試論輸油管道泄漏檢測技術及應用

陳鋒

摘要：輸油管道泄漏檢測技術運用對提升輸油管道油氣運輸穩定性具有重要意義，同時切實保障輸油管道油氣運輸系統的安全及規范化作業，以免輸油管道泄漏問題的產生給油氣運輸帶來巨大損失。輸油管道泄漏問題的產生在管道油氣運輸中無可避免，為有效對該問題加以解決，要求技術人員能夠對多種不同輸油管道檢測技術靈活運用，并提高技術運用實際效果，確?？稍谳斢凸艿腊l生大面積泄漏前對發現問題同時予以解決，以便為輸油管道系統的尤其運輸提供有利保障，繼而推動油氣管道運輸系統的安全化及穩定化發展與運行。本文將以輸油管道檢測技術運用現狀及多種輸油管道檢測技術特點展開分析，同時根據東北地區某輸油管道泄漏檢測實例對相關檢測技運用進行深入探究，進而為輸油管道泄漏檢測技術的科學合理應用提供理論知識方面的相關幫助。

關鍵詞：輸油管道 泄漏 檢測技術 應用

近年來，應市場資源供應需求，我國輸油管道系統建設逐步趨于完善化發展，使各地區油氣資源使用便捷性有所提升，繼而成為城市化發展不可或缺的重要資源供應系統之一。為進一步提高輸油管道系統油氣運輸安全性及穩定性，對輸油管道泄漏問題的實時監測與解決至關重要，不僅可有效避免大范圍油氣泄漏事故的發生，同時是充分發揮油氣管道運輸系統資源運輸重要作用的有效途徑。

一、輸油管道泄漏檢測的研究現狀

管道輸送是我國五大運輸方式之一，由于管道生命周期不長.時間長了容易出現管道破裂、損壞、腐化的現象，導致管內原油的泄露。如何改革輸油管道泄漏檢測技術，防止原油在運輸過程中泄露，已經成為各企業越來越重視的問題。隨著科學技術的進步和發展，我國在對檢測硬件進行了改革和創新，提出了檢漏電纜法、油檢測元件法等檢測方法。近年來，隨著科學技術的發展和進步，從上個世紀80年起，對輸油管道檢測的方法就逐步趨向于以現代計算機網絡系統為主的現代電子檢測系統新的輸油管道檢測系統對管道泄漏的檢測和速度檢測及定位原油在輸油管道內是否正常流通。

二、輸油管道泄漏檢測技術應用

輸油管道運輸技術運用進一步優化傳統燃油及天然氣等燃料運輸模式，使油氣燃料運輸便捷性與安全性得到顯著提升，對保障油氣燃料運輸實際效益具有重要意義?，F階段各行業的迅猛發展使各地區油氣燃料需求量逐年上升，為滿足實際市場需求，保證區域發展的日常穩定運轉，確立完善輸油管道管理及維護體系至關重要，尤其對輸油管道泄露檢測技術的靈活應用，是確保油氣輸送系統穩定運行的重要保障。

現代輸油管道建設逐步向多元化及全面化邁進，使輸油管道覆蓋面積在短期內逐漸上升。此時便涉及到多模式下的復雜環境輸油管道建設管理問題。復雜環境對輸油管道油氣運輸影響較大，尤其是輸油管道油氣泄露問題的產生，不僅對油氣供應企業造成嚴重經濟損失，同時亦影響用戶對油氣燃料的正常使用。為此選擇適宜的輸油管道漏油檢測技術便成為解決油氣泄露問題的重要核心。由于油氣泄露問題所產生的原因存在一定的特異性，因此檢測技術應用條件差異較大，技術種類相對較多。目前輸油管道漏油檢測以瞬變流動檢測技術、硬件系統檢測技術及軟件系統檢測技術應用最為廣泛。

三、輸油管道泄漏檢測技術種類

（一）瞬變流動法

1.監控微機檢測

監控微機監測要求在管道兩端設置傳感器，數據監控以溫度值、壓力值及流量值為主。在流體運用通過管道內壁后，傳感器可對相關數據進行實時監控，并將監控信息實時反饋至相關的管理中心。該技術運用對輸油管道檢測全面性及準確性有所提升，保障數據檢測可與輸油管道數據保持一致，有效避免數據檢測信息與事實不符的情況，具體瞬變流動檢漏法泄露自動檢測系統如下圖3-1所示。

2.使用計算機仿真軟件檢測

在使用計算機作為數據輸入終端過程中，計算機可以迅速、準確的得到首站和末站所顯示的流量、溫度、壓力所反映的數據以及管道中檢測點的壓力、溫度等參數傳上顯示出的參數，再通過中心計算機中裝有的由實時模塊、報警模塊以及泄漏檢測定位模塊組成的線仿真軟件通過描述管道運行的數學模型，由中心計算機計算出的數據輸出后。相關工作管理人員可以通過現實的數據進行分析和預算輸油管道內原有輸送情況是否正常，在輸油管道哪個位置可能出現泄漏、破損情況。

（二）硬件檢漏方法

1.超聲波法

顧名思義，超聲波檢漏即是利用設備超聲波回彈對管道內漏點進行判斷，超聲波設備使用主要由超聲波發射設備及超聲波接收設備組成。由于超聲波壓縮傳輸距離較遠，傳輸速度較快，因此該技術在距離較遠的輸油管道泄漏檢測中應用廣泛。超聲波設備信號發射以x為信號發射基礎，其數據接收也應以x1為數據接收依據，如在數據接收設備數據處理中，存在非固定波段信號，則數據接收將無法以x1為數據傳輸依據，此時數據可能產生多種變量，因而可判斷為輸油管道內存在泄漏問題。根據數據信息接收信息，技術人員需及時的利用相關公式進行運算，從而將輸油管道漏點的準確位置進行確定。

2.光纖檢漏法

現代光纖技術檢漏相對較為成熟，以光作為傳播介質，通過傳感器對光線的反饋查驗輸油管道是否存在泄漏問題。該技術設備運用主要以棱鏡為主，棱鏡將光線傳輸距離及傳輸速度提升，降低光線傳輸損失，傳感器檢測可對光線損耗進行運算，如其數據損耗處理合理范圍內，則可判斷為未出現管道泄漏情況。若光線在固定值范圍內損耗上升，則傳感器接收可將其判斷為存在輸油管道泄漏。該方法具有檢測效率高的基本特點，但卻存在因油氣與傳感器接觸不佳而導致的漏檢問題。

3.直接觀察法

直接觀察法主要用于地廣人稀區域環境內的管道泄漏檢測處理。該技術運用較為便捷。該方法主要分為兩種方面，首先是人工式檢測方法，該方法主要依賴技術人員的管道管理經驗進行判斷，同時可選用訓練有素的動物進行輔助檢查，利用其敏銳的嗅覺幫助技術人員更好及更為迅速的發現管道泄漏問題。在現代的管道檢測應用中，該方法已逐步為機械設備所取代，現代檢測多選擇無人機掛載紅外線設備方法對輸油管道泄漏進行檢測，雖該方法與第一種方法相比具有效率高及更為安全的實際優勢，但同樣需依賴技術人員的管理維護經驗來實現對管道泄漏問題的檢測與解決。endprint

4.放射性示蹤劑檢漏物法

放射性示蹤劑泄漏檢測要求在管道內壁結構安裝固定數量傳感器，并對管道內環境狀況進行實時監測。放射性示蹤劑主要由碘131構成，能夠隨管道內油氣物質進行流動同時產生一定的混合效應。在該項技術運用中，要求注意控制管道內流動壓力，保障數據傳輸的準確，以便傳感器能夠對示蹤劑數據進行準確的分析檢測。一旦管道內部示蹤劑泄漏，即可產生物質放射性問題，由于放射物質波及范圍較遠，合理安裝的傳感器能夠接收到放射物質的放射性反饋，此時便可根據數據反饋有效的對管道泄漏位置進行定位，并予以有效解決。

5.光纖溫度傳感器檢漏

光纖溫度傳感器技術利用原油加溫提高溫度環境，通過對環境變化的判斷來實現對輸油管道內部環境控制，一旦溫度環境產生較大波動，則有較大概率產生輸油管道泄漏問題。該技術運用檢測距離較長，最高可達到25千米，僅利用單一的溫度傳感單元即可完成檢測工作，無需選用復雜的溫度傳感檢測設備，技術操作簡單，可適用于多種環境下的輸油管道泄漏檢測。該檢測技術可利用設備傳感監控優勢對其進行臨界值設定，若輸油管道溫度超過規定范圍，則可及時報警，繼而保障輸油管道油氣正常運輸。

（三）基于軟件的檢漏法

1.壓力點分析法

壓力點分析法通過壓力磁場變化對輸油管道油氣運輸狀況進行分析，在不同階段的觸感器可為輸油管道運輸提供實時的數據分析。該方法操作便捷，同時設備安裝便捷，僅通過單一壓力傳輸即可對輸油管道泄漏問題進行判斷。壓力點分析主要針對單一測試區域內的線性變化信息進行收集，通過對多種數據的分析控制實現對泄漏點定位，再利用負壓波傳輸進行精準定位，從而保障輸油管道泄漏檢測位置的準確性。

2.質量平衡檢漏法

該方法基于管道流體流動的質量守恒關系，在管道無泄漏的情況下進人管道的流體質量流量應等于流出管道的流體質量流量。當泄漏程度達到一定量時，入口與出口就形成明顯的流量差。檢測管道多點位的輸人和輸出流量，或檢測管道兩端泵站的流量并將信號匯總構成質量流量平衡圖像，根據圖像的變化特征就可確定泄漏的程度和大致的位置。該方法簡單、直觀。改進動態質量平衡法，在進行管道泄漏檢測時，流量計的精度以及管道油品存余量的估計誤差是動態質量平衡管道泄漏檢測技術中的兩個關鍵因素。但是改進后的動態流量平衡法需要建立管道的動態模型，而且這種方法確定泄漏位置，對少量泄漏的敏感性差，不能及時發現泄漏，因此該方法需要與其它方法聯合使用。

3.負壓波法

負壓波法檢測原理主要依賴流體局部密度進行分析。由于管道泄漏可導管道封閉空間結構受到破壞，此時局部地區流體密度下降，易于對管道泄漏問題進行判斷，該方法使用需在管道兩側安裝固定傳感器，并控制負壓波輸出，利用管線與流體流通作為介質，通過負壓波傳輸對壓力進行數據分析，同時應在同一時間對數據進行建模運算，從而保障對管道泄漏位置的判斷準確。因負壓波傳輸速度不穩定，因此該方法對小范圍的管道泄漏檢測效果不佳，主要由于管道的多點泄漏檢測。

4.壓力分布圖法

由于地理環境和生產的需要，管道鋪設工藝結構復雜或由于調泵調閥時操作條件的改變，在無泄漏的情況下也可能出現異常的圖象特征而產生誤報警現象。為了克服管道瞬變流產生畸形壓力圖象，通?？疾煸搲毫D象的積分效應，這使得檢測及報警時間較長。對于長距離輸送管道由于需要布置較多壓力傳感器并且又不能實現截斷閥過于密集、還有信號需要同步傳輸裝備，因此整套檢測系統耗資較大。特別是沿線的信號采集設備容易人為破壞。

5.分段試壓法

分段試壓需將不同環境下輸油管道分為多個階段，通過對不同階段的管道壓力測試來判斷管道泄漏情況。該方法首次使用要求先對管道內基本承壓能力進行試驗，而后以數據試驗信息為基礎，將管道內壁壓控制在管道平均承壓值以下，以免管道測試對管道泄漏點進行過度擴張。對產生泄漏問題概率較大的階段，應選擇逐步加壓的方式進行測試。分段試壓階段輸油管道無法進行油氣運輸，同時工作量較大，作業速度相對較慢，主要適用于小范圍內管道泄漏檢測。

四、輸油管道泄露檢測技術運用實例

（一）基礎概況

本文所述管道泄漏檢測實例系東北地區某油田油氣運輸工程。該工程于2007年開始建設，2009年正式投入使用。在2014年初期階段首次發生管道泄漏事故，該次事故通過利用管道點位探測技術將管道泄漏位置進行定位處理。本次泄漏事故檢測與維修共耗時22小時，為后期該地區輸油管道泄漏問題的解決積累了豐富的經驗。由于該地區環境較為復雜，為有效以免大規模輸油管道泄漏問題的產生，該油氣公司與2016年末期階段組織管道泄漏檢測工作，該項作業項計劃共計進行15天，分三個階段進行管道泄漏檢測工作，并將檢測結果呈遞至集團公司內部及有關部門。

（二）檢測技術篩選與檢測方案的確定

該輸油系統檢測第一階段系山區階段，該階段環境復雜，檢測難度較大，將采用超聲波檢測技術進行泄漏檢測。第二階段屬相對較為繁華地段，距離工業區相對較近，車道縱橫交錯，雖交通便利，但與輸油管線距離較遠，存在遮擋物遮擋問題，為保障該階段輸油管線檢測效果，通過結合地區實際情況以及與相關技術人員的磋商分析，確定將選用瞬變流動技術進行輸油管道泄漏檢測，以便降低檢測工作對周邊環境狀況產生的影響。該輸油系統第三階段處于農林系統發達地區，該地區距離重點林牧養殖區較近，因此將選用無污染的壓力分布圖檢測技術進行管道泄漏檢測，繼而提高檢測工作時效性與安全性。

（三）輸油管道檢測及技術處理

在對多個區域的輸油管道檢測中，三個階段輸油管道均存在不同程度的管道泄漏問題。第一階段管道泄漏問題較為嚴重，在完成首次管道檢測后，又再次使用壓力點分析檢測進行管道泄漏檢測，通過檢測得出，第一階段管道泄漏總面積較大，泄漏問題嚴重，需及時進行管道維修處理。第二階段管道檢測雖未發現大范圍管道泄漏情況，但存在管道泄漏散布較廣及泄漏縱深較深問題。該階段管道采用瞬變流動檢測技術，因此管道檢測全面性較高，為后期維護工作帶來一定的便利。第三階段管道泄漏情況并不嚴重，相對于第一階段及第二階段管道泄漏情況，第三階段管道泄漏僅存在于管道分支連接部位，因而管道維修難度較低，可在短時間內投入正常使用。

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[3]孫參軍.長距離輸油管道泄漏檢測技術的研究[D].西安石油大學，2014.

（作者單位：中國石油天然氣股份有限公司管道長春輸油氣分公司）endprint