摘要: 本文介绍了油气管道完整性管理技术的发展及主要内容，分析了城镇燃气管网完整性管理的现状及存在问题，介绍了“超大城市燃气管道完整性关键技术及应用研究”项目的主要研究内容及创新性成果，从而为城镇燃气行业的安全运行管理提供参考。

1.油气管道完整性管理技术介绍

油气管道运输作为最便宜、最便捷的运输方式，在油气运输行业应用极为广泛。然而油气管道管理领域的相关技术还不完善，油气管道会因外部环境、施工质量等影响因素而受损，从而造成火灾、中毒、爆炸等安全事故的发生，进而产生巨大的经济损失甚至造成大量人员伤亡。为了对管道安全进行监督，降低管道安全事故发生率，国外发达国家提出了评估管道可行性和风险性的概念，并逐步形成较为健全的管道完整性管理技术[1]，直至21世纪初，我国开始针对油气管道完整性管理技术进行探讨，并提出完整性理念[2]。管道完整性管理经过国内外多年的研究和实践，已经成为当前国际上最为认可的管道安全管理模式。随着GB 32167-2015《油气输送管道完整性管理规范》等国标、行标的颁布施行，管道完整性管理不仅成为了规范管道运行管理者的主要管道安全模式，而且也得到了政府和公众的认可，满足了政府和公众对管道安全管理的要求[3]。

管道完整性管理是以管道安全、设施完整性和可靠性为目标并持续改进的系统管理体系，其内容涉及管道设计、施工、运行、监控、维护的全过程，并贯穿管道的整个生命周期，通过对管道进行完整性检测、评估与修复管理，可以充分了解管道的安全状况与关键风险源，从而采取相应的管理办法和防范措施，将事故后整治和抢修变为事前诊断和预防，不断改进和提高管道的完整性，达到保障管道安全经济运行的目的[4]。管道的完整性管理包括基础信息整理、危险因素识别、风险评价与分级、高风险减缓措施、成效评估及结果汇报等流程，如图1所示[5]。通过获取专业管理所需的管道完整性信息，制定相应的控制对策，不断改善识别到的不利影响因素，采取各种措施，使管道在物理和功能上是完整的，始终处于安全可靠的受控工作状态，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。

图1 国外管道完整性管理七步循环法

2.城市燃气管道完整性管理现状与问题

随着我国城市化建设飞速发展和能源革命有力推进，燃气行业发展迅速，城市燃气管道作为国民经济发展和人民生活保障的资源和能源大动脉，具有城市生命线的重要地位。北京、上海、广州等人口数量超过1000万的国内超大城市面临着燃气管网规模巨大、结构复杂、管控困难、事故频发的巨大压力和挑战。2021[6]年6月13日发生在湖北十堰的燃气爆炸事故，造成26人死亡，138人受伤，经济损失和社会危害巨大，敲响了全国尤其是超大城市燃气管道安全管理的警钟。《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》提出突破核心技术，保障地下管线安全运行，提升超大城市燃气生命线的风险管控能力已成为保障城市公共安全的重点方向。

超大城市燃气管道的完整性管理是确保燃气生命线时刻处于安全可靠服役状态的重要举措，是近年来世界各国燃气行业的研究热点。燃气管道完整性管理中的风险评价技术以及管理手段需要不断优化才能适应城市的发展，提高风险管理工作，保障社会效益。超大城市的燃气管道在设计、施工、管理上有自身固有的特点。超大城市燃气管网布局复杂，干管、支管、入户管纵横交错，管道压力等级差异大，且受多种载荷共同作用。另外，超大城市燃气管道通常敷设在人口稠密地区，地表覆盖层大多为水泥或沥青路面，管道遭受自然力条件影响较少，但周边环境复杂，一旦发生泄漏、火灾、爆炸事故，会造成严重的人员伤亡和财产损失。并且由于电力和交通运输业的飞速发展以及地理位置的限制，燃气管道与高压交流输电线路或交流电气化铁路临近敷设的情况日益增多，城镇燃气管道还受到地铁、其他埋地管线等构筑物的直流杂散电流干扰，其遭受的交流干扰越来越严重，从而对管道产生了不可忽视的危害[7]。因此，超大城市燃气管线因其自身具有的这些特征，为城市燃气的安全运行增加了难度，对燃气管线的管道完整性管理提出了的更高的要求。

超大城市燃气管道泄漏检测、风险评价及高风险点修复作为完整性管理的重要组成部分，在保障燃气管网安全运行，减少事故发生，保证人民生命财产安全方面发挥着重要的作用。目前超大燃气管网面临着“泄漏点定位难”、“完整性评价难”、“风险管控难”三大技术难题，具体体现为国内燃气管道泄漏点检测精度低，ppb级高精度泄漏检测长期受到国外技术垄断；超大城市燃气管网规模巨大、结构复杂、影响因素多且不同压力级制管道风险因素差异大，缺乏系统完善的超大城市燃气管道风险评价模型与方法；此外燃气管道泄漏点快速修复翻转内衬技术工艺及材料长期依靠国外进口，急待国产化技术的研发。因此，结合现有的成熟技术和管理现状，建立超大城市燃气管道的完整性管理体系，实施燃气管道完整性管理是工程上的迫切需求。

3.超大城市燃气管道完整性关键技术及应用

针对超大城市燃气管网完整性管理面临的“泄漏点定位难”、“完整性评价难”、“泄漏快速修复难”三大技术难题，开展了超大城市燃气管道完整性关键技术及应用研究，历时10年，形成了系列具有完全自主知识产权的核心技术。

超大城市燃气管网错综复杂、纵横交错，要完全避免泄露的发生非常困难，因此燃气管网完整性管理工作的要点要从控制管道泄漏和防止泄漏转化为事故这两方面开展，即重视泄漏检测工作，通过泄漏检测即使发现和处置泄漏，避免泄漏演化为火灾、爆炸等危害事故。目前国内燃气管道泄漏点检测精度低，ppb级高精度泄漏检测长期受到国外技术垄断，针对此，自主研发了基于光衰荡腔移动气体ppb级高精度检测技术及设备，突破了ppb级高精度泄漏检测长期国外技术垄断；开发了基于车载高精度泄漏云图分析的地面逸出区域定位算法和示踪剂泄漏精准定位方法；建立了从地上到地下立体化泄漏检测技术体系，形成了行业标准《CJJ/T215-2014城镇燃气管网泄漏检测技术规程》和《T/CCES24-2021城镇燃气管网泄漏评估技术规程》，燃气管道的泄漏点定位精度由10米级提高到米级，减少开挖工程量90%，将发现漏气到消除漏气点隐患的时间缩短了70%。

图2 燃气泄漏车载高灵敏度激光检测设备

图3 车载高精度泄漏云图分析地面逸出区域定位技术流程图

图4 基于北斗的立体化泄漏检测体系示意图

超大燃气管网风险因素（管网规划、管道设计、第三方破坏等）复杂，且城市环境各不相同，燃气管道特性也有所差异，增加了建立燃气管道风险评价方法和模型的难度，削弱了管道风险评价的效用性、准确性和科学性。目前超大城市燃气管网完整性管理体系中的风险评价方面尚未形成系统完善的燃气管道风险评价模型与方法，因此针对超大燃气管网特征，分别建立了低、中、高三种压力机制的燃气管网泄漏风险多因素耦合模型、防腐层破损点分级评判模型及地面沉降复合预测预警模型，构建了超大城市燃气管道风险评价与完整性管理平台，实现了超大城市燃气管网从事件预防到风险管控质的转变，为管道的运行、检测、维修、更换提供全面可行的依据，使北京市的燃气泄漏率由2011年的10.5次/千公里降低到2020年的4.6次/千公里。

图5 低、中压力机制燃气管道泄漏风险多因素耦合模型

图6 高压管道基于最小控制单元的泄漏风险动态预警模型

图7 埋地燃气管道防腐层破损点腐蚀危害分级综合评判模型

图8 超大城市燃气管道风险评价与完整性管理平台

根据超大燃气完整性管理的风险评价的结果制定管道巡护、缺陷修复以及第三方损坏风险控制、自然与地质灾害风险控制以及腐蚀风险控制等方案。一般来说，及时维修存在缺陷的危险管道是降低城市燃气泄漏风险的重要技术手段。燃气管道维修需要借助专业的管道维修技术，快速修复技术具有环保性高、成本低、技术先进、可行性高、工期短等有点而广泛应该用于超大城市燃气管网中。但目前燃气管道泄漏点快速修复翻转内衬技术工艺及材料长期依靠国外进口，急待国产化技术的研发。围绕城市燃气管道快速修复关键技术及成套设备开展了研发工作，发明了不停输、非焊接永久性智慧套筒外修复技术工艺及装备；研发了管状纺织覆膜复合材料，打破了管道翻转内衬修复材料全部依靠进口的被动局面；构建了燃气管道内、外双重修复技术体系，主编了行业标准《CJJ/T147城镇燃气管道非开挖修复更新工程技术规程》和地方标准《DB11/T1136城镇燃气管道翻转内衬法施工及验收规程》，有效延长管道运行寿命30年以上。

图9 燃气管道智慧套筒抢维修技术

图10 非开挖管道修复内衬材料和工艺

图11 开发不停输堵漏系列技术和装备

北京市燃气集团有限责任公司联合中国石油大学（北京）、北京科技大学等单位，充分发挥“产、学、研、用”平台优势，围绕超大城市燃气管道完整性关键技术及应用开展了系统研究，攻克超大城市燃气管网完整性管理面临的“泄漏点定位难”、“完整性评价难”、“泄漏快速修复难”三大技术难题，实现超大城市埋地燃气管网泄漏点精准定位，风险评价，完整性管理以及快速修复关键技术与成套设备，为提升超大城市燃气生命线安全管理水平提供了重要保障。

4.参考文献

[1]王盼锋,常明亮,陈伟聪,李明德.浅析油气管道完整性管理技术研究与应用[J].天然气技术与经济,2022,16(02):44-49.

[2]董绍华.中国油气管道完整性管理20年回顾与发展建议[J].油气储运,2020,39(03):241-261.

[3]杨昊. 城市燃气管道完整性管理的设计与研究[D].华南理工大学,2013.

[4]张玲,吴全.国外油气管道完整性管理体系综述[J].石油规划设计,2008(04):9-11.

[5]张鹏.油气管道完整性管理体系研究进展[J].化工管理,2017(15):9-11.

[6]湖北十堰“6·13”重大燃气爆炸事故调查报告公布[J].安全与健康,2021(11):20-22.

[7]张季娜,杨玉锋,张华兵,魏然然.城镇燃气管道完整性管理及技术进展[J].中国设备工程,2018(15):178-179.