DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-51648-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42092120
تاريخ النشر: 2026-05-06
المؤلف: Xuefeng Chen وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحليل المخاطر والسلامة
نظرة عامة
تبحث ورقة البحث في الأسباب الرئيسية لحوادث أنابيب النفط والغاز باستخدام طريقة محسنة لتقنية ترتيب التفضيل بناءً على التشابه مع الحل المثالي (TOPSIS). تبدأ الدراسة ببناء شبكة سببية استنادًا إلى نظرية الشبكات المعقدة، مما يسهل تحديد العوامل الرئيسية التي تسهم في الحوادث. من خلال تحليل أهمية العقد المختلفة داخل هذه الشبكة، يقوم المؤلفون بتحويل تحديد الأسباب الرئيسية إلى إطار اتخاذ قرار متعدد الخصائص. تعالج هذه الطريقة الارتباطات الكبيرة بين مؤشرات أهمية العقد، مما يعزز عملية اتخاذ القرار بشأن الوقاية من الحوادث.
تكشف النتائج أن الأسباب الرئيسية لحوادث أنابيب النفط والغاز تشمل الفشل في الطبقة الواقية الداخلية، والأضرار التي تلحق بالطبقة الواقية الخارجية، والصيانة اليومية غير الكافية، والعمليات غير الصحيحة، وعيوب البناء من قبل أطراف ثالثة. تطبق الدراسة الطريقة المقترحة على حالة في وسط الصين، مما يؤدي إلى تدابير سلامة مستهدفة تهدف إلى التخفيف من هذه المخاطر المحددة. بشكل عام، توفر هذه البحث أساسًا قيمًا لاتخاذ القرار في إدارة السلامة في قطاع أنابيب النفط والغاز، مع التأكيد على الحاجة إلى تحليل منهجي واستراتيجيات وقائية لتقليل حدوث الحوادث.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على تزايد حوادث الحوادث في أنابيب النفط والغاز بسبب عوامل مختلفة مثل التآكل، وعيوب التصميم، وأخطاء التشغيل، والأضرار التي تلحقها أطراف ثالثة، والكوارث الطبيعية. للتخفيف من هذه المخاطر، تم تطوير العديد من طرق تحليل أسباب الحوادث، مع التركيز على فهم العلاقات بين فشل الأنابيب وأسبابها الأساسية. تشمل المنهجيات البارزة نموذج الدورة السببية من تأليف لين وتشين، والتجميع باستخدام K-means من تأليف ليو وآخرين، ونمذجة المخاطر الديناميكية باستخدام الشبكات العشوائية من تأليف لي وآخرين، وتقنيات التداخل المتقدمة للبيانات من تأليف شياو وشياو. ومع ذلك، فإن الطرق الحالية تعالج في المقام الأول الأسباب المستقلة وغالبًا ما تتجاهل التداخلات بين الأحداث السببية، مما يقلل من فعاليتها في توفير استراتيجيات إدارة سلامة مستهدفة.
تقترح هذه الدراسة طريقة محسنة لتقنية ترتيب التفضيل بناءً على التشابه مع الحل المثالي (TOPSIS) لتحليل الأسباب الرئيسية لحوادث أنابيب النفط والغاز. تحول الطريقة المقترحة تقييم عقد الشبكة السببية إلى مشكلة اتخاذ قرار متعددة الخصائص، باستخدام مسافة مهلانوبس الموزونة لأخذ الارتباطات بين مؤشرات التقييم في الاعتبار. تهدف المنهجية إلى تعزيز إطار تحليل أسباب الحوادث الحالي، مما يمكّن استراتيجيات إدارة سلامة أكثر فعالية لعمليات الأنابيب. من خلال تطبيق هذه الطريقة المحسنة لـ TOPSIS، تسعى الدراسة إلى سد الفجوات في التحليلات الحالية وتوفير فهم شامل للعوامل التي تسهم في حوادث الأنابيب.
نقاش
في هذا القسم، يناقش البحث تحليل الأسباب وراء حوادث أنابيب النفط والغاز، باستخدام قواعد بيانات مختلفة مثل إدارة سلامة الأنابيب والمواد الخطرة (PHMSA)، ومجموعة حوادث الغاز الأوروبية (EGIG)، واللجنة الوطنية للطاقة في كندا (NEB). تحدد قاعدة بيانات PHMSA سبع فئات رئيسية من الفشل، حيث يعتبر فشل المواد/اللحام هو السبب الأكثر شيوعًا، يليه التآكل وأضرار الحفر. في المقابل، تبرز قاعدة بيانات EGIG التدخل الخارجي كسبب رئيسي، بينما تقدم قاعدة بيانات NEB فئة “أسباب مركبة”، مما يعكس الطبيعة متعددة العوامل لهذه الحوادث.
تشدد الدراسة على ضرورة إنشاء قاعدة بيانات موحدة للحوادث لفهم أفضل والتخفيف من حوادث الأنابيب، خاصة في البلدان التي لا يزال فيها قطاع النفط والغاز يتطور. من خلال تطبيق نظرية الشبكات المعقدة، يقوم المؤلفون ببناء شبكة سببية لحوادث أنابيب النفط والغاز، وتحليل العلاقات والتأثيرات بين الأحداث السببية المختلفة. تستخدم الدراسة طرق اتخاذ القرار متعددة الخصائص، وبشكل خاص نهج TOPSIS المحسن، لتقييم أهمية الأسباب المختلفة، مما يؤدي في النهاية إلى تحديد عوامل حاسمة مثل فشل الطبقة الواقية الداخلية وإدارة الصيانة غير الكافية. تؤكد النتائج على الحاجة إلى تدابير وقائية مستهدفة، بما في ذلك تعزيز عمليات التفتيش على السلامة ومبادرات التوعية العامة، لتقليل تكرار وتأثير حوادث الأنابيب.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-51648-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42092120
Publication Date: 2026-05-06
Author(s): Xuefeng Chen et al.
Primary Topic: Risk and Safety Analysis
Overview
The research paper investigates the primary causes of oil and gas pipeline accidents using an improved Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) method. The study begins by constructing a causal network based on complex network theory, which facilitates the identification of key factors contributing to accidents. By analyzing the importance of various nodes within this network, the authors transform the identification of main causes into a multi-attribute decision-making framework. This approach addresses the significant correlations among node importance indicators, enhancing the decision-making process regarding accident prevention.
The findings reveal that the leading causes of oil and gas pipeline accidents include failures in the inner protective layer, damage to the outer protective layer, inadequate daily maintenance, improper operations, and third-party construction defects. The study applies the proposed method to a case in central China, resulting in targeted safety measures aimed at mitigating these identified risks. Overall, this research provides a valuable decision-making basis for safety management in the oil and gas pipeline sector, emphasizing the need for systematic analysis and preventive strategies to reduce the occurrence of accidents.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the increasing incidence of accidents in oil and gas pipelines due to various factors such as corrosion, design flaws, operational errors, third-party damage, and natural disasters. To mitigate these risks, numerous accident cause analysis methods have been developed, focusing on understanding the relationships between pipeline failures and their underlying causes. Notable methodologies include the causal cycle model by Lin and Chien, K-means clustering by Liu et al., dynamic risk modeling using Stochastic Petri nets by Li et al., and advanced data interpolation techniques by Xiao and Xiong. However, existing methods primarily address independent causes and often overlook the interdependencies among causal events, which diminishes their effectiveness in providing targeted safety management strategies.
This study proposes an improved Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) method to analyze the main causes of oil and gas pipeline accidents. The proposed approach transforms the evaluation of causal network nodes into a multi-attribute decision-making problem, utilizing weighted Mahalanobis distance to account for correlations among evaluation indicators. The methodology aims to enhance the current accident cause analysis framework, thereby enabling more effective safety management strategies for pipeline operations. By applying this improved TOPSIS method, the research seeks to fill the gaps in existing analyses and provide a comprehensive understanding of the factors contributing to pipeline accidents.
Discussion
In this section, the research discusses the analysis of causes behind oil and gas pipeline accidents, utilizing various databases such as the Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA), European Gas Incident Group (EGIG), and Canada’s National Energy Commission (NEB). The PHMSA database identifies seven primary categories of failure, with material/welding failure being the most prevalent cause, followed by corrosion and excavation damage. In contrast, the EGIG database highlights external interference as the leading cause, while the NEB database introduces a “combination causes” category, reflecting the multifactorial nature of these incidents.
The study emphasizes the necessity of establishing a unified accident database to better understand and mitigate pipeline accidents, particularly in countries where the oil and gas industry is still developing. By applying complex network theory, the authors construct a causal network of oil and gas pipeline accidents, analyzing the relationships and influences among various causal events. The research employs multi-attribute decision-making methods, specifically an improved TOPSIS approach, to evaluate the importance of different causes, ultimately identifying critical factors such as inner protective layer failure and inadequate maintenance management. The findings underscore the need for targeted preventive measures, including enhanced safety inspections and public awareness initiatives, to reduce the frequency and impact of pipeline accidents.