史 航

中國石油天然氣管道工程有限公司

《油氣輸送管道完整性管理規范》（以下簡稱“完整性規范”）作為管道管理的先進理念和最佳實踐方法，涵蓋管道建設、運營至報廢的整個生命周期過程。管道建設階段從規劃設計開始，運用各項技術手段，將一項管道工程從設想（設計文件）通過施工變為現實的管道設施。油氣管道的基本屬性如管徑、管材、輸送壓力和溫度、敷設方式、長度、所經地區、穿跨越工程、管道站場設置、控制水平等等，都是經設計確定的，設計不僅決定了管道建設條件的難易，也決定了運營維護條件的優劣。因此，為管道工程做出科學合理、高質量的設計，是管道本質安全的基礎，也是管道完整性管理的第一步。

本文結合管道設計工作，談一下如何在設計中考慮管道完整性管理的問題。

1 完整性規范對設計方面的要求

1.1 一般要求

完整性規范第4章對設計提出了基本（一般）的要求：“完整性管理應貫穿管道全生命周期，包括設計、采購、施工、投產、運行和廢棄等各階段”（4.1條），“新建管道的設計、施工和投產應滿足完整性管理的要求”（4.2條）。設計作為管道項目的謀劃階段，也是管道完整性管理的開始，該階段對管道的安全、質量至關重要，是完整性管理的基礎。所以要求管道的設計必須滿足完整性管理的要求。規范中對設計階段的數據采集、高后果區識別、風險評價都提出了要求，并要求“積極采用新技術”（4.7條），當然也包括設計的新技術。

1.2 數據采集與整合

數據采集是完整性管理的第一步。完整性規范規定：“數據采集與整合工作應從設計期開始，并在完整性管理全過程中持續進行”（4.3條）。“應明確管道全生命周期不同階段需采集數據的種類和屬性，并按照源頭采集的原則進行采集”（5.1.1.1條）。“數據來源包括設計、采購、施工、投產、運行、廢棄等過程中產生的數據，還包括管道測繪記錄、環境數據、社會資源數據、失效分析、應急預案等”（5.1.1.2條）。“管道改線時，應測量新的中心線，并及時進行數據更新”（5.1.3.1.3條）。以上條文，強調了作為管道基礎數據來源——設計的重要性。

設計數據在建設階段是不斷完善的，完善之后需要向運營單位提交。“在試運行之前，管道建設單位應將管道設計資料、中心線數據、施工記錄、評估報告、相關協議等管道數據提交給運營單位”（5.2.1條）。“應采用結構化的實體數據模型，實現全生命周期數據的管理和有效維護”（5.3.2條）。“應采取管理措施確保數據精度和時效性”（5.3.5條）。從以上看出，設計在各階段（至投產交付）都有具體的數據采集與整合的任務。

1.3 高后果區識別

高后果區識別是完整性管理的第二步。首先是設計階段的高后果區識別：“在建設期開展高后果區識別，優化路由選擇。無法避繞高后果區時應采取安全防護措施”（4.4條），“建設期識別出的高后果區應作為重點關注區域。試壓及投產階段應對處于高后果區管段重點檢查，制定針對性預案，做好沿線宣傳并采取安全保護措施”（6.3.1條），“地區發展規劃足以改變該地區現有等級時，管道設計應根據地區發展規劃劃分地區等級”（6.3.4條）。設計人員掌握管道沿線詳細的自然、人文、評價等各類資料，劃分地區等級、識別高后果區是管道線路設計的工作之一，設計中采取合理的技術應對措施，對管道運營安全起到保障作用。

1.4 風險評價

“應在設計階段和施工階段進行危害識別和風險評價，根據風險評價結果進行設計、施工和投產優化，規避風險；設計與施工階段的風險評價宜參考或模擬運行條件進行”（7.1.2條）。這一條非常重要，設計在施工之前，能夠首先識別出各段管道的危害和風險，就能做出針對性地設計，采取技術措施規避風險。

“建設期各階段的風險評價宜作為各階段工作成果的評估依據之一。在風險評價報告所提出的風險消減措施應得到有效落實”（7.3.3.6條），“應對提出的風險消減措施建議的有效性進行分析”（7.3.8.2條），“如未滿足風險可接受標準，應改進管道完整性管理活動或改進管道設計施工管理活動”（7.4.3條）。以上各條均包含對設計的要求。

1.5 運營階段完整性管理需要設計的配合

完整性評價、風險削減與維修維護、效能評估這些完整性管理工作（完整性規范第8、9、10章）雖然以運營單位為主，但設計單位作為技術服務與咨詢部門，可以且有能力參與這些工作，持續地為管道的完整性管理服務。比如管道需要改造、維護時，也需要進行設計，設計單位就要根據規范的要求、業主的需求，做出完善的設計，達到完整性管理的要求。

從以上幾方面看出，完整性規范對管道設計做出了多項要求，這些新的要求是全面提高我國油氣管道設計、建設、管理水平的需要。管道設計人員必須認識到，管道設計不能僅“滿足設計規范”，同時要符合完整性規范要求。設計時考慮長遠了，設計站位高了，設計質量也就提高了。

2 貫徹執行完整性規范的幾項重要工作

2.1 設計階段的數據采集與整合

2.1.1 線路數據的質量

規劃設計階段根據介質性質、輸送量、輸送距離等計算分析得出管徑、壓力、溫度等工藝參數。參數與資源、市場、管線或管網特征等條件關聯度大，基于大量的管道水力計算與分析的經驗，數據的準確性是較好的。

管道線路與管道長度、經過地區的人口密度、沿線的地形地質條件、經過河流山體等障礙物的情況密切相關，包含了復雜的自然和社會因素，對完整性管理來說是重點。線路選線需要設計人員秉持認真科學的態度，深入現場實地勘查，廣泛收集資料，線路數據的質量就好。

舉一例子：某管道穿過山區，管道若爬山敷設，給施工和后期運營管理帶來困難，投資也較高，并存在地質災害的風險。若從山間谷地中穿過，埋設容易、投資少，但谷地內人口較密集，屬于高后果區，存在第三方損害的風險。受青島輸油管道泄漏爆炸事故的影響，地方政府、企業和設計單位均不愿讓管道穿越人口密集區，而采取管道經過城鎮外圍的山區，或經過人口分布最少的地帶，這樣選擇的線路可以說數據質量較好。

目前對設計文件的審查，主要集中在工藝、自動控制、建筑等專業，對于線路方案審查較少，如果設計文件上沒有標明通過敏感地區，專家們一般看不出問題。因此，一些管道項目的線路設計質量不好，比如：沿線的城鎮規劃、敏感目標調研不夠造成遺漏，復雜地區的管道線路從地圖上一筆劃過，缺少隧道、穿越、建構筑物和經濟作物賠償量，概算投資偏少等，這就給后續設計和建設造成很大難度，施工中可能會大量改線，不滿足管道完整性管理的數據要求。

2.1.2 設計數據要根據施工改動及時修改

目前我國城鄉建設發展很快，城鎮規劃區不斷擴大，農林牧漁和旅游項目遍地開花，給管道路由選擇帶來很大難度。土地使用者對于管道通過普遍不予支持。設計中征求地方各部門的意見一般只能取得“原則同意”的批復，施工時由于村民不同意、賠償要價太高等原因，已設計好的線路會出現較多的改線，若設計不能根據改線的調整及時做出施工圖，管道采集的數據就不是真實的，不真實的數據將直接影響管道完整性管理。

完整性規范中考慮到線路數據的準確性（見上述4.3條、5.1.3.1.3款），但具體實施還存在問題。《油氣長輸管道工程施工及驗收規范》（GB 50369-2014）規定：“管道下溝后應對管頂標高進行測量，直線段應每100 m測一點，曲線段可對起點、中點和終點進行測量”（第12.1.7條）。該規范僅要求測量管頂標高，而且直線段100 m測一點、曲線段僅測量3點，數據太少，更主要的是缺少“管頂三維坐標數據”。完整性規范附錄B中要求給出沿線管道各控制點（中線樁位）的坐標和高程，而控制點之間每隔一段距離（比如每道焊口或間隔2、3道焊口）還應該在下溝后（回填之前）進行焊口管頂的三維坐標數據的準確測量，才能夠保持管道中線數據的準確。

目前普遍發現管道竣工圖的中線數據不準確，缺少管頂現場三維數據的專業測量是主要原因，而后期運營管理中的中線數據測量只能用探管設備（雷迪）+部分開挖驗證，其數據的精度相比直接測量誤差大得多。近期施工的中俄原油二線等工程要求下溝階段進行管頂三維坐標測量，是一種很好的方法。

2.2 線路選擇需關注風險點與高后果區

根據沿線各類評價資料和數據，以現場的實際條件，按照完整性規范劃定地區等級，確定特定場所，編制高后果區識別報告，應該是比較容易的。難點在于沿線未來發展規劃的不確定性和掌握程度，在無規劃時，設計人員應能夠對當地的城鎮發展作出比較準確的預判，以避免將來發生管線被占壓和演變為高后果區。這樣編制出的設計文件才稱得上高水平。

2.3 做好管道安全設施設計

完整性規范提出了設計階段要進行“管道安全設施設計”，提交有關安全監管機關審查，主要就是危害識別、風險評價、風險規避或削減措施。管道安全設施設計有規定的編制大綱和要求，關鍵要結合各項目的沿線具體條件，分段、逐個敏感點認真做出危害識別，對識別出的危害進行科學分析評價，確定風險大小、級別，并采取切實可行的、效果良好的技術措施，提出運營維護中的建議。

3 對管道完整性管理工作的幾點建議

（1）管道完整性管理應從設計抓起

設計階段定義了管道的基本參數，將管道路由確定在各種不同的環境之內，設計質量直接關系到施工條件的難易，運營管理中保護、維護、調度、搶修等條件的完善程度，因此，完整性管理應從工程的源頭——設計抓起，為管道整個生命周期內各項完整性管理活動奠定基礎。

管道企業（業主）應關注前期的工程規劃、設計，抓好各階段的設計評審，管道設計不僅要符合規范標準要求，達到技術可行、經濟合理，還應滿足合規性，管道的抗風險能力要足夠強，對周邊居民和環境造成的潛在風險相對最小，并從各種運營、保護條件方面保證設計方案的可靠性。

（2）選線等應作為完整性管理的重點

管道線路路由、站址一旦確定下來，并經過國家要求的規劃選址、土地預審、各項評價，即便是路由和某些站址不優化，甚至存在風險，但核準、備案完成后基本就不可改變了。所以，業主和設計單位要將管道選線（包括敏感區、高后果區路由走向）、站場選址（包括截斷閥選址）作為設計階段關注的重點，聯合組織專家認真審核把關，使方案相對最優，達到放心的程度，后期的完整性管理工作就會順暢很多。

（3）應重視施工變更和施工質量控制

施工階段往往由于用地、賠償等因素被迫改線，造成管道線路坐標、穿越、地理條件、用地條件等發生變化，如開挖施工改為定向鉆穿越等。改線后，按程序應編制“改線段施工圖”和變更的相關文件，但由于施工時機等原因，往往在變更設計之前就已經施工了，這是造成管道基本數據不準確的主要原因。施工階段質量對管道本質安全影響很大。如施工質量差，監理不到位，將給管道留下隱患。現在經常遇到的補口質量不好、埋深不足、管體凹坑、管內雜質多、地貌恢復不好、水工保護質量差等問題，留給運營單位許多矛盾和需要整改的問題，最終影響完整性管理工作的開展。業主單位應明確施工、監理單位的質量責任，采取切實措施加強各工序的質量監督，完善檢驗手段，保證施工質量。

（4）發揮設計在完整性管理中咨詢服務作用

設計單位可以為完整性管理工作提供各種技術服務，除了管道的改造、擴建的工程設計之外，還包括數據測量、數據恢復、高后果區復查、地區等級升高段勘測、含缺陷管段的評估與修復、新建工程和設施對管道的影響評估、管道保護設施加強、新技術在運營管道上的應用等。北美、歐洲的工程公司新建管道的設計任務并不多，為管道運營提供技術支持是最多的業務。在我國管道建設速度減緩后，完整性管理工作將成為管道設計單位的主要工作方向。

（作者：中國石油天然氣管道工程有限公司副總工程師，全國工程勘察設計大師）

《管道保護》2017年第2期（總第33期）