韓輝 康亮 楊義 張福坤 肖博元

（1.中國石油西氣東輸管道公司；2.中廣核雙閩燃氣江蘇有限公司；

3.中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院；4.中國石油天然氣勘探開發(fā)公司）

輸氣站場投入運行后，隨著服役年限的逐漸增加，埋地管道發(fā)生泄漏的風險也在逐年增大。輸氣站場一旦發(fā)生埋地管道泄漏，迅速確定泄漏位置是開展搶修工作的重要前提之一。因此，科學合理的運用泄漏檢測技術(shù)排查確定泄漏點，贏得搶修時間，可以最大限度地減少經(jīng)濟損失和資源浪費，避免次生事故發(fā)生。

針對輸氣管道泄漏檢測技術(shù)的研究，目前國內(nèi)外均已取得了一定成果，也有了一些較為成熟的檢測手段。如熱紅外線成像、探地雷達、氣體成像、傳感器法、檢測電纜法、體積或質(zhì)量平衡法、管道內(nèi)檢測、聲波檢測法、壓力檢測法、PCM（管道電流測繪系統(tǒng)）檢測法等，但是，這些方法主要應用在長輸管道發(fā)生泄漏的情況［1-4］。對于輸氣站場埋地管道，由于埋深大、泄漏量小、管道彎頭盲端多，往往達不到很好的應用效果。為更好地進行輸氣站場埋地管道泄漏事故的處理與預防，根據(jù)埋地管道泄漏檢測技術(shù)的發(fā)展和輸氣站場生產(chǎn)運行經(jīng)驗，對埋地管道可能發(fā)生泄漏的風險點和泄漏檢測方法以及這些方法的綜合應用進行分析探討，得出輸氣站場埋地管道天然氣泄漏檢測的有效方法。

1 輸氣站場埋地管道可能發(fā)生泄漏的風險點

輸氣站場埋地管線較多，按功能分可分為輸氣工藝管道、放空管道、排污管道、燃料氣管道四類，管徑和管材根據(jù)工作壓力和輸量也各不相同。根據(jù)西氣東輸管道輸氣站場以往發(fā)現(xiàn)的漏氣點及埋地管道開挖后檢查發(fā)現(xiàn)的腐蝕情況來看，埋地管道泄漏的排查可按照“先排查發(fā)現(xiàn)漏氣處的埋地管道，再排查埋地小口徑管道，最后排查埋地大口徑管道”這一原則。以西氣東輸管道輸氣站場為例，通過生產(chǎn)運行經(jīng)驗總結(jié)，不同管徑的埋地管道發(fā)生泄漏的可能性大小排序見表1。

表1 不同管徑的埋地管道發(fā)生泄漏的可能性大小

發(fā)生泄漏概率較大的是管壁相對較薄的管道，主要部位為：彎頭處、連頭焊接補口處、管道穿墻處、匯管封頭處、焊接補口處、地下水位高的鹽堿土層處、管道存在缺陷處。

2 輸氣站場埋地管道泄漏檢測方法

由于輸氣站場埋地管道發(fā)現(xiàn)泄露時天然氣泄漏量較小，應用紅外線成像、熱成像、壓力、聲波等檢測方法效果不好；由于站內(nèi)管道彎頭多，內(nèi)檢測目前尚無法實現(xiàn)；由于站內(nèi)地下管道交叉多且存在防雷防靜電接地網(wǎng)，探地雷達、PCM等檢測法受干擾較多。目前還是以人工查找的方式為主，實踐證明應用效果較好的有地面檢測法、探坑法、探邊法、嚴密性試驗法。

2.1 地面檢測法

地面檢測法即利用可燃氣體檢測儀緊貼地面，沿埋地管道走向檢測有無天然氣泄漏的方法，一般多采用基于接觸燃燒熱原理的可燃性氣體檢測器［5］。運用這種方法檢測時，可燃氣體檢測儀須緊貼地面進行檢測，重點檢測工藝管道入地處。由于站場生產(chǎn)區(qū)地面大多使用混凝土進行了硬化，埋地管道即使發(fā)生天然氣泄漏也很難從地面溢出，因此，這種方法在大多數(shù)情況下只能初步判斷某一區(qū)域是否存在泄漏。

2.2 探坑法

探坑法即沿可能發(fā)生泄漏的埋地管道在管道上方開挖探坑。探坑規(guī)格建議為長寬各1m、深1.5m，具體深度可參考埋地管道埋深確定。開挖放置一段時間待土壤內(nèi)含有的天然氣散發(fā)后，用可燃氣體檢測儀在探坑四壁和底部檢測可燃氣體濃度，通過不同方向上濃度的差別和變化判斷發(fā)生天然氣泄漏管道的位置，再沿該方向在埋地管道上方開挖探坑進一步驗證。

2.3 探邊法

探邊法即沿埋地管道走向在兩側(cè)用鋼釬扎深約1～1.5m的探洞，持續(xù)檢測洞內(nèi)可燃氣體濃度。根據(jù)可燃氣體濃度變化及地面結(jié)構(gòu)、地下管線分布情況，圈定泄漏可能出現(xiàn)的區(qū)域，逐漸縮小可能發(fā)生泄漏的區(qū)域。再分析該區(qū)域內(nèi)所有的埋地管線，按探坑法所述的原則初步確定可能發(fā)生泄漏的管道，再開挖確認泄漏位置。使用這種方法時，須提前確定生產(chǎn)區(qū)埋地管道、電纜、光纜等隱蔽設施位置走向，避免造成損傷。

2.4 嚴密性試驗法

嚴密性試驗法即把站場工藝管道系統(tǒng)按不同的設計壓力等級和位置分區(qū)隔離穩(wěn)壓，檢查是否存在泄漏。分區(qū)可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，確保隔離區(qū)域內(nèi)至少有一個壓力變送器或高精度壓力表，以便于監(jiān)測該區(qū)域的壓力變化。站場分區(qū)隔離后，先靜置一段時間待壓力穩(wěn)定后，再通過SCADA系統(tǒng)監(jiān)測各分區(qū)壓力變化趨勢，對壓力持續(xù)下降的區(qū)域，開挖埋地管道排查是否存在泄漏點。這種方法對閥門密封性要求較高，試驗前須對閥門進行檢查，處理閥門內(nèi)漏，所有放空、排污管線上的閥門都關(guān)閉到位，地面設備設施、各連接處無泄漏。由于檢測時需要管道分段停運，影響了正常生產(chǎn)，且檢測時間較長，因此，這種方法無法用于實時監(jiān)測管道運行工況。

3 泄漏檢測方法的綜合應用

以西氣東輸管道一線某輸氣站場為例，探討輸氣站場埋地管道發(fā)生泄漏時幾種泄漏檢測方法綜合運用定位泄漏位置的方法及應用效果。

3.1 檢測步驟

3.1.1 地面檢測法檢查泄漏

用地面檢測發(fā)現(xiàn)第一路、第二路過濾分離器出口管道入地處有天然氣泄漏，利用可燃氣體檢測儀檢測發(fā)現(xiàn)可燃氣體濃度已達爆炸極限。沿入地管道向下開挖查找泄漏點。

3.1.2 探邊法檢查泄漏

探邊法普查埋地管道可能發(fā)生泄漏的范圍。每兩小時檢測探洞內(nèi)是否有天然氣泄漏。如探洞內(nèi)天然氣濃度逐漸減小直至 0，則該位置可以排除。利用此方法可以初步確定發(fā)生泄漏的管段范圍。

3.1.3 探坑法檢查泄漏

探坑法進一步縮小可能發(fā)生泄漏的管道位置。該處埋地管道平均深度為 2.5～3m，參照埋深在開挖探坑時選擇的深度為2m。每兩小時檢測四周坑壁及坑底的天然氣濃度并做好記錄，根據(jù)天然氣濃度的變化進一步確定發(fā)生泄漏的位置，再開挖檢查驗證。

3.1.4 嚴密性試驗法檢查泄漏

在利用地面檢測法、探邊法、探坑法進行檢測的同時，在輸氣生產(chǎn)運行工況條件允許的情況下，對站場輸氣管道分段隔離進行嚴密性試驗。在條件允許的情況下，管道分區(qū)隔離觀察的時間越長效果越好。對于壓力下降較明顯的管段，可適當延長分區(qū)隔離時間重復試驗，以充分驗證試驗結(jié)論。對確定存在泄漏的埋地管段運用探坑法和探邊法結(jié)合查找泄漏位置。

3.2 檢測結(jié)果

通過各種檢測方法的綜合運用，快速檢測出管道泄漏點為站內(nèi)生活用氣管道，該管道規(guī)格為?60mm×3.5mm，材質(zhì)為 L245NB無縫鋼管，運行壓力 9MPa且長期承壓。管道發(fā)生泄漏的位置因存在腐蝕，管壁變薄，管壁腐蝕變薄部位被高壓氣體沖破造成泄漏，見圖1。

圖1 埋地輸氣管道泄漏位置

值得注意的是，由于天然氣泄漏點的節(jié)流降溫效應，埋地管道泄漏位置附近的土壤通常非常干燥松散，且埋地管道泄漏不易在第一時間被發(fā)現(xiàn)，往往泄漏位置在一段時間后被較厚而堅硬的冰層包裹覆蓋，泄漏的天然氣無法從該處順利擴散，反而沿管道走向從土壤中孔隙較多的位置發(fā)散，見圖2。

圖2 埋地輸氣管道泄漏處覆蓋的冰層

4 結(jié)語

輸氣站場埋地管道泄漏原因可歸納為腐蝕、管材缺陷、管道老化、自然因素以及違章操作等五個方面［6］。其中，腐蝕和管材缺陷是造成泄漏的主要原因。輸氣管道一旦發(fā)生泄漏不僅造成經(jīng)濟損失，更會威脅站場生產(chǎn)運行安全。輸氣站場埋地管道由于位置的特殊性，往往易被忽視。因此，對運行中的埋地輸氣管道需定期用地面檢測法進行泄漏檢測，每年至少選擇幾個風險點開挖檢查管道防腐層情況。發(fā)現(xiàn)問題應盡快處理，盡可能減少不必要的損失和危害。

輸氣站場埋地管道發(fā)生泄漏時，在檢測前摸清埋地管道的走向是順利開展檢測工作的基礎(chǔ)，充分分析地面設施、構(gòu)筑物及混凝土層對天然氣擴散可能造成的影響，提前排除干擾因素。由于輸氣站場大口徑埋地管道的底部回填時難以充分夯實，與管道兩側(cè)及上部相比，土壤孔隙度較大，形成了一個天然的“通道”。當埋地管道發(fā)生泄漏時，天然氣可能沿該“通道”擴散至離泄漏點較遠的區(qū)域，對快速確定泄漏位置造成困難。綜合運用地面檢測法、探邊法、探坑法、嚴密性試驗泄漏檢測方法，沿埋地管道走向進行泄漏排查，并選擇異常部位進行開挖檢查，可快速確認埋地輸氣管道的泄漏點，為搶修工作贏得時間，避免損失擴大。

[1] 別沁，鄭云萍，付敏，等.國內(nèi)外油氣輸送管道泄漏檢測技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].石油工程建設，2007，33(3)：19-22.

[2] 夏海波，張來斌，王朝輝.國內(nèi)外油氣管道泄漏檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].油氣儲運，2001，20(1)： 1-5.

[3] 沈功田，李光海，景為科.埋地管道泄漏監(jiān)測檢測技術(shù)[J].無損檢測，2006，28(5)： 261-264.

[4] 唐恂，張琳，蘇欣，等.長輸管道泄漏檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].油氣儲運，2007，26(7)： 11-14.

[5] 龍媛媛，柳言國，楊為剛，等.埋地管道泄漏檢測技術(shù)的綜合應用[J].石油化工腐蝕與防腐，2009，26(2)： 47-49.

[6] 鄭文茹，杜翠薇，劉智勇，等.埋地燃氣管道泄漏失效與數(shù)據(jù)庫研究進展[J].腐蝕與防腐，2013，34(8)：723-726.