次聲波泄漏檢測技術在勝利油田的應用

于殿強 勝利油田勝利勘察設計研究院有限公司

次聲波泄漏檢測技術在勝利油田的應用

于殿強 勝利油田勝利勘察設計研究院有限公司

利用次聲波泄漏檢測技術在勝利油田輸氣管道上進行了泄漏檢測試驗。現場測試證明，新型次聲波傳感器耐壓達到15 MPa，靈敏度達到-195 dB；開發的實時數據采集處理系統響應速度快，泄漏報警檢測準確率高，技術實用性強；在運行壓力為3 MPa的天然氣管線上，次聲波泄漏檢測系統檢測距離達到37 km，系統定位誤差≤±90 m，報警準確率達到95%以上，天然氣管線響應時間≤3 min，系統運行穩定可靠。

次聲波；傳感器；天然氣管道；泄漏監測；勝利油田

勝利油田目前已建成近千公里的輸氣管道，隨著使用期的增長，很多管道出現了老化及腐蝕穿孔漏氣等現象，同時部分輸氣管道還出現了人為打孔盜氣的情況，如何及時快速地發現氣管道泄漏對于油田的穩產和安全都非常重要。因此，及時發現管網泄漏并精確確定泄漏的位置，進行管網完整性檢驗的技術研究與應用具有重要的現實意義。

1 泄漏檢測方法的比較

現有的輸氣管道泄漏檢測方法大致分為兩類：一類是基于磁通（漏磁）、超聲、渦流、攝像以及智能爬機的管內檢測技術；另一類為管外檢測技術。管外檢測技術又分為管外間接檢測和管外直接檢測技術。管外間接檢測技術主要應用在輸油管道的泄漏檢測上，其費用較低，可連續在線檢測，但泄漏事故的漏報率和誤報率高，在輸氣管道泄漏檢測方面效果不理想；管外直接檢測技術是基于人工巡檢開發的輔助檢測手段，該類方法最大的缺點就是成本較高。次聲波泄漏檢測技術與流量以及壓力泄漏檢測技術的對比見表1。

表1 次聲波泄漏檢測技術與流量以及壓力泄漏檢測技術的對比

結合表1的分析結果可以看出，次聲波檢測法是比較全面的檢測方法，其檢測靈敏度高，誤動作少，優勢明顯，費用較低。

2 次聲波泄漏檢測系統原理

次聲波檢漏原理如圖1所示。任何管道破裂都會因被輸送介質和管壁摩擦而形成聲波震蕩并快速沿管道上、下游方向長距離傳播，在管道兩側安裝次聲波傳感器就能捕獲和接收這些聲波波形。現場數據采集處理器將接收的聲波波形與微機數據庫模型進行比對，以此確定是否發生泄漏及泄漏程度；同時，通過計算管道兩側接收泄漏信號的時間差（GPS定時），就能確定泄漏點的準確位置和泄漏孔徑，并發出報警。

圖1 次聲波泄漏檢測系統原理

3 現場應用及測試

3.1 管線選取

（1）廬山路配氣站至東城配氣站管線。在該段管線上主要測試次聲波在低壓、短距離氣管線中的應用情況。其管道長約6.4 km，管道直徑325 mm；運行壓力廬山路配氣站為1 MPa左右，東城配氣站為0.9 MPa左右；管道流量約13×104m3/d，高峰時約1.2×104m3/h。

（2） 埕島天然氣預處理站至孤島壓氣站管線。在該段管線上主要測試次聲波在高壓、長距離氣管線中的應用情況。其管道長37 km，管道直徑273 mm；運行壓力為3.3 MPa；管道流量約5 000～6 000 m3/h。

3.2 現場安裝

東城配氣站及孤島壓氣站次聲波傳感器的安裝詳見圖2、圖3。

3.3 測試數據及分析

（1）東城和廬山配氣站。在廬山配氣站和東城配氣站進行了人工模擬放氣試驗，同時進行了試驗數據采集。廬山配氣站管道壓力為1.08 MPa，東城配氣站管道壓力為1.01 MPa。通過多次試驗結果的對比可知，隨著管道壓力的降低，相同放氣操作所產生的次聲信號強度變小（0.3 MPa時所收到的泄漏信號是1.08 MPa時所收到的泄漏信號強度的50%），在遠端所收到的次聲信號頻率變低；由于同一氣源的天然氣所含成分比例相差較小，因此不同壓力時測得的聲速差異也較小。

（2）埕島天然氣預處理站至孤島壓氣站。與廬山-東城天然氣管道不同，本段試驗管道長度約為前者的6倍，管徑約為前者的5/6，正常輸氣時的管道壓力約為前者的3～4倍，低壓端沒有用戶用氣干擾，試驗過程中管道正常工作。通過本次測試，驗證了在東營廬山-東城天然氣管道試驗中得到的試驗推論，證明了次聲傳感器可以在高壓輸送的長距離天然氣管道上檢測泄漏過程中所產生的信號。

圖2 東城配氣站次聲波傳感器安裝

圖3 孤島壓氣站次聲音波傳感器安裝

4 結語

利用次聲波泄漏檢測技術在勝利油田輸氣管道上進行了泄漏檢測試驗。通過現場測試證明，次聲波傳感器耐壓達到15MPa，靈敏度達到-195 dB；開發的實時數據采集處理系統響應速度快，泄漏報警檢測準確率高，技術實用性強；在運行壓力為3 MPa的天然氣管線上測試，次聲波泄漏檢測系統檢測距離達到37 km，系統定位誤差≤±90 m，報警準確率達到95%以上，天然氣管線響應時間≤3 min，系統運行穩定可靠。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.035

（欄目主持 關梅君）