输气管道完整性管理体系(第七分册)-管道地质灾害识别与评估技术

中国石油天然气股份有限公司

输气管道完整性管理体系

（第七分册）

管道地质灾害识别与评估技术

xxxx-xx-xx发布xxxx-xx-xx施行中国石油天然气股份有限公司

天然气与管道分公司

前言

《输气管道完整性管理体系》适用于中国石油天然气股份有限公司输气管道运营过程中的完整性管理。

石油天然气的管道运输是我国五大运输产业之一，对我国国民经济起着非常重要的作用，被誉为国民经济的动脉，随着国民经济的发展，国家对长输管道的依赖性逐渐提高，而管道对经济、环境和社会稳定的敏感度也越来越高，油气管道的安全问题已经是社会公众、政府和企业关注的焦点，政府对管道的监管力度也逐渐加大，因此对管道的运营者来说，管道的运行管理的核心是“安全和经济”。

由于当前中国石油所管理的油气管道多为上世纪70年代所建设和近年来新建管道，对老管道随着运行时间延长，管道事故时有发生，如何解决油气管道运行安全问题是当前解决老油气管道运行的首要问题。对新建管道，由于输送压力高，事故后果影响严重，如何保证管道在投入运行前期的事故多发期的运行安全，降低成本也是当前新建管道所面临的主要问题。

世界各国都在探索管道安全管理的模式，最终得出一致结论：管道完整性管理是最好的方式，近几年，管道完整性评价与完整性管理逐渐成为世界各大管道公司普遍采取的一项重要管理内容。管道的完整性评价与完整性管理是指管道公司通过对天然气管道运营中面临的安全因素的识别和评价，制定相应的安全风险控制对策，不断改善识别到的不利影响因素，从而将管道运营的安全风险水平控制在合理的、可接受的范围内，达到减少管道事故发生、经济合理地保证管道安全运行管理技术的目的。完整性评价与完整性管理的实质是，评价不断变化的管道系统的安全风险因素，并对相应的安全维护活动作出调整。世界各大管道公司采取的技术管理内容包括：管道风险管理，地质灾害与风险评估技术管理，管道安全运行的状态监测管理（腐蚀探头监测、管道气体泄露监测、超声探伤监测、气体成分监测、壁厚测量监测、粉尘组分监测、腐蚀性监测等），管道状况检测管理（智能内检测、防腐层检测，土壤腐蚀性检测等），结构损伤评估管理，土工与结构评估技术管理，腐蚀缺陷分析和评定技术管理，先进的管道维护技术管理等。

国外油气管道安全评价与完整性管理始于20世纪70年代的美国，至90年代初期，美国的许多油气管道都已应用了完整性评价与完整性管理技术来指导管道的维护工作。随后加拿大、墨西哥等国家也先后于90年代加入了管道风险管理技术的开发和应用行

列，至今为止均取得了丰硕的成果。

综上,管道完整性管理已经成为全球管道技术发展的重要内容，我国在这方面起步较晚，但到目前为止，还没有一套完整的完全适用于油气管道的适用性评价体系。虽然天然气管道的适用性评价可参考现有标准、规范或推荐作法,但有许多地方需要结合天然气管道的实际情况,进行修改和完善。目前，国内尚无系统的管线完整性管理体系。在国际上，最有代表性的标准是ASME B31.8S-2001输气管道系统完整性管理，主要针对国外输气管道。由于国内外管道设计标准和具体运行管理的实际不同，很难全部应用于国内管线。

为了保证中油天然气管道的安全运行，提高中油天然气管道的整体管理水平和自身的竞争能力，实现与国际管道完整性管理水平的接轨，从指导国内天然气管道全局的高度出发，进行国际完整性管理体系的研究是一项重要的基础工作，对于提高我中油股份公司整体竞争实力意义重大。

本管理体系的目的，是为输气管道的安全和完整性管理提供一套系统、综合的方法。管道公司采用该规范进行管道完整性管理，通过不断变化的管道因素，对天然气管道运营中面临的风险因素进行识别和技术评价，制定相应的风险控制对策，不断改善识别到的不利影响因素，从而将管道运营的风险水平控制在合理的、可接受的范围内。具体通过科学的设计、监测、检测、检验、检查、信息化系统应用等方式和各种技术的实施，获取与专业管理相结合的管道完整性信息，对可能造成管道失效的威胁因素进行管道的完整性评价，最终达到持续改进、减少和预防管道事故发生，经济合理地保证管道安全运行的目的。

完整性管理体系的目的还在于建立和提出一套专门适用于股份公司需求的技术文件，这些体系文件和系统将保证管道安全运行，并为股份公司建立最有效的管道安全经济效益战略发展服务，这些体系文件将有利于管道管理者发现和识别管道危险区域，对各种事故作到事前预控。

完整性管理与QHSE体系的关系可以表述为，QHSE是管道完整性管理的基本条件，而管道完整性管理又是管道公司QHSE体系的核心内容，完整性管理保障了人员的健康、安全、环境。世界各大管道公司按法律必须实行HSE管理，但同时又将管道完整性管理作为核心内容。

完整性管理体系文件由管理总册、管理分册、程序文件、作业文件组成，在文件的编写过程中参考了国际API、ASME等国际标准并根据国内完整性管理的最新成果提出了输气管道完整性管理的程序、内容和要求。

完整性管理体系的文件构成：

1. 输气管道完整性管理体系—管理总册

2. 输气管道完整性管理体系—管理分册：

1）第一分册：数据的收集和整合

2）第二分册：管道风险评价技术指南

3）第三分册：检测技术

4）第四分册：监测技术

5）第五分册：完整性评价技术

6）第六分册：管道维护维修技术

7）第七分册：管道地质灾害识别与评估技术

8）第八分册：防止第三方破坏及事故统计分析技术

9）第九分册：输气管道完整性管理信息系统

3. 输气管道完整性管理体系—程序控制文件

4. 输气管道完整性管理体系—作业文件

各部分的具体内容介绍如下：

1.输气管道完整性管理体系—管理总册

输气管道完整性管理体系—管理总册是中国石油天然气股份有限公司实施长输管道完整性管理的纲要性文件，全面地阐述了中国石油天然气股份有限公司实施管道完整性管理体系的内容。

2. 输气管道完整性管理体系—管理分册

输气管道完整性管理体系的分册是对管理总册中规定的某一特定流程的实施细则，论述了中国石油天然气股份有限公司完整性管理实施过程中某一特定流程的具体要求。它包括了九个分册，每一分册分别对相应的完整性管理程序的内容、要求提出了明确的规定，分别涉及的内容如下：1）数据的收集和整合；2）管道风险评价技术；3）检测技术；4）完整性监测技术；5）完整性评价技术；6）管道维护维修技术；7）线路地质

灾害识别与评价技术；8）防止第三方破坏及事故统计分析技术；9）输气管道完整性管理信息系统

3. 输气管道完整性管理体系—程序控制文件

程序控制文件是输气管道完整性管理的质量控制文件，是公司内部管理的具体运作程序，规定公司内部对完整性管理的具体管理程序和控制要求，是为进行完整性管理的某项活动或过程所规定的方法和途径，以文件的形式规定了完整性管理体系实施过程中各业务部门工作交叉关系的处理流程和各部门人员管理行为的规范。

4.输气管道完整性管理体系—作业文件

作业文件包括作业指导书（操作规程）和记录文件。完整性管理的作业文件由各管道运营公司根据管道完整性管理过程的需要产生，在总册和分册文件中已经规定了要求的应当依照其要求和格式制定相应的作业文件。

作业文件是程序文件的补充和支持，是管理和操作者行为的指南，是围绕管理手册和程序文件的要求，描述具体的工作岗位和工作现场如何完成某项工作任务的具体做法，是一个详细的工作文件，主要供个人或班组使用。该文件有些是在体系运行中根据需要不断产生的。

完整性管理是一个动态的过程，各个部分是一个有机的统一整体，为了表述和管理的需要，往往将其人为的分开进行论述，但在完整性管理具体实施过程中，应当将其作为一个完整的有机过程进行全面的理解。

完整性管理文件体系结构图

目录

前言 (i)

0 总则 (1)

1 目的 (2)

2 适用范围 (2)

3 引用标准 (2)

4 定义 (2)

5 地质灾害完整性管理 (4)

5.1 地质灾害完整性管理的内容 (4)

5.2 管道地质灾害识别 (5)

5.3 地质灾害识别的要求 (13)

5.4 地质灾害识别的管理 (14)

6 地质灾害完整性评价技术 (17)

6.5 目的与任务 (17)

6.6 地质灾害评价工作特点 (17)

6.7 管道沿线调查的主要内容 (18)

6.8 方法与程序 (18)

6.9 存在的问题 (19)

6.10 管道悬管飘管评价技术 (19)

6.11 采空区评价 (25)

6.12 地质灾害风险性评估 (31)

7 地质灾害监测与防治 (33)

7.1 基本原则 (33)

7.2 崩塌防治措施 (34)

7.3 滑坡防治措施 (34)

7.4 泥石流防治措施 (34)

7.5 煤矿采空区 (35)

7.6 断层 (35)

7.7 黄土失陷或冲沟 (35)

7.8 地表冲蚀 (36)

7.9 地震 (36)

8 基于GIS系统的管道地质灾害完整性管理系统 (37)

8.1 系统的流程图 (37)

8.2 系统的功能结构 (39)

8.3 GIS 支持下的管道地质灾害分析评价与预警预报模型 (40)

估技术

0 总则

油气管道运输是我国五大运输网络之一，现有油气长输管道3万余公里，油田集输管网10万余公里。随着社会的发展，油气需求量与日俱增，必然要求铺设更多的油气管道。众所周知，油气输送管道造价很高、穿越地域广阔、涉及的地域类型复杂，一旦发生爆裂破坏，就会造成人员伤亡、环境污染和油气输送中断等恶性事故。全球每年都会发生大量的油气管道爆破和泄漏事故。造成油气管道爆裂损坏的因素很多，其中地质灾害是主要因素之一。

地质灾害是指由于自然因素或者人为活动而引发的山体崩塌、滑坡、泥流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。

对油气管道有影响的主要地质灾害有：地质断层、地裂缝、山体崩塌、滑坡、泥石流、黄土湿陷、冲沟、地震、河流冲蚀、采空区等。

如何对地质灾害进行监测、评估和防治，直接关系到油气管线的安全运营，是一个重要的研究课题。

本体系文件重点从地质灾害识别、地质灾害灾害评价、线路地质灾害统计、地质灾害监测等几个方面入手，对中国石油所属管道公司经营的天然气管道途径地质复杂地带的完整性管理具体实施提出了详细指导规程。

本体系文件包括以下内容：

管道地质灾害识别

管道地质灾害灾害评价

管道地质灾害预防与治理

管道地质灾害预警

基于地质灾害完整性管理的GIS系统

本体系文件是完整性管理体系第七分册

估技术

1 目的

完整性管理是实施管道维护科学化、管理科学化的重要内容，管道地质灾害的完整性是完整性管理的重要内容，建立和提出管道地质灾害完整性管理的体系文件，是保证管道安全运行的重要内容，可为实施完整性管理的有效性打下坚实的基础，该文件分册将有利于中国石油管道管理者发现和识别管道地质灾害危险区域，有助于实现完整性管理程序所规定的内容，通过地质灾害预警技术将各种事故发现在萌芽之中。

2 适用范围

本文件分册适合于天然气管道公司的完整性管理，适用于中国石油各管道公司运行管理者和维护工程师或其他相关人员，应用范围为输气管道干线和地质条件复杂的站场、压气站、储气库。

3 引用标准

●SY/T0450-97 输油气埋地钢制管道抗震设计规范

●美国国家工程师学会 ACSE 油气管线地震设计导则

●地质灾害防治条例

4 定义

管道地质灾害：管道地质灾害是由于地质土壤变化因素引起的灾难和损害。包括条件地质灾害和人为地质灾害，条件地质灾害包括地震引起的海啸、地震引起的土壤液化、沙漠移动、滑坡、泥石流、火山爆发、地层错断、管道地基下边山坡失稳塌落、管道侧边斜坡失稳塌落、泥石流、地基失陷等；人为地质灾害包括：煤矿采空区、开矿引起地质塌陷等。

断层：由于地层错动，导致地质断带产生，断层在地震情况下，会引起地质位移加大，形成断层错裂带，断层和地裂缝是在地质形成过程中由于地壳的相互挤压、造山运动、火山、地震和人类活动等而引起地层断裂和错动而形成的。

估技术

地裂缝：外力原因，导致地质土壤之间形成的结合力减弱，土壤与土壤、岩石与土壤分离现象，形成的裂缝。

滑坡：即山体的大面积下滑，滑坡是由于山体或土体的不稳定造成的。

黄土湿陷及冲沟：黄土塬地区，由于黄土本身具有溶水性的特点，黄土本身松软，承重或自然灾害变化后，造成失陷，另外，由于黄土塬洪水的冲刷，造成水土流失，形成大冲沟。

泥石流：经常发生在峡谷地区，在暴雨期具有群发性，它是一股泥石洪流，瞬间爆发，是山区最严重的自然灾害。

地表冲蚀：由于山区洪水径流，导致地表水土流失严重，造成地表成沟槽状，严重时形成冲沟。

地震：即地动，是地球表面的振动，引起地震的原因分为五类，构造地震、火山地震、水库地震、陷落地震、人工地震。

采空区：由于地下煤矿开采过程中，开采率不合理，造成预留煤柱不足以支撑地表岩层，造成塌陷，或过度开采，形成大面积采空现象，这类区域称采空区。

地质稳定性：指地质土壤相对位移较小，同时受外界自然条件变化的影响较小。土壤地质相对稳固。

易损性评价：指物质受外界作用，评价其容易破坏的程度。

地质危险性评估：办法所称地质灾害危险性评估，是指在地质灾害易发区内进行工程建设和编制城市总体规划、村庄和集镇规划时，对建设工程和规划区遭受山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害的可能性和工程建设中、建设后引发地质灾害的可能性做出评估，提出具体预防治理措施的活动。

地质灾害数值模拟：用于岩土和地质类工程的主要数值方法有：有限元、离散元、快速拉格朗日元、边界元、无限元、流形元和颗粒流等多种。针对管道所遇到的主要地质灾害，通过数值方法来分析不同地质灾害对管道的危害性。

管道悬空稳定性：悬空稳定性即指管道悬空状态下稳定性。管道两端支撑的距离加大，可能造成管道由于自重下垂形成悬空附加拉应力，稳定性进一步减弱。

有限元分析：使用有限单元法进行结构应力、应变的数值模拟分析方法，具有广泛的适用性。