光纖管道安全預警在草洲輸油流程中的應用

師麗雪

（華東油氣分公司泰州采油廠，江蘇泰州 225300）

油氣管道目前已經成為石油、天然氣最重要的輸送方式。目前，我國累計輸油氣管線已經超過13萬公里。一旦發生泄漏，極易發生火災、爆炸等惡性事故。分布式光纖預警系統，可以通過一條與輸油管線平行敷設的光纖，通過對管線沿線土壤的振動情況實現長距離、實時、無縫的監測，通過精確的信號分析，對破壞事件或者是可能發生的破壞事件進行精確的定位。本文以泰州采油廠草洲輸油管線為例，介紹分布式光纖在管線安全預警中的運用。

1 管道破壞原因分析及安全預警的必要性

輸油氣管線的破壞通常發生在三個階段；

1）在管線投運初期，由于人機磨合或者施工質量不佳很容易發生事故，通過完備的人員培訓以及施工監督是完全可以避免的；

2）在管線正常壽命時間內，由于第三方破壞造成的管線損壞，如果有較好的預警方式，這也是完全可以避免的；

3）在管線長時間投運后，由于管線的老化，發生的泄漏事故，這不可避免但是可以通過初期預警，將損失降到最低。

從圖1中可以看出，第三方破壞已經成為最主要的油氣管道損壞原因。由于第三方破壞長期伴隨在管道運行的過程當中，常規人力巡檢無法保證實時監控，因此分布式光纖安全預警具有重要意義。

圖1 我國輸油氣管線事故原因分析

2 系統工作原理

光纖振動傳感是利用光波在光纖中傳播時相位、偏振等對振動敏感的特性。它以光學干涉理論為依據、以非平衡馬赫-澤德/薩格奈克的線型干涉結構為基礎，通過結合計算機技術、現代信號處理技術等手段完成長距離沿線信息的檢測、采集、處理和傳輸，進行振動的識別，如圖2所示。

圖2 光纖檢測系統

3 草洲線基本概況

草洲線輸油管線是為了解決草舍聯合站原油銷售條件限制而敷設的輸油管線。草舍聯合站碼頭處于泰東河支流，水面窄、碼頭小，在目前安全要求嚴格的情況下，評估認為具有較高的安全風險。敷設草洲線輸油管線，將草舍聯合站原油直接輸送至洲城聯合站，實現集中銷售，不僅有較高的經濟效益，而且解決了草舍聯合站原油銷售安全風險高的問題。

草洲線起點為鹽城市東臺境內的草舍聯合站，終點為泰州溱潼境內的洲城聯合站，沿途范圍內水網密布，自然村眾多，單純人工巡檢的高難度以及村鎮施工的頻繁性，導致管線運行安全隱患較高。因此，在敷設時配套分布式光纖安全預警系統，實現全天候實時埋地管線的安全預警工作，如圖3所示。

圖3 草洲集輸管線泄漏及振動監測系統

4 應用效果

草洲線分布式光纖預警由弱到強分別為三級、二級、一級，三級正常為車輛行駛級別距離管線6m之內均會發出預警；二級為人工敲擊級別，距離管線5m之內均會發出預警；一級為機械挖掘級別，距離管線30m之內均為發出預警，如圖4所示。

圖4 管線狀態實時監控

草洲線投運至今，已經平穩運行2a，分布式光纖安全預警系統起到的很大的作用。2a 時間內，累計發出三級報警17000余次，二級預警260 余次，一級報警50余次，避免重特大安全事故10余次，誤報率15%，應用取得了很好的效果。分布式光纖預警系統的使用，避免安全事故的同時，極大減少了巡線員工的工作量，增加員工幸福感的同時，取得了較好的經濟效益，如圖5所示。

圖5 光纜通斷監控報警

5 結語

隨著科技快速飛躍發展，油氣管線在線監測技術也愈加數字化、智能化。分布式光纖技術是其中的重要代表之一。分布式光纖傳感技術與傳統傳感技術相比，集傳感與傳輸于一體，可實現遠距離測量與監控，可在一條傳感光纖環路上獲得幾千條信息，測量范圍寬，具有高空間分辨率和高精度。在具有強電磁干擾或易燃易爆以及其他傳感器無法接近的惡劣環境下，分布式光纖溫度傳感器具有無可比擬的優點。隨著儀器靈敏度要求越來越高，以及將多種監測技術配合應用，分布式光纖監測技術的預警精度將會進一步上升，誤報率將會進一步下降，前景也將越來越廣闊。