摘要：石油運(yùn)輸?shù)闹饕绞绞枪艿肋\(yùn)輸，因此要關(guān)注集成化管道運(yùn)輸?shù)陌踩?，因?yàn)樗c國民生產(chǎn)生活密切相關(guān)。石油管道的泄漏會造成大量的能源浪費(fèi)，對周圍的生態(tài)造成嚴(yán)重的破壞，給石油企業(yè)和國家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。主要介紹石油管道輸送的優(yōu)勢、石油管道泄漏的原因以及管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，提出我國石油管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢，為以后石油企業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)提供技術(shù)和理論支持。

關(guān)鍵詞：集成化管道；泄漏監(jiān)測；技術(shù)；研究應(yīng)用

一、石油管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢

由于石油自身的物理特性，經(jīng)過多年來的實(shí)際運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)和借鑒國外先進(jìn)國家的經(jīng)驗(yàn)，管道運(yùn)輸是最經(jīng)濟(jì)、最便捷、最快速的方式。特別是近幾十年來，管道運(yùn)輸隨著科技的發(fā)展，逐漸地科技化、自動化，與傳統(tǒng)的其他運(yùn)輸方式相比，管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)也是非常顯著的。

（一）連續(xù)性和平穩(wěn)性強(qiáng)

管道運(yùn)輸最顯著的特點(diǎn)就是連續(xù)性，從而保證一段時間內(nèi)的穩(wěn)定運(yùn)輸，輸送量是非常巨大的，保證了各個輸油站點(diǎn)的需求，也為油田提升產(chǎn)能做好后勤服務(wù)。

（二）安全和便捷性

由于管道運(yùn)輸在工作狀態(tài)不需要太多的工作人員，降低了人員的工作風(fēng)險，不僅如此，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對管道運(yùn)輸?shù)臓顩r進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，提早發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)漠惓?，降低事故發(fā)生的概率。

（三）經(jīng)濟(jì)性和持久性

由于管道運(yùn)輸?shù)耐顿Y主要集中在前期，占地面積小，而且多處于地下，受地理環(huán)境的影響比較小。與傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式相比，后期的費(fèi)用較低，企業(yè)的經(jīng)營成本逐漸下降。

（四）污染低、安全系數(shù)高

由于在管道運(yùn)輸過程中，石油與外界環(huán)境是徹底隔絕的，經(jīng)過精密儀器的監(jiān)控，發(fā)生泄漏的現(xiàn)象比較少。對周圍環(huán)境的污染低，同時由于泄漏造成的安全事故也比較少，這比傳統(tǒng)運(yùn)輸方式多了份安心，沒有其他突發(fā)的狀況[1]。

盡管管道運(yùn)輸石油的優(yōu)點(diǎn)很明顯，但是其缺點(diǎn)也是不容忽視的，主要是由于輸油管道的專屬性比較強(qiáng)，不能多種物質(zhì)同時運(yùn)輸，外部拓展的可能性較低。而且在石油開采的初期，管道運(yùn)輸?shù)碾y度較高，需要其他的運(yùn)輸方式進(jìn)行配合。

二、輸油管道泄漏的危害

（一）石油輸送管道泄漏會造成土壤的污染

由于石油是多種有機(jī)物的混合物，大多數(shù)存在于原油中的有機(jī)物對動植物都是有害的。因此輸油管道一旦發(fā)生泄漏，首先是對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，從土壤到河流再到植被，無一幸免。泄漏的石油會隨著河流擴(kuò)散到更遠(yuǎn)的地方，增大泄漏造成的環(huán)境損害。研究表明，一次普通的管道泄漏會造成周圍30平方公里的地區(qū)受到不同程度的污染，破壞土壤的酸堿平衡，造成土壤表面的皸裂，更有甚者會造成部分地區(qū)常年寸草不生，嚴(yán)重的會造成當(dāng)?shù)氐纳镦湐嗔?，影響周圍人們的生存環(huán)境。如圖1，輸油管道泄漏，石油造成土壤破壞，植被無法生存。

（二）輸油管道泄漏會造成河流湖泊的污染

管道泄漏的污染物進(jìn)入河流中，首先會在水的表面形成一層隔水膜，降低了水中氧氣的含量，給水中生物造成致命的打擊。不僅如此，油品中一些有害物質(zhì)進(jìn)入水里會和底泥發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，致使水中的微生物群體發(fā)生變化，原本處于平衡的狀態(tài)被打破，降低了水體的使用價值，更嚴(yán)重的會危及我們的飲用水安全，給人類的生命安全造成嚴(yán)重的威脅。水質(zhì)造成污染也會影響當(dāng)?shù)氐耐寥拉h(huán)境，進(jìn)而加劇河流湖泊沿途的環(huán)境破壞，破壞周圍環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)，地下水資源的污染，更會造成人類生存環(huán)境的改變。

（三）管道泄漏會污染空氣

輸油管道發(fā)生泄漏后，由于油氣中含有大量的揮發(fā)性以及有毒性的氣體，隨著溫度的升高，這些有毒以及揮發(fā)性易燃易爆的氣體會擴(kuò)散到大氣中，影響到我們的空氣質(zhì)量，甚至?xí)霈F(xiàn)極端天氣。

（四）管道泄漏會造成海洋的污染

經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，一旦輸油管道發(fā)生泄漏，很大程度上會給海洋的生態(tài)環(huán)境造成威脅。海洋的污染不是一蹴而就的，而是經(jīng)歷了很長的時間變化，原本在河流和土壤以及大氣中的污染物會隨著自然變化，最終流向海洋區(qū)域，造成海洋的破壞，海底生物的生態(tài)環(huán)境被打破，有毒有害物質(zhì)侵害海洋生物，同樣侵害人類的生命。

三、輸油管道泄漏的原因分析

管道運(yùn)輸是石油及其產(chǎn)品的主要運(yùn)輸途徑，管道的安全直接影響著輸油的效率和石油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。管道發(fā)生泄漏的主要原因如下。

（一）管道的腐蝕

由于工程階段的施工質(zhì)量問題，防腐的管道并沒有達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)要求，在石油氣運(yùn)輸過程中，油氣中的各種雜質(zhì)加快了管道的腐蝕速度，輸油管道開啟時的撞擊等都會造成輸油管道的腐蝕泄漏。

（二）人為偷盜因素

出于個人利益，很多偷油者鋌而走險，在輸油管道上打洞，破壞管道的完整性，造成石油的泄漏。

（三）其他工程建設(shè)的誤操作

由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工程建設(shè)如火如荼地開展，第三方施工單位對輸油管道的誤傷破損的事件時有發(fā)生。

四、集成化管道泄漏監(jiān)測技術(shù)

集成化管道泄漏監(jiān)測技術(shù)是隨著科技的發(fā)展而發(fā)展起來的，利用高精尖的儀器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對管道運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)控，一旦發(fā)生異常能夠早發(fā)現(xiàn)、早處理，降低企業(yè)的損失，降低由于泄漏造成生態(tài)環(huán)境的破壞。隨著管道的不斷建設(shè)，各種各樣的監(jiān)測技術(shù)也隨之不斷發(fā)展，現(xiàn)在應(yīng)用于管道泄漏監(jiān)測的主要技術(shù)有負(fù)壓力波、超聲波檢測、光纖傳感等。

（一）紅外熱成像滲漏監(jiān)測技術(shù)

紅外熱成像技術(shù)是利用管道周圍的灰度信息和運(yùn)輸物質(zhì)的溫度等信息來進(jìn)行管道泄漏的監(jiān)測。這種監(jiān)測技術(shù)，需要利用飛行器搭載監(jiān)測設(shè)備對集成化管道進(jìn)行掃描，這種監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常突出，能夠快速、直觀、大面積以及遠(yuǎn)距離地監(jiān)測到管道的運(yùn)行狀況，快速發(fā)現(xiàn)管道泄漏的點(diǎn)，對于物體表面的溫度變化，紅外線監(jiān)測能夠?qū)崟r地顯現(xiàn)。這種技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，能夠快速確定當(dāng)下的管道運(yùn)行狀況。紅外熱成像滲透監(jiān)測技術(shù)的缺點(diǎn)就是成像的對比度較低、細(xì)節(jié)分辨率較低、成本較高，對于深埋地下的管道應(yīng)用比較少，無法持續(xù)監(jiān)測管道的運(yùn)行狀況。

（二）分布式光纖滲漏泄漏監(jiān)測技術(shù)

分布式光纖泄漏監(jiān)測技術(shù)主要通過敷設(shè)在輸油管道上的光纖電纜對輸油管道上的溫度以及外力影響進(jìn)行探測，可以在線實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)靜態(tài)監(jiān)測，能夠降低周圍環(huán)境對信號的干擾，監(jiān)測的準(zhǔn)確性比較高，在輸油管道泄漏監(jiān)測中的應(yīng)用比較廣泛。隨著科技的飛速發(fā)展，各種高精尖、高精度儀器設(shè)備的應(yīng)用，分布式光纖泄漏與振動監(jiān)測系統(tǒng)相互結(jié)合，通過傳感器和光纖的信號融合，對輸油管道上的實(shí)際運(yùn)輸狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并將監(jiān)控的數(shù)據(jù)上傳到終端的顯示器和數(shù)據(jù)庫中，不僅能實(shí)時呈現(xiàn)，還具有可追溯性[2]。分布式光纖測泄漏監(jiān)測技術(shù)具有對溫度信號極敏感、方向性好、光強(qiáng)高、溫度和空間定位精度高、成本較低、無盲區(qū)等優(yōu)勢，適用于范圍廣、長距離實(shí)時分布式監(jiān)測。這種技術(shù)需要在管道敷設(shè)的時候?qū)⒐饫w以及監(jiān)測的儀表同管道一起進(jìn)行施工，施工的難度增大，同時需要進(jìn)行光纖和儀表的防護(hù)。

（三）機(jī)敏網(wǎng)滲漏監(jiān)測技術(shù)

管道外包覆機(jī)敏網(wǎng)材料層形成機(jī)敏網(wǎng)傳感器，根據(jù)滲漏時管道局部應(yīng)力（溫度等）變化或滲漏時導(dǎo)致機(jī)敏網(wǎng)傳感矩陣信號中斷判斷滲漏點(diǎn)。其具有精度較高、判斷漏點(diǎn)較準(zhǔn)確、探測區(qū)域廣等優(yōu)點(diǎn)，是一種新技術(shù)，處在研究前沿，市場化應(yīng)用不成熟，價格高，使用少。但是隨著科技的進(jìn)步，新技術(shù)和新設(shè)備的廣泛研究和開發(fā)，在不斷升級和更新技術(shù)的同時，也在不斷應(yīng)用到輸油管道的泄漏監(jiān)測中，通過不斷的研發(fā)和試驗(yàn)，相關(guān)的成本也會逐漸降低。

（四）油田集群化管道泄漏監(jiān)測平臺

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，其在各行各業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。自動化和數(shù)字化技術(shù)的雙向結(jié)合，在石油輸油管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用中發(fā)揮了巨大的作用。實(shí)現(xiàn)對集輸油管道更具可靠性、更高覆蓋度的泄漏監(jiān)測是當(dāng)前亟待解決的問題，目前亟須建設(shè)一套適用于集中管理、適用范圍廣、可靠性高、投資適中的管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，因此集群化管道泄漏監(jiān)測平臺應(yīng)運(yùn)而生，這是一個多學(xué)科結(jié)合的集成技術(shù)的產(chǎn)物。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了管道泄漏監(jiān)測的統(tǒng)一平臺管理，通過云服務(wù)，加強(qiáng)管道泄漏事件的報警、處置、監(jiān)管、考評、閉環(huán)管理，滿足公司、采油廠（輸油處）、作業(yè)區(qū)不同層級用戶的使用需求[3]，為管道泄漏監(jiān)測提供高效可靠的技術(shù)解決方案，全面加快油田管道管理的信息化、智能化進(jìn)程，為智能化油田建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

基于“云邊協(xié)同”架構(gòu)設(shè)計(jì)，充分利用油氣田現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)成果，融合多廠家、多技術(shù)（集群化泄漏監(jiān)測單元、負(fù)壓波監(jiān)測、光纖振動監(jiān)測、SCADA、視頻監(jiān)控等）邊緣計(jì)算監(jiān)測系統(tǒng)，構(gòu)建集管道檔案、地圖可視化等功能為一體的公司級集群化管道泄漏監(jiān)測平臺。如圖2，監(jiān)測系統(tǒng)平臺能夠快速定位管道泄漏的位置。

集群化管道泄漏監(jiān)測公司級平臺應(yīng)用分為三大場景：指揮中心大屏監(jiān)控系統(tǒng)、PC端應(yīng)用管理系統(tǒng)、移動端處置管理系統(tǒng)。

大屏監(jiān)控系統(tǒng)從全公司視角全面感知、分析管道運(yùn)行監(jiān)測狀態(tài)，其主要功能是：

1.運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控：明確監(jiān)測數(shù)量、報警數(shù)量、故障統(tǒng)計(jì)、巡檢統(tǒng)計(jì)。

2.報警統(tǒng)計(jì)：單位統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測方法統(tǒng)計(jì)、時間段統(tǒng)計(jì)。

3.報警處置：報警信息處置、處置量統(tǒng)計(jì)、報警時刻數(shù)據(jù)下鉆、報警歷史數(shù)據(jù)查看。

4.任務(wù)管理：巡檢任務(wù)下發(fā)、任務(wù)進(jìn)度跟蹤、巡檢記錄查看、巡檢軌跡查看。

5.管道地圖可視化：管道空間分布、視頻監(jiān)控點(diǎn)空間分布、報警點(diǎn)地圖定位。

PC管理端側(cè)重業(yè)務(wù)管理、泄漏監(jiān)管與應(yīng)用。PC端管理應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全油田各類管道泄漏監(jiān)測、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)的集中接入管理，匯聚實(shí)時運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)與報警信息，同步管道檔案資料，構(gòu)建完整的報警信息處置流程，建立數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)功能，能夠從宏觀到微觀的分級、分類，集中顯示當(dāng)前所有泄漏報警的宏觀統(tǒng)計(jì)與詳細(xì)數(shù)據(jù)。

移動端實(shí)現(xiàn)泄漏報警的分級精確推送、處置反饋、閉環(huán)管理。移動端具備接收報警信息、任務(wù)提醒通知、任務(wù)執(zhí)行過程及結(jié)果反饋、上傳現(xiàn)場圖片及短視頻、報警處置過程及結(jié)果反饋等功能，形成完整泄漏報警的閉環(huán)處置流程。如圖3，輸油管道的實(shí)時監(jiān)測技術(shù)能夠準(zhǔn)確判斷運(yùn)行出現(xiàn)的偏差點(diǎn)。

五、結(jié)語

隨著管道工業(yè)的迅速發(fā)展，輸油管道的泄漏不只形成動力浪費(fèi)、污染環(huán)境，還會對人民生命財產(chǎn)安全形成威脅，對泄漏進(jìn)行檢測和定位具有非常重要的理論意義和使用價值，因而利用GIS和GPS以及SCADA技術(shù)的泄漏定位技術(shù)是未來最有潛力的輸氣管道泄漏監(jiān)測技術(shù)之一，集成化管道泄漏監(jiān)測平臺的應(yīng)用，能夠?qū)崟r掌握石油管道運(yùn)輸?shù)臓顩r，及時發(fā)現(xiàn)異常，盡早處理，降低損失。這些技術(shù)在我國的輸油管道泄漏監(jiān)測中逐漸被使用，替代傳統(tǒng)的人工方式，在未來石油企業(yè)的發(fā)展中也是非常重要的，為今后輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用提供了技術(shù)和理論支持。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉軍.油氣管道泄漏檢測技術(shù)發(fā)展探究[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2013（3）：2.

[3]周德新，樊智勇.管道泄漏監(jiān)測與控制技術(shù)的研究[J].計(jì)算機(jī)測量與控制， 2005，13（3）：3.