油气管道地震风险评价方法

从失效可能性和失效后果两个方面对管道地震风险评价的现状进行了总结,提出了新的计算方法和模型。通过计算管体应变超越管道允许应变的概率来获得地震引起管道失效的可能性,采用统计管道事故平均失效后果的方法进行后果分析,并通过计算获得了某输油管道沿线地震风险分布的量化值。该方法可用于指导管道抗震设计和管道运行期间的风险管理。

Oil&GasStorageandTransportation

油气储运

完整性 15

油气管道地震风险评价方法

张华兵

1

冯庆善

1

郑洪龙 周利剑

11

吴晓宁

2

(1.中国石油管道研究中心;2.中国石油管道公司沈阳输油气分公司)

张华兵等.油气管道地震风险评价方法.油气储运,2010,29(1):15217.

摘要:从失效可能性和失效后果两个方面对管道地震风险评价的现状进行了总结,提出了新的计算方法和模型。通过计算管体应变超越管道允许应变的概率来获得地震引起管道失效的可能性,采用统计管道事故平均失效后果的方法进行后果分析,并通过计算获得了某输油管道沿线地震风险分布的量化值。该方法可用于指导管道抗震设计和管道运行期间的风险管理。 主题词:油气管道;地震;风险评价;失效概率;失效后果

事故后降低影响的方法。2.1失效可能性分析

目前地震引起管道失效可能性的计算方法为基于经验的统计法,金康锡等人计公式,提出如下经验公式:

[3]

1地震对管道的破坏形式

影响长输油气管道完整性的因素(又称风险因素)有多种分类方法,目前多采用文献[1]进行分类。文献[1]将土体移动作为一类风险因素,/5.120汶川大地震发生以前,管道设计者和管理者以往关注较多的是由于滑坡、泥石流等地质灾害引起的土体移动,而今地震引起的土体移动也倍受关注。地震对管道产生破坏的原因有两类:一类是强地面运动;另一类是地面的永久变形,例如断层运动、砂土液化、滑坡等引起的场地破坏,其中对管道影响最大的是断层引起的地表破裂。断层对管道的影响段很短,突发错动影响带宽度一般在100m左右,在长输管道上基本以/点0看待,而分析断层错动对管道的影响,尚需工程地质勘察确定断层与管道夹角、断层位移等参数,比较复杂。由于管道地震风险评价更多地关注管道沿线区域性的地震风险,因此将研究重点放在第一类影响上,即地震波在土壤中传播,引起土壤变形,夹裹管道产生过大变形而损坏的风险。

[2]

基于前人的经验统

(1)

Rf=0.00239K1VPG

式中:Rf为震害率,每公里内管道的受破坏次数,次/km;VPG为地震动有效峰值速度,cm/s;K1为各类影响因素的调整系数,取0.5~1.0。

地震引起管道的失效带有极强的随机性,与管道穿过的地区、管道周围土壤的状况和管道本身的抗震能力等因素有关,采用式(1)虽然可以满足粗略的估算需求,但与评价管道及其周围环境的关联性不强。

按照国家防震减灾法,长输管道工程建设项目在可行性研究阶段必须进行专项评价,其中包括地震安全性评价。在专项评价中,通常要对地震波引起的管道应变进行校核验算,但只是定性给出管道是否安全,究竟安全度多高,即失效可能性到底量化为多大,并未给出。

为了量化失效可能性,采用估算地震引起的应变超越管道容许应变的方法。管道失效概率f的计算公式可表示为:

t]v)>Emax]f=PsP[min([Ec]v,[E

[4]

2管道地震风险评价

管道风险评价的两个核心环节是失效可能性分析和失效后果分析。管道管理者对失效可能性的分

析关注较多,希望通过失效可能性分析寻求减少事故发生的方法,而不是希望通过后果分析寻求发生

(2)

式中:Ps为地震发生的概率;P为事件发生的概率;

t]v为管道容许拉[Ec]v为管道容许压缩应变率;[E

伸应变率;Emax为地震引起的管道应变率。

作者简介:张华兵,工程师,1981年生,2006年硕士毕业于中国地质大学(北京)安全技术与工程专业,主要从事油气管道完整性管理与风险评

价技术研究工作。电话:031622073049。E2mail:zhanghuabing@petrochina.com.cn

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