李 靜，周 力，劉 儀

(中國石化管道儲運有限公司寧波輸油處，浙江寧波 315000)

我國的管道運輸業(yè)是與鐵路、公路、航空、水運并駕齊驅(qū)的五大運輸行業(yè)之一，主要用于石油、天然氣、液化石油氣、化工原料等能源輸送，具有一次性投資少、運輸成本低、安全性高、利于環(huán)保等獨特優(yōu)勢,逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)和國民經(jīng)濟的運輸命脈之一。

目前，我國相當(dāng)一部分輸油管線已經(jīng)逐漸步入老齡期，由于腐蝕、意外損壞或第三方施工破壞等原因，管線泄漏事故時有發(fā)生，嚴重影響了正常的生產(chǎn)秩序，造成巨大的經(jīng)濟損失。加之站間距較長、沿線地理環(huán)境復(fù)雜，盜油犯罪團伙一般在夜間作案，地點隱蔽而且經(jīng)過偽裝掩飾，常規(guī)巡線難以發(fā)現(xiàn)，致使損失擴大并增加了導(dǎo)致危險性事故的可能性。

中國石化管道儲運有限公司新鄉(xiāng)輸油處所轄中洛線1992年投產(chǎn)，全長286.1 km，設(shè)計年輸量500×104t，2002年實現(xiàn)了混合原油密閉輸送，2008年實現(xiàn)了輸油生產(chǎn)遠程控制。2006年前后，管道遭打孔盜油現(xiàn)象非常嚴重，輸油生產(chǎn)面臨非常嚴峻的形勢。為了能夠?qū)崟r監(jiān)測到泄漏事故的發(fā)生、有效扼制盜油犯罪現(xiàn)象、維護管道的正常運行，新鄉(xiāng)輸油處聯(lián)合天津大學(xué)共同研發(fā)了“中原-洛陽原油管線泄漏監(jiān)測及定位系統(tǒng)”，并利用現(xiàn)有的科技手段，不斷探討人防、技防措施，歷經(jīng)兩次升級改造后，在中洛線得到廣泛應(yīng)用，特別是在2016年的“3·30”“6·24”兩起盜油案件中起到了關(guān)鍵作用，有效避免了管道大面積跑油現(xiàn)象發(fā)生。

1 負壓波法管道泄漏定位原理[1]

管線泄漏監(jiān)測及定位系統(tǒng)利用負壓波原理，即當(dāng)管道發(fā)生泄漏時，泄漏點處由于管道內(nèi)外的壓差，液體迅速流失，管內(nèi)流體壓力突然下降，泄漏點兩邊的液體由于存在壓差而向泄漏點補充，產(chǎn)生的壓力波由泄漏處沿管道向上、下游傳播，相當(dāng)于漏點處產(chǎn)生了以一定速度傳播的負壓波。設(shè)置在泄漏點兩端的傳感器拾取壓力波信號，并將采集的壓力信號發(fā)送到中控室進行分析處理，利用負壓波通過上下游測量點的時間差以及負壓波在管線中的傳播速度，可以確定泄漏位置[1]。

2 中原-洛陽原油管線泄漏監(jiān)測及定位系統(tǒng)分析與應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)分別安裝于中洛線濮陽、滑縣、衛(wèi)輝、新鄉(xiāng)、武陟、溫縣、洛陽的7套子站裝置和新鄉(xiāng)調(diào)度中心裝置2個部分。各子站的裝置包括油壓、油溫等變送器、站控計算機、信號調(diào)理器、信號采集卡和調(diào)制解調(diào)器等，不間斷采集原油的壓力、溫度信號，監(jiān)視管道的運行狀況。新鄉(xiāng)調(diào)度中心包括工控機、調(diào)制解調(diào)器、調(diào)制解調(diào)器通訊所需的多串口卡。系統(tǒng)的中心站和子站之間利用現(xiàn)有的微波系統(tǒng)建立了實時通訊網(wǎng)絡(luò)，各子站工控機將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)叫锣l(xiāng)處調(diào)度中心計算機，構(gòu)成分布式系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)判斷

輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)需要根據(jù)采集到的壓力信號序列，實時分析壓力信號的變化趨勢，實時監(jiān)測管道運行狀態(tài)。初步判斷為事故發(fā)生時，發(fā)出預(yù)報警信號，提示工作人員注意。系統(tǒng)對初步分析發(fā)現(xiàn)的故障狀況進一步細化分析，確定故障類型。在管道泄漏監(jiān)測的過程中采用了信號自動分段技術(shù)。新鄉(xiāng)輸油處調(diào)度中心計算機綜合各站信息判斷是否有泄漏發(fā)生，并對漏點定位。經(jīng)多年現(xiàn)場實踐證明，該系統(tǒng)反應(yīng)靈敏、誤報率較低，定位誤差在500 m左右。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用

2.3.1泄漏定位

2008年底,中洛線實現(xiàn)了輸油生產(chǎn)遠程集中控制，為了確保管道安全運行，對泄漏定位系統(tǒng)進行了升級改造，實現(xiàn)了站站定位功能。

正常生產(chǎn)運行中，值班調(diào)度根據(jù)異常壓力波動第一時間分析原因，在排除工藝影響的前提下，第一時間進行泄漏定位，并嚴格執(zhí)行三級巡線制度。若管線異常壓降在0.01 MPa以上、持續(xù)0.5 h不回升，而且相關(guān)泵站巡線沒有結(jié)果，且初步判斷為跑油時，應(yīng)立即向調(diào)度長匯報，請示停輸巡線，并安排搶修隊伍待命；若管線突然壓降在0.2 MPa或以上時，值班調(diào)度可立即進行全線緊急停輸、泄壓操作，同時通知相關(guān)站隊巡線、搶修隊伍待命，防止大面積跑油事故發(fā)生。

以2009年為例，中洛線全年遭打孔破壞12次，由處調(diào)度定位、三天之內(nèi)在現(xiàn)場找到的有 4次，當(dāng)時沒找到、但有定位記錄、后來找到隱蔽閥門的5次，占打孔盜油總次數(shù)的75%。

近幾年，隨著反打工作的高壓態(tài)勢不斷升級、泄漏定位技術(shù)的逐漸成熟，中洛線遭打孔盜油現(xiàn)象明顯減少，但2016年3月24-27日，不法分子在新鄉(xiāng)站進站段連續(xù)作案，處值班調(diào)度及時定位、果斷停輸，新鄉(xiāng)處積極組織巡線、蹲點、拉網(wǎng)式排查，于3月30日現(xiàn)場抓獲盜油車一輛；“6·24”案件現(xiàn)場抓獲3名盜油分子、2輛車，兩起盜油案件的快速破獲，避免了更大的經(jīng)濟損失和大面積跑油事故的發(fā)生，泄漏定位系統(tǒng)起到了關(guān)鍵性作用。

2.3.2壓降分析

中洛線目前是常溫、密閉、混輸中原油和進口油，正常運行中，因管道清管、調(diào)配輸比例、來油溫度變化、油品切換及設(shè)備啟停操作等經(jīng)常引起全線壓力波動，同時，也常多次出現(xiàn)不明原因的異常壓力波動，而且持續(xù)時間不等、沒有規(guī)律可循。為了摸清壓降原因及變化趨勢，新鄉(xiāng)處成立了異常壓降分析小組，本著“一點一分析”的原則，組織生產(chǎn)、管道、安全及各站相關(guān)技術(shù)人員進行壓降圖形分析，對調(diào)度初期分析、處置措施、后期分析、排查結(jié)果等每個環(huán)節(jié)進行探討，研究制定相應(yīng)防范措施。以濮陽為例，中原油田來油溫度變化或設(shè)備啟停操作時，都會對濮陽站進、出泵壓力造成很大影響，其中，中原油溫度變化對壓力造成的影響尤為明顯。每次溫度變化引起的壓降最高可達0.04 MPa，且泄漏定位系統(tǒng)能定出疑似打孔盜油點，從圖形上看，跟管道被盜油后的圖形非常相似。經(jīng)多次分析、探討，并多次與油田溝通，最終都能排除異常。

目前，異常壓降分析已經(jīng)成為新鄉(xiāng)輸油處調(diào)度一項重要日常工作，如何做好壓降分析、怎樣用最短時間排除管道異常，也是每一名生產(chǎn)管理者面臨的問題。新鄉(xiāng)輸油處通過不斷加強管道的日常管理和監(jiān)控、加強值班調(diào)度分析判斷能力、完善泄漏定位系統(tǒng)、強化管控措施等，以確保中洛線安全運行。

2.3.3防范措施

因中洛線打孔盜油現(xiàn)象屢禁不止，為了減少盜油事件的發(fā)生，新鄉(xiāng)輸油處堅持企警聯(lián)防政策，重新修訂管道巡護細則及獎懲辦法，加大泄漏定位管控力度，本著“寧可錯定、不可漏定”的原則，多次調(diào)低泄漏定位系統(tǒng)報警點，經(jīng)過多次驗證，最終確定壓降0.01 MPa報警最為合理。既做到了防患于未然，又減少了誤報率。

日常工作中，新鄉(xiāng)輸油處調(diào)度負責(zé)泄漏監(jiān)控、異常壓降定位、數(shù)據(jù)收集、巡線信息跟蹤等，并制定了《處泄漏定位管理辦法》及《三級巡檢制》。2013年，新鄉(xiāng)輸油處將泄漏定位數(shù)據(jù)整合到數(shù)字化管道平臺，運用GPS巡線系統(tǒng)，結(jié)合管道GIS坐標數(shù)據(jù)，根據(jù)事故發(fā)生概率評價結(jié)果，設(shè)定科學(xué)合理的巡檢路線和計劃，實現(xiàn)對巡線人員的實時監(jiān)督管理，在準確及時定位發(fā)現(xiàn)事故點位置的同時，提高了搶維修反應(yīng)效率。

2.4 異常壓力圖形分析

2.4.1盜油壓力圖形

2015年3月31日，中洛線06∶04壓力異常下降0.08 MPa，定位在濮陽出站2.00 km處可能發(fā)生泄漏(圖1)，立即組織三級巡線，沒有發(fā)現(xiàn)異常；因當(dāng)時類似現(xiàn)象多次發(fā)生，且主要壓降點集中在濮陽出站段0～3 km，即便利用外管道檢測儀器對可疑點進行多次檢測也未見異常；新鄉(xiāng)輸油處組織召開專題會議分析盜油特點、研究解決方案，2015年4月份對濮陽出站0～5 km進行重點開挖驗證，5月14日，在中洛線濮陽出站1.1 km處挖出一個盜油閥，引管200 m，無泄漏，全線停輸2.1 h對其進行摘除?，F(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，盜油閥和盜油引管均做了防腐處理，一定程度上影響了管道泄漏定位系統(tǒng)及檢測儀器的準確判斷。

圖1 泄漏點確定

2016年3月30日0∶00-01∶39，衛(wèi)輝-新鄉(xiāng)段管道壓力異常下降0.02 MPa，定位在衛(wèi)輝出站39.81 km，從圖形(圖2)上分析為典型的盜油曲線，新鄉(xiāng)處快速反應(yīng)、企警聯(lián)動，現(xiàn)場抓獲3名盜油分子、2輛盜油車。

圖2 圖形分析

2.4.2溫度影響壓力波動圖形

2014年10月份前后，中洛線管道發(fā)生壓力異常下降比較頻繁，主要壓降點集中在濮陽出站段。經(jīng)分析認為，影響中洛線平穩(wěn)運行的主要因素除了打孔盜油外，還有首站來油參數(shù)變化，包括中原油來油溫度變化、進口油油品切換操作、中原油和進口油設(shè)備啟停操作等。這些外界因素會導(dǎo)致濮陽出站壓力變化明顯，但每次壓力變化時，因為溫度變化較慢，反映到SCADA系統(tǒng)趨勢圖(圖3)上，就會比壓力曲線滯后，一定程度上影響了值班調(diào)度初期研判。

2.4.3清管球進站壓力波動圖形

前些年，中洛線因打孔盜油等外界因素經(jīng)常頻繁停輸，因此，在深入研究停輸再啟動問題的基礎(chǔ)上，堅持定期清蠟對中洛線的安全生產(chǎn)具有很重要的實用意義。為提高管輸能力、防止初凝事故的發(fā)生，中洛線多年堅持定期清蠟措施，即每月1號和15號濮陽至洛陽全程清蠟各一次，并制訂了嚴密的清蠟方案。管線清蠟后各站壓力除濮陽外均有不同程度的升高，以新鄉(xiāng)站最為明顯，清蠟后壓力升高約0.3 MPa；全線運行的輸油泵電流普遍上升，中洛線輸量增長10～20 m3/h左右。

2.4.4出站管線放油壓力波動圖形

為了排除小流量盜油，在濮陽出站取樣口進行放油試驗，壓降并不是很明顯，定位存在很大誤差。

2.4.5洛陽倒罐壓力波動圖形

在正常運行中，洛陽煉廠倒罐引起的壓力波動更是不可避免，比如2016年6月13日，煉廠08∶55倒罐造成中洛線溫縣-洛陽段管道壓降0.08 MPa、定位45.03 km(進站0.22 km)可能發(fā)生泄漏，壓力波動曲線與疑似盜油曲線非常相似。

圖3 趨勢圖

2.5 經(jīng)驗總結(jié)

根據(jù)上述各種壓降情況，總結(jié)經(jīng)驗如下。

a) 中洛線所輸油種比較復(fù)雜，油品物性參差不齊，在輸送過程中，因油品流速、黏度、密度等參數(shù)不同，會引起波速的變化，反映到壓力曲線上，就會造成不同程度的波動。

b) 中原油田來油溫度變化或進行設(shè)備啟停操作時，都會對中洛線濮陽首站進、出泵壓力造成很大影響，其中，中原油溫度變化對壓力造成的影響尤為明顯。每次溫度變化引起的壓降一般在0.01～0.03 MPa之間，壓力上升最高可達0.04 MPa，且泄漏定位系統(tǒng)能定出疑似打孔盜油點，從圖形上看，跟管道被盜油后的圖形非常相似。經(jīng)多次分析、探討，并多次與油田溝通，最終都能排除異常。

c) 臨濮線進口油停輸或倒進罐流程時，也會造成中洛線濮陽來油斷流、進站壓力下降，導(dǎo)致濮陽站外輸泵直接抽罐里存油、出站壓力瞬間下降。此時，泄漏定位系統(tǒng)也能定出疑似打孔盜油點，從圖形上看，很像管道被打孔盜油的趨勢圖。經(jīng)仔細分析并與聊城調(diào)度溝通后，能夠排除外管道異常。

d) 洛陽煉廠倒罐作業(yè)引起的壓力波動非常明顯，而且都能定位出可疑泄漏點，由此判斷泄漏定位系統(tǒng)存在偏差，但如果不能確認煉廠方面有相關(guān)操作，新鄉(xiāng)輸油處必須第一時間采取巡線措施。

3 存在問題和建議

a) 打孔盜油形勢不容小覷。近幾年，雖然公司所轄輸油管道打孔盜油案件大幅降低，但還不能徹底杜絕，有的盜油分子利用外接管線盜油，最長超過2 000 m，此時的管道工況變化規(guī)律相當(dāng)于在主管道下游敷設(shè)了一條副管后的工況規(guī)律。如果閥門緩慢打開，全線所有輸油站的進出站壓力都沒有明顯的壓力下降現(xiàn)象，隨著壓力波的衰減對上下站均不會造成任何大的影響，更不會報警。有的不法分子還對盜油閥門進行防腐處理，這給泄漏定位、巡線排查甚至搶修工作都增加了很大難度。

b) 管道泄漏定位精度有待提高。近幾年，不法分子改變了以往的盜油模式，大多數(shù)采用從盜油閥上外引管線小流量泄漏進行長期盜油方式。閥門內(nèi)漏、腐蝕穿孔和小流量盜油引起的管線壓降變化不明顯，現(xiàn)有的泄漏定位系統(tǒng)，通過采集泄漏點前后的壓力波變化很難精確定位，甚至無法進行定位。如果管線泄漏不能及時發(fā)現(xiàn)和確定泄漏位置，不能及時進行維護和處理，很可能會發(fā)生大量原油外泄。

c) 鑒于上述原因，建議在打孔盜油頻繁的管段安裝超聲波流量計，為現(xiàn)有的泄漏定位系統(tǒng)提供瞬時流量和累計流量信號，根據(jù)瞬時流量的變化，準確判斷管道是否發(fā)生泄漏，提高定位的精確度和準確度。

d) 推廣應(yīng)用管道雷達預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對現(xiàn)有報警設(shè)備的不足以及不法分子的作案特點，首次將雷達技術(shù)應(yīng)用到油氣管道防護，突破了管道防護的傳統(tǒng)理念和技術(shù)，對預(yù)防打孔盜油、違章占壓、第三方破壞等危害管道行為以及推進輸油管道站場完整性管理具有重要意義。