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1、输油管道泄漏监测技术摘要：油田输油管道随着服役时间的延长，管壁不断腐蚀变薄，原油泄漏的 事件时有发生，给企业生产运行带来极大的安全环保及舆论压.力，严重制约企 业发展，更不符合“绿水青山就是金山银山”的新发展理念。关键词：输油管道；泄漏监测系统；现场试验；评价输油管道运行的主要故障是油气的泄漏。输油管道由于腐蚀穿孔而发生泄漏 的事故，一是造成油田生产的经济损失；二是输油管道泄漏易发生油气聚集，存 在火灾爆炸等风险；三是成品油泄漏可导致空气、土壤及地表水等环境污染。随 着数字油田的应用和发展，油田数字信息化已逐步成为输油管道泄漏监测系统中 的重要组成部分。所以，输油管道泄漏监测技术的研究应用，已
2、悄然成为油田急 需解决的问题。另一个方面，精准运用管道泄漏监测技术，能够做到提早发现泄 漏,并迅速采取补救措施，一定程度上减少漏油造成的损失及风险，具有一定经济 效益和社会效益。1输油管道特点输油管道一般具有以下三点特点：一是运输量大、能耗少、运费低；二是管 道大部分埋设于地下，占地少，受地形地物限制少，能够长期连续稳定运行；三 是适于大量、单项、定点运输油品，便于管理，易于实现远程集中控制，劳动生 产率高。2输油管道泄漏监测技术管道安全运行的关键问题是处理管道泄漏监测与控制技术。一项可靠安全的 管道泄漏监测技术，要解决的重点技术是：一是正确识别产生泄漏的信号，二是 精确定位泄漏点的位置。实时
3、传输管道运行数据，并且做到科学管理，实现输油 管道的实时在线以及远距离分布式监测，从而提高输油管道的监测水平。目前对 于输油管道泄漏监测技术可分为基于硬件的监测方法，以及基于软件的监测方法。2.1硬件监测法硬件监测法主要是指直接通过检测器对泄漏进行时所露出的地表痕迹以及散 发的气味等进行检测检的方法。例如使用气体检测器、声波检测器、压力检测器 等等。2.1.1声发射技术当管道内流体发生泄漏时，流体流出管道会发出泄漏噪声，在管道内产生声 场形成声波，通过安装在管道壁外侧的声音传感器，可通过压电转换器探测其强 度。从而监测出这种波而及时发现泄漏。管道内液体流动声音、探测器行走产生 的噪音，以及管道
4、外的干扰都会产生噪音，所以声发射方式的泄漏监测器中心频 率选择在35kHz。经过滤波后，若出现声音信号，即判断发生泄漏。2.1.2示踪剂检漏法主要是预先添加到输送管道中一种惰性稳定的示踪剂或者示踪气体，当管道 泄漏时，示踪气体或示踪剂随泄漏的介质流到管道以外，扩散的同时附着于周围的 土壤中。可通过在管道泄漏点附近的土壤设置取样孔洞，从中设置的测定探头会 自动地收集土中的示踪剂。再通过示踪剂检漏仪监测泄漏到管外的示踪剂，确定 管道的泄漏部位。2.1.3热红外成像法常规的热红外探测器在工作时可探测温差范围为0.050.10C，但是一般状 况下，输油管道内介质的温度和周围的环境温度不同，如果管道在发
5、生泄漏的时 候，漏液必定会造成周围环境的温度随之变化。而长波红外影像具有可穿透烟雾， 分辨率高等优点。所以可凭热红外成像技术，来记录输油管道日常状态下周边热 图谱和环境温度数据，对比变化做到实时监测输油管道环境温度场的变化，通过 判读输送石油与周围土壤的细微温差成像，确定是否有介质泄漏。从而发现泄漏。2.2软件监测法软件监测法的原理是利用软件系统提供的压力、流量、温度数据，根据因泄 漏造成的输油管道内流体压力、流量、温度等各项物理参数的变化差异，通过数 学模型等方法来确定管道内流体的运行状态，做出判断管道是否出现了泄漏、确 定泄漏点位置以及判定泄漏量的大小。2.2.1压力梯度法在稳定流动的条件
6、下，泄漏会导致压力分布由直线变成折线，进出口处压力 梯度不再一致。需要在管道上安装多个压力检测点，通过上下游压力梯度的分析 计算，计算出泄漏点的位置。2.2.2负压波技术当输送液体的管道发生泄漏时，在泄漏处会由于管道内外压差，使得泄漏点 的压力突然发生下降。而漏点周围的液体会由于压差的存在，快速向漏点处进行 补充，从而在管道内产生了负压的波动，在管道两端的设置压力传感器，凭借传 感器接收到的管道的瞬变压力，做到判断泄漏是否发生，从而进一步再去测量泄 漏时，所产生的瞬时压力波到达管道下游和上游的两端的时间差，加上输油管道 内的压力波传播速度，再通过计算得出漏点在管道的所处位置。2.2.3输量平衡
7、法输量平衡法是根据质量守恒定理，管道在正常运行状态下，同一段期间流出 和流进管道的液体的质量相等。在管道两端可安装流量计，实时监测比对管道两 端的流量，来判断管道是否发生泄漏。当发生泄漏时管道内流量平衡被打破，两 端瞬时流量发生相应变化，输出流量多于接收流量产生输差，造成输出端流量上 升且接收端流量下降的现象。通过输差可以判定泄漏是否发生，并结合泄漏时长 可确定泄漏量，同时根据上、下游站点流量变化趋势可进一步核实是否发生泄漏。2.2.4应力波监测法应力波监测法是基于应力波的行程机理之上，也就是说当冲击载荷在弹性物 体上作用时，在物体的内部会产生一种应力波效应。同理，当输油管道受到外力 冲击的破
8、坏作用时，会在漏点处形成多相湍射流，从而打破输油管道内的流体正 常流动，发生了紊乱动作。这也熬成输油管道的管壁上产生波动信号，并且这种 波动信号会通过管壁进行传播。所以可以通过监测传播到输油管道各位置的应力 波信号，来实时的监测管道是否发生了泄漏。再分析传播到每一段定点的管道相 邻点的信号的时间差，连同应力波在管道中比较固定的传播速度值，对泄漏点位 置进行定位。3现场试验情况3.1测试设备制作通过一台DN25质量流量计直接读取泄漏瞬时流量与累计流量计，其中测试 管线上游站点时质量流量计通过一条DN2Q的高压软管与外输加热炉出口的预留 吹扫头子连接，管线下游站点测试时流量计是通过高压软管与收到流
9、量计前端的 放空拷克连接，流量计另一端接放喷罐车。3.2测试管线选择测试管线须满足两个要求，一是管线上下游都有放油点，便于放油形成泄漏 点;二是上游的放油点必须位于外输流量计、外输压力变送器的后端，下游放油 点必须位于收到流量计及收到压力变送器的前端。通过现场排查，最终选定Z1 增至Z9联合站外输管线、Z3增至Z9联合站外输管线、Z4增至Z8联合站外输管 线三条管线进行测试。3.3测试数据记录表格设计测试数据记录表格谩包含测试前管线压力排量、测试过程中管线压 力、排量以及泄漏排量、泄漏事件、报警时间、报警级别等信息。3.4测试思路本次测试主要采取控制变量法，第一步:测试出现泄漏报警的最低泄漏量
10、;第 二步：同一泄漏量下不同外输排量出现报警时间的长短；第三步：同一外输排量下， 不同泄漏量出现报警时间的长短。结语管道泄漏监测系统作为一种新的管道泄漏监测技术有其自身的优点，从实际 使用来看，研发人员还要从提高报警准确率、增加数据采集点，不断优化泄漏报 警预测算法人手，多下功夫，让其成为油田企业监控管线运行状态的有力工具。参考文献：1 .杨德水.石油天然气长输管道泄漏检测及定位措施研究中国石油和化工 标准与质量,2013,(3):17.2 章仁杰，杨其华，王强.胡正松.混合干涉型分布式光纤天然气管道泄漏 检测及定位方法研究3 1中国计量学院学报,2013,(2):114-118.3 王立鑫.石油天然气常.输管道泄漏检测及定位措施研究J.中国石油和 化工标准与质量,2013,(11):15.
