也就無(wú)法確切了解管道本體腐蝕、減薄及損傷情況，這給管道運營(yíng)帶來(lái)很大的不確定性和隱患。2017年中國海油試點(diǎn)一種國外最新應力集中掃描技術(shù)，該技術(shù)管道本體損傷定位精度可以達到1米，埋深定位精度5厘米。為進(jìn)一步檢驗該技術(shù)的可行性，中國海油選定所屬海南管道試用該技術(shù)。

應力集中掃描技術(shù)是一種非浸入式遠程檢測技術(shù)，主要應用于非內檢管道。該技術(shù)通過(guò)UNISCAN掃描儀來(lái)檢測并存儲磁泄漏數據信息，而磁泄露往往產(chǎn)生于管壁上的應力集中區域。這些應力集中區域是由腐蝕、冶金缺陷、機械應力（如因缺乏支撐或因地殼運動(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，但并不直接導致管道破裂風(fēng)險，且可以通過(guò)目前的技術(shù)檢測，但管材本身的應力集中可能造成該區域失效，從而發(fā)生管道破裂或泄露。

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

在收集管道相關(guān)數據后，檢測人員將做技術(shù)處理，并出具技術(shù)報告，管道公司在收到報告后對管材應力集中嚴重的部位將挖掘驗證對照和處理，以預防事故的發(fā)生。

五、在役油氣輸送管道風(fēng)險評價(jià)方法

2016年10月中國海油開(kāi)發(fā)建設一套“在役油氣輸送管道風(fēng)險評價(jià)方法”，該方法不僅能對在役油氣輸送管道整體風(fēng)險進(jìn)行評估評價(jià)，還可以對同一油氣輸送管道的不同管段以及油氣輸送管道運行條件變化后所產(chǎn)生的不同風(fēng)險進(jìn)行快速的評價(jià)，確定管道風(fēng)險級別。

該評價(jià)方法共包括6個(gè)關(guān)鍵步驟：一是高風(fēng)險管道初步篩查；二是在役油氣輸送管道管段劃分與高后果區識別；三是對初篩的高風(fēng)險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價(jià)方法；五是對在役油氣輸送管道風(fēng)險進(jìn)行計算；六是制定降低風(fēng)險的措施與建議。

目前該《在役油氣輸送管道評估評價(jià)方法》正在中國海油部分陸地長(cháng)輸管道進(jìn)行試應用階段過(guò)程中，根據評價(jià)結果對比，進(jìn)一步完善。

對于管道運營(yíng)安全管理中的各類(lèi)風(fēng)險，在不斷完善管道保護管理措施的同時(shí)，中國海油將繼續探索新技術(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，確保管道運行安全。

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

《管道保護》2017年第5期（總第36期）