一、技术来源
本技术来源于中国石油天然气管理工程有限公司中俄东线天然气管道工程。大口径、高钢级输气管道由于其潜在影响半径大，导致沿线高后果区数量多、情况复杂，如何对其失效可能性和失效后果进行合理的定量分析，准确判别管道的风险级别，从而实现设计阶段路由的优化是一项急需解决的技术难点，开发天然气管道高后果区定量风险评价技术显得尤为迫切。本专有技术依托中俄东线天然气管道工程，从基于风险理论及可靠性评价、失效可能性定量分析、经济损失定量分析和高后果区减缓措施四个方面着手，提出适用于天然气管道高后果区定量风险评价技术。该技术为引进技术消化吸收再创新技术，主要用于天然气管道工程。
二、基本原理
以《完整性管理规范》为依据，结合天然气管道工程选定线的统计数据、1:5000数字正射影像、人文、自然环境调研数据，进行管道沿线的高后果区识别。根据GB/T 29167-2012《石油天然气工业 管道输送系统基于可靠性的极限状态方法》，选用Monte Carlo模拟方法对选定的极限状态计算失效概率，评判失效可能性的等级;参考PRCI建立的天然气管道后果模型，确定高后果区内人员伤亡数量;通过调研国内管道失效的直接抢险费用、停输损失、伤亡补偿费用等，构建管道发生失效的损失计算方法，完成经济损失估算和停输影响等级判定。最终，结合风险矩阵明确了天然气管道工程既定路由高后果区的风险等级，论证了路由的经济合理性，为管道完整性管理提供依据。
三、技术特点
本项目技术特点如下：
1、提出了合理的改良的高后果区风险矩阵评价方法
采用已颁布的标准和公开发表的研究成果，构建科学合理分析计算模型，结合大量管道真实数据调研结果，为管道失效可能性和失效后果等级的判定提供了合理量化的判定依据，避免了基于统计数据进行定性分析产生的不合理结果和无工程经验可借鉴的难题。分析结果针对性强，能够有效指导管道的运行维护。
2、采用极限状态设计方法计算失效概率并判断失效可能性等级
充分考虑了高后果区内的风险因素和极限状态，采用合理的工程假设和失效概率计算模型，计算结果准确度高。该方法充分体现了管道对各种风险因素的响应，全面考虑了管道所受载荷对其安全可靠性的影响，为失效可能性等级的划分提供了直接依据。
3、失效后果的定量计算统筹考虑了人员伤亡、经济损失等因素，与实际情况相符程度高人员伤亡、经济损失等失效后果计算均采用实际的管道调研数据，包括人口密度、运行参数、抢修费用、停输费用、伤亡赔偿费用等，计算结果与管道实际失效后果相符度较高。解决了失效后果难以量化、定性分析数据通用型差的应用问题。
4、风险评价结果技术可操作性强，推广应用价值高
该项技术所涉及的分析及评价方法具备广泛通用型，适用于天然管道各个阶段的风险评价，不仅为今后类似工程的建设打下了良好的基础，还能够为管道完整性管理工作的开展提供操作层面的指导。
四、技术水平
本项目构建的高后果区风险评价技术以《完整性管理规范》为依据，以保障在管道全生命周期内的安全为目的，通过大量的工程数据调研、收集、统计分析等，以极限状态设计方法、PRCI后果模型和建立的损失费用计算模型为手段，从管道失效概率、人员伤亡和经济损失三方面开展定量分析计算，为失效可能性等级和失效后果等级的判定提供直接依据，首次明确了采用定量分析方法进行风险矩阵评价的方法流程，论证了中俄东线初步设计管道路由的合理性和经济性，能够有效指导管道的运行维护。该技术填补了天然气管道此类设计方法的空白，在国内行业技术水平上处于领先位置。
五、技术应用条件
1、高后果区识别方面，以管道选定线真实的路由数据及沿线调研信息为基础，结合实际设计参数计算得到的潜在影响半径，根据GB 32167-2015 《油气管道完整性管理规范》的规定，统筹考虑了管道沿线的规划发展和特殊场所，保证高后果区识别结果科学合理。
2、风险等级确定方面，采用已颁布的标准和公开发表的研究成果，通过科学的分析计算，为管道失效可能性和失效后果等级的判定提供了合理量化的判别依据，避免了基于统计数据进行定性分析产生的不合理结果。
3、失效可能性等级确定方面，通过全面的风险因素识别和合理可靠的计算假设，采用Monte Carlo模拟方法计算管道失效概率，失效可能性等级评定依据充分。
4、失效后果等级确定方面，通过大量的调研构建了合理的人员伤亡、经济损失等计算模型。其中死亡人数计算中涉及到的人口密度为高后果区内基于大比例尺地形图、遥感影像图、现场踏勘调研数据等综合计算确定，能够真实反映评价段内的失效后果;此外，经济损失后果定量分析，参考了国内现行规范、行业经济评价参数、管道运营及维抢修单位调研数据，创新性地建立了失效损失费用计算模型，经济损失能够统筹考虑管道失效后的多方面损失，计算结果与实际情况相符。
六、应用实例
针对中俄天然气管线(黑河-长岭段干线及长岭-长春支线)大口径、高压力、高钢级管道高后果区人员安全和事故经济损失定量计算的难题。采用基于风险理论及可靠性评价的方法计算确定了高后果区预期死亡人数及事故后的经济损失，克服了GB32167-2015《油气输送管道完整性管理规范》风险矩阵等级中无法定量评定事故经济损失程度，解决了以往工程高后果区评价主要依据工程经验确定的事故经济损失过度保守或安全性不足的问题。对于提高油气管道本质安全，保障管道运行期输送安全意义重大，实现了工程安全性和技术经济性的有效统一。该设计技术在中俄天然气管线(黑河-长岭段干线及长岭-长春支线、长岭-永清段)工程中得到了有效应用。
该技术在此工程成功应用后，计划在中俄天然气管线(长岭-永清)、西三线中段等重点工程中推广应用。
七、经济效益
该技术在天然气管道工程的建设过程中，解决了国内管道高后果风险评价中等级判定和缺少工程借鉴的难题，能够优化管道路由，提高管道的安全可靠性，避免管道失效造成的重大社会经济损失，并且对管道完整性管理工作的开展和推广具有积极推动作用。
(来源：中国石油和化工勘察设计协会) |
