鄒永勝

中國石油西南管道公司

中國石油西南管道公司（以下簡稱“公司”）所轄管道途經7省1市（滇、黔、桂、川、渝、陜、甘、寧），管道穿越地區大部分山高谷深、河流縱橫、地質災害頻發，部分區域地質活動強烈、地震發育密集。截至2017年10月底，公司在役管線里程達9354千米，其中70%為山區管道，管道沿線并行敷設里程長，多處采用跨越方式通過。中緬原油管道（一期）與中緬天然氣管道同溝并行敷設段長達600余千米，部分管段與云南成品油管道三管并行，同溝、同橋、同隧，創國內管橋跨越主跨最長、多管同跨、荷載最大、橋隧直連、地質條件最復雜、跨越國際河流等多項之最。西南山區管道沿線復雜的地質條件、地理環境以及建設路由國內罕見，安全運行保障壓力巨大。公司通過加強管道完整性管理，尤其是結合西南山區運行特點，強化地質災害與水系風險管控，推行管道本質安全管理等工作，確保了新建管道的順利投產以及在役管道的安全平穩運行。

1  地質災害風險管控

1.1  地質災害類型及發育現狀分析

地質災害是西南山區管道風險類型中最為突出的一種。以2017年專項地質災害排查為例，共發現各類地質災害隱患點1134處。其中，水毀是西南管道沿線發育最多的地災類型（如圖1所示），共675處，占比達59.5%。

圖1 2017年地質災害發育類型及數量

公司各條管道地質災害分布類型及數量如圖2所示。其中，中緬油氣管道沿線地災發育數量最多，共508處，占比達44.8%。這與其沿線復雜的地形地貌、水文及氣象環境息息相關，地災防治工作相比其他管道也更加嚴峻。

圖2 各管道地質災害發育數量與占比

1.2  地質災害風險評級體系及評價模型建立

1.2.1 構建地質災害影響因素指標體系

針對西南山區管道沿線常見的地質災害類型，結合其發生機理、基本特征，綜合考慮地形地貌、地質環境條件等內在因素以及地震、降水、人類工程活動等外在誘發因素，分析管道沿線各災種致災因子及其敏感性。以滑坡為例，通過對64個滑坡典型樣本進行分析發現，共有25個因素對滑坡發育較為敏感。根據各因子敏感性以及野外調查中因子獲取的難易程度，最終篩選出坡度、坡面形態、土體類型、歷史滑塌、現今變形、土體狀態、滑體厚度、降雨以及地震烈度共9個因子共同構成單體管道滑坡災害的影響因子指標體系。

1.2.2 建立地災作用下管道數值模型

針對滑坡、崩塌、泥石流、水毀等典型地質災害，分類分工況建立數值計算模型。以滑坡災害為例，按管道穿越滑坡的方式（橫穿、縱穿、斜穿）分類建立基本數值模型（圖3），再根據管道埋深、管徑、管材等建立具體的數值計算模型，探究在滑坡的作用下，管道的失效、破壞過程以及機理，以了解地質災害對管道的影響規律。

圖3 橫穿（a）、縱穿（b）、斜穿（c）模型示例

（1）滑坡災害作用下，管道的失效除與埋深、管材、管徑、壁厚等因素有關外，還與滑坡在管道上的滑動方向有關。管材強度越高，管道壁厚及管徑越大，其能承受的滑坡作用力越大，但抵抗變形的能力越小。

（2）對于橫穿滑坡的管道，在滑坡災害作用下，管道受滑坡作用力最大處位于管道中部或與滑面相交處，相應的應力應變也較大，即管道容易在相應處發生破壞。

（3）對于縱穿滑坡的情況，在滑坡區后緣主要為管道拉應力集中區、滑坡中部偏前緣為管道彎曲應力集中區、滑坡前緣為管道受壓應力集中區，管道容易在對應處破壞。

（4）對于斜穿滑坡的情況，其受力形式為橫穿和縱穿的結合，與滑坡的交角不同，主導因素不同，應力分布差異較大。

1.2.3 單體管道和區域管道風險評價指標體系與評價模型

（1）單體管道地質災害

以滑坡為例，單體管道滑坡災害風險評價采用基于指標評分法的半定量評價模型，其指標體系如圖4所示。圖中可以看出，滑坡災害風險包含了地質災害風險概率和管道失效后果兩部分，各部分又可進一步細分至下一級指標。

圖4 管道滑坡災害風險評價指標體系

最終，通過災害風險概率和管道失效后果構建風險矩陣，判別滑坡風險（表1）。

（2）區域管道地質災害

區域管道地質災害風險評價需綜合考慮危險性與易損性兩方面因素，其模型為風險=危險性×易損性。以秦嶺大巴山高中山區輸油管道地質災害風險評價為例，構建的地質災害風險評價指標體系如圖5所示。最終，通過GIS空間分析功能實現區域管道地質災害風險評價。

圖5 管道地質災害風險評價指標體系示例

1.2.4 開展風險評價

（1）單體管道地質災害風險評價

利用建立的管道地質災害風險評價模型及評價指標體系，結合SY/T 6828—2011《油氣管道地質災害風險管理技術規范》等標準，對現場排查的各類地質災害進行風險評價。結果顯示，在排查的1134處地質災害中，主要是中等風險（490處）和較低風險（433處）災害占比較多，其次是低風險（149處）、較高風險（59處）、高風險（3處）。

（2）區域管道地質災害風險評價

將建立的區域管道地質災害風險評價模型應用于5條管線，共涉及289個風險等級分段。其中，高風險段126.3 km/7段、較高風險段910.1 km/68段、中等風險段2255.7 km/103段、較低風險段2429.1 km/105段、低風險段123.9 km/6段。

1.3 地質環境風險圖形庫及水系應急防控平臺建設

1.3.1 地質環境風險圖形庫

為提高地質災害風險管控能力及信息化水平，公司研發了管道沿線地質環境風險性圖形庫系統（圖6），實現了直觀展示與可視化操作。目前已完成6大類24小類共計360余萬條數據的建庫及三維場景、三維模型的建設，同時還包含地質災害點查詢統計分析、等高線分析、坡度坡向分析等共計40多個子功能。

圖6 管道沿線地質環境風險性圖形庫系統

1.3.2 水系圖及水系應急防控平臺建設

公司研制的水系圖及水系應急防控平臺的主要功能包括水系圖制作、穿越點和攔截點定位、線路走向定位、航拍圖與影像圖編輯、測距、河流洪水流速及到達關鍵點時間計算、物資類型與存放位置以及攔油方案等。圖7為平臺APP攔截點信息和攔截方案界面展示。

圖7  攔截點信息和攔截方案界面

1.4 管道地質災害監測預警工程建設

公司結合地災評價體系/模型的建立以及流域風險分析，開展地災自動監測與預警工程建設，并在圖形庫系統中開發面向地質災害監測設備管理、監測數據分析、預警預報、應急管理、地災APP等業務于一體的應用模塊，促進管道安全智能運行。

2 建設期管道智能測徑及缺陷改造

從2013年開始，公司開展了一系列管道投產前驗收檢測（智能測徑），投產前管內無輸送介質以及無動力源等客觀條件導致檢測難度大，若用常規檢測設備效果難以管控。因此，需要對設備設施等進行合理改造。

2.1 動力源選擇及檢測設備結構改造

2.1.1 空壓機排量選擇

綜合考慮山區取水及排水等問題，選擇利用空壓機提供壓縮空氣作為推動清管器/檢測器運行的動力裝置。

若空壓機排量過小，則進氣量不足導致檢測器前進速度過慢，甚至因檢測器兩端無法建立起足夠壓差而導致檢測器無法正常運行。若排量過大，檢測器運行速度會過快而影響數據質量，嚴重情況下可導致檢測器撞擊盲板致使檢測器和收球筒損壞。空壓機的排量、壓力、數量需求宜根據現場環境及管道屬性等因素綜合確定，建議如表2所示。若線路較長、落差較大、管內存水過多，智能測徑除加強空壓機配置外，還需配備增壓機。

2.1.2  檢測器機械結構設計

受空壓機配置數量及輸出排量的限制，新建管道實施智能測徑期間，在檢測器運行下游不具備建立背壓條件，檢測器在管內運行狀態不穩定，忽快忽慢，屬于躥動性運行。檢測器在此工況環境下運行，瞬間啟動速度最大能達到30 m/s。因此，投產前智能測徑對檢測器的性能要求更高，需要在檢測設備常規結構的基礎上進行改造。如優化皮碗結構增加其密封性和支撐能力，確保檢測器能順利運行；優化探頭機械機構增加其耐磨性和穩定性，確保高速運行狀態下探頭完好且能采集真實數據；優化電子系統保證檢測器數據處理器和存儲器在高速運行時仍能正常采集數據且不丟失數據。其結構示意見圖8。

圖8 管道投產前智能測徑檢測設備示意圖

2.2  管體缺陷改造

投產前智能測徑發現的許多管體凹陷，部分較深，部分位于焊縫上，須及時整改，消除隱患。《油氣輸送管道完整性管理規范》（GB 32167―2015 ）和《在役油氣管道工程檢測技術規范》（GB/T 51172---2016）等標準出臺之前，主要結合國內外油氣管道施工驗收標準及在役管線缺陷修復等相關資料，制定了投產前凹陷整改方案，按照不同位置、不同類型、不同大小、運行后承壓情況以及高后果區分布等綜合因素，采取換管、B型套筒等方式進行永久性處理，確保管道進入運行期后本質安全可控。

3 運行期管道本質安全管理

依據GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規范》及Q/SY 1180《管道完整性管理規范》等標準，公司嚴格按照管道完整性管理六步循環開展相關工作。

（1）結合西南山區地形地貌、氣象及流域特點，優化西南山區管道高后果區識別距離范圍標準，并做好風險評價與防控工作。

（2）開展基于內檢測的管道完整性評價，并結合高后果區高風險段合理制定缺陷修復方案。同時，推行外檢測“自檢”模式，提高員工技能水平。

（3）加強管道內腐蝕機理研究并制定和落實防控方案。通過實施橋梁健康監測、管道應力監測等技防措施監測山區大落差跨越段在日常運行、清管檢測及地災等發生時的受力情況。

（4）加強第三方施工管理，開展軌跡巡線，推行“三色預警”機制，嚴防打孔盜油，試點應用無人機技術，并在重點場所/地段安裝視頻監控系統，通過強化技防、信息防手段避免管道受外界破壞。

（5）強化汛期安全管理，推行“治早治小”模式，避免小隱患變成大工程。

（6）加強陰極保護與腐蝕防控，建成高壓直流干擾監測系統實現對接地極放電監測。

（7）結合山區特點，優化維搶修隊伍布局，強化區域聯防、應急聯動建設，建立應急搶險支持平臺，并開展設備機具“小型化、輕型化”研究。

4 小結

西南山區管道沿線地形地貌復雜多樣，水系發達，地質災害頻發，應急搶險難度大，國內可供借鑒的管理經驗有限。隨著《油氣輸送管道完整性管理規范》的深入應用，公司對標準提出的各項要求不斷細化，夯實基礎管理，狠抓隱患整治，加強人防、物防、技防以及信息防的有機結合，以“智能管道、智慧管網”建設為目標，積極探索西南山區管道完整性管理模式，確保管道安全平穩運行。從實踐中可以看出，如何根據公司管道運行特點，務實有效落實管道完整性管理各項要求，是一項長期工作，需要不斷探索與完善。

作者：鄒永勝，中國石油西南管道公司副總經理。

《管道保護》2018年第1期（總第38期）