原油長輸管道安全輸送防護(hù)技術(shù)

李純，寇志超，常志浩(國家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065000)

1 原油的定義

原油作為一種含有大量化學(xué)物質(zhì)的特殊自然資源，是經(jīng)過淬煉提取之后滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的商品原油。根據(jù)要求不同，我們可以將商品原油劃分為不同的種類。通常情況下，密度比較高的原油其成品油的獲得率非常低，這也是其價格比較低的主要原因。由于我國不同地區(qū)之間的產(chǎn)油性質(zhì)也各不相同，因此，在輸送程度上很難進(jìn)行區(qū)分。遠(yuǎn)距離原油運輸管道，需要在管道沿線設(shè)置加壓中間泵站，而對于一些黏度比較高的原油，為保障原油的運輸效率，還需要在管道沿線設(shè)置中間加熱站，為避免原油和運輸管道粘黏后對原油的產(chǎn)量產(chǎn)生影響，就需要在輸送起點設(shè)置降凝劑或者用來稀釋油的裝置[1]。

2 長輸原油管道泄漏因素及泄漏檢測

2.1 長輸原油管道泄漏因素

長輸管道在運輸原油的過程中優(yōu)勢明顯，但是也面臨著嚴(yán)重的泄漏問題，進(jìn)而對原油生產(chǎn)帶來了不利影響。導(dǎo)致管道泄漏的原因主要來自以下方面：(1)管道的自身質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。這種問題主要出現(xiàn)在長輸管道體系的建設(shè)環(huán)節(jié)，由于沒有嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求建設(shè)管道，在進(jìn)行管道安裝作業(yè)的時候也沒有進(jìn)行防滲檢測，導(dǎo)致管道自身建設(shè)質(zhì)量遺留了一系列問題[2]；(2)缺少應(yīng)急保護(hù)功能。這種現(xiàn)象會增加管道外觀的腐蝕程度，最終引發(fā)管道滲漏問題[3]；(3)人為因素的影響。在運輸體系的搭建過程中，相關(guān)人員未能按照規(guī)范進(jìn)行操作是造成滲漏的主要原因之一。所以，為了避免滲漏狀況的發(fā)生，要做好管道的檢測和維護(hù)工作。

2.2 泄漏檢測及定位方法分析

2.2.1 負(fù)壓波檢測

負(fù)壓波檢測方法能夠用來檢測各種環(huán)境下的管道泄漏問題，該方法的應(yīng)用原理是，管道會在環(huán)境中產(chǎn)生一定的負(fù)壓波，而負(fù)壓波檢測方法能夠有效檢測負(fù)壓波相關(guān)參數(shù)，以此來判斷管道的滲漏位置。通常情況下，負(fù)壓檢測方法的應(yīng)用會在泄漏量與瞬時量相對比超過3%時，發(fā)出自動報警信號，檢測人員在接收到報警信號之后，就可以使用先進(jìn)的儀器來檢測管道的具體泄漏部位。值得注意的是，面對復(fù)雜的檢測環(huán)境，一旦受到嚴(yán)重的噪音干擾，檢測數(shù)據(jù)的精確度就會受到影響。由此可見，該方法在具備明顯優(yōu)勢的前提下，也存在著一定的缺陷。該技術(shù)不適用于泄漏量比較少或者泄漏點比較多的狀況，所以，相關(guān)部門還需要加大對檢測技術(shù)的研發(fā)力度，最大限度保障檢測結(jié)果的真實性與準(zhǔn)確性[4]。

2.2.2 光纖檢測

光纖檢測滲漏(FBG)是一種比較新穎的檢測技術(shù)。其主要以點式準(zhǔn)分布為主，所呈現(xiàn)的特征比較顯著。光纖檢測滲漏在實際情況的應(yīng)用中需要依托傳感器對光纖進(jìn)行平埋，在此基礎(chǔ)之上檢測管道，明確管道的滲漏位置以及導(dǎo)致管道出現(xiàn)滲漏問題的主要原因。對于溫度以及壓力等相關(guān)指標(biāo)的測試，還需要用到光纖技術(shù)，以供相關(guān)工作人員更為準(zhǔn)確地判定滲漏風(fēng)險。在采用光纖檢測滲漏的過程中，相關(guān)技術(shù)人員要對注意事項做出全面考量。在泄漏范圍較小的情況下，就需要光纖在靈敏度方面全面符合標(biāo)準(zhǔn)。因此，在光纖的具體鋪設(shè)過程中，技術(shù)人員要做好相關(guān)的檢測工作。同時，在光纖的埋設(shè)過程中要注意間距的控制，技術(shù)人員需要做好相應(yīng)的檢測工作，這樣才能最大限度地保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證檢測面的全面覆蓋[5]。

2.2.3 次聲波法檢測

在諸多滲漏檢測技術(shù)中，次聲波法檢測技術(shù)是一種有效的技術(shù)手段，其檢測體系的構(gòu)建主要依托于次聲波。在出現(xiàn)滲漏情況時，管道和原油之間的作用力會影響次聲波的數(shù)值。而先進(jìn)儀器的使用，能夠檢測管道的具體滲漏部位，使技術(shù)人員合理規(guī)避滲漏風(fēng)險。這種檢測方法，主要應(yīng)用在大規(guī)模長輸管道檢測工作中，信號的形狀非常強(qiáng)，這也是能夠精準(zhǔn)定位管道中滲漏點位的關(guān)鍵，能夠為檢測人員開展風(fēng)險定位工作和后期維護(hù)工作提供可靠的保障。相比于其他類型的檢測定位技術(shù)，次聲波法具有不利于控制成本的缺陷。所以，相關(guān)人員應(yīng)該立足于次聲波檢測法存在的弊端不斷進(jìn)行完善、改進(jìn)，將技術(shù)弊端徹底消除，確保該方法的實際應(yīng)用范圍得到有效拓展[6]。

2.2.4 定位技術(shù)應(yīng)用

在應(yīng)用定位技術(shù)的具體過程中，相關(guān)技術(shù)人員要做好全面的準(zhǔn)備工作。通常狀況下需要注意以下兩個方面的要素：(1)模型應(yīng)用。即在具體開展定位工作的過程中，需要依托于專業(yè)的數(shù)學(xué)知識，進(jìn)行模型創(chuàng)建，之后依托于先進(jìn)的技術(shù)手段，將相關(guān)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行搜集和系統(tǒng)建設(shè)。在開展?jié)B漏風(fēng)險的診斷途中，可以依托于數(shù)據(jù)體系進(jìn)行全面分析，從而精準(zhǔn)定位原油滲漏部位。差異參數(shù)能夠為分析原油滲漏原因提供可靠的依據(jù)，從而為技術(shù)人員實施預(yù)防工作提供可靠的信息支撐[7]；(2)充分發(fā)揮出數(shù)字和公式的作用?；谔囟ǖ墓饺娣治鱿嚓P(guān)數(shù)據(jù)，對原油管道是否存在滲漏風(fēng)險進(jìn)行判斷，這樣一來也有利于技術(shù)人員科學(xué)開展風(fēng)險診斷工作，因此，相關(guān)部門必須根據(jù)工程項目的質(zhì)量要求，加大對定位技術(shù)的研究力度，從而為全面提升風(fēng)險控制水平提供可靠的保障[8]。

3 原油管道運輸安全防護(hù)技術(shù)措施

3.1 原油長輸管道的規(guī)劃設(shè)計

在實際開展原油長輸管道設(shè)計工作的過程中，設(shè)計人員需要做好實地調(diào)查工作，以此來獲取準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，以便及時發(fā)現(xiàn)其中存在的風(fēng)險。同時，原油長輸管道的設(shè)計必須嚴(yán)格遵循國家相關(guān)規(guī)劃發(fā)展和原油資源分布情況。具體而言，原油管道的規(guī)劃布局需要綜合考量如下內(nèi)容：(1)在選擇原油長輸管道的泵站以及直徑的時候，需要結(jié)合管道所能承受的最大壓力，使用高質(zhì)量的鋼管，確保原油運輸即便在惡劣的環(huán)境下也能夠安全進(jìn)行；(2)配備雙電源或者雙回路。為確保原油長輸管道的安全運輸，就需要結(jié)合管道運輸過程中能夠承受的電力等級設(shè)置雙電源或者雙回路，值得注意的是，部分管道還可以根據(jù)實際情況設(shè)置應(yīng)急電源；(3)建立數(shù)據(jù)監(jiān)控記錄，數(shù)據(jù)監(jiān)控記錄主要是針對泵、熱爐以及管道內(nèi)的其他運輸設(shè)備而言，通過對這些設(shè)備的相關(guān)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，有利于及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的突發(fā)情況。

3.2 原油長輸管道安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計策略

原油長輸管道的管理，多應(yīng)用的是分層與序列控制方法，所以需要設(shè)置泵站。在具體開展控制工作的過程中，需要根據(jù)分序列方法，將處理中心的遙控作用充分發(fā)揮出來。如果原油長輸管道處于穩(wěn)定的中心控制狀態(tài)，說明站點的作用沒有充分發(fā)揮出來。而要充分發(fā)揮出站控室的遙控作用，計算機(jī)在站點中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，計算機(jī)的使用，讓相關(guān)工作人員能夠借助控制臺嚴(yán)格管控泵的運行情況，發(fā)揮出區(qū)段的控制作用。以儀表中的顯示數(shù)據(jù)為依據(jù)，借助按鈕有效控制相關(guān)設(shè)備，這樣一來就能夠?qū)崿F(xiàn)對原油長輸管道的修理。同時，區(qū)段的處理中心以及控制室的作用相同，以上分層控制的設(shè)置，需要將中心監(jiān)控系統(tǒng)的多項功能充分發(fā)揮出來。處理中心能夠?qū)崿F(xiàn)全方位監(jiān)控，有利于輸油管道的安全穩(wěn)定運行，并且還具有節(jié)能作用。但是，這種方法對設(shè)備自身的性能提出了更高的要求，所以實際實施起來存在著很大的困難。站控點對于這種控制方法具有監(jiān)督作用，但是卻很難做到完全把控。如果中心監(jiān)控系統(tǒng)失去了作用，站級監(jiān)控就會擔(dān)負(fù)其實施監(jiān)控工作的主要任務(wù)。一旦SCADA系統(tǒng)發(fā)生故障，就需要在站級監(jiān)控系統(tǒng)下設(shè)置站控終端，由專業(yè)人員操控站控終端，才能夠確保維修工作的有序開展。對于泵組而言，全部泵機(jī)都沒有手動開關(guān)和停機(jī)開關(guān)，只有運用控制板，才能夠進(jìn)行控制操作。因此，要想最大限度保障原油長輸管道的安全運行，除了要嚴(yán)格監(jiān)管重點線路線段之外，還需要加強(qiáng)人員的安全作業(yè)意識[9]。

3.3 原油長輸管道安全防護(hù)技術(shù)措施

(1)電氣保護(hù)措施。電氣保護(hù)措施的應(yīng)用，能夠有效解決計算機(jī)或者儀表中存在的故障。比如，對泵入口管簇壓力采取超低保護(hù)措施，能夠在泵入口管簇壓力超低時，運用壓力開關(guān)關(guān)閉一切正在運行的泵設(shè)備。此外，使用電流波、過電流以及低壓保護(hù)措施，能夠為處理中心和站控設(shè)備及時接受故障警報信息提供可靠的保障；(2)機(jī)械保護(hù)措施。要想做好原油長輸管道的安全防護(hù)工作，就需要合理運用機(jī)械保護(hù)措施。確保泵礦監(jiān)控器處于安全、可靠的運行狀態(tài)，同時，還需要配備一套清管器自動過站系統(tǒng)，從而將儀表和站控設(shè)備中的警報信息顯示出來；(3)泄放保護(hù)措施。高低壓泄壓閥是原油管道運輸過程中控制原油泄放的主要設(shè)備，這種設(shè)備擁有完整的閥門系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。在進(jìn)行原油輸送工作的過程中，如果遇到出入口壓力較低的問題，系統(tǒng)就會自動開啟高壓閥，以此來確保原油管道的安全運輸；(4)附加系統(tǒng)控制保護(hù)措施。在具體實施安全防護(hù)工作的過程中，需要運用安全可靠性較高的儀表以及電氣設(shè)備，使其形成一個獨立的系統(tǒng)，使用附加系統(tǒng)做好相應(yīng)的控制保護(hù)工作，這樣一來，即使某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，也不會影響到整個原油長輸系統(tǒng)的運行，具有降低意外事故出現(xiàn)幾率的作用。

3.4 加強(qiáng)長輸管道管理和操作人員的培訓(xùn)

要想最大限度保障原油長輸管道的安全輸送，還需要加強(qiáng)操作人員和管理人員的培訓(xùn)工作，以此來切實提升相關(guān)工作人員的綜合能力與專業(yè)水平。比如，提高管理人員和操作人員的應(yīng)急能力，定期做好應(yīng)急演練工作，并且組織召開會議討論等，不斷完善應(yīng)急預(yù)案，這樣一來，就算出現(xiàn)突發(fā)事件，也能夠及時降低損失。同時，必須將操作人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)作為一項重要內(nèi)容，以定期組織教育培訓(xùn)的方式，確保管道運輸不能超壓，加強(qiáng)對長輸管道運行設(shè)備的維護(hù)工作。

4 結(jié)語

總而言之，隨著工業(yè)革命的到來，石油在世界范圍內(nèi)的競爭日趨激烈。石油作為工業(yè)企業(yè)發(fā)展的命脈，直接影響著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和安全。盡管石油在長輸管道安全管理工作中已經(jīng)取得了很大的成就，但其中的風(fēng)險問題仍然比較突出，如何進(jìn)一步保障原油產(chǎn)量，確保管道完工后處于高效的運行狀態(tài)，是目前急需解決的問題。所以，必須加強(qiáng)石油長輸管道的安全管理工作，只有這樣才能夠滿足我國石油的增長需求，從而進(jìn)一步提升我國的石油企業(yè)的市場競爭力和綜合國力。