譚永亮

[摘 要]石油天然氣運(yùn)輸?shù)闹匾绞街患礊楣艿肋\(yùn)輸。目前存在較多影響管道正常運(yùn)行的因素，若產(chǎn)生天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏問(wèn)題，則會(huì)嚴(yán)重影響附近人員和建筑物的安全。所以，必須有效開(kāi)展檢測(cè)和定位天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]石油天然氣；長(zhǎng)輸管道；泄漏；檢測(cè)

中圖分類號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）21-0018-01

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，石油天然氣的開(kāi)采力度逐漸加大。長(zhǎng)輸管道是石油天然氣的重要傳輸工具，但受環(huán)境及人為因素影響，導(dǎo)致在傳輸過(guò)程中會(huì)發(fā)生泄漏事件。石油天然氣泄漏不僅造成了管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)的損失，還對(duì)環(huán)境、安全有著不利的影響。分析石油天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏的原因及定位方法，討論管道泄漏的預(yù)防對(duì)策，對(duì)防范石油天然氣管道泄漏、保障天然氣運(yùn)輸安全有著重要意義。

1 石油天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏的原因

1.1 施工中的不合理操作

在天然氣長(zhǎng)輸管道的鋪設(shè)中，由于施工單位過(guò)分追求個(gè)人利益，通過(guò)一些不合理的操作，如在焊接管道的時(shí)候方法不正確、管子質(zhì)量不合格以次充好又或者由于處理不當(dāng)導(dǎo)致管子的防腐層受到破壞等等都成為日后導(dǎo)致管道泄漏的隱患因素。

1.2 陰極保護(hù)失效

在長(zhǎng)輸管道運(yùn)行時(shí)，陰極保護(hù)起的關(guān)鍵性的作用，若陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生中斷或者斷電等問(wèn)題，則會(huì)增加陽(yáng)極區(qū)的電阻，恒電位儀工作原本的效果難以發(fā)揮，運(yùn)行參數(shù)波動(dòng)幅度較大，則輸出的電流和電壓也會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)幅度，陰極保護(hù)效率大大降低。在降低其電位之后，造成陰極原本功效喪失，長(zhǎng)輸管道則會(huì)產(chǎn)生泄漏。

1.3 防腐絕緣層裂化

在長(zhǎng)時(shí)間使用防腐絕緣層時(shí)，若產(chǎn)生老化問(wèn)題，防腐層表面則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的裂化問(wèn)題。防腐層腐蝕之后，會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕的現(xiàn)象，會(huì)有大量不均勻的銹斑和腐蝕坑出現(xiàn)在絕緣層上。防腐層一般會(huì)產(chǎn)生腐爛問(wèn)題，最先表現(xiàn)在防腐層表面腐爛，然后是滲透到鋼管表面，這時(shí)不會(huì)因?yàn)槠渌饬Χa(chǎn)生影響，并加快腐蝕和復(fù)試穿孔的速度，造成長(zhǎng)輸管道產(chǎn)生泄漏。

1.4 人為破壞因素

長(zhǎng)輸管道在輸氣時(shí)，若遭遇不法分子竊取，則可能產(chǎn)生管道泄漏的問(wèn)題。此外，若管道進(jìn)行輸氣時(shí)，操作人員存在不合理的操作或者不正確地使用工程機(jī)械，則可能導(dǎo)致管道泄漏嚴(yán)重。

1.5 地勢(shì)或者地質(zhì)災(zāi)害的影響

我國(guó)地勢(shì)復(fù)雜，不同的地區(qū)往往呈現(xiàn)不同的地勢(shì)特點(diǎn)，如果常有一些地質(zhì)災(zāi)害像地震、泥石流或者山體滑坡的發(fā)生就會(huì)給管道造成嚴(yán)重的困擾，給人們的正常生活造成了巨大影響，因此不論是對(duì)管道的鋪設(shè)還是對(duì)天然氣的運(yùn)輸都是極其不利的。

2 石油天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏檢測(cè)方法

2.1 直接檢測(cè)法

直接檢測(cè)法是在過(guò)去人工分段式巡檢的基礎(chǔ)上，攜帶檢測(cè)泄漏工具，或利用安裝在管道外邊的檢測(cè)裝置，直接檢測(cè)到漏出管外的輸送氣體或者其揮發(fā)氣體，從而達(dá)到檢測(cè)的目的。直接檢測(cè)法包括紅外成像法、氣體檢測(cè)法、智能爬行器檢測(cè)法和電纜檢測(cè)法等。

（1）紅外成像法。當(dāng)輸氣管道發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏點(diǎn)周圍地面溫度將發(fā)生變化，通過(guò)紅外線遙感攝像裝置可以記錄到管道周圍的地?zé)彷椛湫?yīng)，再利用光譜分析則可以檢測(cè)出泄漏位置。這種方法檢測(cè)的靈敏度較高，對(duì)泄漏點(diǎn)可較精確的進(jìn)行定位，但不適用埋地較深的管道檢測(cè)。

（2）智能爬行器檢測(cè)法。智能爬行器是以無(wú)損探傷為原理進(jìn)行錄像觀察的儀器設(shè)備，可進(jìn)入管道內(nèi)部，邊爬行邊檢測(cè)管壁腐蝕情況、機(jī)械損傷程度及相應(yīng)位置，為預(yù)測(cè)和判斷是否泄漏提供依據(jù)。以漏磁檢測(cè)為例，通過(guò)檢測(cè)器上磁鐵將經(jīng)過(guò)的管道磁化，對(duì)管道各缺陷處磁通泄漏情況進(jìn)行記錄，即可分析確定管道破損情況。此方法適用于彎頭較少、連接處口徑大的管道，能夠較準(zhǔn)確的判斷泄漏，并根據(jù)管道狀況預(yù)測(cè)泄漏。但由于投資較大，一般用于服役時(shí)間較長(zhǎng)的整條管道進(jìn)行完整性全面檢測(cè)。

（3）氣體檢測(cè)法。氣體檢測(cè)是采用以接觸燃燒為原理的可燃性氣體檢測(cè)儀器，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是受污染、溫度或者機(jī)械運(yùn)行影響較小，檢測(cè)靈敏度較高，目前是檢測(cè)輸氣管道的主要檢測(cè)儀器。缺點(diǎn)是較易引發(fā)燃燒或爆炸事故，且不適合長(zhǎng)距離連續(xù)檢測(cè)。

2.2 間接檢測(cè)法

間接檢測(cè)法是通過(guò)泄漏造成壓力、流量、聲音等物理參數(shù)發(fā)生變化，從而判斷管道是否發(fā)生泄漏的方法。主要包括流量或質(zhì)量平衡法、壓力測(cè)量信號(hào)定位法和實(shí)時(shí)模型法等。

（1）基于物質(zhì)平衡的定位方法。在天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏間接定位方法中，基于物質(zhì)平衡的定位方法是較為普遍及實(shí)用的方法。該方法是根據(jù)質(zhì)量守恒原理進(jìn)行定位的，如若進(jìn)入流量大于流出流量，則可以判斷出該輸氣管道中間存在泄漏點(diǎn)。因此可見(jiàn)，檢測(cè)的精度會(huì)受到流量計(jì)精度的影響，同時(shí)這種方法不能對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行定位。

（2）壓差泄漏檢測(cè)技術(shù)。當(dāng)整個(gè)的長(zhǎng)輸管道發(fā)生泄漏的時(shí)候，泄漏口旁邊的物質(zhì)所受的壓力會(huì)逐漸的加強(qiáng)，進(jìn)而會(huì)使得通過(guò)此處的原油的壓力下降，但是由于液體的流動(dòng)速度不會(huì)因?yàn)橄鄳?yīng)的壓力的改變就會(huì)馬上的進(jìn)行改變，最終導(dǎo)致相關(guān)的液體流出管外。利用壓差泄漏檢測(cè)技術(shù)將整個(gè)的運(yùn)營(yíng)管道中的液體進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)。在整個(gè)的管道當(dāng)中，管道的泄漏將引起管道中上游的流量慢慢的增大但是上游和下游的壓力會(huì)相應(yīng)的逐漸的減小。泄漏點(diǎn)處的壓降較大，之后向外圍壓力逐漸的遞減。但是這種方法只能夠一些穩(wěn)定性并且非壓縮性的液體，并且這種的壓差泄漏檢測(cè)技術(shù)僅能夠測(cè)出較大的漏洞并且這種技術(shù)還有個(gè)缺點(diǎn)，就是不能準(zhǔn)確的進(jìn)行泄漏位置的定位，當(dāng)泄漏發(fā)生的時(shí)候，不能及時(shí)解決。

（3）壓波傳播速度檢測(cè)技術(shù)。在進(jìn)行長(zhǎng)輸管道泄漏定位的關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)中，還可以利用管道中液體的壓波的船舶速度進(jìn)行定位。這種定位主要是根據(jù)整個(gè)原油管道中原油走向的波速進(jìn)行定位的。通過(guò)對(duì)相關(guān)的原油流動(dòng)的波速，當(dāng)某個(gè)地方的波速突然的增大，并且液體的流動(dòng)速度明顯的增強(qiáng)，這就說(shuō)明這個(gè)地方液體的密度相應(yīng)的減小了，這時(shí)候這個(gè)地方就很有可能發(fā)生了管道泄漏的狀況。通過(guò)利用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與壓波傳播速度檢測(cè)技術(shù)的結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)壓波傳播速度進(jìn)行記錄，找到存在峰值的地點(diǎn)，這個(gè)地方就很有可能是管道的泄漏地點(diǎn)。

（4）實(shí)時(shí)模型法。管道泄漏定位技術(shù)中，利用數(shù)學(xué)模型的方法，將技術(shù)與數(shù)學(xué)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)的收集和組合，最終形成了一套最佳的原油管道泄漏定位的方法。例如，實(shí)時(shí)模型法認(rèn)為流體長(zhǎng)輸管道是一個(gè)復(fù)雜的水力與熱力系統(tǒng)，根據(jù)瞬變流的水力模型和熱力模型及沿程摩阻的達(dá)西公式建立起管道的實(shí)時(shí)模型，以測(cè)量的壓力、流量等參數(shù)作為邊界條件，利用模型估計(jì)出管道內(nèi)的壓力、流量等參數(shù)值，估計(jì)值與實(shí)測(cè)值比較，當(dāng)偏差大于給定值時(shí)，即認(rèn)為發(fā)生了泄漏。

2.3 自動(dòng)定位檢測(cè)技術(shù)

近幾年來(lái)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)科技普及力度的上升，其在石油天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏檢測(cè)中也發(fā)揮出了重要的作用。應(yīng)用信息技術(shù)而研發(fā)的SCADA系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)石油天然氣長(zhǎng)輸管道實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，這大大簡(jiǎn)化了檢測(cè)過(guò)程，節(jié)約了人力和物力，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)的高效化。SCADA系統(tǒng)檢測(cè)的原理是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析處理，給檢測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。國(guó)外目前一般都是先根據(jù)石油天然氣長(zhǎng)輸管道的實(shí)際運(yùn)行狀況來(lái)對(duì)管道進(jìn)行仿真模擬檢測(cè)，確定有效的檢測(cè)方案后再啟動(dòng)SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。我國(guó)當(dāng)下也在大力開(kāi)發(fā)和應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，相信不久以后就會(huì)見(jiàn)到成果。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，石油天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏每種檢測(cè)法都有各自優(yōu)點(diǎn)，但往往某一種檢測(cè)裝置很難滿足實(shí)際需要。實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)充分考慮各種檢測(cè)方法的特點(diǎn)，根據(jù)環(huán)境、對(duì)象的不同，幾種檢測(cè)方法配合使用，組成可靠、經(jīng)濟(jì)綜合性高的檢測(cè)系統(tǒng)。

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