海洋石油領(lǐng)域電磁檢測(cè)技術(shù)與常規(guī)表面檢測(cè)技術(shù)的區(qū)別

張釗 張洪飛 王雪臣 武丁

海洋石油工程股份有限公司 山東青島 266500

隨著海洋油氣設(shè)施規(guī)模的整合與擴(kuò)大，其復(fù)雜程度也越來(lái)越大。經(jīng)濟(jì)效應(yīng)對(duì)生產(chǎn)連續(xù)性及設(shè)備低故障率的要求越來(lái)越高。目前海洋石油設(shè)備設(shè)施資產(chǎn)呈現(xiàn)出數(shù)量多、分布廣、價(jià)值大、技術(shù)新及系統(tǒng)化程度高、自動(dòng)化程度高、作業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高的特點(diǎn)[1]。其中海洋油氣管道擔(dān)負(fù)著輸送海洋油氣產(chǎn)品的任務(wù)，在油氣田生產(chǎn)過(guò)程中起著重要的作用，在建設(shè)和長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，由于海底表層地基不穩(wěn)定、介質(zhì)腐蝕、浪流沖淘及海上意外事故等原因，海底管道易產(chǎn)生缺陷和損傷，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生油氣泄漏，從而造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)環(huán)境災(zāi)難。通過(guò)電磁檢測(cè)技術(shù)可以持續(xù)地對(duì)機(jī)械設(shè)備實(shí)施檢測(cè)與故障診斷，在設(shè)備故障初期進(jìn)行有針對(duì)性的維修，從而有效地降低設(shè)備故障停機(jī)率，提高設(shè)備的完好性，為企業(yè)提升裝備管理水平打下牢固的基礎(chǔ)。

1 目前我國(guó)油氣管道常規(guī)檢測(cè)技術(shù)存在的問(wèn)題

1.1 常規(guī)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用存在局限性

通過(guò)常規(guī)檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)識(shí)別各類管道缺陷是國(guó)內(nèi)外廣泛認(rèn)可的做法，該技術(shù)可以有效地將輸油氣管道的失效頻率控制在穩(wěn)定范圍內(nèi)，例如中石油管道有限責(zé)任公司近年來(lái)所轄輸油管道的失效頻率控制在0.4次/（103km·a），輸氣管道的失效頻率控制在0.1次/（103km·a）。在目前常規(guī)檢測(cè)技術(shù)中交流地電位梯度法（ACVG）的檢測(cè)設(shè)備由發(fā)射器、接收器、A字架3部分組成。為了查找和精確定位埋地管道的防腐層破損點(diǎn)，可測(cè)量土壤中交流電位梯度的變化，每隔5m測(cè)量1個(gè)點(diǎn)[2]。這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用時(shí)需遠(yuǎn)離高壓交流輸電線區(qū)域，像鋼套管、混凝土套管等都不適合用技術(shù)檢測(cè)，交變磁場(chǎng)均能穿透的地面、路面的管道外腐蝕層破損點(diǎn)的定位檢測(cè)。

1.2 常規(guī)檢測(cè)技術(shù)的具有一定的滯后性

檢測(cè)技術(shù)外都只能發(fā)現(xiàn)已發(fā)展成型的宏觀缺陷，對(duì)早期微觀缺陷、未形成缺陷的早期應(yīng)力集中區(qū)難以實(shí)施有效檢測(cè)。由于常規(guī)檢測(cè)技術(shù)具有較好的缺陷檢出率并且方便操作，管道企業(yè)對(duì)常規(guī)檢測(cè)技術(shù)的依賴越來(lái)越強(qiáng)。然而，近年來(lái)不斷出現(xiàn)的在役管道環(huán)焊縫缺陷和管體針孔缺陷的檢測(cè)需求對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)檢測(cè)技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。并且常規(guī)的檢測(cè)技術(shù)有效作用距離或范圍較小，尤其在管道檢測(cè)時(shí)需將探測(cè)設(shè)備沿著管道行進(jìn)。對(duì)本體的定量檢測(cè)能力不足，沿厚度或徑向的檢測(cè)精度較差。這些制約因素?zé)o疑影響油氣管道的正常儲(chǔ)運(yùn)功能。

2 電磁法基本原理以及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 電磁法基本原理

電磁法又稱時(shí)間域電磁法，是近年來(lái)發(fā)展很快的電法勘探分支方法，它主要應(yīng)用于金屬礦勘探、構(gòu)造填圖、油氣田、煤田、地下（熱）水、凍土帶、海洋地質(zhì)、水文工程地質(zhì)及工程檢測(cè)等方面的研究[3]。電磁檢測(cè)技術(shù)的主要工作原理就是通過(guò)在金屬材料的表面放置線圈，將線圈和一種用于形成磁場(chǎng)的電磁鐵進(jìn)行組合，之后再對(duì)電磁力進(jìn)行應(yīng)用，以此來(lái)進(jìn)行超聲波的傳遞工作，當(dāng)被檢測(cè)材料形成磁場(chǎng)之后，在待檢測(cè)物體上附著的收發(fā)信線圈附加上一種脈沖電流。它利用不接地回線（磁源）或接地線源（電偶源）向地面以下發(fā)送一次脈沖磁場(chǎng)（通常稱為一次場(chǎng)），在其激發(fā)下，埋地管道激勵(lì)起的感應(yīng)渦流將產(chǎn)生隨時(shí)間變化的感應(yīng)電磁場(chǎng)（通常稱為二次場(chǎng)）。這樣就會(huì)使被檢測(cè)材料的表面出現(xiàn)一種感應(yīng)渦流，再根據(jù)各種物理定律進(jìn)行計(jì)算來(lái)檢測(cè)出具體的數(shù)據(jù)[4]。由此可見(jiàn)，電磁超聲波法主要是由電磁力產(chǎn)生超聲波進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)。

2.2 電磁檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

電磁檢測(cè)技術(shù)屬于時(shí)域電磁法，通過(guò)向地下發(fā)射脈沖電磁場(chǎng)，觀測(cè)兩次磁場(chǎng)瞬變數(shù)據(jù)確定導(dǎo)體的狀況，以實(shí)現(xiàn)對(duì)管道壁厚的連續(xù)測(cè)量，減少了漏檢。電磁檢測(cè)技術(shù)不僅可以應(yīng)用到海洋油氣勘探領(lǐng)域還可以應(yīng)用于油氣管道以及相關(guān)設(shè)備的檢修方面。對(duì)于各個(gè)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，電磁檢測(cè)操作方式對(duì)工作人員的專業(yè)程度有著較低的要求，因此，電磁檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)不僅僅提高了檢測(cè)工作的準(zhǔn)確程度，同時(shí)也降低了檢測(cè)工作的難度，值得在海洋石油領(lǐng)域廣泛的推廣應(yīng)用。與其他檢測(cè)技術(shù)相比較之下，電磁檢測(cè)技術(shù)不會(huì)受到外界環(huán)境的影響而且無(wú)需借助其他介質(zhì)，如此一來(lái)就使得電磁檢測(cè)技術(shù)更容易被人們做接受[5]。就目前來(lái)看油氣儲(chǔ)運(yùn)的管道大多都是由無(wú)縫鋼管構(gòu)成，時(shí)代的進(jìn)步也促進(jìn)了開(kāi)采技術(shù)的持續(xù)更新，電磁檢測(cè)技術(shù)可以無(wú)縫鋼管進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)以此提高無(wú)縫鋼管的各種精確度，為海洋石油領(lǐng)域工作的進(jìn)一步深入打下基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)每年用于防止管道腐蝕穿孔、爆管等惡性事故發(fā)生等設(shè)備維護(hù)工作，用于油氣管道和相關(guān)設(shè)備維修的費(fèi)用達(dá)數(shù)億元，且有逐步增加的趨勢(shì)。機(jī)械設(shè)備在海洋石油平臺(tái)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用廣泛，具有推動(dòng)生產(chǎn)的重要作用，一旦其出現(xiàn)故障就會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，并且可能造成環(huán)境破壞，甚至威脅生產(chǎn)者人身安全。電磁檢測(cè)技術(shù)作為當(dāng)前設(shè)備管理環(huán)節(jié)中的重要組成部分，在海洋石油領(lǐng)域得到了足夠的重視程度，此技術(shù)理念為歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家興起，從傳統(tǒng)的定期維修模式一直蛻變至當(dāng)前的預(yù)知性維修理念。