智能清管器在油氣儲運方面的應用

胡楚迪（中國石油大學（華東），山東 青島 266580）

清管是油、氣運輸領域必不可少的一部分，管道清洗技術包括高壓水射流清洗技術、超聲波清洗技術、干冰清洗技術、激光清洗技術、等離子清洗技術、電解清洗技術等，清管器作為機械清洗管道的設備之一,在油、氣管道清管領域應用較普遍。該技術具有節能、操作簡便、無環境污染、對管內壁無損傷、可不停產清管、長輸管線清掃、介質隔離、原油管線掛蠟、天然氣管線干燥置換、可對各種口徑管線進行一次性內涂敷等特點，是一種性能良好的清管工具。

1 智能清管器分類及工作原理

1.1 渦流智能清管器

渦流智能清管器利用導體中的渦流效應來對導體材料中的缺陷進行檢測。渦流檢測器探頭內的激勵線圈通以特定頻率的電流，使管壁內表面因電磁感應而產生渦流，并用安放在激勵線圈之間的測量線圈進行檢測。若鋼管不存在缺陷，測量線圈上不產生電壓。若鋼管存在缺陷，測量線圈感應到電磁場的變化而產生電壓。從而可以判斷鋼管是否存在缺陷。

渦流智能清管器還是其他管道智能清管器通球的基礎，通過對渦流檢測的結果的分析，來判斷管道是否能夠進行其他的管道內檢測通球。

1.2 漏磁智能清管器

漏磁檢測器能夠檢測內部和外部的金屬損失。其基本工作原理建立在鐵磁材料的高磁導率這一特性之上，鋼管在檢測器自身攜帶的磁場作用下被磁化，當鋼管中無缺陷時，磁力線絕大部分通過鋼管，此時磁力線均勻分布，當鋼管存在缺陷時，磁力線發生變化，并且有一部分磁力線泄露出鋼管表面，即產生所謂的漏磁。通過對鋼管表面溢出的漏磁進行檢測，就可以判斷鋼管是否存在缺陷。

1.3 超聲波智能清管器

超聲波發生器沿垂直于管壁的方向發射超聲波信號，其中一部分超聲波經管道內壁反射，被超聲波發生器接收，而剩余的超聲波穿過管道內部，經管道外壁的反射，被超聲波發生器接收，從而形成了超聲波接受時間的差值。由于超聲波在管道中的傳播速度相同，則時間差值的大小反應了管壁的厚度大小。若鋼管不存在缺陷，時間差為已知的定值，若鋼管存在缺陷，時間差將減小。通過對時間差的測量，即可檢測出鋼管是否存在缺陷。

2 應用領域

2.1 用于管道的清洗

管道的清洗在輸油、氣領域極為重要。管線在投產之前，需要通入清管器將管道建設期間產生的垃圾清除，以便隨后油、氣的輸入。而經過長期運行的輸油、氣管道，會產生水合物、凝析液等雜質，使管道的摩阻增大，運輸費用增加，無法實現管道安全、平穩、經濟的最優化運行。同時，清管器的存在也為輸送介質的質量提供了可靠的保障。

2.2 用于管道缺陷檢測

將渦流效應、電磁效應、超聲波等技術應用在普通非智能清管器上，形成所謂的智能清管器，來檢測管道是否存在缺陷。

3 發展前景

3.1 清管器在彎頭處或前方沉積物聚集過多等情況下會造成卡堵，卡堵現象使得管道流量下降，嚴重時甚至導致整個管路堵塞，造成危險，應受到重視。因此解決清管器卡堵的問題是一個重要的研究方向。

3.2 清管作業中檢測和修復一體化對于管道的安全運行具有重要作用，因此管道檢測、修復技術的發展是一個值得研究的方向。

3.3 漏磁式智能清管器缺陷檢測技術對金屬損失缺陷檢測準確度高，但對管道的裂紋缺陷和焊縫缺陷檢測的準確度都不高，是有待解決的問題。

3.4 漏磁式智能清管器缺陷檢測技術在低壓管線（＜2.0MPa）檢測精度低，原因是工具在低壓天然氣管道運行不平穩所造成的數據丟失，因此需要進一步研究開發新技術。

3.5 超聲波技術對較淺的凹坑以及較淺的陸架形或階梯型缺陷檢測時常出現誤差，應運用新技術進行彌補，提高其檢測精度。

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