試論輸油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

陳鋒

摘要：輸油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用對(duì)提升輸油管道油氣運(yùn)輸穩(wěn)定性具有重要意義，同時(shí)切實(shí)保障輸油管道油氣運(yùn)輸系統(tǒng)的安全及規(guī)范化作業(yè)，以免輸油管道泄漏問(wèn)題的產(chǎn)生給油氣運(yùn)輸帶來(lái)巨大損失。輸油管道泄漏問(wèn)題的產(chǎn)生在管道油氣運(yùn)輸中無(wú)可避免，為有效對(duì)該問(wèn)題加以解決，要求技術(shù)人員能夠?qū)Χ喾N不同輸油管道檢測(cè)技術(shù)靈活運(yùn)用，并提高技術(shù)運(yùn)用實(shí)際效果，確?？稍谳斢凸艿腊l(fā)生大面積泄漏前對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題同時(shí)予以解決，以便為輸油管道系統(tǒng)的尤其運(yùn)輸提供有利保障，繼而推動(dòng)油氣管道運(yùn)輸系統(tǒng)的安全化及穩(wěn)定化發(fā)展與運(yùn)行。本文將以輸油管道檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀及多種輸油管道檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)展開(kāi)分析，同時(shí)根據(jù)東北地區(qū)某輸油管道泄漏檢測(cè)實(shí)例對(duì)相關(guān)檢測(cè)技運(yùn)用進(jìn)行深入探究，進(jìn)而為輸油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用提供理論知識(shí)方面的相關(guān)幫助。

關(guān)鍵詞：輸油管道 泄漏 檢測(cè)技術(shù) 應(yīng)用

近年來(lái)，應(yīng)市場(chǎng)資源供應(yīng)需求，我國(guó)輸油管道系統(tǒng)建設(shè)逐步趨于完善化發(fā)展，使各地區(qū)油氣資源使用便捷性有所提升，繼而成為城市化發(fā)展不可或缺的重要資源供應(yīng)系統(tǒng)之一。為進(jìn)一步提高輸油管道系統(tǒng)油氣運(yùn)輸安全性及穩(wěn)定性，對(duì)輸油管道泄漏問(wèn)題的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與解決至關(guān)重要，不僅可有效避免大范圍油氣泄漏事故的發(fā)生，同時(shí)是充分發(fā)揮油氣管道運(yùn)輸系統(tǒng)資源運(yùn)輸重要作用的有效途徑。

一、輸油管道泄漏檢測(cè)的研究現(xiàn)狀

管道輸送是我國(guó)五大運(yùn)輸方式之一，由于管道生命周期不長(zhǎng).時(shí)間長(zhǎng)了容易出現(xiàn)管道破裂、損壞、腐化的現(xiàn)象，導(dǎo)致管內(nèi)原油的泄露。如何改革輸油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)，防止原油在運(yùn)輸過(guò)程中泄露，已經(jīng)成為各企業(yè)越來(lái)越重視的問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)在對(duì)檢測(cè)硬件進(jìn)行了改革和創(chuàng)新，提出了檢漏電纜法、油檢測(cè)元件法等檢測(cè)方法。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，從上個(gè)世紀(jì)80年起，對(duì)輸油管道檢測(cè)的方法就逐步趨向于以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為主的現(xiàn)代電子檢測(cè)系統(tǒng)新的輸油管道檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)管道泄漏的檢測(cè)和速度檢測(cè)及定位原油在輸油管道內(nèi)是否正常流通。

二、輸油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

輸油管道運(yùn)輸技術(shù)運(yùn)用進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)燃油及天然氣等燃料運(yùn)輸模式，使油氣燃料運(yùn)輸便捷性與安全性得到顯著提升，對(duì)保障油氣燃料運(yùn)輸實(shí)際效益具有重要意義?，F(xiàn)階段各行業(yè)的迅猛發(fā)展使各地區(qū)油氣燃料需求量逐年上升，為滿足實(shí)際市場(chǎng)需求，保證區(qū)域發(fā)展的日常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，確立完善輸油管道管理及維護(hù)體系至關(guān)重要，尤其對(duì)輸油管道泄露檢測(cè)技術(shù)的靈活應(yīng)用，是確保油氣輸送系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。

現(xiàn)代輸油管道建設(shè)逐步向多元化及全面化邁進(jìn)，使輸油管道覆蓋面積在短期內(nèi)逐漸上升。此時(shí)便涉及到多模式下的復(fù)雜環(huán)境輸油管道建設(shè)管理問(wèn)題。復(fù)雜環(huán)境對(duì)輸油管道油氣運(yùn)輸影響較大，尤其是輸油管道油氣泄露問(wèn)題的產(chǎn)生，不僅對(duì)油氣供應(yīng)企業(yè)造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)亦影響用戶對(duì)油氣燃料的正常使用。為此選擇適宜的輸油管道漏油檢測(cè)技術(shù)便成為解決油氣泄露問(wèn)題的重要核心。由于油氣泄露問(wèn)題所產(chǎn)生的原因存在一定的特異性，因此檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用條件差異較大，技術(shù)種類相對(duì)較多。目前輸油管道漏油檢測(cè)以瞬變流動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、硬件系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及軟件系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。

三、輸油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)種類

（一）瞬變流動(dòng)法

1.監(jiān)控微機(jī)檢測(cè)

監(jiān)控微機(jī)監(jiān)測(cè)要求在管道兩端設(shè)置傳感器，數(shù)據(jù)監(jiān)控以溫度值、壓力值及流量值為主。在流體運(yùn)用通過(guò)管道內(nèi)壁后，傳感器可對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將監(jiān)控信息實(shí)時(shí)反饋至相關(guān)的管理中心。該技術(shù)運(yùn)用對(duì)輸油管道檢測(cè)全面性及準(zhǔn)確性有所提升，保障數(shù)據(jù)檢測(cè)可與輸油管道數(shù)據(jù)保持一致，有效避免數(shù)據(jù)檢測(cè)信息與事實(shí)不符的情況，具體瞬變流動(dòng)檢漏法泄露自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)如下圖3-1所示。

2.使用計(jì)算機(jī)仿真軟件檢測(cè)

在使用計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)輸入終端過(guò)程中，計(jì)算機(jī)可以迅速、準(zhǔn)確的得到首站和末站所顯示的流量、溫度、壓力所反映的數(shù)據(jù)以及管道中檢測(cè)點(diǎn)的壓力、溫度等參數(shù)傳上顯示出的參數(shù)，再通過(guò)中心計(jì)算機(jī)中裝有的由實(shí)時(shí)模塊、報(bào)警模塊以及泄漏檢測(cè)定位模塊組成的線仿真軟件通過(guò)描述管道運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型，由中心計(jì)算機(jī)計(jì)算出的數(shù)據(jù)輸出后。相關(guān)工作管理人員可以通過(guò)現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)算輸油管道內(nèi)原有輸送情況是否正常，在輸油管道哪個(gè)位置可能出現(xiàn)泄漏、破損情況。

（二）硬件檢漏方法

1.超聲波法

顧名思義，超聲波檢漏即是利用設(shè)備超聲波回彈對(duì)管道內(nèi)漏點(diǎn)進(jìn)行判斷，超聲波設(shè)備使用主要由超聲波發(fā)射設(shè)備及超聲波接收設(shè)備組成。由于超聲波壓縮傳輸距離較遠(yuǎn)，傳輸速度較快，因此該技術(shù)在距離較遠(yuǎn)的輸油管道泄漏檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。超聲波設(shè)備信號(hào)發(fā)射以x為信號(hào)發(fā)射基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)接收也應(yīng)以x1為數(shù)據(jù)接收依據(jù)，如在數(shù)據(jù)接收設(shè)備數(shù)據(jù)處理中，存在非固定波段信號(hào)，則數(shù)據(jù)接收將無(wú)法以x1為數(shù)據(jù)傳輸依據(jù)，此時(shí)數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生多種變量，因而可判斷為輸油管道內(nèi)存在泄漏問(wèn)題。根據(jù)數(shù)據(jù)信息接收信息，技術(shù)人員需及時(shí)的利用相關(guān)公式進(jìn)行運(yùn)算，從而將輸油管道漏點(diǎn)的準(zhǔn)確位置進(jìn)行確定。

2.光纖檢漏法

現(xiàn)代光纖技術(shù)檢漏相對(duì)較為成熟，以光作為傳播介質(zhì)，通過(guò)傳感器對(duì)光線的反饋查驗(yàn)輸油管道是否存在泄漏問(wèn)題。該技術(shù)設(shè)備運(yùn)用主要以棱鏡為主，棱鏡將光線傳輸距離及傳輸速度提升，降低光線傳輸損失，傳感器檢測(cè)可對(duì)光線損耗進(jìn)行運(yùn)算，如其數(shù)據(jù)損耗處理合理范圍內(nèi)，則可判斷為未出現(xiàn)管道泄漏情況。若光線在固定值范圍內(nèi)損耗上升，則傳感器接收可將其判斷為存在輸油管道泄漏。該方法具有檢測(cè)效率高的基本特點(diǎn)，但卻存在因油氣與傳感器接觸不佳而導(dǎo)致的漏檢問(wèn)題。

3.直接觀察法

直接觀察法主要用于地廣人稀區(qū)域環(huán)境內(nèi)的管道泄漏檢測(cè)處理。該技術(shù)運(yùn)用較為便捷。該方法主要分為兩種方面，首先是人工式檢測(cè)方法，該方法主要依賴技術(shù)人員的管道管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，同時(shí)可選用訓(xùn)練有素的動(dòng)物進(jìn)行輔助檢查，利用其敏銳的嗅覺(jué)幫助技術(shù)人員更好及更為迅速的發(fā)現(xiàn)管道泄漏問(wèn)題。在現(xiàn)代的管道檢測(cè)應(yīng)用中，該方法已逐步為機(jī)械設(shè)備所取代，現(xiàn)代檢測(cè)多選擇無(wú)人機(jī)掛載紅外線設(shè)備方法對(duì)輸油管道泄漏進(jìn)行檢測(cè)，雖該方法與第一種方法相比具有效率高及更為安全的實(shí)際優(yōu)勢(shì)，但同樣需依賴技術(shù)人員的管理維護(hù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)管道泄漏問(wèn)題的檢測(cè)與解決。endprint

4.放射性示蹤劑檢漏物法

放射性示蹤劑泄漏檢測(cè)要求在管道內(nèi)壁結(jié)構(gòu)安裝固定數(shù)量傳感器，并對(duì)管道內(nèi)環(huán)境狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。放射性示蹤劑主要由碘131構(gòu)成，能夠隨管道內(nèi)油氣物質(zhì)進(jìn)行流動(dòng)同時(shí)產(chǎn)生一定的混合效應(yīng)。在該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用中，要求注意控制管道內(nèi)流動(dòng)壓力，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確，以便傳感器能夠?qū)κ聚檮?shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析檢測(cè)。一旦管道內(nèi)部示蹤劑泄漏，即可產(chǎn)生物質(zhì)放射性問(wèn)題，由于放射物質(zhì)波及范圍較遠(yuǎn)，合理安裝的傳感器能夠接收到放射物質(zhì)的放射性反饋，此時(shí)便可根據(jù)數(shù)據(jù)反饋有效的對(duì)管道泄漏位置進(jìn)行定位，并予以有效解決。

5.光纖溫度傳感器檢漏

光纖溫度傳感器技術(shù)利用原油加溫提高溫度環(huán)境，通過(guò)對(duì)環(huán)境變化的判斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸油管道內(nèi)部環(huán)境控制，一旦溫度環(huán)境產(chǎn)生較大波動(dòng)，則有較大概率產(chǎn)生輸油管道泄漏問(wèn)題。該技術(shù)運(yùn)用檢測(cè)距離較長(zhǎng)，最高可達(dá)到25千米，僅利用單一的溫度傳感單元即可完成檢測(cè)工作，無(wú)需選用復(fù)雜的溫度傳感檢測(cè)設(shè)備，技術(shù)操作簡(jiǎn)單，可適用于多種環(huán)境下的輸油管道泄漏檢測(cè)。該檢測(cè)技術(shù)可利用設(shè)備傳感監(jiān)控優(yōu)勢(shì)對(duì)其進(jìn)行臨界值設(shè)定，若輸油管道溫度超過(guò)規(guī)定范圍，則可及時(shí)報(bào)警，繼而保障輸油管道油氣正常運(yùn)輸。

（三）基于軟件的檢漏法

1.壓力點(diǎn)分析法

壓力點(diǎn)分析法通過(guò)壓力磁場(chǎng)變化對(duì)輸油管道油氣運(yùn)輸狀況進(jìn)行分析，在不同階段的觸感器可為輸油管道運(yùn)輸提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析。該方法操作便捷，同時(shí)設(shè)備安裝便捷，僅通過(guò)單一壓力傳輸即可對(duì)輸油管道泄漏問(wèn)題進(jìn)行判斷。壓力點(diǎn)分析主要針對(duì)單一測(cè)試區(qū)域內(nèi)的線性變化信息進(jìn)行收集，通過(guò)對(duì)多種數(shù)據(jù)的分析控制實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏點(diǎn)定位，再利用負(fù)壓波傳輸進(jìn)行精準(zhǔn)定位，從而保障輸油管道泄漏檢測(cè)位置的準(zhǔn)確性。

2.質(zhì)量平衡檢漏法

該方法基于管道流體流動(dòng)的質(zhì)量守恒關(guān)系，在管道無(wú)泄漏的情況下進(jìn)人管道的流體質(zhì)量流量應(yīng)等于流出管道的流體質(zhì)量流量。當(dāng)泄漏程度達(dá)到一定量時(shí)，入口與出口就形成明顯的流量差。檢測(cè)管道多點(diǎn)位的輸人和輸出流量，或檢測(cè)管道兩端泵站的流量并將信號(hào)匯總構(gòu)成質(zhì)量流量平衡圖像，根據(jù)圖像的變化特征就可確定泄漏的程度和大致的位置。該方法簡(jiǎn)單、直觀。改進(jìn)動(dòng)態(tài)質(zhì)量平衡法，在進(jìn)行管道泄漏檢測(cè)時(shí)，流量計(jì)的精度以及管道油品存余量的估計(jì)誤差是動(dòng)態(tài)質(zhì)量平衡管道泄漏檢測(cè)技術(shù)中的兩個(gè)關(guān)鍵因素。但是改進(jìn)后的動(dòng)態(tài)流量平衡法需要建立管道的動(dòng)態(tài)模型，而且這種方法確定泄漏位置，對(duì)少量泄漏的敏感性差，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏，因此該方法需要與其它方法聯(lián)合使用。

3.負(fù)壓波法

負(fù)壓波法檢測(cè)原理主要依賴流體局部密度進(jìn)行分析。由于管道泄漏可導(dǎo)管道封閉空間結(jié)構(gòu)受到破壞，此時(shí)局部地區(qū)流體密度下降，易于對(duì)管道泄漏問(wèn)題進(jìn)行判斷，該方法使用需在管道兩側(cè)安裝固定傳感器，并控制負(fù)壓波輸出，利用管線與流體流通作為介質(zhì)，通過(guò)負(fù)壓波傳輸對(duì)壓力進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)應(yīng)在同一時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模運(yùn)算，從而保障對(duì)管道泄漏位置的判斷準(zhǔn)確。因負(fù)壓波傳輸速度不穩(wěn)定，因此該方法對(duì)小范圍的管道泄漏檢測(cè)效果不佳，主要由于管道的多點(diǎn)泄漏檢測(cè)。

4.壓力分布圖法

由于地理環(huán)境和生產(chǎn)的需要，管道鋪設(shè)工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜或由于調(diào)泵調(diào)閥時(shí)操作條件的改變，在無(wú)泄漏的情況下也可能出現(xiàn)異常的圖象特征而產(chǎn)生誤報(bào)警現(xiàn)象。為了克服管道瞬變流產(chǎn)生畸形壓力圖象，通?？疾煸搲毫D象的積分效應(yīng)，這使得檢測(cè)及報(bào)警時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)于長(zhǎng)距離輸送管道由于需要布置較多壓力傳感器并且又不能實(shí)現(xiàn)截?cái)嚅y過(guò)于密集、還有信號(hào)需要同步傳輸裝備，因此整套檢測(cè)系統(tǒng)耗資較大。特別是沿線的信號(hào)采集設(shè)備容易人為破壞。

5.分段試壓法

分段試壓需將不同環(huán)境下輸油管道分為多個(gè)階段，通過(guò)對(duì)不同階段的管道壓力測(cè)試來(lái)判斷管道泄漏情況。該方法首次使用要求先對(duì)管道內(nèi)基本承壓能力進(jìn)行試驗(yàn)，而后以數(shù)據(jù)試驗(yàn)信息為基礎(chǔ)，將管道內(nèi)壁壓控制在管道平均承壓值以下，以免管道測(cè)試對(duì)管道泄漏點(diǎn)進(jìn)行過(guò)度擴(kuò)張。對(duì)產(chǎn)生泄漏問(wèn)題概率較大的階段，應(yīng)選擇逐步加壓的方式進(jìn)行測(cè)試。分段試壓階段輸油管道無(wú)法進(jìn)行油氣運(yùn)輸，同時(shí)工作量較大，作業(yè)速度相對(duì)較慢，主要適用于小范圍內(nèi)管道泄漏檢測(cè)。

四、輸油管道泄露檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用實(shí)例

（一）基礎(chǔ)概況

本文所述管道泄漏檢測(cè)實(shí)例系東北地區(qū)某油田油氣運(yùn)輸工程。該工程于2007年開(kāi)始建設(shè)，2009年正式投入使用。在2014年初期階段首次發(fā)生管道泄漏事故，該次事故通過(guò)利用管道點(diǎn)位探測(cè)技術(shù)將管道泄漏位置進(jìn)行定位處理。本次泄漏事故檢測(cè)與維修共耗時(shí)22小時(shí)，為后期該地區(qū)輸油管道泄漏問(wèn)題的解決積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。由于該地區(qū)環(huán)境較為復(fù)雜，為有效以免大規(guī)模輸油管道泄漏問(wèn)題的產(chǎn)生，該油氣公司與2016年末期階段組織管道泄漏檢測(cè)工作，該項(xiàng)作業(yè)項(xiàng)計(jì)劃共計(jì)進(jìn)行15天，分三個(gè)階段進(jìn)行管道泄漏檢測(cè)工作，并將檢測(cè)結(jié)果呈遞至集團(tuán)公司內(nèi)部及有關(guān)部門。

（二）檢測(cè)技術(shù)篩選與檢測(cè)方案的確定

該輸油系統(tǒng)檢測(cè)第一階段系山區(qū)階段，該階段環(huán)境復(fù)雜，檢測(cè)難度較大，將采用超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行泄漏檢測(cè)。第二階段屬相對(duì)較為繁華地段，距離工業(yè)區(qū)相對(duì)較近，車道縱橫交錯(cuò)，雖交通便利，但與輸油管線距離較遠(yuǎn)，存在遮擋物遮擋問(wèn)題，為保障該階段輸油管線檢測(cè)效果，通過(guò)結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況以及與相關(guān)技術(shù)人員的磋商分析，確定將選用瞬變流動(dòng)技術(shù)進(jìn)行輸油管道泄漏檢測(cè)，以便降低檢測(cè)工作對(duì)周邊環(huán)境狀況產(chǎn)生的影響。該輸油系統(tǒng)第三階段處于農(nóng)林系統(tǒng)發(fā)達(dá)地區(qū)，該地區(qū)距離重點(diǎn)林牧養(yǎng)殖區(qū)較近，因此將選用無(wú)污染的壓力分布圖檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行管道泄漏檢測(cè)，繼而提高檢測(cè)工作時(shí)效性與安全性。

（三）輸油管道檢測(cè)及技術(shù)處理

在對(duì)多個(gè)區(qū)域的輸油管道檢測(cè)中，三個(gè)階段輸油管道均存在不同程度的管道泄漏問(wèn)題。第一階段管道泄漏問(wèn)題較為嚴(yán)重，在完成首次管道檢測(cè)后，又再次使用壓力點(diǎn)分析檢測(cè)進(jìn)行管道泄漏檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)得出，第一階段管道泄漏總面積較大，泄漏問(wèn)題嚴(yán)重，需及時(shí)進(jìn)行管道維修處理。第二階段管道檢測(cè)雖未發(fā)現(xiàn)大范圍管道泄漏情況，但存在管道泄漏散布較廣及泄漏縱深較深問(wèn)題。該階段管道采用瞬變流動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，因此管道檢測(cè)全面性較高，為后期維護(hù)工作帶來(lái)一定的便利。第三階段管道泄漏情況并不嚴(yán)重，相對(duì)于第一階段及第二階段管道泄漏情況，第三階段管道泄漏僅存在于管道分支連接部位，因而管道維修難度較低，可在短時(shí)間內(nèi)投入正常使用。

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（作者單位：中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道長(zhǎng)春輸油氣分公司）endprint