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事故樹分析法在油氣輸送管道泄漏事故中的應(yīng)用

文檔作者：陳廣芳謝禹鈞文檔來源：遼寧石油化工大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月19日
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第43卷第7期
2014年7月
當(dāng) 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
VO]．43． NO．7
July，201 4
事故樹分析法在油氣輸送管道泄漏事故中的應(yīng)用
陳廣芳，謝禹鈞
(遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧撫順113001)
摘 要： 泄漏是油氣管道輸送過程中常見的典型事故，更是引起其他重大后果的主要原因。運(yùn)用事故樹
分析法對油氣輸送管道的泄漏問題進(jìn)行了側(cè)重性分析，重點(diǎn)探討了其發(fā)生影響模式，得出材料的耐腐蝕性為主
要因素，并由此提m了針對性的對策措施，為更好地實(shí)施油氣輸送管道的安全運(yùn)行提供了更加全面的理論和數(shù)
據(jù)支持。
關(guān)鍵詞：事故樹分析法；泄漏；油氣輸送管道
中圖分類號：TE 832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1671—0460(2014)07—1342—03
Application of Fault Tree Analysis in Oil and Gas Pipelines Leakage
CHEN Guang-fang，XIE Yu-jun
(Liaoning Shihua University,Liaoning Fushun 113001，China)
Abstract：The leakage is a common typical accident in oil and gas pipelines，and also is an important reason to lead to
other major disasters．In this paper,a comprehensive analysis of leak problem of oil and gas pipeline with fault tree
analysis was carried out，and development model of oil and gas pipeline leak accidents was discussed qualitatively，and
it’S pointed out that the corrosion resistance of pipe material is the major factor．At last，the corresponding
countermeasures were put forward，which could provide important data and theory support for the better implement of
safe operation of oil and gas pipelines．
Key words：Fault tree analysis；Leakage；Oil and gas pipeline
油氣輸送管道是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它的正
常運(yùn)行與否和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民生活密切相關(guān)?。
油氣輸送管道絕大部分為埋地管段設(shè)施，所以管道
在設(shè)計(jì)、安裝和使用過程中不免會(huì)存在許多人為和
自然的不安全因素，這些潛在的危險(xiǎn)因素使管道更
容易發(fā)生事故，而且埋地管段一旦發(fā)生泄漏也很難
被發(fā)現(xiàn)，由此造成的事故后果，給管道帶來了相當(dāng)
大的處理難度。
事故樹分析法(Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA)是安
全系統(tǒng)T程的重要演繹推理方法之一 。近些年安
全評價(jià)方法越來越多，但隨著可靠性理論的不斷發(fā)
展，基于事故樹分析的安全性分析得到了廣泛運(yùn)用，
國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)對油氣輸送管道的泄露事故樹研究
極少。本文重在建立一個(gè)完整的油氣輸送管道泄漏
事故樹分析圖，并提出具有輕重緩急的舉措措施，
為后續(xù)的管道運(yùn)行提供了更加真實(shí)的理論依據(jù)。
1 油氣管道泄漏事故樹模型建立
泄漏是油氣管道安全運(yùn)行的一個(gè)主要因素，因
此確定油氣管道泄漏為頂上事件口 。，調(diào)查原因建立
適用事故樹如圖1和表1、2所示。
圖1 油氣管道泄漏的事故樹
Fig．1 Oil pipeline leak fault tree
表1 事故樹事件符號及邏輯門說明
Table 1 Illustration of events symbols and logic gates
收稿日期： 201 3-l1—28
作者簡介： 陳廣芳(1988一)，女，山東聊城人，碩士研究生，研究方向：石油化工設(shè)備泄露安全。E-mail：cgflj8090@163．com。
通訊作者： 謝禹鈞(1960一)， 男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：斷裂力學(xué)。E-mail：yjxie@Inpu．edu．cn。
第43卷第7期 陳廣芳，等：事故樹分析法在油氣輸送管道泄漏事故中的應(yīng)用 1343
2 事故樹分析 合叫做最小割集p 。建立事故樹布爾代數(shù)表達(dá)式，
2．1 事故樹最小割集分析 求取最小割集過程如下：
導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最小限度的基本事件的集
T = M z+M 2+M 3+M4
= Gl+62+ 1+X2+X3+X4+G3+G4+Xs+G5+G6
： X6XTKIX8+K X X X X4+X X 1+Xl2+Xs+Xl X X 5-{-X1 X X X、1
= X6XT(XI9+X20 1)Xs+(X22+X23+X24)Xs+X1-}-X2-}-X3+X4+X,~Xlo+Xt L+ 2+ + 3+ 4+ 5+ 6+ 7+ 8+ l
= X6)(，X 、 X6x1X X6x1X 2 +X22Xs+X23Xs+)(24X8+XgXlo+Xl+X X X X X 2+Xs+X13+X1 X 5+Xl X X s
表2 油氣管道泄漏事故事件列表
Table 2 Oil pipeline spill event list
事件代號 事件 事件代號 事件
r 油氣管道泄漏 防腐絕緣層質(zhì)量差
Ml 腐蝕 材料抗腐蝕性差
M2 自然因素 巡視不嚴(yán)格
M3 第三方破壞 蜀。 報(bào)警系統(tǒng)故障
M4 設(shè)備故障 - 管道埋深不夠
G 防外腐 蜀 標(biāo)志不明顯
G2 內(nèi)腐蝕 3 焊縫缺陷
G3 偷盜 疲勞斷裂
G4 管道上方施工 s 設(shè)計(jì)不合理
G 設(shè)備質(zhì)量 材料缺陷
G6 安裝質(zhì)量 跨越不合理
． 土壤腐蝕性 s 密封問題
防腐措施差 蜀9 pH值低
洪水 0 含鹽高
路面塌方 l 含硫化物
泥石流 z 防護(hù)層老化
地震 3 涂層破損
墨 違規(guī)占壓管線 4 防護(hù)層過薄
尥 陰極保護(hù)失效
計(jì)算結(jié)果表明，油氣輸送管道泄漏事故樹共2O
個(gè)最／I,-~U集，即：
{ ， ， ，x19}；{ ， ，x8，X2o}； ，
， ， 1}；{ ， 2}； ,x23}；{x8 4}； 0)；
} } }；{X4)； }；{X11}； 2)；{x13}；
{X14}；{xl5}；{x16}； 7}；{ 8)
其中3個(gè)四階最小割集，4個(gè)二階最小割集，
l 3個(gè)一階最小割集。每個(gè)最小割集都是頂上事件發(fā)
生的一種可能途徑 。 ，該事故樹中材料的抗腐蝕性
差和13個(gè)一階最／b：~lJ集為系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)重點(diǎn)
針對提出安全對策措施。
2．2 事故樹結(jié)構(gòu)重要度分析
結(jié)構(gòu)重要度主要是分析各基本事件的發(fā)生對頂
上事件的發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度? 。
結(jié)構(gòu)重要度的定義為：
1 k
動(dòng)
式中：k一最小剖集總數(shù)；
島一第 個(gè)最小割集；
— 第與個(gè)最小割集的基本事件數(shù)。
由最小割集可得：
= = fl4)= = = (17)=
=
：
80
=
1
= = ： = ：
(19)= (20)= 【2】
2)= ，(24
由結(jié)構(gòu)重要度排序可知，材料的抗腐蝕性差是
導(dǎo)致泄漏事故的最為主要因素。
3 對策措施及建議
(1)完善設(shè)備設(shè)計(jì)，注重設(shè)備與環(huán)境的結(jié)合。大
型油氣輸送管道在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)加強(qiáng)處理焊縫缺
陷，材料缺陷或設(shè)計(jì)不合理的缺陷；另外，油氣管
道在安裝過程中應(yīng)重點(diǎn)考慮和周圍環(huán)境達(dá)到更好的
結(jié)合，比如：跨越問題，埋深問題等等。
(2)加強(qiáng)質(zhì)量管理，建立應(yīng)急預(yù)案。油氣輸送
管道從設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該避開地殼、火山活動(dòng)較為劇
烈的地區(qū)，并監(jiān)督相關(guān)部門預(yù)先制定科學(xué)完備的應(yīng)
急預(yù)案體系。
(3)加大監(jiān)察力度，嚴(yán)控第三方破壞” 。近年
來，由于第三方破壞所造成的輸送管道泄漏現(xiàn)象越
來越嚴(yán)重，國家政府和相關(guān)企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)宣傳工作
并加大檢察力度。
(4)加強(qiáng)檢測，防治腐蝕。加大管道腐蝕的檢
測力度并采用防護(hù)腐蝕措施，加強(qiáng)管道防腐層的保
護(hù)，能在一定程度上降低周邊環(huán)境及介質(zhì)對管線的
腐蝕。
化 工 2014年7月
4 結(jié)束語
文章從引起油氣管道泄漏的要素人手，分析導(dǎo)
致泄漏事故的關(guān)鍵原因，對任一要素的控制都顯得
同等重要” 。但是根據(jù)對生產(chǎn)實(shí)際的的事故統(tǒng)計(jì)中
可以看出，實(shí)際采取措施常常與理論分析有所差距。
從理論上講，自然災(zāi)害與焊縫缺陷具備同樣的結(jié)構(gòu)
重要度，但從實(shí)際情況看，因焊縫缺陷導(dǎo)致泄漏的
情況遠(yuǎn)比因自然災(zāi)害要多很多，因此實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)
多從設(shè)備方面進(jìn)行控制。
因此在采用事故樹進(jìn)行油氣管道系統(tǒng)泄漏分析
的同時(shí)，還應(yīng)結(jié)合具體的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)
際，具體問題具體分析，制定出更加切合實(shí)際的控
制措施。
參考文獻(xiàn)：
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加拿大油砂生產(chǎn)成本上升
加拿大能源研究院(CERI)發(fā)布的最新年度報(bào)告中表示，在過去的一年，加拿大阿爾伯塔省的瀝青和合
成原油生產(chǎn)成本上漲。采用蒸汽輔助重力驅(qū)油生產(chǎn)工藝的油砂生產(chǎn)成本(調(diào)和與運(yùn)輸前)上漲4．4％，升至
50．89美元／桶；未經(jīng)改質(zhì)的油砂采礦成本上漲1．6％，升至71．81美元／桶；采礦和改質(zhì)集成生產(chǎn)的成本上漲
5．9％，升至107．57美元／桶，油砂改質(zhì)成本為40．82美元／桶。
CERI表示，2013年阿爾伯塔省油砂日均產(chǎn)量同比增加10．9％，達(dá)到210萬桶，其中180萬桶來自于
原地開采技術(shù)和露天礦采，另外的30萬桶來自于油砂區(qū)域的一次生產(chǎn)和通過提高石油采收率的方式所獲
得。根據(jù)CERI的參考模式假設(shè)，到2020年，加拿大通過露天礦采和原地?zé)崮芗叭軇┹腿》绞将@得的油砂
產(chǎn)量將達(dá)到340萬桶／天，2048年將進(jìn)一步增加至480萬桶／天。研究的場景假設(shè)與全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇程度、石
油需求、排放法規(guī)和技術(shù)對于石油需求增長速度可能的影響等因素相關(guān)。
CERI最為樂觀的假設(shè)是到2020年不包括一次生產(chǎn)的油砂產(chǎn)量將達(dá)到380萬桶／天，到2048年達(dá)到570
萬桶／天。最為悲觀的假設(shè)是到2030年產(chǎn)量達(dá)到420萬桶／天，2048年達(dá)到430萬桶／天。
CERI還預(yù)測了投資情況和溫室氣體排放量。按照參照模式，CERI預(yù)測，2014—2048年加拿大油砂開
采的總投資需要5979億加元。在油砂開采過程中，溫室氣體排放量將從2013年的5500萬噸／年二氧化碳
等量物增加至2048年的1．44億噸／年二氧化碳等量物。2014—2048年累計(jì)溫室氣體排放量將達(dá)到45．87億
噸，比其2013年預(yù)測的35年累計(jì)排放量增加3．3％。

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