低温冻土区油气管道失效事故分析.pdf

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1、第34卷第3期OILANDGASTRANSPORTATlONANDSTORAGE低温冻土区油气管道失效事故分析房剑萍段庆全中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京102249油号储运07摘要：近年来，随着冻土区油气资源的开发和利用，冻土区管道运输受到越来越多地关注。由于冻土区域地质与环境的特殊性，对管道运行具有严重的不利影响，因此，对冻土区域的油气管道事故进行分析显得尤为重要。对近年来美国与加拿大输油气管道事故进行数据统计与分析，比较冻土区与非冻土区管道事故的区别与联系；参考相关文献，将冻土区管道事故原因分为7

2、类：融沉、冻胀、冰堵、露管、地震、滑塌、洪水。对此数据进行统计与分析为我国冻土区的油气管道事故分析、应急处理、风险管理等提供参考，也为冻土区管道的设计、施工及其冻害防治等提供科学依据。关键词：油气管道；冻土；冻胀；事故分类DOI：10．3969／i．issn．1006—5539．2016．03．0020前言目前，随着温暖地区油气资源的日益枯竭，多年冻土地带的油气资源得到了普遍关注⋯。由于冻土区蕴含大量的油气藏，且非冻土区的油气资源开采成本不断上升，因此，很多跨国石油公司和政府都将开发冻土区域油气资源作为长期发展计划

3、的重要部分。但冻土区尤其是多年冻土区地质条件复杂，管道有别于温暖地区管道。冻土环境直接影响了冻土区油气管道的安全运营，一旦发生事故，会给人们的生命财产及生态环境造成很大危害。如Canol管道在敷设完成后的第二年发生了冻土融沉事故；美国的阿拉斯加(Alaska)输油管道也发生过严重的融沉和冻胀问题，造成部分埋地管段失稳，经济损失惨重旧。；中国的格拉输油管线由于冻胀和融沉问题造成多次露管现象和泄漏事件，经济损失严重HJ。因此，对冻土区域尤其是多年冻土区域的管道失效事故案例的统计与分析显得尤为重要。目前，美国的OPS、N

4、rllsB、PHMSA，欧洲的EGIG，加拿大的NEB，英国的uKOPA等机构在这方面都做了相关工作，中国石油天然气管道局、中国特种设备监测研究院等机构也做了相关工作Ho。文中以美国和加拿大冻土区管道失效事故案例为依据进行调查分析，全面掌握管道事故的次数、损失及原因，从而掌握冻土区域管道失效事故发生的规律性，进一步为冻土区管道的设计、施工，冻害防治，事故预防和事故应急以及制定管道运行工作方针、政策提供科学依据。1冻土区管道事故原因分析近些年，美国、加拿大等国为解决能源危机，加快了开发北极和北极近海等多年冻土区能源的

5、步伐，管道事故也是屡见不鲜，同时造成了财产损失、人员伤亡、环境破坏等危害。以美国与加拿大的冻土区管道事故案例为依据，对冻土区域管道事故原因重新分类。参考相关文献”叫叫和事故报告¨H5。，将冻土区管道事故原因分为冻胀、融沉、冰堵、露管、地震、滑塌、洪水7类，但这7类事故原因有些为冻土区域所特有，而有些如露管、地震等并不是冻土区域独有的现象，在非冻土区也时有发生，但在冻土区事故后果更加严重，这主要与冻土区域的自然环境与地貌特征有关。采用定性分析方法对以上7种事故原因进行风险分析，把发生事故的可能性与严重度分别划分成不同

6、等收稿日期：2016—02—29基金项目：中国石油大学(北京)青年教师专项培养基金项目(KYJJ2012—04—26)作者简介：房剑萍(1989一)，女，河南商丘人，硕士研究生，从事油气生产装备失效分析与完整性管理等研究工作。08天熟号与石油NA刊RALGAsANDOIL2016年6月级，并根据经验及相关资料确定发生事故的可能性与严重度，以事故严重度为横坐标，事故发生可能性为纵坐标，画出风险分析矩阵，见图1。可能性与严重度等级的不同组合可以区分不同事件所导致的风险程度。根据事可能性严重度轻微的l临界的严重的致命的件

7、导致的事故后果制作表1，对7种管道失效事故原因进行对比分析，包括是否为冻土特有、易发季节、引起原因、影响、可能性、严重度和风险等级。由表1可知，冻胀、融沉、露管的风险等级最高，为Ⅳ级。这是因为冻胀、融沉是冻土区常见也是容易发生的管道失效事故，且可能造成严重后果；露管事故的后果非常容易发生虽然不严重，但发生的可能性较高，冻胀、融沉、地震、滑容易发生塌、洪水都有可能造成露管的发生，因此风险等级也是偶尔发生Ⅳ级。冰堵、地震、一般斜坡滑塌、季节性冻土区斜坡滑不常发生很难发生塌、暴雨洪水的风险等级为Ⅲ级，融雪洪水、冰凌洪水的

8、几乎不发生风险等级为Ⅱ级。根据表l及冻土区域某一管线周围环易发冬(季节春(季节冬(季节冬(季节季节性)伞年一全年(永春夏(永全年(永全年(永一’久性)全年春夏春夏秋春夏(特秋末殊地区除初春外)引起低温导致升温导致天然气水地温太低，冻胀、热融河流、雨斜坡土体降雨积雪或冰封冰期河流原因的土体冻的冻土融露点高，管中存有滑塌、冻土水积雪、产生冻胀、量大川在春夏积聚的