劉 旭

天津軍星管業(yè)集團(tuán)建設(shè)工程有限公司

1 天然氣長輸管道出現(xiàn)泄漏問題的原因

1.1 人為因素造成的泄漏

天然氣長輸管道出現(xiàn)泄漏問題的重要原因之一就是人為因素導(dǎo)致的。在使用長輸管道輸氣過程中，機(jī)械使用不當(dāng)或是操作人員專業(yè)技術(shù)水平低、操作不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐晒艿佬孤灰恍┎环ǚ肿哟嬖谕蹈`管道的行為。人為造成的長輸管道泄漏問題是非常嚴(yán)重的，相關(guān)部門必須要引起高度重視。

1.2 環(huán)向的焊縫出現(xiàn)開裂或斷裂問題

在長時(shí)間使用長輸管道輸運(yùn)之后，受到輸氣時(shí)產(chǎn)生的壓力作用，環(huán)向焊縫會(huì)發(fā)生錯(cuò)邊、溶蝕甚至?xí)斐珊缚p越來越大等諸多問題，導(dǎo)致長輸管道的泄漏。

1.3 長輸管道的絕緣層裂化、穿孔被腐蝕

線路老化問題是長輸管道出現(xiàn)泄漏的常見因素。經(jīng)過很長時(shí)間的使用，長輸管道的絕緣層慢慢被腐蝕，長此以往就會(huì)造成線路出現(xiàn)老化問題，嚴(yán)重情況會(huì)使絕緣層裂化，導(dǎo)致管道泄漏。長輸管道在經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)輸石油和天然氣之后，防腐層會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)被腐蝕，從一個(gè)小點(diǎn)直至變成腐蝕面，最后防腐層被嚴(yán)重腐蝕，然后影響到鋼管的表面，同時(shí)在外力的作用下，加快了腐蝕面穿孔的速度，最終造成管道出現(xiàn)泄漏問題。

1.4 陰極的保護(hù)失效或是陰極的保護(hù)力度低

陰極保護(hù)，主要是通過在被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)外施加電流，從而確保被保護(hù)的結(jié)構(gòu)呈陰極，可以有效避免腐蝕情況的發(fā)生，防蝕效果無可替代。但在實(shí)施陰極保護(hù)的過程中，往往由于一些具體問題、特殊問題，影響了陰極保護(hù)的防蝕效果。如管道穿越鐵路公路時(shí)設(shè)置套管的內(nèi)部充水導(dǎo)致局部失效、陽極區(qū)出現(xiàn)中斷或者斷電、外部電流搭接到管道上等，均會(huì)導(dǎo)致陰極保護(hù)失效，從而降低陰極保護(hù)的效率、甚至導(dǎo)致管道腐蝕穿孔等事故。

2 天然氣長輸管道的泄漏檢測(cè)方法

2.1 直接檢測(cè)法

傳統(tǒng)的巡視檢測(cè)方法工作效率低，而且很難發(fā)現(xiàn)管道泄漏的地點(diǎn)，只有長輸管道發(fā)生特別明顯的泄漏問題，在空氣中散發(fā)出濃烈的氣味才能被發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這種情況必然會(huì)嚴(yán)重破壞周圍的生態(tài)環(huán)境和人們生命安全。常見的檢測(cè)形式有幾下幾種：1)在地表打孔檢測(cè)方法，與人工巡視檢測(cè)法相比，地表打孔檢測(cè)方法大大提高了檢測(cè)能力和結(jié)果的準(zhǔn)確性；2)檢漏電纜法、油檢測(cè)元件法和油溶性壓力管法。直接檢測(cè)法的優(yōu)勢(shì)在于無論管道是處于運(yùn)輸狀態(tài)還是停止?fàn)顟B(tài)都可以進(jìn)行檢測(cè)。以上這些方法對(duì)于檢測(cè)長輸管道泄漏問題起著重要的作用。隨著科技的發(fā)展，必然會(huì)研發(fā)出更先進(jìn)的檢測(cè)手段，提高檢測(cè)效率，給人們生命安全和生態(tài)環(huán)境提供保障。

2.2 間接檢測(cè)法

2.2.1 體積或物質(zhì)平衡法。該方法是測(cè)量進(jìn)入和流出管道的流體的體積或質(zhì)量，通過對(duì)比兩者是否一致來判斷管道是否發(fā)生泄漏。這類方法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單，缺點(diǎn)是對(duì)于檢測(cè)運(yùn)行狀況不穩(wěn)定的管道和少量泄漏的時(shí)不宜準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)泄漏，且無法對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位。

2.2.2 壓力梯度法。油氣管道在理想狀況下，管道沿線壓力梯度隨距離呈線性變化，而出現(xiàn)了泄漏的管道其沿線壓力會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，通過檢測(cè)管線上壓力變化，分析壓力梯度變化，可對(duì)管道泄漏進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行定位。由于實(shí)際運(yùn)行的管道受粘度、傳熱、線路起伏等影響，沿線的壓力梯度并非線性，因此該方法的定位精度較差。但壓力梯度法仍可以作為一種的輔助手段。

3 天然氣管道泄漏檢測(cè)的技術(shù)方法

當(dāng)輸送管道發(fā)生泄漏時(shí)泄漏部分產(chǎn)生有物質(zhì)損失，漏失點(diǎn)管線壓力下降，流體密度減小，而管道流體的連續(xù)性使得流速不變，從而泄漏點(diǎn)形成壓力差，導(dǎo)致流體填充漏失區(qū)域，引發(fā)區(qū)域內(nèi)密度和壓力降低，在水力學(xué)上稱為負(fù)壓波。緣管道傳播的負(fù)壓波包含了泄漏的信息，在波導(dǎo)的作用下可以傳播數(shù)十公里以上的距離。假設(shè)t1、t2分別為負(fù)壓波從泄漏點(diǎn)傳到上下游變送器所消耗的時(shí)間(s)，v為傳播的速度(m/s)，x是泄漏點(diǎn)到上游壓力變送器距離(m)L為管道上下游壓力變送器距離(m)。

3.1 管道泄漏引起的瞬間聲波震蕩，產(chǎn)生音波信號(hào)。該信號(hào)屬于連續(xù)發(fā)射信號(hào)并以管道介質(zhì)為載體向上下游傳播。在管道兩端安裝音波傳感器，根據(jù)上下游音波信號(hào)的時(shí)間差以及音波在介質(zhì)中的傳播速度就可以計(jì)算出泄漏位置設(shè)t1、t2分別上下游檢測(cè)到的音波信號(hào)時(shí)刻，則t1-t2為兩者時(shí)間差T(s)，t上=x/vt下=(l-x)/v；T=(2x-l)/v；x=(L+T.v)/2=l+(t1-t2)/2由此可見聲波傳輸?shù)缴舷聜鞲衅鞯臅r(shí)間差T以及波速v的準(zhǔn)確直接影響對(duì)泄漏點(diǎn)的定位，我們將流體流速u及采樣周期T上下游數(shù)據(jù)奇異點(diǎn)位置差N考慮到以上計(jì)算。V上=v-u；V下=v+u則x=l.(v-u)+(v2-u2)NT/2V可以計(jì)算出泄漏點(diǎn)。

3.2 天然氣具有很強(qiáng)的壓縮性，導(dǎo)致壓力密度等物理參數(shù)變化范圍大。利用成熟的SCADA系統(tǒng)可選擇聲波法和負(fù)壓波法共同對(duì)管道進(jìn)行泄漏檢測(cè)，用動(dòng)態(tài)壓力傳感器直接測(cè)量管道壓力的動(dòng)態(tài)變化盡可能反應(yīng)出管道泄漏引起的壓力動(dòng)態(tài)變化，雖然動(dòng)態(tài)壓力傳感的聲波管道泄漏檢測(cè)比給予壓力變送器管道泄漏檢測(cè)具有更高的靈敏度，但對(duì)于壓力變化緩慢的場(chǎng)所，采用壓力變送器可以檢測(cè)壓力改變，而動(dòng)態(tài)壓力傳感器則不一定起反應(yīng)。所以負(fù)壓波結(jié)合聲波的特點(diǎn)就是利用現(xiàn)有的壓力變送器于動(dòng)態(tài)壓力傳感器相結(jié)合，利用通訊傳輸，在中心站上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合泄漏檢測(cè)和定位計(jì)算發(fā)現(xiàn)泄漏和定位點(diǎn)。

結(jié)語

選擇有效的檢測(cè)手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏并修復(fù)，是油氣管道完整性管理關(guān)鍵。隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，多種方法組合運(yùn)用，泄漏檢測(cè)的靈敏度和定位精度將進(jìn)一步提高，為油氣事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展保駕護(hù)航。

[1]楊澤文.石油天然氣長輸管道泄漏檢測(cè)及方法[J].化工管理，2015，(22)：152.

[2]杜偉，李保平，王紅彬.天然氣長輸管道泄漏檢測(cè)技術(shù)[J].化學(xué)工程與裝備，2015，(07)：246-248.