基于Kent评分法的新奥LNG外输海底管道舟山段风险评价研究

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2025.03.007

摘要/Abstract

摘要：

风险评价是管道完整性管理的核心工作，也是实现风险预防管理的前提和基础。海底管道的服役条件苛刻，监测和维修难度大，事故后果严重。为了保障海底管道的安全运行，结合新奥LNG外输海底管道舟山段服役条件和运行特点，对其危险因素进行识别，并采用Kent评分法对其进行风险评价，得到了该LNG外输海底管道的相对风险值；根据相对风险值，对该LNG外输海底管道系统的风险管段进行了等级评定。结果表明，海底管道舟山段的相对风险值主要介于100~200，风险等级处于较低水平。同时，提出了针对海底管道舟山段的风险管理措施和建议。本研究可为建立基于风险级别的管理机制及保障海底管道的安全运行提供科学指导和参考依据。

关键词: Kent评分法, LNG外输海底管道, 风险评价

Abstract:

Risk evaluation is the core work of pipeline integrity management and the prerequisite and foundation for realizing risk prevention management. Zhoushan submarine pipeline has harsh service conditions, difficult monitoring and maintenance, and serious consequences of accidents. In order to ensure the safe operation of the submarine pipeline. Integrating the service conditions and operational characteristics of the Zhoushan section of the Xinao LNG submarine pipeline, this study first identifies risk factors through systematic hazard analysis. Subsequently, the modified Kent methodology is applied to quantify relative risk values. According to the size of the relative risk value, the risky pipeline sections of this LNG pipeline system were graded. The results show that the relative risk value of the Zhoushan section of the submarine pipeline is predominantly within the 100~200 range, and the risk rating is at a low level. Meanwhile, risk management measures and recommendations for Zhoushan submarine pipeline are proposed. These strategies are aimed at promoting the realization of a risk?level?based management mechanism, thus providing scientific guidance and reference bases for the safe operation of submarine pipelines.

Key words: Kent scoring method, LNG export submarine pipeline, Risk evaluatio

中图分类号:

TE88

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图/表 18

图1 钓梁-秀山-长白-马目段海底管道走向示意图

Fig.1 Diagram of the route of the underwater pipeline in the section of Diaoliang-Xiushan-Changbai-Mamu

表1 工艺运行操作参数

Table 1 Process operation parameters

参数	数值
入口压力/MPa	5.68
入口温度/℃	12.94
出口压力/MPa	5.65
出口温度/℃	17.51
输气量 $×$ 10^-4/（m³·h^-1）	43

表1 工艺运行操作参数

Table 1 Process operation parameters

参数	数值
入口压力/MPa	5.68
入口温度/℃	12.94
出口压力/MPa	5.65
出口温度/℃	17.51
输气量 $×$ 10^-4/（m³·h^-1）	43

表2 天然气管道输送的气质参数

Table 2 Gas quality parameters for natural gas pipeline transportation

组分	摩尔分数/%	组分	摩尔分数/%
CH₄	98.559 1	i⁃C₅H₁₂	0.020 0
C₂H₆	1.041 8	n⁃C₅H₁₂	0.000 9
C₃H₈	0.206 5	C₆H₁₄	0.000 7
i⁃C₄H₁₀	0.037 2	N₂	0.088 9
n⁃C₄H₁₀	0.044 9	CO₂	0
O₂	0

表3 天然气的物性参数

Table 3 Physical property parameters of natural gas

参数	数值
高位体积发热量/（MJ $⋅$ m^-3）	37.581 0
沃泊指数	50.048 0
真实气体密度/（kg $⋅$ m^-3）	0.679 1
水露点（6.19 MPa)/℃	-112.5

表3 天然气的物性参数

Table 3 Physical property parameters of natural gas

参数	数值
高位体积发热量/（MJ $⋅$ m^-3）	37.581 0
沃泊指数	50.048 0
真实气体密度/（kg $⋅$ m^-3）	0.679 1
水露点（6.19 MPa)/℃	-112.5

表4 路由附近海域各风向风速的平均值和最大值

Table 4 Average and maximum wind speeds of each wind direction in the sea area near the route

风向	风速/（m $⋅$ s^-1）		风向	风速/（m $⋅$ s^-1）
风向	平均值	最大值	风向	平均值	最大值
N	4.5	11.0	NE	4.8	14.0
NNE	4.7	14.0	ENE	4.9	15.5
E	5.0	16.0	ESE	4.5	6.8
SE	3.1	8.0	SSE	3.2	8.5
S	5.0	12.8	SSW	4.0	13.5
SW	1.8	9.0	WSW	2.7	10.3
W	4.5	12.5	WNW	6.0	17.2
NW	5.3	13.2	NNW	4.9	11.3

表4 路由附近海域各风向风速的平均值和最大值

Table 4 Average and maximum wind speeds of each wind direction in the sea area near the route

风向	风速/（m $⋅$ s^-1）		风向	风速/（m $⋅$ s^-1）
风向	平均值	最大值	风向	平均值	最大值
N	4.5	11.0	NE	4.8	14.0
NNE	4.7	14.0	ENE	4.9	15.5
E	5.0	16.0	ESE	4.5	6.8
SE	3.1	8.0	SSE	3.2	8.5
S	5.0	12.8	SSW	4.0	13.5
SW	1.8	9.0	WSW	2.7	10.3
W	4.5	12.5	WNW	6.0	17.2
NW	5.3	13.2	NNW	4.9	11.3

表5 观测站潮位、潮差统计

Table 5 Statistics of tidal level and tidal range at the observation station

观测站

最高潮

位/cm

最低潮

位/cm

最大潮

差/cm

平均潮

差/cm

表6 验潮站平均涨潮、平均落潮历时统计

Table 6 Statistics of average flood and ebb durations atthe tidal gauge station

验潮站	平均涨潮历时/min	平均落潮历时/min
沈家门	346	401
钓梁	356	391
镇海	383	364
岱山	352	395

表7 各土层地基土承载力的计算参数

Table 7 Calculation parameters of bearing capacity of soil in various soil layers

土层名称	Φ_cq/（°）	C_eq/kPa	E_s/MPa	f_ak/kPa
灰黄色淤泥	13.5	8.5	1.9	40
灰黄⁃灰色淤泥质黏性土	17.0	8.6	1.7	55

表8 路由海域水温

Table 8 Water temperature in the route sea area

区域	层次	最高值/℃	最低值/℃	平均值/℃
钓梁-秀山段	表层	9.6	9.3	9.5
	中层	9.6	9.2	9.4
	底层	9.5	9.2	9.4
秀山-长白段	表层	9.2	9.2	9.2
	中层	9.2	9.2	9.2
	底层	9.2	9.2	9.2
长白-马目段	表层	9.7	9.3	9.5
	中层	9.3	9.2	9.3
	底层	9.3	9.2	9.3

表9 路由海域泥温

Table 9 Mud temperature in the route sea area

区域	层次	最高值/℃	最低值/℃	平均值/℃
钓梁-秀山段	表层	10.0	9.3	9.7
钓梁-秀山段	底层	13.7	10.1	11.9
秀山-长白段	表层	10.4	9.5	9.9
秀山-长白段	底层	14.5	13.2	13.9
长白-马目段	表层	11.6	9.7	10.4
长白-马目段	底层	15.7	13.4	14.3

表10 风险因素权重赋值

Table 10 Weight assignment of risk factors

k	风险因素	f_k
1	第三方破坏	0.30
2	腐蚀和磨蚀	0.25
3	设计、制造与安装	0.10
4	误操作	0.10
5	自然灾害破坏	0.20
6	结构失效	0.05

表11 不同危害指数的分值

Table 11 Scores for different hazard indices

危害指数	评价指标	影响	分值
C₁	燃烧性	易燃易爆介质	2
		可燃介质	1
		非易燃易爆介质	0
C₂	反应性	化学反应剧烈	2
		化学反应一般	1
		化学反应缓慢	0
C₃	毒性	高浓度有毒物质	2
		低浓度有毒物质	1
		无毒	0
C₄	持久性	对环境造成长期危害	2
		对环境造成暂时危害	1
		无危害	0
C₅	10 min泄漏量	V_气体<10⁴ m³，V_液体<500 m³	4
		10⁴ m³≤V_气体<10⁵ m³， 500 m³≤V_液体<5 000 m³	3
		10⁵ m³≤V_气体<10⁶ m³， 5 000 m³≤V_液体<10⁴ m³	2
		V_气体≥10⁶ m³，V_液体≥10⁴ m³	1
C₆	海域重要程度	生态保护区	4
		重要航道和捕鱼区	3
		重要航道或捕鱼区	2
		其他影响	1

图2 风险评价指标体系示意图

Fig.2 Schematic diagram of the risk assessment index system

图3 五阶风险矩阵

Fig.3 Five?order risk matrix

表12 危险因素识别结果

Table 12 Identification results of risk factors

危险因素	识别结果	判断依据
设计错误	否	遵照标准进行设计，至今未发生因设计、制造和安装引起的事故
制造相关	否
安装相关	否
拖曳干扰	是	管道周边海运繁忙，存在船舶停靠、运输、捕鱼等活动，管道存在第三方破坏风险，但蓄意破坏、沉落物体砸损管道等的可能性较小
锚固	是
船舶撞击	是
丢弃的对象	否
破坏性物品	否
交通	否
其他机械冲击	否
内腐蚀	是	2021年检测结果：3段海底管道共检测出内部金属损失205处、外部金属损失3处，有腐蚀风险
外腐蚀	是
磨蚀	是
整体屈曲（暴露）	否	管道发生屈曲变形、扩口、静载荷超限、疲劳的可能性较小，但海床的稳定性对管道结构稳定性影响较大
整体屈曲（埋地）	否
端部膨胀	否
底部稳定性	是
静态过载	否
疲劳	否
程序不正确	否	管道操作规范完善，人员培训充分，管道自投入使用以来，未发生因人员操作失误导致管道损伤的事故
未执行程序	否
人为错误	否
内部保护系统相关	否
接口组件相关	否
极端天气	否	该海底管道在设计过程中考虑了自然环境的影响，且铺设在海床上或海泥内。因此，在自然灾害的影响中，极端天气、冰雪载荷、温度显著变化、洪水、闪电等的影响较小，但海床的移动可能造成管道悬空或产生较大变形
地震	否
滑坡	是
冰荷载	否
显著的温度变化	否
洪水	否
闪电	否

图4 舟山段海底管道的风险指数得分沿里程分布（a）钓梁-秀山段（b）秀山-长白段（c）长白-马目段

Fig.4 The risk index score of the submarine pipeline in Zhoushan section is distributed along the mileage

图5 舟山段海底管道的泄漏影响指数得分沿里程分布（a）钓梁-秀山段（b）秀山-长白段（c）长白-马目段

Fig.5 The leakage impact index score of the Zhoushan section of the submarine pipeline is distributed along the mileage

图6 舟山段海底管道的相对风险值（a）钓梁-秀山段（b）秀山-长白段（c）长白-马目段

Fig.6 Relative risk values of the submarine pipeline in the zhoushan section

参考文献 31

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