管道案例：荷兰GASUNIE公司

荷兰Gasunie公司的高压输气管网的风险管理

为了确保输气管道的运行安全 Gasunie公司开发了管道完整性管理系统PIMSLIDER其中ECD模块的功能规格需求是基丁NACE RP0502-200规程制定的。此外针对ECDM程中的某些不确定性 引入了基丁结构可靠性分析SRA和贝叶斯更新技术开发的概率统计方法到模块的功能中并对地面调查以及管道的完整性开挖检查所取得的检测结果对进行量化。

PIMSLIDERg统能够进行计算机化的数据存储、检索和处理全部的管道相关数据保证了对管线进行精度高重现性好节省时间的完整性分析和风险评价。该系统的另一个重要功能是使用管道完整的数据库 对特定管道进行预先评价。这种对具有类似的特征和/或环境条件的数据自动检索功能可以大大增加可以访问数据的范围确保Gasunie整个评价过程能够通过统计方法来改进评价的可靠性。它的应用使管道的检测和维修中检测和开挖费用大幅度地降低。

在对管道实施预评价阶段,使用DA莫块可协助操作人员收集和分析需要的数据 以确定管道的当前风险状况。经过数据收集和对现有数据的可视化可以对管线确定出合适的ECDA区。此外收集到数据被用来构造与管道相关参数SRA!型,如腐蚀缺陷数量和大小。在间接检测步骤中 DA莫块允许用户存储和分析地面方法的检测数据 以查明和确定防腐层缺陷的严重性和位置 以及管体是否可能发生腐蚀。对丁每一个采用的地面检测技术针对E C D AT法不确定性的主要来源对遗漏缺陷点和虚假指示的情况进行统计这些是以尽可能减小甚至消除这些不确定性。

在直接检查阶段通过进行有针对性的开挖采集数据 以评价腐蚀活动发生的可能性。随后应用ECD模块用这些信息去更新有关检测技术性能、 缺陷数量和缺陷点的腐蚀速率等内容及其相关参数。 基丁分析结果为每个管段计算更新后的失效发生频率通过DA莫块对完整性管理提供咨询意见、是否采取其他减缓措施。

历史资料

Gasunie公司在荷兰境内拥有约12,000km的高压管线 1960-1980期间建设的。随着服役年限的增加、腐蚀以及机械损伤等原因 导致防腐层老化、管壁减薄的情况进一步恶化。 Gasunie公司大约50%勺管线是便丁进行内检测的。 2005年开始开发PIMSLIDER^件系统中的计算机化直接评价DA模块 以支持对那些不能进行内检测的管线进行完整性分析。

PIMSLIDER件系统由若干个功能模块组成它以Sl ider模块为核心。该模块覆盖了数据管理管线、环境、事故等方面的数据 、 阴极保护CP系统的监控、 ILI数据分析、缺陷评价、风险的量化计算以及所涉及的经济因素等诸方面的整个过程 这些模块的功能是。

SLI DE R莫块包括数据档案和Arcl ib数据库

该模块作为系统的核心基丁管道相关所有数据的存储 包括与空间位置对

应的管道信息、设备信息、跨越、管道运行操作数据、 ILI数据照片、沿管道的居民数量及人口密度等等该模块主要用来进行信息检索。用户可以对所有数据之间的关系进行追踪查询。下图给出了相关检测、维修、维护等等活动的操作示例c

CPt*家系统

该模块用丁操作者对现有C住统的功能和效率进行分析。其建模功能支持工程帅为管道建设和调整C住统时进行设计。 C改家系统从Sl ider中获取数据。它还对CP占进行最优运行的计算 以保证管道的阴极保护系统可靠和高效地运行。

GDL模块

所有过去发生在Gasunie管线上的管道事故均存储在GDL数据库中 GDL模块设计分析和可视化的这些事件。

图管道地理位置、管道相关数据和管道操作数据的 PIMSLIDEF^例图。

Inpipe内检测数据处理模块

Inpipe模块用丁对管道进行ILI检测所取得的任何种类缺陷数据的分析。它具有在管道三维模型上与精确位置映射的相关管道内数据处理和显示特性。该软件模块支持以ASME B31GRSTRENG法进行管道剩余强度计算的功能。

修复专家

该模块的功能是支持操作者评价管道上的缺陷定义最为适合的维修方法和程序。对缺陷的评价可以是利用由ILI检测器报告的缺陷几何数据也可以是使用间接检测工具取得的原始数据如独立的传感器信号 。当进行了多丁一次的ILI检测时单独的缺陷评价可以在它的不同阶段上进行相应的评价。 这可以使操作者从经济的角度来优化检测和维修的过程。

PSL莫块

PSL莫块是系统在输气管线上风险管理方面的核心。它是一个危害和风险评价的软件包。可以基丁Sl ider数据库在任何时刻对任何管道进行管道风险的量化计算。此外还可以使工程师计算在管道上已经采取措施的风险减缓效果。 PSL是基丁PIPESAFE的方法和假设所开发的。 PIPESAFE!一个由国际燃气输送集团公司开发的用丁燃气管道风险评价的模型。

风险专家系统

该模块是一个对在役管线的管段按风险进行排队的工具。操作者可以使用它对管线进行管道相关风险的评价也是对管道进行维护和检测的优先次序确定工具。基丁的数据方法是采用区分和定量化管线环境和管道上设施的主要威胁和后果的数学模型。所有威胁的可能性是基丁操作经验、专家判断和行业经验来进行定量的。计算方法中将管道划分成一系列的管段每个管段定义为具有类似条件的整条管线中的一部分。这使得确定高风险区的位置成为可能。

直接评价模块

D鹿莫块是基丁NAC帷荐的ECD标准并结合SR廉开发的。 ECDAt理管线的物理特征数据包括运行历史预先评价 、多种现场间接检测检查和管道表面评估直接检查等数据。结合贝叶斯统计的SR闸以对检测和开挖的信息进行量化处理 并在同一管道集成起来其结果用丁支持完整性管理者制定最适宜的检查程序。通过SRAS 贝叶斯方法的应用,能够提升完管道的可靠性和实现检测费用的大幅节省。

在众多可能的失效模式中 DA莫块对外腐蚀导致的失效做了详细的建模。其他失效模式的影响则以常量的形式加以处理。最后将所有的 E C DAb区集成在一起还要计算包括其他失效模式的管道失效发生的频率。

失效模式及分类

当进行管道完整性管理时就要将该管道上所有的潜在威胁都要加以考虑。 DA 模块中采用的是ASM标准中的规划模式。在该模块中管道的完整性评价是通过评定管道的失效速率表达成每公里每年内失效概率的方法。

分类完整性管理要对所有对管道构成的威胁都需要纳入考虑的范围。 ASME 这些原因重新归类到9个不同的类中。表1给出了这些失效模式及其相应考虑的总体情形。在DA莫块中 失效模式的划分则是以下表中的子类的级别加以应用的。

Gasunie的重要失效模式

所有过去发生在Gasunie管道上的事故均记录在Gasunie管道事故数据库中。这些事故包括管道泄露和断裂也包括由防腐层损坏和腐蚀引起的管体损伤。 Gasunie的主要失效模式如下:

外部破坏第三方损坏 71%

外部腐蚀 6%

材料和主要的焊接缺陷4%

地层移动沉降 2%

可见最重要的失效模式是外部腐蚀和外来破坏。外部破坏及其后果已经由 PSL 模块加以覆盖和处理。外腐蚀的处理将包括在未来的DA莫块中 由丁具有与时间相关的特性在腐蚀加重和管网逐步老化的状况下这种失效模式正变得越来越重要。 外腐蚀的模型与检测

进行管道外腐蚀的直接评价遵循的是N AC帷荐的标准。对丁其他的腐蚀直接评价方法例如ICDA和SCCDA,NACE已经开发出了推荐的实施标准但目前尚无综合的评价模型可用。这些实施标准的建立在很大程度上是参照丁外腐蚀完成的。 如果有必要可将这些评价方法的数学模型加入到PIMSLIDER中去。

很多的已知原因将导致外腐蚀的发生。当防腐层存在缺陷无论多小和CP保护是不够的甚至过高 在杂散电流、交流干扰、氧化还原菌MIC 、拉伸应力SCC或者是阴保电流被屏蔽或过度保护等情况的作用下管体就有可能会发生腐蚀。像均匀腐蚀、交流电流腐蚀或杂散电流干扰等其他腐蚀形式 ECDA都只是给出了评价的处理原则。

下图给出了一个典型检测队伍的图片。在Gasunie所采用的方法中 CIPS佥测并不用作防腐层缺陷的检测手段而是作为由DCV位测出的防腐层可能缺陷的腐蚀活性的评估。

案例的启示

Gasunie^司开发的管道完整性管理系统成功地解决了不能进行内检测的管道的风险管理问题。采用ECDA方法和概率统计模型SRA对解决油田管道的风险管理有着极大的借鉴意义。通过贝叶斯统计方法的SRA模型使得ECDA过程能够对数据库中的管道历史数据和当前所得到的检测结果进行量化。对管道的检测采用应用两种地面检测方法

DCVG/CIPS。基丁地面检和开挖验证腐蚀结果实现了自动更新数据库内防腐层缺陷、腐蚀缺陷数量腐以及管道的腐蚀速率和缺陷分布数据。 基丁这些更新可以计算管线失效概率进行管道的风险预警。