摘 要：随着我国长输天然气管道建设的飞速发展，借鉴国外先进管理经验，探索建立适合国情的管道完整性管理方法已成为国内所有管道公司的工作重点。在分析比较国内外管道完整性管理差异性的基础上，介绍了西气东输管道完整性管理理念的形成过程、西气东输管道完整性管理体系的架构和以下特点：①理论联系实际；②可操作性强；③完整性管理理念融入安全生产全过程；④高水平的专家支持团队；⑤不断完善完整性管理体系；⑥具有量化透明的考核机制。重点从地质灾害、第三方损坏和管道本体完整性3个方面总结了西气东输管道完整性管理的工程实践，并结合其实践效果，从事故发生率和管理维护投入两个方面对西气东输管道完整性管理的效能进行了统计分析。结果表明：目前西气东输管道的实际失效频率和计算可能失效频率均小于欧洲EGIG的统计计算水平，管道完整性管理技术给西气东输管道的运营带来了明显的经济效益和社会效益，所取得的实践经验对同类油气管道的安全管理具有重要的工程示范意义。
关键词：西气东输 管道 完整性管理 地质灾害 第三方损坏 管道本体完整性 失效频率 效能分析
Integrity management practices in the West-to-East Natural Gas Pipelines and their competence appraisal
Abstract：Along with the rapid development of domestic long-distance gas pipeline construction，each pipeline company，learning from foreign advanced experiences，puts its emphasis on exploring pipeline integrity management(PIM)methods more adaptable to national situation．Therefore，based on a comparative analysis of differences in PIM between China and other countries，this paper briefly introduced how the concept of PIM system for the West-to-East Pipelines came into being，and what its framework and characteristics are．Als0，how the PIM system worked in the West-to-East Pipelines was summarized in three aspects of geological disaster，the third-party damage，and pipeline body integrity．On this basis，a statistical analysis was performed of the competency appraisal for PIM in this case in terms of accident occurrence rate and management&maintenance inputs．Results demonstrate that both the actual failure frequency and the calculated possible failure frequency are smaller than the statistical results from the 8th Report of EGIG(European Gas Pipeline Incident Data Group)，proving that the PIM brings about obvious economic and social benefits for the West-to-East Pipelines．This study provides valuable reference for operators to ensure safety management of similar oil and gas pipeline proj ects．
Keywords：West-to-East pipeline，pipeline integrity management，geological disaster，third-party damage，pipeline body integrity，failure frequency，competence appraisal
截至目前，中国石油西气东输管道(销售)公司(以下简称西气东输管道公司)运营管理管道总咀程达1.0868×104km，拥有141座站场、2座地下储气库、1个计量检定中心。管道线路包括西气东输一线(宁夏以东)、西气东输二线(宁夏以东)和忠武线，沿途经过15个省、自治区、直辖市，连通了我国陆上四大气区，形成了横跨东西、纵贯南北的天然气管网。
压力大、钢级高、覆盖面广，沿线自然环境和社会环境复杂，给西气东输管道的运行管理带来了挑战。为此，西气东输管道公司在研究国外先进管理经验的基础上，结合国内外完整性管理研究成果，探索建立了适合自身特点的管道完整性管理方法。
1 管道完整性管理理念的形成
1．1 国内外管道完整性管理的差异性
国外管道风险评价方法正逐步由定性方法向定量方法过渡。依据内检测数据可定量地评价管道发生腐蚀穿孔和断裂事故的概率。国外的管道完整性管理以定量或者半定量风险评估方法评估管道的综合风险，并以管道本体完整性评价为基础，实施完整性管理。在高后果区风险管理方面，美国等发达国家将其纳入国家安全生产管理法律法规中，如美国联邦法规第49部——运输(第191—l95部分)、《关于增进管道安全性的法案》(美国HR．3609)等，运用法律对管道设计、建设和运行管理进行安全监督，形成了面向公共安全、强制要求的管道完整性管理[1-2]。
国内则是管道运行企业为提高自身管理水平，减少管道事故发生率，合理分配有限资源，而开展管道完整性管理工作，属于企业自发行为。由于国内企业众多、技术差异大、关注角度不同，导致了管道完整性管理在实施层面上存在差异，出现了有借鉴国外完整性管理方法、考虑管道综合风险的管道完整性管理，也有分类开展的完整性管理方法[3-10]。
1．2 西气东输管道完整性管理理念建立
规模大、起点高、定位高，为西气东输工程建成后管道的运行管理提出了更高要求，也得到了社会各界的高度关注。2005年初，西气东输管道公司开始管道完整性管理工作，然而对如何开展完整性管理，公司内部产生过不同意见：①借鉴国外经验以定量或者半定量风险评估方法评估管道综合风险，以管道本体完整性评价为基础，依次排序开展管道完整性管理工作；②根据各种风险类型运用定量或者半定量方法评估管道分项风险．分别排序，按专业开展管道完整性管理工作。最终分析认为，西气东输管道地理跨度大、地貌类型繁多、自然环境复杂、地质灾害风险类型突出，由于沿线地区经济发展水平不一，人文素质差别较大，社会环境不确定因素众多，第i方风险隐患突出，而管道本体方面由于管道建成不久，管道状况较好，短期内时效性和稳定性因素成为高风险的可能性相对较小。因此，确立了从地质灾害、第三方损坏、管道本体腐蚀防控3个方面，按顺序开展管道完整性管理，并及时依托国内重点科研单位分专业开展专项研究，指导开展管道完整性管理工作[11]。
2 管道完整性管理体系的架构
2．1 西气东输管道完整性管理体系
西气东输管道完整性管理体系是西气东输HSE管理体系的分支，包括标准体系和体系文件两部分，其中体系文件又包括程序文件和作业文件两部分，具体架构如图l所示。目前，西气东输管道公司管道完整性管理体系包含1 2个标准文件，4个程序文件和41个作业文件[12-14]。
2．2 西气东输管道完整性管理特点
1)理论联系实际、理论依托实际。西气东输管道完整性管理研究始终以实际运用为主导，坚持科研与实践相结合，边研究、边实践，在实践过程中修正研究方向，走出了一条特色鲜明的科研及成果转化道路。
2)可操作性强，便于掌握运用。西气东输管道完整性管理模式摒弃了传统风险评价由专家及有资质人员才能完成的现状，针对不同层级管理人员制订评价标准，通过灾害主控要素，简单、快速、有效地判定初步风险等级，迅速在公司范围内形成了全员参与、分层级管控的完整性管理工作氛围，为保障管道安全运行统一了思想。
3)立足实际，解决管理难题。西气东输管道完整性管理针对管道通过特有的地质灾害类型如黄土塬、采空区以及复杂的社会环境，与科研机构合作建立符合国情的地质灾害及第三方损坏风险评估标准，填补了国内多项技术空白。
4)完整性管理理念融入安全生产全过程。西气东输管道完整性管理针对管道风险因素定期实施周期性风险评估和维护，同时对完整性管理的有效性进行动态监测，将完整性管理融入安全生产的全过程。
5)具有高水平的专家支持团队。在西气东输管道完整性管理实施过程中，建立了包含工程地质、水土保持、金属材料、结构力学等专业的具有国家级水平专家库，依托专业单位及专家团队解决技术上存在的难题。
6)不断修改完善管道完整性管理体系。西气东输管道完整性管理针对实际管理中出现的新问题，定期修订、补充和完善完整性管理体系文件，使完整性管理体系不断适应管理主体及客体变化，确保了技术文件与管道运行条件的适时跟进。
7)具有量化透明的考核机制。西气东输管道完整性管理一方面通过量化考核指标使管理工作具有了明确的目标；另一方面，将考核数据结果及分析报告如实公布，有助于二级单位之间监督、比较，形成竞争机制，提升执行力。
3 管道完整性管理技术的应用实践
3．1 管道地质灾害完整性管理
3．1．1管道地质灾害风险评估
通过对水毁、湿陷性黄土等环境灾害和采空塌陷、崩塌、滑坡等地质灾害等致灾机理进行研究，从管线特征、诱发因素和控制要素3个方面建了12套初步评估体系，并开发出了专项风险评估软件。根据自然地质灾害发生规律，每年汛前、汛后各开展1次环境地质灾害风险评估，及时削减汛期产生的环境地质灾害风险。自开展地质灾害完整性管理以来，西气东输管道公司共计评价、削减地质灾害风险超过2000处，有力保障了管道的安全运行。
多年管理统计的结果表明，西气东输管道环境及地质灾害类型主要分布为：①宁陕段，边坡失稳、黄土陷穴、滑坡、水流冲刷、坡面冲刷、黄土崾岘坍塌、沙漠风沙淤积；②长宁段，坡面冲刷、沙漠风沙淤积、水流冲刷；③山西、甘陕段，边坡失稳、水流冲刷、坡面冲刷、采空塌陷、滑坡、黄土崾岘坍塌、黄土陷穴；④豫皖段，黄土陷穴、采空区、残丘冲沟；⑤苏浙沪段、苏北段，冲沟、灌溉渠水流冲刷；⑥豫鄂段，水流冲刷、坡而冲刷、崩塌；⑦忠武线段，水流冲刷、坡面冲刷、崩塌、滑坡、泥石流；⑧赣湘、广东段，边坡稳定、水流冲刷、坡面冲刷、滑坡。
3．1．2地质灾害监测预警
地质灾害监测预警是在地质灾害致灾体或承灾体(管道)上布设监测设备，以致灾体变形和管体应力变化为临测熏点，测量变形量和管体应力增量，掌握管道滑坡、采空区沉降等重点地质灾害类型的发育情况及管道受力状态，定期发布监测报告，并对灾害实行预警预报[15]。2007年至今，西气东输建成了涵盖西气东输一线(以下简称西一线)、西气东输二线(以下简称两二线)以及忠武线120处地质灾害风险点的地质灾害前期监测网，成功预警灾害超过10次，为灾害预警及地质灾害治理工作提供了数据支持。如2009年，山西省阳城县蒿峪村采空区沉降预警，在其不停输带压抬管治理中进行管道应力动态监测(图2)，确保了管道安全；2011年山西省沁水县小岭村滑坡监测也为灾害治理提供了数据支持。
3．1．3买施小维护治理
墨菲定理认为，管道沿线小型水毁类环境地质灾害若不及时维护治理会导致风险增加，并对管道安全运行造成威胁。因此，西气东输管道公司在管道地质灾害完整性管理实践过程中提出了“治早治小”的管理理念，对运行管理中出现的小型水毁及时实施维护，消减管道环境地质灾害风险。
3．2 第三方损坏完整性管理
3．2．1第三方损坏风险评估
第三方损坏风险评估是评定管道沿线居民、施工单位等对管道的意外损伤或故意破坏所引起管道风险变化情况的技术。根据西气东输管道第三方损坏风险管理体系，利用自主开发的西气东输管道第三方损坏风险评估软件(图3)分别于2009年和2011年从沿线社会环境、居民关系、管道敷设状态等第三方损坏的敏感因素人手开展第三方损坏风险评估工作，更新了管道附近的人口密度和工矿企业分布、管道违章占压历史数据和第三方施工等情况，确定了西气东输管道第三方损坏的风险分布。对比2009年第三方损坏风险评估结果，中等风险降低了l9.28％，较高风险增加了22.15％，揭示了管道沿线经济发展、人员活动增加等影响第三方损坏防控的因素正在不断增多。
3．2．2第三方损坏预防与控制
3．2．2．1GPS巡榆
管道巡检是管道管理的重要手段，可及时发现人为危及管道安全的各种风险，为管道管理提供第一手资料。基于3S(GPS、GPRS、GIS)技术的GPS巡检系统，在地理信息系统的支持下能够对巡检人员工作状态进行监督，实现巡检工作的数字化、可视化、实时化管理，提高巡检事件的上报效率以及紧急故障处理的协调能力，并起到辅助管理决策的作用。
3．2．2．2开展外部基础工作
第三方损坏外部基础工作包括第三方信息收集、管道地面标识增补、违章占压清理和控制、管道光缆定位、管道保护宣传以及第三方风险隐患点治理等。根据管道沿线自然、社会、经济和人文因素的调查数据，按照第三方风险评估风险排序结果，西气东输管道公司按期有计划地加强了第三方损坏重点防控部位的外部基础管理。几年间累计向沿线群众发放宣传品超百万份，对l4000余名挖掘机手进行宣传；同时，建立信息员、管道沿线居民、管道沿线政府等多渠道信息收集网络，完善信息收集制度，使得第三方施工有效信息收集率超过90％，预控第三方施工超过30万点次。
3．2．2．3开展快速高效的第二方施工服务
众多案例显示，强行或隐瞒施工多因第三方工期延误造成。因此，西气东输管道公司将开展第三方施工快速服务作为第三方损坏完整性管理的内容之一，通过树立主动服务意识，没置快速服务电话，分级审批第三方施工方案，主动帮助待建施工项目通过管道，探索建立了快速服务、快速通过的第三方施工快速服务体系，确保管道安全。
3．3 管道本体缺陷完整性管理
3．3．1实施管道内检测
管道内检测技术是本体完整性管理的重要技术，得到了世界各国的重视，并纷纷对管道内检测工作提出了要求。我国在2000年4月《石油天然气管道安全监督与管理暂行规定》中对管道的检验与检测做了新的规定。依据规定，西气东输管道公司自2010年开始自西向东对一线2169km管道开展了管道内榆测工作，在对发现危害及潜在危害的基础上完成了超过1500处补口修复及24处管体补强，消除了泄漏隐患。
3．3．2实施管道外检测
在役管道防腐层检测(外检测)一般综合利用地卣间接检测和开挖检测2种方式。在管道沿线环境变化较大时，可使用多种检测方法，提高可靠性。目前普遍采用的外检测方法有：交流电流衰减法、交流电位梯度法(ACVG)、直流电位梯度法(DCVG)、音频检漏法等。过去4年间，两气东输完成了西一线6432km在役管道外检测工作，并根据检测结果对l368处外防腐层缺陷点实施了修复，对阴极保护过度保护、欠保护问题进行了整改，使管道阴极保护电位合格率超过99％。
3．3．3开展站场、阀室防腐层大修
西气东输管道公司每年以随机抽查、重点场站全面普查的方式，对站场埋地管道开展直接开挖评价工作。近年来根据评价结果分批、有序地对西气东输一线干线45座场站和l36座阀室实施了防腐层大修，并增设了区域阴极保护系统，通过站内、外联保使管道阴极保护电位得到了补充，对抵抗外界交直流干扰起到了积极作用。
4 管道完整性管理的效能分析
管道安全评价与完整性管理的日的是最大限度地减少油气管道事故发生率以及尽可能地延长干线管道的使用寿命，合理地分配有限的管道维护费用，实现经济效益和安全风险的平衡[16]。
4．1 地质灾害管理效能分析
西气东输管道地质灾害维护费用统计如图4、5所示，图4中的曲线l为管道地质灾害风险治理维护费用曲线，曲线2为二次拟合曲线。2条曲线的趋势表明：西气东输一线在开展地质灾害完整性管理后，管道地质灾害风险治理维护费用逐年降低，当前治理费用水平约为2005年的l／4，并趋近于稳定水平。图5数据表明西气东输二线投产第一年地质灾害治理费用与西气东输一线2005年相比减少约l／3，且治理费用逐年下降。2013年西气东输二线治理费用比西气东输一线约高l倍，预计未来几年坚持管道地质灾害完整性管理后，西气东输二线地质灾害管理将逐步趋于稳定水平。
地质灾害抢险次数反映了管道地质灾害风险评估的准确程度及风险控制的效果，同时也反映出管道地质灾害完整性管理的水平。图6为西气东输管道抢险次数折线图，该图表明西气东输管道地质灾害抢险次数逐年降低。从抢险总数量上看，西气东输管道的水毁抢险频率处于1.2次／(1000 km·a)的水平。
综合分析地质灾害治理费用及地质灾害抢险频次，可以看出西气东输一线地质灾害防控处于经济效益和风险的平衡区间；西气东输二线由于新投产管道覆土沉降多等因素导致抢险次数相对一线较高。根据一线管理经验，预测西气东输二线坚持实施地质灾害完整性管理，管道维护费用将会与管道的安伞水平达到新的平衡。
4．2第三方损坏管理效能分析
西气东输管道同沟敷设通讯光缆，外界施工导致管道通讯光缆中断，同样可能触及管道使管道受损，同时，光缆中断必然导致通讯中断，具有不可隐瞒性。因此，在第三方损坏防控管理中，西气东输管道公司将光缆中断作为第三方损坏完整性管理实施效果的直接评判依据。图7、8分别为西气东输一线2009—2012年光缆损伤频率趋势图和西气东输二线2011—2012年光缆损伤频率柱状图。
图7表明，西气东输一线管道断缆频率由2009年的7.1次／(1090km·a)降至2010年的l.8次／(1000km·a)，并呈逐年下降之势，说明2009年开始逐步实施第三方损坏完整性管理工作后，施工机械等可能威胁管道安全的第三方施工次数显著减少，管道安全水平逐步提高。由图8可以看出，2011年西气东输二线投产运行初，在第三方损坏完整性管理指导下光缆中断次数处于较低水平，并呈下降趋势。
4．3 西气东输管道安全状态分析
为了使管理关口前移，将非受控光缆损伤、管道大型抢险以及不可接受的腐蚀缺陷点次定义为管道可能损伤事件，提出管道可能损伤频率的概念，即一定长度的管道在一定时间内出现管道可能损伤事件的次数，计算得出2010—2012年西气东输管道可能损伤频率为2.62次／(1000km·a)。据海因里希法则[17]推算得出管道可能失效频率为0.087次／(1000km．a)，查阅资料发现同期EGIG统计欧洲输气管道事故失效频率为0.162次／(1000km·a)。由此可见，西气东输管道线路地质灾害、第三方施工及腐蚀控制管理取得了良好的效果[18]。
5 结论
1)国外管道完整性管理演化历程表明，面向公共安全强制性要求的完整性管理是油气管道完整性管理的发展方向。我国油气管道完整性管理要朝公共安全方向发展不仅需要国内民众法律意识的提升，而且还需要油气管道科研人员、企业在技术进步上做出不懈努力。
2)管道信息数据库建设是实施管道完整性管理的基础。管道完整性管理的本质是针对管道安全状态的管理，运用IT技术建立管道完整性管理数据库系统，收录管道的设计信息、施工信息、材料信息、位置信息、图形信息、地理信息、设备参数和运行信息等为实施完整性管理提供支持，这将是未来完整性管理工作的重点。
3)西气东输管道运行l0年持续低事故率的管理经验表明，完整性管理是管道行业行之有效的管理模式，是确保管道安全的重要手段。西气东输管道在完整性管理过程中取得的成效将对我国其他油气管道的安全管理起到借鉴和示范的效果。
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本文作者：么惠全 毛建 吴志平 张照旭 赵冬野
作者单位：中国石油西气东输管道(销售)公司
中国石油天然气与管道分公司
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