葉思雨

摘 要：由于近幾年來一些違法分子的猖獗，在油氣氣管道上進(jìn)行打孔盜取天然氣與石油，根據(jù)統(tǒng)計，近三年內(nèi)中國油氣管道的所屬公司被違法分子將管道打孔盜取油氣的次數(shù)約300次，在近幾年內(nèi)，某市一油氣管道被盜造成較為嚴(yán)重的油氣泄露事故，導(dǎo)致90號汽油嚴(yán)重?fù)p失，管道停輸時長達(dá)到13個小時，并且導(dǎo)致其室內(nèi)鐵道線路被迫停止運行時長約6個小時。文章針對當(dāng)前長輸天然氣管道泄漏檢測技術(shù)，進(jìn)行簡要的分析研究。

關(guān)鍵詞：油氣管道;泄漏檢測;技術(shù)

引言

關(guān)于油氣管道的泄漏檢測技術(shù)，也引起了企業(yè)管理人員及研究人員的重視，如何更好的選擇泄漏檢測技術(shù)，并且提升管道傳輸質(zhì)量，成為當(dāng)前油氣企業(yè)發(fā)展中面臨的主要問題。筆者針對當(dāng)前長輸天然氣管道泄漏檢測技術(shù)進(jìn)行簡要的剖析研究，以盼能為我國油氣企業(yè)輸氣管道的泄漏檢測技術(shù)落實提供參考。

1、管道泄漏檢測技術(shù)發(fā)展概況

對長油氣氣管道泄漏檢測的研究，國內(nèi)外已有40多年的歷史，從管道內(nèi)外部環(huán)境、輸送介質(zhì)、泄漏的多種形式等方面進(jìn)行了分析，各國專家和學(xué)者已經(jīng)研究出適用于不同情況的管道泄漏實時檢測定位系統(tǒng)。早在1976年，R.Iswrnan通過過程模型和估算方法對處理后的輸入、輸出流量和壓力信號進(jìn)行相關(guān)性分析，研究出對應(yīng)的泄漏檢測方法;1988年，A.Benkherouf等，利用卡爾曼濾波器對管道中間狀態(tài)進(jìn)行估計，通過此方法可以掌握管道泄漏時的參數(shù)變化情況;2002年，利用雙傳感器檢測到的負(fù)壓波來分析管道泄漏的狀態(tài);2009年，Y.koyamada等，在光纖傳感技術(shù)上利用Φ-OTDA技術(shù)對管道進(jìn)行監(jiān)測，空間分辨率和應(yīng)變測量精度達(dá)到了1m;2014年和2016年，S.Y.L.i等，根據(jù)彈性振動理論分析了管殼與空氣柱兩種傳輸通道的波數(shù)，為了抑制聲波的速度頻散和減小信號衰減程度，預(yù)測管道中的聲速與管壁之間的耦合，探索聲波傳播的路徑，采用特定頻率的聲發(fā)射信號來檢測氣體管道泄漏，這種方法具有較高的探測精度。我國的管道泄漏檢測技術(shù)研究起步較晚，科研人員、專家學(xué)者及各大院校實驗室先后研究出基于狀態(tài)估計的觀測器、負(fù)壓波法、瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型法、分布式光纖、聲波法等方法來檢測管道泄漏，取得了一定的成效。但是，因為管道輸送的復(fù)雜性，以及管道在的影響因素等，至今還未研究出針對微小泄漏的高精度、高靈敏度檢測定位系統(tǒng)。

2、管道泄漏的原因

2.1外力影響

外力影響主要有三個方面：管道占壓、第三方施工破壞和打孔盜油。管道占壓：油氣氣管體大部分埋藏在地下，當(dāng)管道上方存在違章建筑物時，如果占壓物和地基被損壞下沉，則不均勻的沉降對被占壓的管道產(chǎn)生一定的作用力，導(dǎo)致管體的受損破裂;第三方施工破壞：在項目施工過程中造成的管道本體損壞，包括地質(zhì)勘探鉆破管體導(dǎo)致油品的泄漏，推土機(jī)、挖掘機(jī)損壞管道，鉆穿管道管網(wǎng)與市政工程交叉處引起的管道變形等;打孔盜油：不法分子受利益驅(qū)使，非法在油氣管道上方鑿孔，私自安裝支路管線將油品用罐車運走的違法行為。這幾個方面在一定程度上都對管體造成破壞，致使油氣泄漏爆炸，不僅造成油品的損失和環(huán)境的污染，還會給生命財產(chǎn)造成極大的傷害和損失。

2.2管道腐蝕

腐蝕是管道失效的主要形式。管道腐蝕形成的因素包括差異充氣、雜散電流、細(xì)菌、應(yīng)力與疲勞、金屬材料不均勻等。管道的內(nèi)外腐蝕、開裂、防腐層老化等因素都會造成油氣的泄漏。特別是在東北地區(qū)，很多老管線運營時間較長，防腐層老化嚴(yán)重，通過檢測均發(fā)現(xiàn)大面積腐蝕缺陷，很多管段無法進(jìn)行內(nèi)部檢測，現(xiàn)已成為高風(fēng)險地段，存在極大的安全隱患。另外，由于站外部分管道本體的開裂，很難在第一時間發(fā)現(xiàn)泄漏點，給檢測定位帶來極大的困難。

2.3環(huán)境影響

氣候變化影響地質(zhì)中土壤的生長環(huán)境，土層的熱脹冷縮引發(fā)土地結(jié)構(gòu)越來越不均勻，導(dǎo)致油氣管道的沉降度不穩(wěn)定，管道切口受力不均勻，管道切口一旦崩開，就會出現(xiàn)管線泄漏。冬季東北地區(qū)寒冷，有些城市的氣溫甚至降到零下三四十度，埋在土壤中的油氣管道因為溫度的下降造成管體凍裂，造成管線泄漏。

3、油氣管道泄漏檢測技術(shù)的性能評價

（1）準(zhǔn)確性。對于油氣管道泄漏現(xiàn)象來說，最關(guān)鍵的救援工作步驟就是要在第一時間確定泄漏現(xiàn)象發(fā)生的位置、原因，檢測技術(shù)和檢測系統(tǒng)必須要能及時、準(zhǔn)確地確定泄漏事故發(fā)生的相關(guān)因素，而且還需要具有一定的報警率，將所接受到的危險信息在第一時間告訴工作人員，這樣才會保證整個油氣管道泄漏發(fā)生的工作環(huán)節(jié)具備較高的可靠性。（2）靈敏性。所謂的靈敏性是相對于油氣管道泄漏的檢測技術(shù)來說，需要盡快地確定泄漏量的多少和已經(jīng)蔓延的范圍、馬上要蔓延的范圍，并通過靈敏的報警系統(tǒng)將其報告給工作人員。（3）泄漏定位的準(zhǔn)確性。當(dāng)油氣管道發(fā)生泄漏現(xiàn)象以后，對于定位系統(tǒng)和相應(yīng)的定位技術(shù)來說，及時的將泄漏點提供給相關(guān)的檢測工作者，減少油氣管道泄漏帶來的危害。（4）實時性。要保證油氣管道泄漏之后，從泄漏發(fā)生的時間到檢測人員獲得泄漏信息的時間間隔必須盡可能地短，這樣才能夠保證整個工作的實時性，并且有助于救援人員及時地采取有效的措施，盡可能地將油氣管道泄漏現(xiàn)象帶來的損失降低到最低，保證工廠或者企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。（5）自適應(yīng)性。所謂的自適應(yīng)性指的是油氣管道泄漏檢測系統(tǒng)必須具有一定的通用性，在不同事故發(fā)生的情況下、不同的區(qū)域發(fā)生過程中，只需要根據(jù)實際情況做出較少的彈性調(diào)整即可。

4、油氣管道泄漏檢測技術(shù)及其應(yīng)用

4.1超聲波法

利用超聲波來測定油氣管道泄漏的流量是一種相對來說比較經(jīng)濟(jì)方便的技術(shù)方法，而且對于整個操作環(huán)境的要求也不是很高。首先要將管道分為很多個小段，再安裝上超聲波流量測定裝置，根據(jù)實際工作中反映出來油氣管道流量的體積、運行速度、溫度環(huán)境、聲波傳輸?shù)葏?shù)進(jìn)行研究。一旦和計算機(jī)模擬的正常曲線出現(xiàn)紕漏，則能及時確定發(fā)生泄漏的管道段，從而輔助別的方式發(fā)現(xiàn)泄漏點。

4.2壓力點分析法

所謂的壓力點分析法就是利用壓力波對油氣管道泄漏進(jìn)行檢測的匯總方法。主要的工作原理是依據(jù)動能守恒的原理進(jìn)行泄漏位置的確定，然后依據(jù)某一個監(jiān)測點來獲取實際工作所需要的數(shù)據(jù)。工作人員一般會在檢測點安裝好壓力傳感器，一旦泄漏點產(chǎn)生，會把相關(guān)的信息傳遞給檢測點，使得管道本身受到的壓力發(fā)生變化。這種變化與正常數(shù)據(jù)之間會有一定的出入，反映在計算機(jī)圖像上，幫助工作人員確定泄漏點的位置。

4.3放射性示蹤劑檢漏法

一般采取的放射性示蹤劑是碘131，將其安置在油氣管道中和要進(jìn)行運輸?shù)慕橘|(zhì)一起運動。當(dāng)油氣管道泄漏現(xiàn)象發(fā)生的時候，放射性示蹤劑就會隨著介質(zhì)的流動被運輸?shù)焦艿劳饷?，一旦被傳感器檢測到，就能夠確定是否發(fā)生了泄漏。

結(jié)束語

綜上所述，無論是發(fā)達(dá)國家，還是中國這樣的發(fā)展中國家，對油氣管道泄漏檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用都已經(jīng)很長一段時間了。但由于實際情況不同，造成油氣管道發(fā)生泄漏形式的多樣性，這主要是因為在石油管道進(jìn)行原油輸送的過程中會涉及到很多輸送介質(zhì)的多樣性、對周邊環(huán)境帶來變化的多樣性等問題都會使得油氣管道發(fā)生泄漏現(xiàn)象。為了有效解決這一問題帶來的消極影響，我們往往會采用多種檢測方法結(jié)合起來的手段，用于相互之間的取長補短，共同促進(jìn)原油運輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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