摘要：油气管道完整性管理及其技术近年来发展迅速，随着计算机、信息、管理等学科的发展，管道完整性管理技术也在不断发生着新的变化，具有与IT技术和决策理论相融合的发展趋势。文章在阐述油气管道完整性管理基本理念的基础上，总结了国内外完整性管理及其技术的研究进展，并结合国内外相关技术成果，分析了基础数据库技术、地理信息系统（GIS）技术、高精度检测技术等对于管道完整性管理技术发展的重要性。
关键词：管道；完整性管理；发展趋势
一、概述
油气管道运输是我国五大运输网络之一，现有油气长输管道3万余公里，油田集输管网10万余公里。随着社会的发展，油气需求量与日俱增，必然要求铺设更多的油气管道。众所周知，油气输送管道造价很高、穿越地域广阔、涉及的地域类型复杂，一旦发生爆裂破坏，就会造成人员伤亡、环境污染和油气输送中断等恶性事故，随着科技的不断发展，管道完整性管理技术已经成为全球管道技术发展的重要手段。
管道的完整性管理不仅仅是一个技术问题，更重要的是可以持续不断的提高整体管理水平，管道达到设计寿命后还能继续使用多少年，“管道的延寿管理——完整性管理”成为当今世界管道追求效益最大化、安全平稳运行的重要手段。
二、管道完整性管理相关理念
（一）完整性管理的定义
管道完整性管理，是为了保持管道功能完好、结构无缺损而进行的各项管理活动，是指管道始终处于完全可靠的服役状态。其内涵包括3个方面：
（1）管道在物理上和功能上是完整的；（2）管道始终处于受控状态；（3）管道运营商已经并仍将不断采取措施防止失效事故发生。
管道完整性管理是对影响管道完整性的各种潜在因素进行综合的、一体化的管理，从而将管道运营的风险水平控制在合理的、可接受的范围内，通过监测、检测、检验等各种方式，获取与专业管理相结合的管道完整性的信息，对可能使管道失效的主要威胁因素进行检测、检验，据此对管道的适应性进行评估，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。
（二）管道完整性管理的原则
（1）在设计、建设和运行新管道系统时，应融入管道完整性管理的理念和做法。（2）结合管道的特点，进行动态的完整性管理。（3）建立管道完整性管理机构，制定管理流程，并辅以必要的手段。（4）对所有与管道完整性管理有关的信息进行分析整合。（5）必须持续不断地对管道进行完整性管理。（6）在管道完整性管理过程中不断采用各种新技术。管道完整性管理是一个与时俱进的连续过程。
管道的失效模式是一种时间依赖的模式，腐蚀、老化、疲劳、自然灾害、机械损伤等都能够引起管道失效，必须持续不断地对管道进行风险分析、检测、完整性评价、维修及人员培训等完整性管理。
三、管道完整性管理的应用进展
（一）国外进展
1.HSE管理体系。HSE管理体系（健康、安全与环境管理体系）已经成为国际石油界现行通用的管理惯例和共同遵守的管理规则，也成为石油公司进人国际市场的准入证。该体系最早是由石油工业国际勘探开发组织（OGP）提出，于1974年组织专题开发和研究的，把健康、安全与环境管理作为一个整体系统进行管理的一种管理体系。
HSE管理体系体现了以人为本、持续改进的科学管理思想。在国际社会和国际大石油公司共同努力和推动下，逐步发展成为被国际石油界广泛推崇和共同执行的一种国际管理规则。
2.管道完整性管理（PIM）.管道安全问题由来已久，一直是全球管道管理者关注的问题。如何才能实现油气管道的长治久安？这无疑是全球管道运输领域面临的共同难题。20世纪70年代，美国为了消除隐患、预防事故，最早开始实施风险管理，后来被称之为完整性管理。
美国国会于2002年11月通过了专门的H.R.3609号《关于增进管道安全性的法案》，2002年12月27日布什总统签署生效，H.R.3609号法案第14章中要求管道公司在高风险地区（HCA）实施管道完整性管理，美国运输部制定了在管道高后果区实施管道完整性管理。
3.资产完整性管理（AIM）.资产完整性管理是在管道干线完整性管理逐渐成熟的基础上扩展起来的，除包括干线管道完整性管理以外，又把所有输送设施和附属设施的管理纳入到完整性管理之中，该部分又被称为场站完整性管理。
世界各大管道公司，开展干线管道完整性管理同时，又将设施的完整性纳入到管理范畴。2003年以Shell为代表的国外大型石油公司，将石油企业的完整性管理通称为资产完整性管理（AssetlntegrityManagement）.其中又分为管道完整性管理、设施完整性管理、海洋平台的结构完整性管理和井场完整性管理4个部分。
（二）我国完整性管理的进展
我国油气管道的安全评价与完整性管理开始于1998年，主要应用在输油管道上。中国石油管道公司管道科技研究中心做了一定的基础工作，建立了管道完整性管理体系和管道基础数据库，确定了完整性数据库的APDM模型，实现了管道数据与管道地理信息系统的有机结合，建立了缺陷评价系统，开发了风险评价和管理系统，并在蘭成渝管道上初步应用，同时完成了秦京输油管道风险评估工作，成立了管道完整性管理专门机构，促进了管道完整性管理的发展。
国内管道企业借鉴国外管道完整性管理经验，结合国内管道管理的实际情况与特点，简介明了的将管道完整性管理分为六个环节：数据收集、高后果区识别、风险评价、完整性评价、维修维护和效能评价。此外为保证6个环节的正常实施，还需要系统的支持技术、一套与管理体系结合的体系文件及标准规范和管道完整性管理数据库及基于数据库搭建的系统平台，如图1所示。
目前国内最大的管道公司编制了系列企业标准Q/SY1180《管道完整性管理规范》，是国内首套对管道完整性管理的各个环节进行了详细规定、给出了具体可操作的方法的标准。此外将管道完整性管理体系与现有的HSE体系进行了结合，建立了管道完整性管理数据库，开发了完整性管理信息平台。
四、管道完整性管理技术进展
近年来，随着计算机、信息、管理等学科的发展，油气管道完整性管理技术也在不断发生着新的变化，突出表现为具有与IT技术和决策理论相融合的发展趋势。当前，基础数据库技术、地理信息系统（GIS）技术、高精度检测技术、多目标决策技术等都已成为油气管道完整性管理技术应用的热点。随着这些新兴技术的不断融入，油气管道完整性管理技术正朝着多目标可视化决策的方向发展。
（一）数据库管理技术
数据库和GIS技术是数字化管理的基础和核心技术，也是管道完整性管理的基础平台。发展管道数字化技术，构建便于实施完整性管理的数据平台，就必须统一规划和利用现代互联网、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）以及监控与数据采集系统（SCADA）等自动化管理技术，使它们在油气管道的在线检漏、优化运行和完整性管理中有机地结合起来，而这些都需要海量的油气管道基础数据。油气管道基础数据库的建立是油气管道数字化的前提。许多研究人员已经对构建油气管道数据库的重要性及意义进行了阐述。
通过编撰管道完整性数据字典，明确管道完整性数据应包含的内容和格式，能够准确地对管道数据模型对象、属性及其逻辑关系作出详细说明，为管道完整性管理数据库建设提供基础条件。基于数据模型，充分考虑石油管道特点、管理特点和实际需求，将传统地理信息系統融入完整性管理数据库，建成具有国际先进水平的管道完整性管理数据库。
（二）HCAS识别技术
高后果区是指如果管道发生泄漏或断裂等事故，会对公众安全、财产、环境、社会等造巨大损失的区域，随着人口和环境资源的变化，高后果区的地理位置和范围也会随着改变。经过管线与周边环境的相对位置、管线易产生打孔盗油点情况进行分析，研究形成了《管道高后果区评价准则和评分细则》，其可视化展示如图2所示。
（三）GIS技术
利用GIS技术对油气管道安全运行进行管理，具有实用性强、操作简单、投资小等优点，同时它具有集系统性、适用性、兼容性为一体的优势，可以便捷、可靠、安全地对油气管道沿线情况进行动态数据管理。基于GIS技术的数字管道安全管理系统因其实现了管道设施、沿线环境、地质条件、经济、社会、文化等各方面信息在三维地理坐标上的有机整合，可及时准确地针对某个点的数据信息进行反映，目前已逐渐成为有效提高油气管道完整性管理的辅助决策支持工具。
信息可视化系统利用先进的GIS技术，实现图形与数据的结合，以数据可视化的方式，提供一种全新决策支持方法。国内相关研究人员也对此做了一些有益的探索，如任常兴等研究了用GIS技术为危险化学品运输车辆提供导航、为监控中心确定车辆位置提供电子地图；单承戈研究了决策支持系统问题模型的可视化构造方法；黄金才等人研究了决策支持系统可视化快速集成环境问题；而邓雄等人开发了针对油气水管网的可视化管理系统。
（四）管道风险评价技术
根据风险结果的量化程度，风险评价可以分为定性、半定量、定量3种。定性的风险评价以专家评分法为代表，通过对管道参数和管道沿线属性情况进行分析，对管道的风险情况作出判断；半定量风险评价以指数法为代表，通过对管道各种属性的不同情况分别赋予分值，计算管道的总分值，从而得出管道的风险情况，通过比较不同管道或不同管段的相对风险而给出风险排序；定量风险评价以概率风险评价法为代表，通过分析各种管道事故发生的概率与后果，定量评判管道风险的大小。
定性、半定量、定量风险评价各有其特点，适用于不同的场合。定性方法操作比较简便，适用于数据较少、要求快速得出评价结果的情况，常用于对管道进行初步风险评价；半定量风险评价方法适用于数据基础较好的情况，常用于对管道进行全面评价；定量风险评价方法适用于数据基础较好并有大量失效统计数据的情况，常用于对重点管段和特殊地段的风险评价。
（五）高精度检测技术
高精度检测技术是管道完整性管理技术中极为重要的一部分，包括高精度油气管道探伤、缺陷及泄露检测技术等，为确定管道的腐蚀、缺陷程度，为管道运行、维护、安全评价提供科学依据。
资料数据的准确度及完整度会影响到完整性管理的科学性、准确性和有效性。只有重视资料及数据的积累，建立先进的信息管理系统，才能为油气管道完整性管理提供准确的基础数据。通常，实施完整性管理程序所需的数据可以通过油气管道运营公司和其他部门在设计和施工档案、运行和维修记录中获得，然而这些数据不能完全满足油气管道完整性管理的需要，还需要通过现场采集的方式来获取其他数据。
（六）多目标决策技术
在进行决策时，必须选择衡量方案好坏的标准、准则或目标，通常人们以多个准则或目标衡量选择方案的优劣。这种根据多个准则或目标的判断与选择就是多目标决策。
与单目标决策相比，多目标决策主要有两个比较难解决的问题：一是多个目标之间不能公断，即各目标的量纲不同，各目标不能直接比较优劣，这为方案的综合评价带来了困难；二是多个目标往往是相互矛盾的，不存在通常意义上的最优解，而决策者只能在非劣解集中选择一个偏好解。
五、管道完整性的发展趋势
针对管道完整性存在的各种盲区，比如管理要素侧重于资产的管理，管理要素单一，管理的领域受到制约等等问题，董邵华提出了在坚定实施完整性管理的基础上，集成目前已有的技术，逐渐发展到空间与时间相结合的管道四维管理模式。
管道四维管理的实施是在管道完整性管理成熟应用的基础上，将思想、组织、管理者、技术、方法固化在一个系统平台上，将IT/3S技术与管道完整性管理、设备管理、安全管理、生产管理、应急管理、技术管理、培训管理、质量管理等有序集成，形成多个系统共享一个数据库，并将完整性评价和决策支持作为智化管理的手段，形成专家诊断支持系统。
管道四维管理是对思想、方法、技术、组织、管理者通过信息技术平台整合，达到提高工作效率、智能化管理、减少事故发生的目的。管道四维管理是管道完整性管理发展的必然阶段，是未来管道管理的必然趋势，管道完整性管理发展的高级阶段，是在管道管理深厚基础上逐步形成的。
六、结语
管道完整性管理包括油气管道的GIS和数据库、风险评价、基于风险检测、适用性评价、管道地质灾害评估、管道维护决策及应急响应等部分，通过这些关键技术不仅能大大减少管线事故发生率，而且可避免不必要和无计划的管道维修和更换，从而获得巨大经济效益和社会效益。
要全面学习和掌握国际管道完整性管理的理念，借鉴其管理方法。继续加强管道完整性管理的标准、法规、操作规程与国际接轨。借鉴国际管道公司的做法，進一步细化完整性管理各方面的工作，进一步加强信息技术与完整性管理的结合，加快数据信息的传递，提高工作效率。加大管道完整性管理的培训力度，包括对从事管道风险评价和完整性管理专业人员技能的培训，以及对完整性管理的认识和实施方法的培训，加快地理信息技术GIS的建设，为完整性管理的实施搭建基础平台。
参考文献
[ 1 ]黄志潜．管道完整性与管理[ J ].焊管，2004(2).
[ 2 ]董邵华，杨祖佩．全球油气管道完整性技术与管理的最新进展[ J ].油气储运，2007(2)
[ 3 ]黄绍华．管道完整性技术与管理[ M ]北京：中国石化出版社，2007:5-10.
[ 4 ]董绍华．管道完整性技术与管理实践[ A ].2005年中国管道安全与高层管理国际研讨会论文集[ C ].北京，2005.
[ 5 ]田新时．管理决策的理论与实践[ M ].武汉：华中理工大学出版社，1994.
[ 6 ]姚安林，刘艳华，李又绿，等国内外油气管道完整性管理技术比对研究[ J ].石油工业技术监督，2008(3):5-12.
