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1、油气长输管道工程施工风险管理曾喜喜;赵云胜【摘 要】目前我国新建管线几乎都是长距离输送油气,施工地质条件相当恶劣.本文针对油气长输管道的组成及其施工分类和特点,探讨了对油气长输管道工程施工进行动态全过程风险管理的方法.【期刊名称】安全与环境工程【年(卷),期】2011(018)002【总页数】5 页(P72-76)【关键词】油气长输管道;施工;风险管理【作 者】曾喜喜;赵云胜【作者单位】中国地质大学工程学院,武汉,430074;中国地质大学工程学院,武汉,430074【正文语种】中 文【中图分类】X92;TE832.2自 1959 年中国第一条长输油气管道投产至今,中国油气骨干管道里程已突破
2、7 万km;随着日益增长的能源需求,油气管线建设的不断加快,到 2020 年全国油气管网里程将达到 20 万 km1。一方面是我国油气长输管道工程施工如火如荼地开展,另一方面施工过程中也存在着较多风险。目前我国新建管线几乎都是长距离输送油气, 工程施工作业线长,野外施工作业多,自然障碍多,施工地质条件恶劣,对施工总体目标产生较大风险。因此,有必要对油气长输管道工程施工过程进行风险管理研究。油气长输管道由输油站(输气站)站场和线路两大部分组成。输油长输管道工艺站场包括输油首站、中间热站、泵站、热泵站、阀室、末站(一般为转运油库或企业附属油库)。输油首站的主要组成部分是油罐区、输油泵房、油品计量装
3、置、加热系统2。输气长输管道工艺站场包括首站压气站、中间压气站、支线配气站、阀室、终点配气站。输气站又称为压气站,其任务是进行气体的调压、计量、净化、加压 和冷却,压气机和压气机车间是其核心设备和建筑3。油气长输管道除了管道本身、站场外,还有线路上各种障碍(水域、铁路、地质障碍等)的穿跨越段、阴极保护设施、通信、自动监控、道路、水电供应、线路维修和其他一些辅助设施和建筑。油气长输管理工程施工可分为以下几类:(1) 管线施工。按布置方式可分为埋地管线、管堤埋设管线(分为半埋地敷设和埋地敷设)和架空管线的施工;按地理环境可分为陆上管线、沙漠管线的施工;按输送介质可分为原油管线、成品油管线、天然气管
4、线的施工;按施工位置可分为站 (库)内管线设备安装和干线管道的施工4;按不良条件可分为松软土地区管线、湿陷性黄土地区管线、膨胀土地区管线、冻土地区管线、斜坡区域管线、石方段管线、障碍场地管道工程穿(跨)越、水域管线的施工,以及冬期和雨期施工。(2) 工艺站场施工。按用途可分为输油气管道的首站、中间站、末站和线路阀室的施工;按地理环境可分为陆上工艺站场和沙漠工艺站场的施工;按处理介质可分为原油管道工艺站场、成品油管道工艺站场和天然气管道工艺站场的施工4。管道穿越工程方法有定向钻敷管穿越、顶管施工、盾构施工、大开挖施工。油气长输管道施工的任务是按照长输管道设计要求 ,在施工验收规范的指导下,高效、
5、低耗、优质高速地进行管线的焊接、下沟、防腐绝缘、试压和其他特殊工程的施工工作,以达到试运投产的一次成功4。油气长输管道工程属于线型工程,具有如下特点:野外施工,作业线长,作业速度快,工序多,不利于施工组织和后勤保障工作;施工沿线地形地貌和地质条件复杂多变,使得施工环境亦复杂化;自然障碍多,除了大型穿跨工程外,管线还可能穿过众多的小型沟渠和道路,以及森林和沼泽,会增大施工难度4;施工技术工种多,各类设备和机具多, 还有大型吊装和危险品泄漏等危险源;长输管道施工参与人员通常是临时组合,且对外需要与通信、农田、水利、电力等各部门协调,对内对外各方面的关系协调难度较大。这些特点表明施工中面临风险多,对
6、项目总体目标实现会产生不利影响。油气管道风险管理技术的核心是管道风险评价技术。风险评价技术最早应用在金融、保险、投资等领域,20 世纪 70 年代风险评价技术首先在核电领域的研究迅速兴起,随后在航空、航天、石化、压力容器、交通等工业领域得到了推广应用。由于 20 世纪 70 年代欧美等工业发达国家在二战以后兴建的大量油气长输管道已进入老龄期,各种事故频繁发生,为此美国首先采用风险分析技术来评价油气管道的风险性。至 20 世纪 90 年代初期,美国的许多油气管道都已应用了风险管理技术来指导管道的维护工作,大大提高了油气管道运行的安全性和经济性。我国从 1995 年开始对油气长输管道的风险评价和风
7、险管理进行研究,目前还处在研究的初始阶段,实际应用水平不高5。国内油气管道风险管理研究的文献较多的是涉及管道的设计、在役管道的安全与维护,鉴于此,笔者尝试从施工角度探讨油气长输管道的风险管理。油气长输管道工程施工风险管理是指对管道施工过程中可能遇到的风险进行辨识、分析、评价、预警,使用科学管理方法、技术手段有效应对施工风险,对管道施工进行动态全过程的风险管理及监控,以便控制工程的施工进度、资金、质量和 HSE 管理,从而以最小代价、最大限度地实现油气长输管道工程施工项目的总体目标。其施工风险管理的基本内容见图 1。风险辨识指确定油气长输管道施工中的危险源、危险因素。首先要熟悉管道施工工地现场;
8、搜集长输管道施工事故的历史信息、内部和业界的风险数据库、管道施工规范和标准等信息;咨询有经验的施工单位、监理单位、勘察单位、设计单位等有关部门、专家;采用检查表法、流程图工作分解结构、事件树、头脑风暴法、情景分析法、德尔菲法、因果分析图等相适宜的方法,对施工过程中每一工序、每一管段可能发生的问题作充分估计;最后汇总形成油气长输管道工程施工风险辨识清单。在油气长输管道工程施工中,对于管道施工常见事故有:管沟开挖发生的塌方;运管布管发生的起吊事故;管道组装发生点焊处断裂砸伤人员的事故;管道焊接时管道滚动挤伤焊工;管道下沟时发生滚管砸伤沟内人员;试压时发生爆裂;施工人员罹患地方病、传染病、职业病;穿
9、跨越工程中不同施工方法对应不同的施工事故等。在工艺站场施工中可能发生的事故有高处坠落、机械伤害、物体打击、触电、灼烫、车辆伤害、火灾、起重伤害、坍塌等。油气长输管道工程施工过程中所面临的风险可以分为以下 7 个类别6:(1) 经济风险。施工各阶段资金超支、原材料涨价、劳动力成本浮动、工程延期引起的成本增加等。(2) 技术风险。施工质量控制内容与办法不具体、新技术未经充分检验、采用不成熟技术、关键部件制造工艺落后等。(3) 管理风险。对施工分包的评审与定标失误、施工计划与施工进度计划不完善、现场施工进度报告系统不完善、施工开工前的准备工作不全面、现场施工质量监督不力、施工质量记录不完善、施工安全
10、管理不善、管理与控制施工现场必要的管理文件制定不完善、施工计划执行情况检查会和现场施工调度会没有定期召开等致使窝工及停工频繁而引起工期延长与费用增加等7。(4) 人员风险。关键人员离职,监理人员、技术人员、管理人员等的素质(能力效率、健康状况、责任心、品质)不高,人员伤亡等。(5) 自然环境风险。地震、火灾、泥石流、山崩、滑坡、气候异常、不良水文工程地质条件等。(6) 设备材料风险。材料及设备制造、采购、供应不当,设备或材料质量不合格,不能及时供应,放射性物质管理或使用不当等。(7) 社会风险。第三方破坏、偷窃、地方群体性事件等。风险分析包括事件发生概率和事件后果分析两个方面。事故发生概率的分
11、析可以基于主观概率、客观概率或合成概率。客观概率分析是指根据收集的有关油气长输管道工程施工的历史数据或者利用理论概率分布来估计事件发生的概率或概率分布。主观概率分析是由决策者或专家根据合理的判断、搜集到的信息及过去长期的经验,做出主观估计。合成概率或称为行为概率,是以上两者情况的合成8。事件后果的分析也有主观与客观之分。客观后果分析是指其后果价值是可直接观测的。主观后果分析则是由某一特定风险承担者本人的个人价值观和情况所决定的。在考虑客观估计或主观估计的同时要对当事者本人的行为进行研究和观测,反过来对主观估计和客观估计进行修正,即为行为后果分析8。风险分析首先需细致全面地采集主观、客观两方面的
12、数据,收集丰富的历史资料;然后对风险发生的可能性和后果的严重程度进行定量、定性分析或两者相结合的分析。油气长输管道工程施工风险分析可以采用的风险分析方法有:工作分解结构、专家打分法、层次分析法、风险矩阵法、故障树、LEC 法、人员可靠性分析法、HAZOP 法、定量风险评价法等。风险评价是对施工过程中所有阶段的各个风险之间的相互影响以及对工程的总体影响、承受能力进行研究,将风险分析结果与相应的风险接受准则进行比较,判断该系统的风险是否可被接受,是否需要采取进一步的安全措施,从而为风险应对提供依据。制定油气长输管道工程施工风险接受准则 ,要考虑人员伤亡、设备损坏、财产损失、环境污染、对人体健康的潜
13、在影响、施工进度、施工质量等因素。根据风险的表示方式,风险接受准则也有定量和定性两种描述方法。由于油气长输管道工程施工作业沿线的地理位置、生态环境、人口密度、建筑物分布密集度等存在较大差异,另外施工流动性大、施工中不同工序面临不同风险,因此在制定风险接受准则时,应将施工作业线合理分段,同时考虑各工序的不同特点,根据每段及其周边的具体情况等制定风险接受水平9。个人风险接受准则的确定方法有:最低合理可行(As Low As Reasonably Practicable,ALARP)原则、年死亡风险值 (Annual Fatality Risk,AFR)、风险矩阵、聚合指数值(Aggregated
14、Indicator,AI)等。社会风险接受准则的确定方法有:事故发 生 频 率 死 亡 人 数 曲 线 、 受 伤 和 不 健 康 值 (Value of Injuries andHealth,VIIH)、设备安全成本值(Implied Cost ofAverting aFacility,ICAF)、ALARP 原则、风险矩阵等。环境风险是指长输管道施工期间引起的、通过环境介质传播的,能对人类社会及自然环境产生破坏,具有损害及至毁灭性作用的不幸事件的发生概率及其后果。因此,环境风险接受准则的确定,需要综合考虑生命损失、财产损失和环境破坏因素9。油气长输管道工程施工的风险可接受准则或判据可选择我
15、国国家现行关于油气长输 管道施工及验收标准法规等,如对于管线施工现行标准法规主要有 :GB50460-2008、GB50446-2008、GB50369-2006、GB50202-2002、GB50236-1998、SH3501-2002、SY0470-2000、SY/T4079-1995、HGJ229-1991、SYJ4006-1990、YSJ401-1989 等;对于工艺站场施工现行法规主要有:GB50540-2009、GB50128-2005、SH/T3539-2007、SY/T0607-2006、SY/T0606-2006、SH/T3528-2005、SH/T3530-2001、SY0
16、402-2000、SY6444-2000、JB4708- 2000、JB4709-2000 等。风险预警是指对油气长输管道施工中可能出现的危险采取超前的预先控制措施。在施工实施过程中一旦发现危险超过风险预警值,及时启动应急行动,发出警报信号,从而在危险事件发生之前予以控制7。对油气长输管道工程施工中的风险应建立预警系统。例如,穿越工程采用盾构隧道施工法时,在隧道施工过程中可能发生地面塌陷、涌水事故,需要根据水文地质条件进行超前地质预测,对风险进行预警;定向钻管道穿越时,需要预先分析所穿地层的自稳性、土壤密实度等各种地质条件,采取控制措施,防止成孔引起的地面塌陷、冒浆、钻孔上抬或下沉形成错台孔等
17、;当储罐基础在地震区施工时,应进行场地和地基的地震效应评价,确定有无崩塌、滑坡等不良地质现象存在4。风险应对是指为了实现管道施工的总体目标、降低风险,制定的风险应对策略和应对措施。油气长输管道工程施工的风险应对策略7:(1) 预防风险。如施工现场设大容量变压器防止机电设备过负荷烧毁;斜坡地带作业采用良好锚固措施,防止机械倾覆侧滑。(2) 规避风险。如放弃某项不成熟的技术,制定规章制度严禁某些作业(如高温作业) 实施;管道改线避让危及施工作业安全的滑坡、塌方、地震断裂带等不良工程地质地段;在河床、河谷、山洪冲刷、泥石流影响区域内,严禁在洪水期施工。(3) 控制损失。如作业安全技术交底;制定吊管机
18、、挖掘机等大型施工机具设备操作规程;定期检查计划和应急预案等。(4) 转移风险。主要做法有合同转移、担保和保险。对施工过程中人身伤亡、机械设备损坏、第三方破坏、自然灾害等未可预料风险进行投保。(5) 接受风险。通常做法是建立专门的风险损失补偿基金或准备金,以应付施工中小概率或者未可预料风险损失。对于多种应对策略,可采用决策树或者专家打分结合层次分析法确定最佳应对策略或组合策略。风险应对的结果是制定项目风险管理计划、应急计划、储备、保险等的依据6。风险监控主要在于进度监控、资金监控、质量监控、HSE 管理和合同管理过程的监控7。在油气长输管道工程施工中,应该建立风险管理全过程监控系统,形成一套管
19、理指标系统,在施工实施各阶段,提供准确的风险信息,采取有效的应对措施,使风险监控工作更加规范化。油气长输管道工程施工中风险监控工作包括如下内容7:(1) 跟踪已辨识的风险。持续定期进行考察,尤其在特定的施工作业段和施工工序,监测风险清单中的风险是否发生。对于已发生的就要执行风险应对计划;对于实施应对措施效果不明显的应该启动风险应急预案或者采取紧急措施。(2) 识别施工中新的风险。要持续定期检查和识别新的风险是否发生。对于已发生的应进行新的风险评价,采取新的应对措施。(3) 监控施工风险评价和风险管理计划中对于风险所作假设应对方法的有效性,为往后的风险管理工作提供借鉴。无效的需要制定详细计划处理
20、。(4) 费用偏差分析。对于施工费用支出和时间进度是否符合原定计划要求,要进行费用偏差分析,又称挣值(Earned Value)法。对于潜在的偏差应提前采取风险应对措施。费用偏差分析主要考察的 4 个挣值指标为费用偏差、进度偏差、费用执行指标、进度执行指标。通过风险监控,可以在施工风险管理的实践中进行优化,提高风险管理的能力;整个风险管理的实践过程,可以识别新的风险,进入新的循环,形成一个动态管理过程。油气长输管道工程施工风险管理是一个新的课题,本文仅简要介绍了油气长输管道的组成及其施工特点,研究了油气长输管道工程施工动态风险管理的方法,在此基础上,今后还需要针对如下问题做进一步深入的研究:适
21、合于油气长输管道工程施工的风险评价技术的选择;油气长输管道工程施工的风险接受准则的制定和更新;合理的风险控制方案的应用。这些仍然是在实际的风险管理过程中需要解决的问题。【相关文献】1尚前名,王仁贵.七万公里油气管道谁来护卫J.瞭望新闻周刊,2010,(19):12-14. 2杨筱蘅.输油管道设计与管理M.东营:中国石油大学出版社, 2006.3李玉星,姚光镇.输气管道设计与管理M.东营:中国石油大学出版社,2009. 4何利民,高祁.油气储运工程施工M.北京:石油工业出版社, 2006.5 黄维和.油气管道风险管理技术的研究及应用J.油气储运, 2001,20(10):1-10.6 王晓辉,徐元辉.核电工程的项目风险管理J.高技术通讯, 2001,(9):107-110. 7戴树和.工程风险分析技术N.北京:化学工业出版社,2006.8马志祥.油气长输管道的风险管理J.油气储运,2005,24(2): 1-7.9梁运枚,骆晖,杨伟运,等.天然气长输管道风险接受准则的研究进展J.油气储运,2009,28(10):6-9.