龍媛媛，劉 麗，劉 瑾，譚曉林，楊為剛

（勝利油田技術(shù)檢測中心腐蝕與防護(hù)研究所，山東東營 257000）

0 引言

針對近年來油氣管道盜油、盜氣案件頻發(fā)，但目前缺乏成熟有效的檢測技術(shù)手段的問題，勝利油田技術(shù)檢測中心腐蝕與防護(hù)研究所總結(jié)多年來開展埋地管道不開挖腐蝕檢測的實踐經(jīng)驗，開展了勝利油田分公司課題 《油田埋地管道泄漏風(fēng)險評估與判別技術(shù)研究》。通過兩年的潛心研究與實踐應(yīng)用，提出了一套綜合利用交流電位梯度檢測技術(shù)、瞬變電磁檢測技術(shù)和金屬磁記憶檢測技術(shù)，通過檢測管道外防腐層破損點、管體壁厚異常以及應(yīng)力集中異常來間接判別埋地管道隱藏盜油點的方法，并舉例說明了該方法在某凈化油長輸管道隱藏盜油點檢測工作中的成功應(yīng)用。

1 檢測技術(shù)與判別原理介紹

1.1 交流電位梯度檢測技術(shù)[1]

利用交流電位梯度檢測技術(shù)檢測管道外防腐層破損點的原理是：當(dāng)埋地金屬管道中接入交變電流信號后，如在管道本體上存在防腐層破損點，該信號電流就會通過防腐層破損點處流入土壤，在土壤介質(zhì)中的等電位線分布是以破損點處為中心的一球狀分布，見圖1。利用RD-PCM管道電流測繪系統(tǒng)配合A字架可以檢測到這種現(xiàn)象。泄漏電流信號到達(dá)地面之后，則以破損點正上方為圓心成平面圓形分布，其周圍的電位分布理論上為等距離等電位，若破損點兩側(cè)距離破損點中心的距離相等，則接收機(jī)上顯示的電位梯度是相同的。通常接收到的電位梯度差如果大于50 dB，則認(rèn)為該點或段存在較大的外防腐層破損點。

圖1 破損點處電位梯度分布示意

1.2 瞬變電磁檢測技術(shù)[2]

瞬變電磁法是一種新型的無損檢測技術(shù)，屬于時間域電磁法。該技術(shù)利用不接地回線向地下發(fā)射脈沖電磁場，在一次電磁場的激勵下，地下的金屬管道內(nèi)部會受感應(yīng)產(chǎn)生渦旋電流；在一次脈沖磁場的加載間隙期間，渦旋電流產(chǎn)生的二次磁場不會隨著一次磁場的消失而立即消失，即存在一個瞬變的過程。利用接收線圈或者接地電極可以觀測到二次磁場，研究其與時間的變化關(guān)系，即可確定埋地金屬管道管體的腐蝕狀況，見圖2。目前，該技術(shù)只適用于埋地管道管體腐蝕剩余平均壁厚的非開挖外檢測，而不適用于管道局部腐蝕的檢測。

圖2 瞬變電磁檢測技術(shù)原理

1.3 金屬磁記憶檢測技術(shù)[3]

金屬磁記憶技術(shù)是建立在金屬磁記憶效應(yīng)基礎(chǔ)上的一種快速無損檢測技術(shù)，其基本原理見圖3。處于地磁場環(huán)境下工作的鐵磁性管道受載荷作用，內(nèi)部會發(fā)生磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向和不可逆的重新取向，并在應(yīng)力與變形集中區(qū)形成漏磁場Hp的最大變化，即應(yīng)力集中區(qū)域的磁場切向分量Hp（x）具有最大值， 而法向分量 Hp（y）改變符號且具有零值點。通過測量漏磁場法向分量Hp（y），計算梯度值K?dHp（x）/dx，即可推斷鐵磁性管道的應(yīng)力集中區(qū)。檢測人員只需身背傳感器沿埋地管道正上方勻速移動，即可檢出管道存在的應(yīng)力集中信號。

1.4 隱藏盜油點判別原理

圖3 磁記憶檢測技術(shù)原理

根據(jù)圖4輸油管道常見的打孔盜油形式，分析管道由于被打孔而引起的檢測信號特征變化可知：管道被打孔后，通常外防腐層要遭到破壞，導(dǎo)致管道被打孔處存在電位梯度差為60 dB以上的外防護(hù)層破損點，只要外防腐層破損點未進(jìn)行修復(fù)或屏蔽，利用電位梯度法均可檢出隱藏盜油點處存在的較大破損值；盜油的方式一般是在管道上方接出一段短接頭連接放油閥門，管道本身與短接頭產(chǎn)生的磁場由于相互垂直而得到削弱，利用瞬變電磁法可檢出管道壁厚值明顯減小的異?，F(xiàn)象；另外打孔盜油還會引起管道的應(yīng)力集中，利用磁記憶檢測技術(shù)可檢出明顯的應(yīng)力異常。因此綜合分析管道外防腐層破損點、管體腐蝕剩余平均壁厚以及磁應(yīng)力檢測結(jié)果，可間接判斷出管道的隱藏盜油點。

圖4 隱藏盜油點判別原理示意

2 應(yīng)用舉例

2.1 某凈化油長輸管道盜油點檢測

以某凈化油長輸管道隱藏盜油點檢測為例，說明該技術(shù)應(yīng)用情況。該管道于1978年5月正式投產(chǎn)，管道長度約170 km，管徑529 mm，壁厚為7 mm和8 mm兩種規(guī)格。其中一處用電位梯度法檢出外防腐層存在67 dB的“陰極—陽極”型破損點，埋深1.47 m，敷設(shè)環(huán)境為樹林中；用瞬變電磁法檢測腐蝕剩余平均壁厚，該點壁厚值為5.79mm，評價結(jié)果為 “劣”，開挖后發(fā)現(xiàn)一處隱藏盜油點，見圖5（a）。另外一處用電位梯度法檢出外防腐層存在64 dB的破損點，磁應(yīng)力檢測圖譜見圖6，圖中的12道曲線分別為4個傳感器沿管道軸向、切向和垂直于管道向下方向上采集的磁應(yīng)力曲線，可以看出該管段在紅色方框圈定的范圍內(nèi)存在顯著的應(yīng)力異常，開挖后發(fā)現(xiàn)一處隱藏盜油點， 見圖 5（b）。

圖5 檢測出的隱藏盜油點照片

圖6 磁應(yīng)力異常圖譜

2.2 勝利油田原油集輸管道盜油檢測

2009-2011年，勝利油田腐蝕與防護(hù)研究所綜合利用埋地管道隱藏盜油點檢測與判別技術(shù)，對勝利油田原油集輸管道進(jìn)行了檢測，檢出的部分盜油點情況見表1。

表1 部分隱藏盜油點檢測結(jié)果

通過對表1隱藏盜油點檢測結(jié)果的綜合分析，可以看出：

（1）無論采用何種盜油方式，只要外防腐層破損點未進(jìn)行修復(fù)或屏蔽，利用電位梯度法均可檢出隱藏盜油點處存在的較大破損值。

（2）采用高精度的管壁厚度檢測儀，足以測到管道外接短接頭放油閥與管道本身磁場的相互削弱，從而檢測出壁厚的明顯減小。

（3）利用磁記憶檢測技術(shù)可準(zhǔn)確判斷由于管道被打孔盜油而引起的應(yīng)力集中，從而為精確定位管道盜油點奠定基礎(chǔ)。

（4）埋地管道隱藏盜油點組合檢測技術(shù)的定位精度較高，定位誤差可控制在±50 cm以內(nèi)。

3 結(jié)束語

不法分子對輸油管道進(jìn)行打孔盜油，不僅會給企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失，同時也極大地降低了管道的承壓強(qiáng)度，給管道運行安全造成極大威脅。2009年至2011年間，勝利油田腐蝕與防護(hù)研究所利用綜合無損檢測技術(shù)共計檢出35處埋地管道隱藏盜油點，隱藏盜油點的判別準(zhǔn)確度達(dá)到了90%以上，定位精度可以控制在±50 cm以內(nèi)，證明了綜合檢測方法的有效性。隨著埋地管道無損檢測技術(shù)的日益發(fā)展和現(xiàn)場應(yīng)用的逐漸成熟，會為埋地管道隱藏盜油點的檢測提供更為有效的檢測手段和更精確的判別方法，為確保管道運行安全，避免經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染發(fā)揮積極作用。

[1]王遂平，隋國勇，石仁委.用電流梯度法檢測埋地管道防腐層存在的問題及其改進(jìn)方法[J].石油工程建設(shè)，2008，34（1）：36-39.

[2]蘇建國，龍媛媛，柳言國，等.管壁厚度與缺陷外檢測技術(shù)的現(xiàn)狀[J].油氣儲運，2009，28（5）：56-58.

[3]王正道，姚凱，丁克勤.金屬磁記憶檢測法研究進(jìn)展[J].無損檢測，2009，31（12）：1 011-1 014.