针对海洋环境因素的海底管道风险评估

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为了将海上开采的油气原料运输至陆地上,常见的运输方式为直接在生产地点到目的地点之间铺设一条海底管道。海上油气原料的输运依托海底管道的安全运行,但多年运营的海底管道逐步进入管道破裂、故障等事故频发阶段,不仅造成直接经济损失,而且甚至会严重破坏海洋生态环境,引起了强烈的社会反响。因此,为了管控海底管道的事故,降低事故发生率,捕捉管道监管的薄弱环节,从经济学上借鉴风险评估法,将风险因素控制在管理者容许的风险范围之内,开展适用于管道系统的风险评价的研究。本文在总结国内外海底管道风险评估研究学者的工作的前提下,以我国GBT24353—2009《风险管理原则与实施指南》为风险评估的技术支持,介绍风险评估的基本理论、基本步骤与各类评价方法,针对管道受到海洋环境因素的影响,选择合适的评估方法,建立评估模型,构建合理的指标评估体系,确定指标分级标准,并利用这一体系,尝试对我国已有的海底管道进行风险评估。本文从海底地形地貌、海底底质类型、水动力环境和典型海洋灾害四个方面分海区简要概述。经过对我国四大海洋区域的环境概述,可以得知,海洋环境对海底管道的安全影响主要分为地质环境和海洋水文气象环境两大类,其中地质环境分为沙波和沙脊、砂土液化、滑坡、浅层气、埋藏古河谷和海底地震六个方面;海洋水文气象环境分为海冰、潮汐及潮流、波浪和台风四个方面来深入讨论对管道的影响。介绍并引入故障树分析法,应用故障树分析的可靠性和安全性分析的技术原理,识别了海底管道系统中海洋环境因素的风险,选择以海底管道破裂为顶事件构建故障树分析模型,并在此基础上,利用故障树模型进行管道定量风险分析。构建出来针对海洋环境因素的海底管道故障树模型,具有定性或定量分析的特点,为进一步的定量计算提供基础可视化模型。为了将风险进行定量化,引入灰色模糊识别理论,根据海洋环境“部分信息已知、部分信息未知”的模糊性、不确定性的特点,提出了一种针对海洋环境因素的海底管道灰色模糊评估模型。确定模型后,尝试对东海区平湖油气田海底管道进行灰色模糊评估,并针对东海区海洋环境的特点,对风险因素评级等级表内某些因素进行调整。评估过程中将管道分为4个区域,避免将整段管道一同评估导致的信息均等化,导致得出的评估结果以偏概全,不能得出内部某管段的风险,经过计算分别得到平湖油气田海底管道模糊评价和破裂频率估算值。管道检测数据:考虑到有管道回填的工作实施,管道出露状态排序为P2>P1>P4>P3,管道临界悬空状态排序为P2>P1>P4>P3,管道悬空状态排序为P2=P1>P4>P3。模糊评价:在最小灰部置信度和最大模部隶属度的原则下,经计算得出而来的评价结果,P1分区(平湖油气海底管道)隶属于Ⅰ级风险(0.351的最大隶属度),也就是说是在安全状态;0.330归属的P2分区是ⅡI级风险,也就是相对安全的系统;0.386的最大隶属度说明P3分区是Ⅰ级风险,也就是安全的系统;0.51最大隶属度的P4分区是Ⅰ级风险,也就是安全的系统,总体排序为P2>P1>P4>P3。破裂频率估算值:经估算,P1分区估算的破裂频率为fP1=0.007(/α),P2区段的管道破裂频率fP2=0.016(/a),P3分区估算的破裂频率为fP3=0.012(/α),P4区段的管道破裂频率fP4=0.011(/a),比较得出各分区的破裂频率由大到小排序为P2>P3>P4>P1。检测数据、模糊评价和破裂频率估算值三者相比较,可以得出P2分区中海底管道受到的风险最大,需要加强巡查维护。
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