陳傳勝 羅云懷 王 亮

1. 國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)川氣東送天然氣管道有限公司 湖北武漢 430074；2. 西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院 四川成都 610500）

天然氣站場(chǎng)及管道完整性管理是保障管道安全運(yùn)行必不可少的流程和環(huán)節(jié)，其主要遵循六步法，從初始的數(shù)據(jù)采集，到最后的效能評(píng)價(jià)，涵蓋了管道和站場(chǎng)的全生命周期。盡管主要步驟為六步法，但是具體到不同對(duì)象、不同工藝、不同時(shí)間段，每種方法都存在很大差異。另外，不同企業(yè)、公司之間針對(duì)同一流程、同一過程也存在較大差異。由于完整性管理規(guī)范往往會(huì)隨時(shí)間而發(fā)生變化，隨著時(shí)間的推移，管道和站場(chǎng)條件發(fā)生變化后，原有的完整性管理規(guī)范會(huì)與實(shí)際情況存在一定的偏差。為了保障完整性管理規(guī)范能高效地發(fā)揮作用，需要不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善，充分吸收國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行符合實(shí)際問題的完整性管理規(guī)范。以下從管理目標(biāo)、管理體系文件、管理業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)軟件平臺(tái)對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)外天然氣管道站場(chǎng)的完整性管理規(guī)范。

1 國(guó)內(nèi)外天然氣管道站場(chǎng)完整性管理規(guī)范

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外天然氣管道系統(tǒng)完整性管理相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，《API RP 581- 2016 Risk- based Inspection Methodology》、《ASME B31.8- 2018 Gas Transmission and Distribution Piping Systems》、《ASME B31.8S- 2018 Managing System Integrity of Gas Pipelines》、《GB 32167- 2015 油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》、《SY/ T 6621- 2016 輸氣管道系統(tǒng)完整性管理規(guī)范》、《SY/ T 6975- 2014 管道系統(tǒng)完整性管理實(shí)施指南》等，參照國(guó)外、中石油、中海油管道公司完整性管理做法，對(duì)川氣東送天然氣管道有限公司的完整性管理現(xiàn)狀與差距進(jìn)行分析，主要包括管理目標(biāo)、體系文件、業(yè)務(wù)流程、關(guān)鍵技術(shù)、支撐數(shù)據(jù)軟件平臺(tái)等。

2 天然氣站場(chǎng)完整性管理目標(biāo)

2.1 國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

ASME B31.8S- 2018 對(duì)管理目標(biāo)有明確的規(guī)定：天然氣管道系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的首要目標(biāo)是保證天然氣管道系統(tǒng)的完整性。運(yùn)營(yíng)商希望向客戶提供安全可靠的天然氣運(yùn)輸，同時(shí)又不會(huì)對(duì)員工、公眾、客戶或環(huán)境造成不利影響。無(wú)事故運(yùn)行一直是、并且將持續(xù)是天然氣管道行業(yè)的目標(biāo)。

2.2 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

《SY/ T 6975- 2014 管道系統(tǒng)完整性管理實(shí)施指南》對(duì)完整性管理目標(biāo)進(jìn)行了如下規(guī)定：完整性管理目標(biāo)宜符合運(yùn)營(yíng)公司的總體發(fā)展目標(biāo)。實(shí)施全壽命周期的完整性管理，應(yīng)根據(jù)其組織結(jié)構(gòu)和完整性管理的要求，在公司的各個(gè)層次分別設(shè)立相應(yīng)的完整性管理目標(biāo)，以指導(dǎo)管道系統(tǒng)完整性活動(dòng)的實(shí)施和績(jī)效評(píng)估，保證管道系統(tǒng)安全、可靠、受控，避免重大安全、環(huán)境責(zé)任事故。宜本著動(dòng)態(tài)管理、風(fēng)險(xiǎn)可控、持續(xù)改進(jìn)的原則設(shè)定目標(biāo)，且目標(biāo)應(yīng)明確、量化、可接受、可達(dá)到。

2.3 對(duì)標(biāo)分析

通過對(duì)標(biāo)分析認(rèn)為，川氣東送天然氣管道有限公司規(guī)定的站場(chǎng)完整性管理目標(biāo)是明確的、可量化的?！禨Y/ T 6975- 2014 管道系統(tǒng)完整性管理實(shí)施指南》中規(guī)定：“實(shí)施全壽命周期的完整性管理，應(yīng)根據(jù)其組織結(jié)構(gòu)和完整性管理的要求，在公司的各個(gè)層次分別設(shè)立相應(yīng)的完整性管理目標(biāo)”。川氣東送天然氣管道有限公司站場(chǎng)的完整性管理目標(biāo)可進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，應(yīng)達(dá)到覆蓋全壽命周期，實(shí)現(xiàn)分層次表述。

3 天然氣站場(chǎng)完整性管理體系文件

3.1 國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

SY/ T 6975- 2014 中規(guī)定，管道完整性管理體系應(yīng)由四級(jí)文件組成（總則文件、程序文件、作業(yè)文件和完整性管理技術(shù)手冊(cè)），每一級(jí)的功能與著眼點(diǎn)不同，且應(yīng)按照金字塔的形式分布，如圖1 所示。

圖1 管道完整性管理體系框架

SY/ T 6621- 2016 中規(guī)定，完整性管理方案應(yīng)主要包括數(shù)據(jù)的收集、檢查和整合、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)，以及對(duì)完整性評(píng)價(jià)的響應(yīng)、減緩（維修和預(yù)防）措施和時(shí)間間隔等內(nèi)容。

中海油的中海油海底管道完整性管理是體系分為總則文件、程序文件、作業(yè)文件和關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施完整性管理解決方案四級(jí)。

中石化山東天然氣管道有限公司榆濟(jì)管道分公司將輸氣站場(chǎng)完整性體系文件分為3 層，即總則文件、程序文件和作業(yè)文件。其中，總則文件包括5 個(gè)部分：編制目的及適用范圍、編制原則與目標(biāo)、管理組織機(jī)構(gòu)與職責(zé)、體系文件管理、管理流程；程序文件包括8 個(gè)部分：站場(chǎng)完整性管理數(shù)據(jù)收集與整合、靜設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序、動(dòng)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序、站場(chǎng)完整性檢測(cè)程序、站場(chǎng)完整性評(píng)價(jià)程序、站場(chǎng)維護(hù)維修程序、站場(chǎng)完整性管理效能評(píng)價(jià)程序、站場(chǎng)完整性管理方案制定程序。作業(yè)文件描述的是具體操作崗位如何完成某項(xiàng)工作的具體做法，包括操作、維護(hù)規(guī)程，具體指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。根據(jù)輸氣站場(chǎng)的實(shí)際情況共編制21 個(gè)作業(yè)文件。

3.2 對(duì)標(biāo)分析

川氣東送天然氣管道有限公司的完整性管理體系主要有兩書一表、兩本手冊(cè)（管理手冊(cè)、操作手冊(cè)）和兩本指南，以及國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)最新發(fā)布的管理文件與規(guī)定，基本與目前國(guó)內(nèi)外主流的體系文件符合。

4 天然氣站場(chǎng)完整性管理業(yè)務(wù)流程

在充分調(diào)研ASME B31.8- 2018[1]、ASME B31.8S- 2018[2]、GB32167- 2015 [3]、SY/ T 6621- 2016[4]和SY/ T 6975- 2014[5]等規(guī)范的基礎(chǔ)上，分析了完整性管理業(yè)務(wù)流程相關(guān)規(guī)定。

4.1 國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

ASME B31.8S- 2018 對(duì)完整性管理的業(yè)務(wù)流程做出了如圖2 的規(guī)定。業(yè)務(wù)流程主要包括危害因素識(shí)別、數(shù)據(jù)收集與整合、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法可行性驗(yàn)證、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)，以及對(duì)完整性評(píng)價(jià)與維護(hù)的總結(jié)與反思等。

圖2 完整性管理業(yè)務(wù)流程（B31.8S）

《API 1160》認(rèn)為，管道站場(chǎng)的完整性管理模式應(yīng)與干線管道的完整性管理模式相似，任何適合管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法都適用于站場(chǎng)，但該標(biāo)準(zhǔn)未給出站場(chǎng)實(shí)施完整性管理的具體方法和步驟。

CSA Z662- 2019《油氣管道系統(tǒng)》附錄N 給出了站場(chǎng)完整性管理程序的指導(dǎo)做法，主要包括危害因素識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、維護(hù)維修、持續(xù)改進(jìn)和事故調(diào)查等16個(gè)方面的內(nèi)容。

4.2 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

GB 32167- 2015 中完整性管理的業(yè)務(wù)流程包括數(shù)據(jù)采集與整合、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)消減與維護(hù)維修和效能評(píng)價(jià)6 個(gè)步驟，但這個(gè)規(guī)范不適用于站內(nèi)工藝管道的完整性管理。

SY/ T 6621- 2016 主要是根據(jù)ASME B31.8S- 2014，結(jié)合我國(guó)的行業(yè)做法，將完整性管理的業(yè)務(wù)流程規(guī)定為以下5 個(gè)方面：后果（潛在影響區(qū)域、需考慮的后果因素）；數(shù)據(jù)收集、檢查和綜合；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；完整性評(píng)價(jià)；對(duì)完整性評(píng)價(jià)的響應(yīng)和維修、預(yù)防措施。如圖3 所示。

圖3 SY/ T 6621- 2016 規(guī)定的完整性管理流程

中國(guó)石油管道加格達(dá)奇輸油氣分公司提到，天然氣輸氣站場(chǎng)設(shè)備管理應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題為人員問題、設(shè)備問題和管理制度問題。并提出天然氣輸氣站場(chǎng)設(shè)備管理的完善方法：加強(qiáng)工作人員能力培養(yǎng)；定期維護(hù)；建立健全管理體系。

4.3 對(duì)標(biāo)分析

4.3.1 總體分析

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)常采用的是6 步循環(huán)法（數(shù)據(jù)收集與整合、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)、維護(hù)維修和效能評(píng)價(jià)）。而現(xiàn)在國(guó)際上的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將危害識(shí)別與可能產(chǎn)生的潛在影響納入到業(yè)務(wù)流程中，這對(duì)整個(gè)輸氣管道系統(tǒng)的完整性管理至關(guān)重要。

4.3.2 完整性危害識(shí)別對(duì)標(biāo)分析

國(guó)際管道研究委員會(huì)（PRCI）對(duì)輸氣管道事故數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，將其劃分為3 大類9 種相關(guān)失效類型，共21 個(gè)完整性危害因素。ASME B31.8S- 2018 根據(jù)PRCI 最新的分類， 對(duì)危害進(jìn)行了更新，但SY/ T6621- 2016 是基于ASME B31.8S- 2014 編寫，沒有將最新的完整性危害因素考慮進(jìn)去。危害識(shí)別的主要對(duì)比情況如表1 所示。

表1 完整性危害分類對(duì)比分析

加拿大能源管道協(xié)會(huì)（CEPA）確定的危害因素包括金屬損失、開裂、外部干擾、材料/ 制造缺陷、施工質(zhì)量問題、自然災(zāi)害、操作失誤、流程混亂、環(huán)境條件、機(jī)械故障和其他共11 大類35 個(gè)危害因素。

川氣東送管道天然氣站場(chǎng)的完整性危害因素未按照上述方法分類，主要將危害分為天然氣泄漏引起的中毒、火災(zāi)、爆炸、電氣危險(xiǎn)、噪音傷害、機(jī)械傷害、高處墜落、受限空間、自然災(zāi)害、食物中毒、第三方破壞和群體性事件等。

因此，有必要根據(jù)PRCI 對(duì)輸氣管道完整性管理危害因素的最新分類方法，結(jié)合川氣東送天然氣管道站場(chǎng)的實(shí)際情況，考慮西部高山、東部水網(wǎng)等因素，識(shí)別出各站場(chǎng)的完整性管理因素。

4.3.3 需考慮的后果因素對(duì)標(biāo)分析

對(duì)于潛在影響區(qū)域內(nèi)的失效后果，ASME B31.8S- 2018 修改了關(guān)于人口密度、受限場(chǎng)所和供氣安全性的規(guī)定，并增加了故障時(shí)間的持續(xù)時(shí)間影響。ASME B31.8S- 2018 與SY/ T 6621 關(guān)于后果因素的對(duì)比如表2 所示。ASME B31.8S- 2018 對(duì)需考慮的后果因素進(jìn)行了修訂，由只關(guān)注人口密度修改為人口密度及所在位置，從只關(guān)注受限場(chǎng)所改為受限場(chǎng)所及鄰近受限場(chǎng)所，并考慮了供氣可靠性及故障持續(xù)時(shí)間的影響，比之前更嚴(yán)格。

表2 后果應(yīng)考慮的因素對(duì)比（SY/ T 6621- 2016 與ASME B31.8S- 2018）

5 天然氣站場(chǎng)完整性管理支撐數(shù)據(jù)軟件平臺(tái)

5.1 國(guó)外的軟件平臺(tái)

歐美國(guó)家大型公司均有相應(yīng)的軟件和支撐平臺(tái)，如英國(guó)Advantica 公司建立了QRA 系統(tǒng)；挪威船級(jí)社（DNV）與德國(guó)勞氏船級(jí)社（GL）重組后，形成了Synergi Plant Plant/ Pipeline / Structure/ Dashboard 一系列完整性管理軟件；加拿大Metergrity 公司的軟件叫做Visons Enterprise 系統(tǒng)；美國(guó)Mistras Holding Group 公司建立了PCMS 系統(tǒng)。

5.2 中石油的數(shù)據(jù)平臺(tái)

中石油與完整性管理相關(guān)的系統(tǒng)主要有采油與地面工程運(yùn)行管理系統(tǒng)（A5）、油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（A11）和特種設(shè)備管理系統(tǒng)等。其中A5 主要有前期管理、建設(shè)管理、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)輔助管理和報(bào)表管理等模塊；A11 主要由10 個(gè)模塊組成。

5.3 川氣東送天然氣管道有限公司主要數(shù)據(jù)平臺(tái)

目前主要的數(shù)據(jù)平臺(tái)有GIS 管理系統(tǒng)、全生命周期管理系統(tǒng)、氣體管理系統(tǒng)和壓縮機(jī)診斷系統(tǒng)。其中GIS 系統(tǒng)包括完整性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，管道保護(hù)管理、生產(chǎn)運(yùn)行管理、物資裝備管理、技術(shù)工程管理和安全應(yīng)急管理等模塊。將管道的全生命周期數(shù)據(jù)（包括設(shè)計(jì)、施工、竣工、運(yùn)維各階段數(shù)據(jù)）與真實(shí)的管道設(shè)施三維場(chǎng)景關(guān)聯(lián)綁定，實(shí)現(xiàn)面向設(shè)備實(shí)體的可視化管理，為后續(xù)開展管道的高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)等工作提供有效的數(shù)據(jù)支持。全生命周期管理系統(tǒng)主要有基礎(chǔ)平臺(tái)、工程建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)備完整性和管道完整性5個(gè)模塊。

川氣東送氣體計(jì)量管理（GMS）系統(tǒng)主要由計(jì)量數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、氣量計(jì)劃及交接管理、計(jì)量器具及人員管理、計(jì)量管理和分析等核心模塊組成，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量數(shù)據(jù)和采集和監(jiān)控，為天然氣指定量的批準(zhǔn)和供氣計(jì)劃的制定、用戶用氣量交接、用戶氣量分配等提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)。

SG8000 大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)是SysMon 平臺(tái)的重要組成部分。它能夠在線監(jiān)測(cè)離心式壓縮機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行過程中的鍵相、振動(dòng)、軸位移，以及各類工藝參數(shù)，通過采集、分析、存儲(chǔ)振動(dòng)分頻和相位等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別啟停機(jī)狀態(tài)，捕捉并存儲(chǔ)關(guān)鍵故障數(shù)據(jù)。

6 結(jié)論

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外站場(chǎng)完整性管理目標(biāo)、體系文件、業(yè)務(wù)流程、關(guān)鍵技術(shù)和數(shù)據(jù)軟件平臺(tái)等方面進(jìn)行對(duì)標(biāo)，得到以下結(jié)論：

（1）天然氣管道站場(chǎng)總體目標(biāo)明確，但設(shè)備、工藝管道、安全儀表系統(tǒng)的完整性管理有待完善；

（2）缺少天然氣站場(chǎng)完整性管理業(yè)務(wù)流程的相關(guān)規(guī)定，業(yè)務(wù)流程中關(guān)于完整性危害因素識(shí)別及后果評(píng)價(jià)等有必要根據(jù)最新規(guī)范的要求，結(jié)合川氣東送天然氣管道站場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行編寫；

（3）天然氣管道站場(chǎng)完整性管理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用不足；

（4）現(xiàn)有GIS 系統(tǒng)、全生命周期管理系統(tǒng)和壓縮機(jī)診斷系統(tǒng)等平臺(tái)部分?jǐn)?shù)據(jù)不完整，未有效整合。