中亞天然氣管道內(nèi)檢測風(fēng)險分析及控制

1、中亞天然氣管道內(nèi)檢測風(fēng)險分析及控制劉慶亮 葉建軍 宋文利 劉印偉 錢光輝摘要：長輸天然氣管道在線清管作業(yè)和內(nèi)檢測作業(yè)是在不停輸、不放空及不影響國內(nèi)供氣的情況下的作業(yè)，極具風(fēng)險。結(jié)合內(nèi)檢測和清管作業(yè)的具體實施流程以及中亞天然氣管道公司2011年-2014年158次在線清管和內(nèi)檢測作業(yè)的現(xiàn)場經(jīng)驗，分別對發(fā)球作業(yè)環(huán)節(jié)、清管器運行過程和收球作業(yè)環(huán)節(jié)進行風(fēng)險分析，詳細闡述了風(fēng)險形成的具體原因并提出了具有針對性的風(fēng)險控制措施。后期的風(fēng)險控制能效分析結(jié)果表明，各類風(fēng)險因素基本得到了有效控制，確保了中亞天然氣管道清管和內(nèi)檢測作業(yè)的順利進行，為今后中亞天然氣長輸管道在線清管作業(yè)提供借鑒和理論參考。關(guān)鍵詞：天然氣

2、管道；清管作業(yè)；內(nèi)檢測作業(yè)；風(fēng)險識別；控制措施中亞公司目前運行著AB線、C線和哈南線四條管道，按照中亞天然氣管道公司完整性體系規(guī)劃，自2012年起逐步開展管道內(nèi)檢測。中亞天然氣管道管道ABC單線全長1833km，管道橫跨烏茲別克斯坦、哈薩克斯坦和中國三個國家，其中烏國境內(nèi)530km，哈國境內(nèi)1300km，中國境內(nèi)4km。管道設(shè)計最高運行壓力9.81MPa，目前運行壓力為6.5-9.7MPa，管道內(nèi)檢測和清管整個作業(yè)過程的風(fēng)險相當(dāng)高。在清管和內(nèi)檢測作業(yè)前，根據(jù)中亞天然氣管道的實際情況，中亞公司準(zhǔn)確地識別出清管和內(nèi)檢測作業(yè)中可能存在的各類風(fēng)險因素，并提出具有針對性的風(fēng)險控制措施，對于保證清管和內(nèi)檢

3、測作業(yè)順利進行，保障管道及操作人員的安全顯得尤為重要。以下將中亞天然氣管道清管和內(nèi)檢測作業(yè)分為發(fā)球作業(yè)、清管器運行及收球作業(yè)3個階段進行風(fēng)險分析。1 發(fā)球作業(yè)風(fēng)險分析及控制措施中亞天然氣管道清管作業(yè)的清管站為開放式布局，每個收發(fā)球筒前有固定的導(dǎo)軌式收發(fā)球裝置，配備起重葫蘆，便于收發(fā)球操作，國內(nèi)清管站未配備類似的設(shè)施。發(fā)球筒閥門安裝在入地彎頭下游，收球筒閥門安裝在出地彎頭上游，距離球筒都比較遠，不存在球筒標(biāo)稱段長度影響問題（如圖1-1）。圖1-1 中亞天然氣管道收發(fā)球筒經(jīng)過對發(fā)球作業(yè)區(qū)域的現(xiàn)場調(diào)研及作業(yè)流程的分析，認為發(fā)球作業(yè)中的主要風(fēng)險因素為清管器卡堵在發(fā)球筒內(nèi)無法發(fā)出，以及發(fā)球筒內(nèi)天然氣未完

4、全放空等。（1）卡堵風(fēng)險 在發(fā)球過程中，造成清管器或內(nèi)檢測器卡堵風(fēng)險的主要原因在和控制措施為：1）壓力和流量從旁路流失（圖1-2）?？刂拼胧簷z查發(fā)球端放空閥和排放閥是否處于關(guān)閉狀態(tài)。圖1-2 發(fā)球筒放開閥門打開造成卡球2）清管器的尺寸錯誤，導(dǎo)致產(chǎn)生串氣現(xiàn)象（圖1-3）。控制措施：核查清管器的尺寸檢查記錄，再次確認清管器的尺寸是否正確。圖1-3 清管器或檢測器尺寸錯誤造成卡球3）壓差和排量不夠，清管器無法通過發(fā)球筒變徑短節(jié)（圖 1-4）。控制措施：緩慢增加天然氣排量和壓力，同時監(jiān)控發(fā)球端的壓力。圖1-4 壓差不足造成卡球4）清管器放置不正確（圖1-5）。控制措施：停止清管作業(yè)，打開放空閥和排放

5、閥，將發(fā)球筒內(nèi)進行排空，打開發(fā)球筒，檢查球的姿態(tài)，如果不正確，將球取出，重新放置。圖1-5 清管器放置不正確（2） 發(fā)球筒未放空發(fā)球筒內(nèi)天然氣未完全放空，帶壓打開盲板，不僅會造成人員傷害，逸出的天然氣還容易引發(fā)火災(zāi)或爆炸。風(fēng)險控制措施：打開盲板前，確認發(fā)球筒內(nèi)壓力狀況，并確認閥門關(guān)閉狀態(tài)；嚴格按照操作規(guī)程，使用可燃氣體報警儀對放空排出氣體進行檢測。2 清管和內(nèi)檢測運行期間風(fēng)險分析及控制措施根據(jù)中亞天然氣管道運行的實際情況，清管器和內(nèi)檢測器在運行過程中極可能出現(xiàn)卡堵和信息丟失等風(fēng)險。2.1 清管器卡堵風(fēng)險清管器卡堵是天然氣管道清管時最容易發(fā)生的事故，也是清管作業(yè)中最大的風(fēng)險之一。造成清管作業(yè)中清

6、管器卡堵的主要原因包括管道局部變形、管內(nèi)清潔度差以及管道某些特殊結(jié)構(gòu)（如三通、彎頭等）設(shè)計不合理。2.1.1 管道局部變形管道局部變形威脅著管道的安全運行。局部變形的存在大幅度降低了管道的承壓能力，給管道的安全運行帶來潛在危害。更重要的是管道局部變形會阻止清管器的通過，妨礙清管作業(yè)和內(nèi)檢測作業(yè)的進行，給管道的監(jiān)測和管理帶來困難。造成管道變形的原因主要有以下幾個方面：（1）管道敷設(shè)不合格由于管道建設(shè)初期， 施工單位不注意，沒有將管溝中存在的石塊或施工工具等堅硬物體清理干凈便將管道下溝敷設(shè)，隨著管道運行時間的增長，管底堅硬物體頂壓管道，最終導(dǎo)致管道產(chǎn)生凹陷，管體發(fā)生局部變形，因而降低了管道的 通過

7、能力，引起清管器和內(nèi)檢測器卡堵（圖 2-1）。圖2-1頂壓導(dǎo)致的管道局部變形對于中亞天然氣管道而言，新投產(chǎn)管道從未進行過管徑檢測，無法對管道的通過能力進行有效評估，所以在中亞天然氣管道的清管作業(yè)中，此類風(fēng)險很可能成為造成清管器卡堵的主要因素。風(fēng)險控制措施：首次清管采用泡沫清管器攜帶測徑鋁板，檢測管道通過能力，然后再發(fā)送其他清管器和內(nèi)檢測器。（2）第三方施工第三方不顧及埋地天然氣管道的野蠻施工，即使沒有將管體挖漏或碰破，但挖溝機或鏟車的施工作業(yè) 裝備與管道之間卻形成了一定的物理接觸，直接導(dǎo)致 管道局部發(fā)生嚴重形變，使管徑減?。▓D 2-2）。圖 2-2 第三方施工造成管道變形風(fēng)險控制措施：對于已經(jīng)

8、發(fā)現(xiàn)的影響清管器通過的嚴重管道局部變形管段應(yīng)進行換管；加強管道日常巡線工作，嚴防在管道上方或管道附近非安全區(qū)域內(nèi)的第三方施工作業(yè)；大力宣傳管道保護知識，使沿線各級政府和主動加入到管道保護的隊伍中。（3）違章占壓埋地管道不可避免地會被道路、堆積物、建構(gòu)筑物等地面設(shè)施占壓（圈占），長期占壓（圈占）會造成占壓（圈占）物所在處地基的不均勻沉降，進而導(dǎo)致埋地管道產(chǎn)生不同程度的彎曲變形，降低管道的通過能力，給清管作業(yè)和內(nèi)檢測埋下隱患。風(fēng)險控制措施：對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的影響清管器通過的彎曲變形管段應(yīng)進行換管；盡量拆除違章占壓（圈占）物，保障管道安全；大力宣傳管道保護知識，使沿線各級政府和主動加入到管道保護的隊伍中

9、。2.1.2 管內(nèi)清潔度差中亞天然氣管道投產(chǎn)后氣質(zhì)變化較大，投產(chǎn)初期氣質(zhì)較差，且是新投產(chǎn)管道，管內(nèi)可能堆積了雜質(zhì)粉塵、金屬腐蝕物和管道建設(shè)施工遺留物，均可能造成清管器卡堵事故的發(fā)生。風(fēng)險控制措施：優(yōu)先選用泡沫清管球，驗證管道的通過能力；如果泡沫清管器磨損嚴重，可先采用帶有泄流孔的清管器，通過泄流孔的氣體將前邊堆積的沙塵吹起，避免清管器卡堵事故的發(fā)生。2.1.3管道特殊結(jié)構(gòu)（1）三通如果清管器經(jīng)過管道三通時的運行速度過慢，氣流則會流過三通間隙造成串氣，導(dǎo)致清管器兩側(cè)的上下游壓力相等，從而發(fā)生卡堵事故。從國內(nèi)清管作業(yè)卡堵的歷次經(jīng)驗得出，如果不發(fā)生因管內(nèi)雜物太多清管器被卡堵的情況，卡堵一般都發(fā)生在支

10、線管道直徑大于或等于干線管道直徑 1/2 的三通處，而支線管道直徑小于干線管道直徑 1/2的三通均未出現(xiàn)清管器卡堵的現(xiàn)象。風(fēng)險控制措施：清管器在三通處發(fā)生卡堵的主要原因是三通設(shè)計不合理，沒有根據(jù)干、支線管道的具體尺寸安裝配套的防護擋條，因此中亞在管道設(shè)計初期就 要嚴格執(zhí)行三通設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，選用合適的擋條，降低清管設(shè)備卡堵在三通處的可能性。除了在三通處安裝配套的擋條外，如果在清管過程中采用合理的工 藝，也可以大大降低清管器卡堵的可能性。當(dāng)清管器即將通過下游三通時，應(yīng)提前關(guān)閉跨接線的閥門。（2）彎頭清管器在場站管道的出、入地彎頭處也易發(fā)生卡堵事故或出現(xiàn)通過困難的現(xiàn)象，其原因是：管道彎頭設(shè)計不合理，曲率

11、半徑不符合清管作業(yè)的基本要求。風(fēng)險控制措施：對于尚處于設(shè)計階段未動工建設(shè)的管道，要根據(jù)需要，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取合適曲率半徑的彎頭；對于在用的曲率半徑不符合要求的彎頭 結(jié)構(gòu)進行改造更換，選用符合清管要求的彎頭。為了避免清管器和內(nèi)檢測在上述的特殊結(jié)構(gòu)處發(fā)生卡堵，保證清管作業(yè)的順利進行，中亞天然氣管道公司對管道上的所有三通和彎頭進行檢查驗證。2.1.4 清管器解卡方法如果清管器發(fā)生卡堵事故，則按照圖 2-3 所示流程進行操作。具體的解卡措施如下：增加清管器上游壓力，增大壓差，使之運行；降低清管器前的壓力，以建立一定壓差，使之繼續(xù)運行；排放清管器后天然氣，反推清管器解卡。圖 4清管器解卡流程圖如果以上3

12、種措施均不能解卡，則只能采取停輸放空、開挖割管，取出清管器的方法。2.2 信息丟失風(fēng)險2012年是中亞天然氣管道公司首次獨立全線清管和內(nèi)檢測作業(yè)，因此監(jiān)聽組、跟蹤組和收球組等各組人員在相互協(xié)調(diào)配合方面勢必缺乏默契，場站工作人員的收發(fā)球操作經(jīng)驗也相當(dāng)少，所以在清管和內(nèi)檢測作業(yè)期間極有可能出現(xiàn)清管器和內(nèi)檢測器信息丟失，人員通訊信息丟失的風(fēng)險。2.2.1 清管器信息丟失清管器信息丟失即通常所說的清管設(shè)備失蹤，具體是指各檢測點的監(jiān)聽人員監(jiān)聽不到清管器通過的聲音，跟蹤組人員無法正常判斷清管器的具體位置，清管 設(shè)備處于不受監(jiān)控范圍內(nèi)的清管事故。造成清管設(shè)備失蹤的主要原因有：管道結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，在三通或彎頭

13、處形成旁通流，不能形成有效的推動力。由于 地形起伏過大導(dǎo)致管道振動等原因使清管器螺栓松動，造成皮碗脫落。清管器骨架機械強度不夠，由于振動、撞擊等造成骨架散落。皮碗磨損嚴重。清管器的密封皮碗不但具有清掃管道的作用，而且通過皮碗的密封，產(chǎn)生壓差，提供動力，促使清管器向前運行，所以一旦皮碗被磨損到不能密封的程度，清管器可能 停止運動。此時如果管內(nèi)氣流較大，清管器將會繼續(xù)以低于氣流的速度前進，最后皮碗磨損殆盡，固定皮碗的法蘭盤直接與管道摩擦，這種情況將對管道造成更 大的損傷。風(fēng)險控制措施：清管器裝入發(fā)球筒之前，進行嚴格的檢查和調(diào)試，確保螺栓等部 位連接緊固；根據(jù)管道沿線地形的實際情況，選擇相應(yīng)機械強度

14、的清管器骨架；選用質(zhì)量較好的清管器皮碗；選用裝備GPRS設(shè)備的清管器，并且保證即使出現(xiàn)卡堵或清管器失蹤等事故時，GPRS設(shè)備依然具有充足的電量直至檢測器被發(fā)現(xiàn)。2.2.2 人員通訊信息丟失跟蹤組人員由于通訊設(shè)備失去信號、電量不足或者發(fā)生故障等原因，不能將第一手資料匯報給值班調(diào)控室部，無法及時通知收球組人員進行下一步 動作的情況均屬于人員通訊信息丟失。清管作業(yè)是一項系統(tǒng)的、龐大的工程，需要各組成員和各部門精心統(tǒng)籌、相互協(xié)調(diào)、密切配合才能順利完成，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均有可能導(dǎo)致整個團隊的努力付之東流。 風(fēng)險控制措施：中亞天然氣管道公司組織提前對所有參與作業(yè)人員進行操作規(guī)程培訓(xùn)并嚴格執(zhí)行，現(xiàn)場進行

15、多次模擬演練。進行清管作業(yè)前，各小組等相關(guān)人員要對所有通訊設(shè)備進行嚴格檢查，堅決踐行設(shè)備的“一用一備”原則，確保清管作業(yè)期間通訊暢通。3 收球作業(yè)風(fēng)險分析中亞天然氣管道收球球作業(yè)中的主要風(fēng)險因素包括清管器和內(nèi)檢測器卡堵（清管器無法進入收球筒內(nèi)）、收球筒未放空、清管器和內(nèi)檢測器沖擊盲板、火災(zāi)和中毒等。3.1 卡堵風(fēng)險收球作業(yè)過程中，造成清管器和內(nèi)檢測器卡堵風(fēng)險的主要原因和控制措施為：（1）進入收球筒端的主管道閥門沒有完全打開（圖 3-1）。控制措施：檢查收球端前的球閥是否處于完全開啟狀態(tài)。圖 3-1 閥門沒有完全打開（2）由于密封盤的磨損，密封減弱，或收發(fā)球兩端存在高差，推動壓力或排量無法將清管

16、器或內(nèi)檢測推入收球筒內(nèi)（圖 3-2）?？刂拼胧壕徛黾忧骞軙r輸氣量排量和壓力，同時監(jiān)控收發(fā)球端的壓力。圖 3-2 密封盤磨損（3）清管器經(jīng)過收球端的三通，球閥由于某種原因沒有關(guān)閉，造成清管器運行姿態(tài)發(fā)生改變，卡堵在三通處（圖3-3）?？刂拼胧赫Ｇ骞芷陂g，收球段三通球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，直到球進入收球筒后再快速打開。圖 3-3 三通處卡堵（4）收球筒上的排放閥門完全關(guān)閉（圖 3-4）?？刂拼胧簷z查收球筒上的閥門是否完全開啟。圖 3-4 排放閥門完全關(guān)閉3.2 收球筒未放空收球筒內(nèi)天然氣未完全放空，帶壓打開盲板，不僅會造成人員傷害，逸出的混合著天然氣的粉塵雜質(zhì)還容易引發(fā)火災(zāi)或爆炸。風(fēng)險控制措施

17、：打開盲板前，確認收球筒內(nèi)壓力狀況，并確認閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；嚴格按照操作規(guī)程，使用可燃氣體報警儀對放空排出氣體進行檢測。3.3 沖擊盲板在管道的清管和內(nèi)檢測作業(yè)中，清管器或內(nèi)檢測器沖擊盲板屬于必須嚴格杜絕發(fā)生的收球作業(yè)事故。內(nèi)檢測器的質(zhì)量一般很大，即使在低運行速度下沖擊收球筒盲板，也能夠?qū)γぐ逶斐删薮蟮臎_擊力，極可能造成盲板破壞或爆裂的事故，對現(xiàn)場工作人員的人身安全構(gòu)成威脅。此外，內(nèi)檢測器沖擊盲板產(chǎn)生的振動還會對設(shè)備和儀表產(chǎn)生不良影響或造成不同程度的損壞。風(fēng)險控制措施：跟蹤組人員要認真負責(zé)，務(wù)必做到仔細監(jiān)聽，準(zhǔn)確跟蹤，時刻關(guān)注清管器的運行狀況，確保通訊暢通，并將最新的清管器運行資料反饋給場站的

18、收球組人員；收球組人員要提前將相關(guān)工具和設(shè)備準(zhǔn)備齊全，隨時待命，并能夠密切配合，各司其職，在極短的時間內(nèi)完成收球流程的切換和閥門的開關(guān)動作等；可以在盲板內(nèi)部臨時放置幾個或數(shù)個防撞輪胎，如果內(nèi)檢測器運行速度無法控制，防撞輪胎能起到很好的緩沖作用。3.4火災(zāi)風(fēng)險清管作業(yè)中的火災(zāi)風(fēng)險主要出現(xiàn)在收球作業(yè)環(huán)節(jié)，其主要有以下兩個方面：盲板打開后，收球筒內(nèi)殘留的、未被完全置換的少量天然氣以及一定量的被清管器或內(nèi)檢測器攜帶進入收球筒的粉塵雜質(zhì)等接觸空氣，如遇明火則可能引發(fā)場站收球工藝區(qū)火災(zāi)。排污過程中，大量的粉塵雜質(zhì)隨著放空天然氣一同被排出，大量天然氣很可能沿作業(yè)現(xiàn)場的風(fēng)向擴散，如不加以控制遇到明火則可能引發(fā)

19、大范圍的火災(zāi)或者爆炸。 風(fēng)險控制措施：做好必要的警戒工作：場站外需設(shè)置警戒線，并指派專人做好來往人員和車輛的檢查工作；收球作業(yè)區(qū)域設(shè)置警戒隔離帶，除參加收球作業(yè)的相關(guān)操作人員外，其他人一律不得進入操作區(qū)域；所有進入場站的人員必須穿戴勞保，佩戴安內(nèi)全帽；收球作業(yè)過程中必須使用防火防爆工具，例如防爆扳手、防火锨等；收球作業(yè)前，將收球筒四周適當(dāng)?shù)攸c擺放必要的消防設(shè)備，如滅火器、消防沙等；請消防部門協(xié)調(diào)配合，指派專人（消防官兵）專車（消防車）在收球現(xiàn)場待命，以便應(yīng)對突發(fā)事件；在排污過程中，防止天然氣和粉塵雜質(zhì)飄向人員密集的場站工藝區(qū)。3.5 中毒風(fēng)險收球作業(yè)中的中毒風(fēng)險主要是指收球組人員在清理收球筒或搬運附著大量粉塵雜質(zhì)的清管器過程中，極有可能將有害的粉塵雜質(zhì)吸入體內(nèi)，導(dǎo)致中毒。風(fēng)險控制措施：收球操作人員進行打開盲板和搬運清管器時必須佩戴防毒面具，防止吸入粉塵雜質(zhì)和有害氣體；操作過程中人員站位應(yīng)處于有毒有害氣體擴散方向的反方向；收球場站應(yīng)提前準(zhǔn)備好基本的醫(yī)療藥品和急