我国页岩气探明储量居世界首位,保证集输管道安全运行对页岩气的大规模开发具有十分重要的意义。但是相比于常规天然气集输管道,页岩气集输管道运行压力衰减很快,导致页岩气集输管道高后果区识别结果随时间变化较快,常规天然气集输管道定期进行高后果区复核的办法对该特点适应性较差。管道内含砂量较高,使其冲蚀风险事件发生概率比常规天然管道高很多,常规天然气管道冲蚀风险事件的失效数据不能直接应用到页岩气集输管道中。此外,页岩气集输管道运行工况的改变,又使得其失效概率随时间不断变化。为了解决以上问题,本文制定了高后果区再识别预警机制,形成了页岩气集输管道高后果区识别方案。引入了贝叶斯网络方法,利用Fluent软件,对管道冲蚀磨损规律进行研究,制定了冲蚀风险事件的修正因子,形成了页岩气集输管道失效概率计算方法。具体研究内容如下:(1)根据运行压力与高后果区潜在影响半径的关系,在常规天然气管道高后果区识别规范的基础上,增加了管道高后果区再识别预警机制,形成了页岩气集输管道高后果区识别方案。该预警机制可以根据页岩气集输管道运行压力的变化,自动给出高后果区再识别的时间,动态调整再识别周期,避免了传统再识别方法定期复核产生的弊端,提高了识别效率,节约了管理成本。(2)建立了页岩气集输管道失效概率计算模型。根据页岩气集输管道的运行工况和气质组分特征,制定了管道风险因素体系,并利用失效数据库和专家评估的方法,获得风险事件的基础失效概率;针对页岩气集输管道含砂、含水导致的冲蚀磨损问题,以弯管为研究对象,利用RNG κ-ε模型、PDM模型等进行数值模拟,分别得到冲蚀磨损速率与砂岩粒径、砂岩质量流量以及砂岩入口流速之间关系;基于冲蚀磨损规律,结合页岩气集输管道与常规天然气集输管道在砂岩粒径、砂岩质量流量以及砂岩入口流速这三个参数间比例关系,得到页岩气集输管道冲蚀事件的修正因子;利用修正因子对基础失效数据进行修正,得到页岩气集输管道冲蚀风险事件的发生概率;最终利用贝叶斯网络算法,计算页岩气集输管道失效概率。该计算模型可以根据页岩气集输管道运行工况的变化,动态调整冲蚀风险事件的发生概率,为页岩气集输管道失效概率计算与更新提供了技术支撑。(3)建立了页岩气集输管道失效后果计算模型。研究管道失效机理与后果类型,绘制管道失效后果事件树;基于对页岩气集输管道泄漏过程、火灾和爆炸过程的分析,建立了页岩气集输管道泄漏模型,火灾模型和爆炸模型;利用三种模型可以计算管道失效后气体的泄漏质量、事故造成的人员伤亡范围和伤亡数量,为管道的风险评价奠定基础。(4)确定了页岩气集输管道风险评价方法。根据相关规范标准,将页岩气集输管道失效概率和失效后果分别划分5个等级,制定5×5风险评价矩阵;利用评价矩阵,管理人员可以快速确定风险事故的等级以及风险是否可接受,为风险决策的制定提供依据。