摘　要：海底管道系统技术复杂、安全性要求高、环境多变，从管道全生命周期考虑，始终存在各种风险。考虑到海底管道的这一特点，风险评价方法应该既要考虑理论分析又要重视工程设计的多方面、多层次的综合性评价方法。海底管道安全状况取决于事故可能性和后果严重度两方面。基于这一理论，本文从分析海底管道失效因素入手，重点研究了海底管道风险评价的流程和风险等级的划分方法，为海底管道完整性管理提供了一种评价方法。

关键词：风险评价  海底管道  失效  风险评价流程

1、引言

海底管道是海上油气集输的主要手段，是海洋石油的生命线。自1954年美国Brown&Root海洋工程公司在墨西哥湾铺设第一条海底管道以来，在近半个世纪里，世界各国在全球各个海域已铺设了大量海底管线。海底管线已经成为海上油气田油气传输的主要方式。

我国从20世纪80年代起步至今，在渤海、东海及南海海域已经建成了40多个油气田，各种规格的海底管道约二百多条。海底管道铺设总量超过5000公里。

海底管道与陆上管道的服役条件有很大的差异。海底管线受自重、管内介质、设计内压、外水压以及还流特点等因素影响。海底管道运行风险大、失效概率高。据美国MMS对墨西哥湾1967—l987年间海底管道失效事故统计，在这20年间，共发生海底管道失效事故690例。由此可见海底管道发生失效事故是比较频繁的。为了有效控制失效事故，在管道失效前采取措施，对海底管道进行风险评价研究是非常重要的。

2、海底管道失效原因

海底管道失效原因可以分为：腐蚀、第三方活动、材料焊接、结构缺陷、自然力、误操作等原因。

海底管道因海床运动而发生破坏，实际上是海流—管道—外力三方面相互作用的结果。砂质海床在波流冲刷作用下会发生淘蚀，粉砂或细砂质海床在风暴潮和地震作用下容易发生液化，淤泥质海床存在很大的流变性，当海底管道铺设在这些性质不稳定海床上时，很可能由于海床塌陷、滑动、冲蚀而发生强度或变形破坏。

在很多情况下海底管道失效都是由上述各种原因中的几种共同作用引起的，其主要破坏原因与海底管道运行年限和运行环境密切相关。对于已长期服役的海底管道。腐蚀和管道附件老化可能是导致其失效的主要原因；对于铺设在砂质海床上的海底管道，波流冲刷或海床运动可能是其破坏的主要原因；而铺设在渔业活动区内的海底管道受到渔网拖挂和船锚撞击破坏的可能性更大一些。

3、管道风险评价

管道风险评价是在保证管道安全运行的前提下实现最大经济效益的必要手段，是实现管道从安全管理向风险管理，从经验管理向科学管理进行过渡的重要技术。评估管道系统的风险状况即对管道系统进行危险辨识和风险评价。评估应该包括管道及管道附属件整个寿命期。

3．1管道风险评价方法分类

管道的风险评价可使用定性、半定量或定量的方法进行。设计数据、管道运行数据及检测数据等应作为评估的基础数据。风险评价是进行检测、监控和完整性管理的基础。因此，对管道进行风险状况评价后必须进行风险等级划分。即完成运行期管道风险状况评估后，给出一个风险划分的标准，把不同风险状况的管道进行归类。

3．2风险评价流程

按照风险评价过程确定风险水平，一般按照定义设备范围、危险识别、数据收集、风险计算等几步骤进行，如图l所示。危险辨识对海底管道系统在运行期间存在的潜在危险因素进行分析。

3．3海管风险威胁因素的确定

尽管危险辨识不能为风险决策直接提供信息，但仍然是风险分析的关键步骤。有时危险辨识分析能采用结构技巧进行分析，有时危险辨识则不是系统地进行分析，而着重分析一些可能发生的危险。对于运行期管道，主要对影响管道寿命和管道运行安全的风险进行分析。

确定海管风险的主要威胁因素是配置风险模型的重要条件。美国墨西哥湾海管的事故分析和结论能够提供参考借鉴。根据对近年来对墨西哥湾海管泄漏事故的分析有以下几个特点：

最大威胁因素是腐蚀，其中，内腐蚀是外腐蚀的4倍。腐蚀所引起的事故占近40％，是排在其后其他三种因素的总和。而且，腐蚀造成的事故较为严重。由腐蚀造成的事故中，67％的海管和几乎所有的接入管都导致了管道关闭运营。

第二大事故原因是自然灾害，其中，飓风，海底滑坡和冲刷位列前三位。

第三大事故原因是第三方及外在影响，包括拖锚(anchor drag)，拖捞(trawling)，自升平台装备，施工活动，坠落物体等等。

风险评价实施过程中，需要收集以往海管泄漏事故的资料，分析事故原因，找到主要威胁因子。确定各个威胁因子在模型中的权重调整参数。

3．4风险因素及事故后果

事故发生的频率通常可根据已有事故发生的经验来进行估计，也可以通过理论模型进行详细的计算。

3．4．1经验评估

通过对海底管道现状的分析，可以用以下因素作为海底管道风险划分的主要参数，参见图2和图3，其因素项和权重值可根据具体情况进行调整。

后果的估计应该根据研究目标和研究范围确定。通常，后果表述为人员受伤亡的数量，介质泄漏的程度。这些估计要考虑到地理和人口分布状况，以及可能的减缓后果的因素。一般情况下，简单的考虑介质泄漏可以作为评估决策的标准。对管道造成的潜在破坏后果需要从经济损失、人员安全和环境影响三个方面考虑。

3．4．2软件计算

通过计算机辅助系统软件，可以将风险计算公式写入软件，软件可以在输入必要数据后自动实现风险的计算；在进行风险计算之前，还要完成讲管道按照不同属性划分为多个管段，每相邻两个管道必有一个属性不同。

最终，通过风险计算软件，也可以计算失效可能性指数和泄露后果指数。

3．5风险评价矩阵

针对海底管道识别的失效模式，采用风险矩阵，基于半定量肯特打分法进行第三方破坏、腐蚀与冲蚀、结构失效、自然灾害以及误操作的风险评价，根据不同失效模式发生的可能性和失效后果，从安全、环境、经济损失、维修成本、声誉等方面确定风险等级。风险大小评判矩阵见下图。

风险级别定义见下图。

根据风险矩阵结果，定义相应的风险控制措施，风险控制措施应包括管理制度、岗位职责、应急预案或应急计划、改进方案或技术，以实现对设备设施风险的有效控制。

4、结束语

在目前现有技术和数据条件下，采用定性、半定量或定量的方法可以进行海底管道的风险评估。实例分析结果所表明的管道风险级别都是基于现有的数据资料，然而随着时间的推移，海底管道状况发生改变，海底管道操作者或风险管理人员，可根据最新掌握的数据资料，按上述方法自己进行具体管道的风险划分。

参考文献：

[1]W．Kent Muhlbauer，管道风险管理手册(第二版)．中国石化出版社，2005，

[2]金伟良，张恩勇，邵剑文等．海底管道失效原因分析及其对策[J]．科技通报，2004

本文作者：王增国

作者单位：中海石油(中国)有限公司