任立建

上海京海工程技術(shù)有限公司 上海 200131

近年來，管道運(yùn)輸蓬勃發(fā)展，并用于輸送石油、天然氣以及其他液態(tài)化工產(chǎn)品。然而國(guó)內(nèi)外由于工程施工導(dǎo)致的長(zhǎng)輸油氣管線事故頻發(fā)，給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來極大的損害，引發(fā)了全國(guó)人民的關(guān)注，保護(hù)長(zhǎng)輸石油天然氣管線的安全，盡量避免此類事件的發(fā)生迫在眉睫。其中最重要的就是對(duì)這類長(zhǎng)輸石油天然氣管線進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量，為長(zhǎng)輸石油天然氣管線的安全奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文結(jié)合眾多成功案例，對(duì)比分析高密度電法在長(zhǎng)輸油氣管道探測(cè)中的應(yīng)用。

1 高密度法工作原理

物理上用“電阻“來表征物質(zhì)的導(dǎo)電性，同時(shí)，電阻率是物質(zhì)重要的電學(xué)參數(shù)，它表示不同物質(zhì)的導(dǎo)電特性。如下圖所示，用儀器測(cè)量地下各底層及異常體的電阻率差異，來推斷、尋找電阻率異常高或異常低的部位。

由于物質(zhì)內(nèi)部的組成成分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點(diǎn)；物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中所含水分的多少等因素都會(huì)影響物質(zhì)的電阻率顯示。 因此根據(jù)地下電阻率的變化，可以推斷出地下的異常體情況。大地電阻率由下面方法測(cè)定：沿測(cè)線上的測(cè)點(diǎn)，分別打入金屬電極，并用導(dǎo)線連接供電回路和測(cè)量回路，供電電極用A、B表示，測(cè)量電極用M、N表示，則測(cè)量巖土體的電阻率表達(dá)式為：ρa(bǔ)= KΔUMN/I。式中：ΔUMN------測(cè)量電極MN間的電位差(mV)；I-------供電回路的電流強(qiáng)度(mA)；K------裝置系數(shù)(m)。用上式求出的電阻率(ρa(bǔ))叫視電阻率，它是在一定的探查體積內(nèi)巖土的綜合電阻率(即表示非均勻體綜合影響的電阻率)。野外測(cè)量時(shí)只需將全部電極（幾十根或上百根）置于測(cè)點(diǎn)上，然后利用電極轉(zhuǎn)換儀、電測(cè)儀便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、自動(dòng)采集，測(cè)量結(jié)果可實(shí)時(shí)處理并顯示地電斷面剖面圖。

圖1 -1 高密度電法探測(cè)示意圖

2 工程應(yīng)用實(shí)例

上海LNG管道從小洋山跨海至?；迓肥兰o(jì)塘路附近出水上岸進(jìn)入浦東新區(qū)，全長(zhǎng)約15km，均為地下鋪設(shè)，材質(zhì)為鋼，管徑為DN900mm，本次物探工程選取蘆潮港大蘆公路/港輝路及萬(wàn)水路/天高路附近共兩處LNG管道進(jìn)行高密度電法探測(cè)。

2.1 技術(shù)措施

(1)電極布設(shè)是一次完成，可以減少因電極布置而引起的故障和干擾，而且為野外數(shù)據(jù)的自動(dòng)測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。

(2)采用多種電極排列方式的掃描測(cè)量，可以獲得較豐富的關(guān)于地層斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。

(3)本工程使用高密度電法探測(cè)均選擇LNGφ900mm鋼管并選擇接地電阻良好，無(wú)明顯地電干擾的區(qū)域進(jìn)行，儀器采用重慶地質(zhì)儀器廠DUK-2A高密度電法測(cè)量系統(tǒng)、成圖軟件采用嬌佳Geogiga RImager軟件。電極距0.5m，隔離系數(shù)1～10，供電電壓DC90V，供電脈寬0.5S，供電周期2S，測(cè)量層數(shù)1～10，測(cè)量裝置溫納剖面。單剖面數(shù)據(jù)總點(diǎn)數(shù)135個(gè)。每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了四次重復(fù)探測(cè)。

2.2 高密度電法成果介紹

測(cè)線一：蘆潮港LNG管道大蘆公路/港輝路附近接線樁處（樁號(hào)CRX220，靠近測(cè)點(diǎn)CRX183），開挖驗(yàn)證管中埋深1.35m。高密度電法實(shí)測(cè)電阻率曲線如下圖所示：

圖2 -1 CRX183電阻率（中值濾波）剖面圖二

圖2 -2 CRX183電阻率（中值濾波）剖面圖四

從圖上看，由于地下土層含水量較高，電阻率偏低，所以測(cè)得的下部成果電阻率均較為接近，但在測(cè)線5.5m附近埋深約1～2m范圍內(nèi)有明顯的較低阻異常，左右兩側(cè)在淺層有相對(duì)高阻的異常存在。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本測(cè)線位于長(zhǎng)久未耕種的田地里面，在近期酷暑暴曬的天氣下，淺層土層含水量低于較深層土層，理論上造成的結(jié)果應(yīng)為淺部電阻率較大，深部電阻率較小，因此測(cè)線左右兩側(cè)的較高阻異常與理論相符。但在測(cè)線5.5m附近，出現(xiàn)了電阻率明顯偏小的情況，異常中心位置約在深度1.5m處，因此判斷低阻異常為L(zhǎng)NGφ900鋼管引起。且電法探測(cè)深度與開挖深度基本一致。

測(cè)線二：蘆潮港LNG管道萬(wàn)水路/天高路西側(cè)CRX159。開挖驗(yàn)證管中埋深1.80m，高密度電法實(shí)測(cè)電阻率曲線如下圖所示：從圖上看，由于地下圖層電阻率偏低，所以測(cè)得的下部成果電阻率均較為接近，但在測(cè)線8.5m附近埋深約2m左右內(nèi)有明顯的較低阻異常，左右兩側(cè)在淺層有相對(duì)高阻的異常存在。

圖2 -3 CRX159電阻率（中值濾波）剖面圖二

圖2 -4 CRX159電阻率（中值濾波）剖面圖三

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本測(cè)線位于較濕潤(rùn)的水田附近，表面泥土濕潤(rùn)，淺層土層含水量較高，理論上測(cè)量的數(shù)值應(yīng)與深部電阻率差別不大，因此測(cè)線左右兩側(cè)的較高阻異常與理論相符。但在測(cè)線8.5m附近，出現(xiàn)了電阻率明顯偏小的情況，異常中心位置約在深度2.0m處，因此判斷低阻異常為L(zhǎng)NGφ900鋼管引起。且電法探測(cè)深度與DM探測(cè)深度基本一致。

3 結(jié)論與不足

受作業(yè)場(chǎng)地條件及管道屬性限制，本次浦東新區(qū)石油天然氣管道專項(xiàng)高密度電法驗(yàn)證工作，共驗(yàn)證點(diǎn)2個(gè)，每點(diǎn)多條測(cè)線共同驗(yàn)證，結(jié)合測(cè)區(qū)環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)條件，通過對(duì)剖面電阻率分析，判斷目標(biāo)管線位置，本次探測(cè)管道埋深及平面誤差均滿足規(guī)范要求，進(jìn)一步驗(yàn)證了管線探測(cè)的正確性。