提高輸油管道安全生產管理措施

李春偉 王 博 石 斌 滿明石

（1、大慶輸油氣分公司，黑龍江 大慶 163000 2、中油管道沈陽調度中心，遼寧 沈陽 110000）

泄漏是輸油管道運行中的主要故障。在輸油管道運行過程中，由于腐蝕穿孔及其它外力破壞等原因，泄漏事故時有發生，給油田造成了巨大的經濟損失。特別是有組織的打孔盜油活動嚴重干擾了正常的輸油生產，也帶來了重大安全隱患。因此，泄漏監測不僅成為輸油管道安全生產管理的重要工作內容，也是保證管道正常運行不可缺少的保障。

輸油管道檢漏方法主要有兩類：直接檢漏方法和間接方法。直接方法就是利用預置在管道外的檢測元件直接測出泄漏介質。這種方法可以檢測到微小的滲漏，并能定位，但是要求在管道建設時與管道同時安裝。間接方法就是通過檢測管道運行參數的變化推斷出泄漏的發生，這種方法的靈敏度不如直接方法高，適合檢測較大的泄漏（一般1%左右），優點是可在管道建設后不影響生產的情況下安裝，并可不斷升級。

高精度管道泄漏監測定位技術，是一個多學科結合的集成技術。該系統集成了次聲波管道泄漏定位技術、GIS（地理信息管理系統）和GPS（全球衛星定位系統）。它是基于GIS 技術的綜合管理平臺，適合長距離、多管段、復雜條件下的應用。系統以GIS 為基礎，建立可視化的生產信息管理平臺，實現生產數據的集中管理和共享，適合于管道管理中對生產運營管理和安全管理要求。

輸油管道泄漏報警及定位系統主要用于監測長輸管道上某管段的泄漏情況。一旦某管段發生原油泄漏，系統就會立即報警并準確定位。為油田生產單位及時應對突發事件提供了準確、可靠的依據，使損失降低到最小程度。系統與管道的工況特點相結合，具有很強的針對性和實用性，符合油田生產的實際需要。系統具有各種界面簡潔直觀、功能完善、操作靈活方便及穩定可靠等特點。

1 系統構成

1.1 輸油管道泄漏報警及定位系統

其硬件包括:管道首端與末端安裝的靈敏度高、穩定性好的壓力傳感器(有條件的最好有流量變送器);以一體化嵌人機為核心的數據采集處理裝置;通信裝置;管理站(一般是首站)配置的主監控計算機。

1.2 軟件構成。

系統的運行平臺為Win 2000。數據庫采用Pardox 或SQL Server2000 等。應用軟件是在Delphi 6.0 環境下開發的，對所采集到的各種信號進行處理、識別、修正和儲存等，實現記錄曲線的實時顯示、泄漏報警和定位及數據查詢及參數設置等功能。系統軟件構成見圖1。

圖1 輸油管道泄漏報普及定位系統軟件構成

2 系統主要功能

2.1 數據采集及預處理。

實現對現場數據的采集和預處理(壓力信號的濾波轉換、多臺流量計求和及數據編碼等);負責、有線MODEM、網絡適配器及GPRS 等通信裝置。

2.2 數據傳送功能

將數據傳送到主監控用的上位計算機中。

2.3 數據綜合處理。

主監控計算機是系統的核心部分，負責各個站點的數據接收、匯總與綜合處理，完成動態記錄曲線顯示、實時監測管道運行狀態、分析判斷、生成各種記錄、保存數據和記錄、數據和記錄的回查及參數設置等功能。工況正常時，系統處于自動監測狀態，當有泄漏發生時，便進人報警狀態。

3 系統技術特點

3.1 數據采集精度和頻率

一般的數據采集系統壓力采集數據保留到小數點后2 位，采樣頻率為1 次/s,輸油管道泄漏報警及定位系統對硬件選型和信號處理提出了更高的要求，系統要求壓力數據保留到小數點后4 位，采樣頻率最小為10 次/s。因此，采用一體化嵌人機作為現場數據采集與處理的核心。相對于板卡而言，其信號的共地矛盾不突出，信號質量容易保證，內置的DOS 系統為數據的預處理、管理通信裝置及進行數據遠傳等提供了方便。這種以一體化嵌人機為核心的現場數據采集裝置比采用“工控機十采集卡”的模式更加靈活方便和可靠，尤其對無人值守站，更能體現出優越性。

3.2 通信條件的確定

通信質量是決定系統實現各項功能的關鍵。在滿足基本的數據傳輸速率的前提下，保證通暢穩定的傳輸是至關重要的，否則將給上位主監測計算機的應用程序編制帶來一定的困難。綜合比較幾種通信方式，無線數傳電臺相對獨立，是比較理想的通信方式;而有線MODEM、網絡、GPRS 等受公用系統的制約，穩定性較差，影響定位的準確度，采用這些通信方式時，需要進行有針對性的特殊處理。

3.3 原油物理性質差別的影響

壓力波的傳遞受介質成分和物理性質等因素的影響很大。輸油管道中從首端到末端的原油，其流動性隨溫度的降低而變差，壓力波的傳遞速度也會發生變化。不同地區的原油理化性不同，或同一輸油管道中不同時段原油的含水發生變化都會對壓力波的傳遞速度產生影響。對于多節點的復雜管網，若各個節點進入的原油品質、溫度和含水不同，壓力波的波速會變得更加復雜。波速的變化直接影響定位精度，應進行實時的修正。

3.4 信號固有千擾和波形特征處理

在理想的信號波形狀態下，要識別一定量的泄漏所產生的負壓力波信號并不困難。但在實際生產中，引起管道中原油壓力變化的因素很多，如提高或降低排量、倒罐、倒流程、加壓泵的抖動(包括供電不穩的影響)等都會造成管道中壓力的變化，甚至某些電學干擾也會造成壓力變化的假象，干擾了對真正泄漏壓力波的識別。因此，系統應具有準確的信號識別能力。要做到這一點首先要合理選擇前端數據采集部分的硬件，進行數據采集時要采取隔離和抗干擾措施，盡量減小電干擾對原始數據的影響。對于因工藝流程等引起的固有壓力波動，理論上可以采用各種波形變換手段對采集到的信號波形進行變形分析處理，如均值濾波、中值濾波及小波變換等。

3.5 主要技術指標

輸油管道泄漏報警及定位系統的主要技術指標為：監測長度每段小于50km；瞬時泄漏速度)管道中原油瞬時輸量的1%-5%；定位誤差蕊200m；誤報率小于2%；漏報率小于1%。

基于上述原因，通過實踐表明:系統模式采用“自動報警+人工核實”或“自動報警定位+人工核實”是比較切合實際的，且“自動報警定位+人工核實”的模式也必須在工況條件比較好的管道上運用才有一定的意義。

4 應用效果介析

輸油管道泄漏報警及定位系統于2000年進行了現場安裝調試。在技術上做了大量的改進，如增加了流量核實、溫度修正、技術更趨完善。并在平原地帶、山區地帶進行了推廣試驗，使系統得到了推廣和應用。目前已在華北油田的河一石(150km)長輸管道；二連公司阿一賽(360km)長輸管道；長慶油田馬－惠－寧長輸管道及靖－馬長輸等管道上進行了應用。輸油管道泄漏報警及定位系統的應用，提高了輸油管道安全生產管理水平和效率，最大限度地降低了油品泄漏導致的環境污染，減少了油品損失，降低了巡線頻率，節約了成本，收到了顯著的經濟和社會效益。以河間－石家莊輸油管道為例:2000年10月-2002年10月，已累計報警定位達310次，同安裝系統前相比，2001年原油損失減少了1 670t，創經濟效益約200萬元。

輸油管道泄漏報瞥及定位系統在各油田的成功應用為用戶提供了及時準確的泄漏信息，為原油在長輸管道中的安全運輸提供了保障。但是作為一項新技術，還有許多值得研究、需要改進的地方。如:合理變換和處理信號波形，提高從復雜波形中分析識別有用信號的能力，如何建立復雜管網條件下的理論模型等。另外，目前的輸油管道泄漏報警及定位系統還不能夠在所有管道上完全做到“自動準確定位”，需采用“自動報警+人工核實”或“自動報警定位+人工核實”的半自動工作模式。在“自動分析判斷和自動準確定位”方面還需要作更多的工作。