摘要：油氣管道完整性管理及其技術近年來發展迅速，隨著計算機、信息、管理等學科的發展，管道完整性管理技術也在不斷發生著新的變化，具有與IT技術和決策理論相融合的發展趨勢。文章在闡述油氣管道完整性管理基本理念的基礎上，總結了國內外完整性管理及其技術的研究進展，并結合國內外相關技術成果，分析了基礎數據庫技術、地理信息系統（GIS）技術、高精度檢測技術等對于管道完整性管理技術發展的重要性。
關鍵詞：管道；完整性管理；發展趨勢
一、概述
油氣管道運輸是我國五大運輸網絡之一，現有油氣長輸管道3萬余公里，油田集輸管網10萬余公里。隨著社會的發展，油氣需求量與日俱增，必然要求鋪設更多的油氣管道。眾所周知，油氣輸送管道造價很高、穿越地域廣闊、涉及的地域類型復雜，一旦發生爆裂破壞，就會造成人員傷亡、環境污染和油氣輸送中斷等惡性事故，隨著科技的不斷發展，管道完整性管理技術已經成為全球管道技術發展的重要手段。
管道的完整性管理不僅僅是一個技術問題，更重要的是可以持續不斷的提高整體管理水平，管道達到設計壽命后還能繼續使用多少年，“管道的延壽管理——完整性管理”成為當今世界管道追求效益最大化、安全平穩運行的重要手段。
二、管道完整性管理相關理念
（一）完整性管理的定義
管道完整性管理，是為了保持管道功能完好、結構無缺損而進行的各項管理活動，是指管道始終處于完全可靠的服役狀態。其內涵包括3個方面：
（1）管道在物理上和功能上是完整的；（2）管道始終處于受控狀態；（3）管道運營商已經并仍將不斷采取措施防止失效事故發生。
管道完整性管理是對影響管道完整性的各種潛在因素進行綜合的、一體化的管理，從而將管道運營的風險水平控制在合理的、可接受的范圍內，通過監測、檢測、檢驗等各種方式，獲取與專業管理相結合的管道完整性的信息，對可能使管道失效的主要威脅因素進行檢測、檢驗，據此對管道的適應性進行評估，最終達到持續改進、減少和預防管道事故發生、經濟合理地保證管道安全運行的目的。
（二）管道完整性管理的原則
（1）在設計、建設和運行新管道系統時，應融入管道完整性管理的理念和做法。（2）結合管道的特點，進行動態的完整性管理。（3）建立管道完整性管理機構，制定管理流程，并輔以必要的手段。（4）對所有與管道完整性管理有關的信息進行分析整合。（5）必須持續不斷地對管道進行完整性管理。（6）在管道完整性管理過程中不斷采用各種新技術。管道完整性管理是一個與時俱進的連續過程。
管道的失效模式是一種時間依賴的模式，腐蝕、老化、疲勞、自然災害、機械損傷等都能夠引起管道失效，必須持續不斷地對管道進行風險分析、檢測、完整性評價、維修及人員培訓等完整性管理。
三、管道完整性管理的應用進展
（一）國外進展
1.HSE管理體系。HSE管理體系（健康、安全與環境管理體系）已經成為國際石油界現行通用的管理慣例和共同遵守的管理規則，也成為石油公司進人國際市場的準入證。該體系最早是由石油工業國際勘探開發組織（OGP）提出，于1974年組織專題開發和研究的，把健康、安全與環境管理作為一個整體系統進行管理的一種管理體系。
HSE管理體系體現了以人為本、持續改進的科學管理思想。在國際社會和國際大石油公司共同努力和推動下，逐步發展成為被國際石油界廣泛推崇和共同執行的一種國際管理規則。
2.管道完整性管理（PIM）.管道安全問題由來已久，一直是全球管道管理者關注的問題。如何才能實現油氣管道的長治久安？這無疑是全球管道運輸領域面臨的共同難題。20世紀70年代，美國為了消除隱患、預防事故，最早開始實施風險管理，后來被稱之為完整性管理。
美國國會于2002年11月通過了專門的H.R.3609號《關于增進管道安全性的法案》，2002年12月27日布什總統簽署生效，H.R.3609號法案第14章中要求管道公司在高風險地區（HCA）實施管道完整性管理，美國運輸部制定了在管道高后果區實施管道完整性管理。
3.資產完整性管理（AIM）.資產完整性管理是在管道干線完整性管理逐漸成熟的基礎上擴展起來的，除包括干線管道完整性管理以外，又把所有輸送設施和附屬設施的管理納入到完整性管理之中，該部分又被稱為場站完整性管理。
世界各大管道公司，開展干線管道完整性管理同時，又將設施的完整性納入到管理范疇。2003年以Shell為代表的國外大型石油公司，將石油企業的完整性管理通稱為資產完整性管理（AssetlntegrityManagement）.其中又分為管道完整性管理、設施完整性管理、海洋平臺的結構完整性管理和井場完整性管理4個部分。
（二）我國完整性管理的進展
我國油氣管道的安全評價與完整性管理開始于1998年，主要應用在輸油管道上。中國石油管道公司管道科技研究中心做了一定的基礎工作，建立了管道完整性管理體系和管道基礎數據庫，確定了完整性數據庫的APDM模型，實現了管道數據與管道地理信息系統的有機結合，建立了缺陷評價系統，開發了風險評價和管理系統，并在蘭成渝管道上初步應用，同時完成了秦京輸油管道風險評估工作，成立了管道完整性管理專門機構，促進了管道完整性管理的發展。
國內管道企業借鑒國外管道完整性管理經驗，結合國內管道管理的實際情況與特點，簡介明了的將管道完整性管理分為六個環節：數據收集、高后果區識別、風險評價、完整性評價、維修維護和效能評價。此外為保證6個環節的正常實施，還需要系統的支持技術、一套與管理體系結合的體系文件及標準規范和管道完整性管理數據庫及基于數據庫搭建的系統平臺，如圖1所示。
目前國內最大的管道公司編制了系列企業標準Q/SY1180《管道完整性管理規范》，是國內首套對管道完整性管理的各個環節進行了詳細規定、給出了具體可操作的方法的標準。此外將管道完整性管理體系與現有的HSE體系進行了結合，建立了管道完整性管理數據庫，開發了完整性管理信息平臺。
四、管道完整性管理技術進展
近年來，隨著計算機、信息、管理等學科的發展，油氣管道完整性管理技術也在不斷發生著新的變化，突出表現為具有與IT技術和決策理論相融合的發展趨勢。當前，基礎數據庫技術、地理信息系統（GIS）技術、高精度檢測技術、多目標決策技術等都已成為油氣管道完整性管理技術應用的熱點。隨著這些新興技術的不斷融入，油氣管道完整性管理技術正朝著多目標可視化決策的方向發展。
（一）數據庫管理技術
數據庫和GIS技術是數字化管理的基礎和核心技術，也是管道完整性管理的基礎平臺。發展管道數字化技術，構建便于實施完整性管理的數據平臺，就必須統一規劃和利用現代互聯網、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）以及監控與數據采集系統（SCADA）等自動化管理技術，使它們在油氣管道的在線檢漏、優化運行和完整性管理中有機地結合起來，而這些都需要海量的油氣管道基礎數據。油氣管道基礎數據庫的建立是油氣管道數字化的前提。許多研究人員已經對構建油氣管道數據庫的重要性及意義進行了闡述。
通過編撰管道完整性數據字典，明確管道完整性數據應包含的內容和格式，能夠準確地對管道數據模型對象、屬性及其邏輯關系作出詳細說明，為管道完整性管理數據庫建設提供基礎條件。基于數據模型，充分考慮石油管道特點、管理特點和實際需求，將傳統地理信息系統融入完整性管理數據庫，建成具有國際先進水平的管道完整性管理數據庫。
（二）HCAS識別技術
高后果區是指如果管道發生泄漏或斷裂等事故，會對公眾安全、財產、環境、社會等造巨大損失的區域，隨著人口和環境資源的變化，高后果區的地理位置和范圍也會隨著改變。經過管線與周邊環境的相對位置、管線易產生打孔盜油點情況進行分析，研究形成了《管道高后果區評價準則和評分細則》，其可視化展示如圖2所示。
（三）GIS技術
利用GIS技術對油氣管道安全運行進行管理，具有實用性強、操作簡單、投資小等優點，同時它具有集系統性、適用性、兼容性為一體的優勢，可以便捷、可靠、安全地對油氣管道沿線情況進行動態數據管理。基于GIS技術的數字管道安全管理系統因其實現了管道設施、沿線環境、地質條件、經濟、社會、文化等各方面信息在三維地理坐標上的有機整合，可及時準確地針對某個點的數據信息進行反映，目前已逐漸成為有效提高油氣管道完整性管理的輔助決策支持工具。
信息可視化系統利用先進的GIS技術，實現圖形與數據的結合，以數據可視化的方式，提供一種全新決策支持方法。國內相關研究人員也對此做了一些有益的探索，如任常興等研究了用GIS技術為危險化學品運輸車輛提供導航、為監控中心確定車輛位置提供電子地圖；單承戈研究了決策支持系統問題模型的可視化構造方法；黃金才等人研究了決策支持系統可視化快速集成環境問題；而鄧雄等人開發了針對油氣水管網的可視化管理系統。
（四）管道風險評價技術
根據風險結果的量化程度，風險評價可以分為定性、半定量、定量3種。定性的風險評價以專家評分法為代表，通過對管道參數和管道沿線屬性情況進行分析，對管道的風險情況作出判斷；半定量風險評價以指數法為代表，通過對管道各種屬性的不同情況分別賦予分值，計算管道的總分值，從而得出管道的風險情況，通過比較不同管道或不同管段的相對風險而給出風險排序；定量風險評價以概率風險評價法為代表，通過分析各種管道事故發生的概率與后果，定量評判管道風險的大小。
定性、半定量、定量風險評價各有其特點，適用于不同的場合。定性方法操作比較簡便，適用于數據較少、要求快速得出評價結果的情況，常用于對管道進行初步風險評價；半定量風險評價方法適用于數據基礎較好的情況，常用于對管道進行全面評價；定量風險評價方法適用于數據基礎較好并有大量失效統計數據的情況，常用于對重點管段和特殊地段的風險評價。
（五）高精度檢測技術
高精度檢測技術是管道完整性管理技術中極為重要的一部分，包括高精度油氣管道探傷、缺陷及泄露檢測技術等，為確定管道的腐蝕、缺陷程度，為管道運行、維護、安全評價提供科學依據。
資料數據的準確度及完整度會影響到完整性管理的科學性、準確性和有效性。只有重視資料及數據的積累，建立先進的信息管理系統，才能為油氣管道完整性管理提供準確的基礎數據。通常，實施完整性管理程序所需的數據可以通過油氣管道運營公司和其他部門在設計和施工檔案、運行和維修記錄中獲得，然而這些數據不能完全滿足油氣管道完整性管理的需要，還需要通過現場采集的方式來獲取其他數據。
（六）多目標決策技術
在進行決策時，必須選擇衡量方案好壞的標準、準則或目標，通常人們以多個準則或目標衡量選擇方案的優劣。這種根據多個準則或目標的判斷與選擇就是多目標決策。
與單目標決策相比，多目標決策主要有兩個比較難解決的問題：一是多個目標之間不能公斷，即各目標的量綱不同，各目標不能直接比較優劣，這為方案的綜合評價帶來了困難；二是多個目標往往是相互矛盾的，不存在通常意義上的最優解，而決策者只能在非劣解集中選擇一個偏好解。
五、管道完整性的發展趨勢
針對管道完整性存在的各種盲區，比如管理要素側重于資產的管理，管理要素單一，管理的領域受到制約等等問題，董邵華提出了在堅定實施完整性管理的基礎上，集成目前已有的技術，逐漸發展到空間與時間相結合的管道四維管理模式。
管道四維管理的實施是在管道完整性管理成熟應用的基礎上，將思想、組織、管理者、技術、方法固化在一個系統平臺上，將IT/3S技術與管道完整性管理、設備管理、安全管理、生產管理、應急管理、技術管理、培訓管理、質量管理等有序集成，形成多個系統共享一個數據庫，并將完整性評價和決策支持作為智化管理的手段，形成專家診斷支持系統。
管道四維管理是對思想、方法、技術、組織、管理者通過信息技術平臺整合，達到提高工作效率、智能化管理、減少事故發生的目的。管道四維管理是管道完整性管理發展的必然階段，是未來管道管理的必然趨勢，管道完整性管理發展的高級階段，是在管道管理深厚基礎上逐步形成的。
六、結語
管道完整性管理包括油氣管道的GIS和數據庫、風險評價、基于風險檢測、適用性評價、管道地質災害評估、管道維護決策及應急響應等部分，通過這些關鍵技術不僅能大大減少管線事故發生率，而且可避免不必要和無計劃的管道維修和更換，從而獲得巨大經濟效益和社會效益。
要全面學習和掌握國際管道完整性管理的理念，借鑒其管理方法。繼續加強管道完整性管理的標準、法規、操作規程與國際接軌。借鑒國際管道公司的做法，進一步細化完整性管理各方面的工作，進一步加強信息技術與完整性管理的結合，加快數據信息的傳遞，提高工作效率。加大管道完整性管理的培訓力度，包括對從事管道風險評價和完整性管理專業人員技能的培訓，以及對完整性管理的認識和實施方法的培訓，加快地理信息技術GIS的建設，為完整性管理的實施搭建基礎平臺。
參考文獻
[ 1 ]黃志潛．管道完整性與管理[ J ].焊管，2004(2).
[ 2 ]董邵華，楊祖佩．全球油氣管道完整性技術與管理的最新進展[ J ].油氣儲運，2007(2)
[ 3 ]黃紹華．管道完整性技術與管理[ M ]北京：中國石化出版社，2007:5-10.
[ 4 ]董紹華．管道完整性技術與管理實踐[ A ].2005年中國管道安全與高層管理國際研討會論文集[ C ].北京，2005.
[ 5 ]田新時．管理決策的理論與實踐[ M ].武漢：華中理工大學出版社，1994.
[ 6 ]姚安林，劉艷華，李又綠，等國內外油氣管道完整性管理技術比對研究[ J ].石油工業技術監督，2008(3):5-12.
