浅谈石油管道泄漏的监测方法

浅谈石油管道泄漏的监测方法

周娟 车小军 闫磊

（长庆油田公司第一采油厂 陕西 延安 716000）

摘要：石油管道是我国重要能源物资运输的一个重要方面，但是在地下管道输油的过程中.容易遇到各种因素的影响.导致出现泄漏的问题.若是监侧不准确、不及时.将导致地下管道出现停输、油品损失等现象.并污染了环境.加强地下管道泄漏监侧就显得尤为重要。本文简述石油管道泄漏常用监侧方法。

关键词：石油管道，泄漏，监测

管道运输具有平稳连续，安全性好，运输量大，质量易保证，物料损失小以及占地少，运费低等特点，已经成为石油运输的首选方式，然而，由于管道服役时间不断增长而逐渐老化，或受到各种介质的腐蚀以及人为破坏等因素，会引起管道泄漏，严重威胁着输油管线的安全，及周围的自然环境，同时带了不可估量的经济损失，这就要求我们必须在石油管道运行过程中做好监测工作。结合石油管道在实际应用中存在的问题，通过分析常用的石油管道监测技术，研究和设计出一种石油管道监测系统，利用石油管道监测系统，能够实现全自动的监测报警与定位，保证石油管道的正常运行。

1管道泄漏监测技术现状

管道泄漏监测技术是指管道泄漏的实时在线检测技术。管道泄漏监控(诊断)系统能否快速、准确、有效地检测出管道泄漏，可以从以下几个方面对其进行评价(1)泄漏监测的灵敏度；(2)泄漏监测的及时性；(3)泄漏识别的准确性；(4)泄漏定位的准确性；(5)泄漏监测系统的适应性；(6)泄漏监测系统的易维护性；(7)泄漏监测系统的性价比。自20世纪70年代以来，国内外在管道泄漏监控(诊断)技术方面的研究工作不断进行，尝试了各种新方法和手段。但由于管道类型的多样性(高压长输、中压配送、集输管网等)，输送介质的多样性(原油、成品油、天然气等)，管道所处环境(地上、管沟、埋地、海底、极地等)的多样性，以及泄漏形式的多样性(渗漏、穿孔、断裂等)，目前还没有一种通用的方法来解决管道泄漏监测的问题。

2管道泄漏监测技术

2.1负压波法

当管道发生泄漏时，泄漏处因流体物质损失而引起局部流体密度减小，产生瞬时压力降和速度差。这个瞬时的压力降以声速向泄漏点的上下游处传播。当以泄漏前的压力作为参考标准时，泄漏产生的压力降就称为负压波。该波以一定速度自泄漏点向两端传播，当上下游压力传感器捕捉到特定的瞬态压力降的波形就可以进行判断，根据上下游压力传感器接收到此压力信号的时间差和负压波的传播速度就可以确定泄漏点。负压波法是一种灵敏、准确的泄漏检测和定位方法，不需要流量信号，不用建立数学模型。

油田单位由于首、末站点的海拔高度不同，导致站间集输管道自身存在负压，如辅助判断流量计(首、末站)存在较大误差，系统会出现误报现象，需要保证数字化仪表的计量精度；由于站间管道存在插输情况，出现复杂的管道运行工况系统无法正常判断，导致该输油管线泄漏监测系统在实际应用中存在误报率高的问题，建议后期建设尽量不要插输管线，为输油管线泄漏监测提供前提保障。监测系统发出报警时，需要站点员工尽快进行现场核实，缩短管道泄漏事故处理时间，同时针对负压波法监测方法进行改进，如对较长的站间集输管道增加阀室(增加压力)，以增强系统的计算、判断条件，提高该监测系统的准确性。

2.2质量流量平衡法

该方法基于管道中流体流动的质量守恒原理。管道在无泄漏的稳定流动情况下，考虑到因温度压力等因素造成管道填充体积或质量的改变，一定时间内出入质量或流量差应在一定范围内变化。当泄漏程度到达一定量时，入口与出口就形成明显的流量差。检测管道多点的输入和输出流量，并将信号汇总构成质量流量平衡图，根据图像变化特征就可确定泄漏的程度和大致位置。质量流量平衡法简单、直观、可靠性高。但介质沿管道运行时其温度、压力和密度可能发生变化，管道内可能顺序输送不同介质，管道沿线进出支线较多，这些因素使管道流体状态及参数复杂，影响管道计量的瞬时流量，容易造成误报或漏报。流量计的精度以及管道内充装介质余量的估计误差是动态质量流量平衡法的两个关键因素。

2.3实时模型法

实时模型法的基本原理是利用流体的质量、动量、能量守恒方程等建立管内流体动态模型，此模型与实际管道同步执行，定时采集管道上的一组实际值，如管道首末端的压力和流量，运用这些测量值，由模型观测管道中流体的压力和流量值，然后将这些观测值与实测量值作比较来检漏，若二者不一致，则说明管道发生泄漏。该法的检测精度依赖于模型和硬件的精度，且泄漏点的定位机理大都是基于线性压力梯度法。管道的SCADA系统所包含的模拟仿真系统软件，不但能对管道运行工况进行模拟，还能对管线泄漏进行报警和定位。但该种方法对数据采集的频率和完整性要求较高，对于小泄漏效果较差，定位误差较大。

2.4音波法

当管道内介质泄漏时，由于管道内外的压力差，使得泄漏的流体在通过泄漏点达到管道外部时形成涡流，这个涡流就产生了振荡变化的压力或声波。泄漏声波可以传播扩散返回泄漏点并在管道内建立声场。利用音波传感器检测沿管内介质传播的泄漏噪声进行泄漏检测和定位。音波传感器是采集泄漏信号的重要部件，它能捕捉很微小的物理震动信号。安装在管道两端的音波传感器不断地将其接收到的信号传送到现场数据采集处理器，而这些信号对应了同样安装于现场的GPS接收器的时间信号。管道在正常运行情况下，音波传感器接收的信号被处理为背景噪音；当管道一旦出现泄漏，泄漏音波信号和管道正常流动下的背景噪音同时传到音波传感器，经音波测漏系统的比对和鉴别，判断出管道的泄漏孔径和泄漏位置。该项技术具有反应快、灵敏度高，定位精度高等特点。但成本高，对音波传感器的要求较高。适用于气体、液体和多相流管道。

智能音波管道泄漏监控(诊断)系统在管道两端安装音波传感器，24小时实时接收并监控管道内音波信号该系统通过音波信号处理，消除管道的背景噪声并抑制管道操作过程中产生的干扰；然后利用模式识别和人工智能技术，实时识别甄别和分析音波信号，确定是否发生泄漏；最后根据音波信号到达管道两端的时间差，进一步计算出发生泄漏的位置。

3 管道检测的发展

目前来说上述方法对人工依赖性仍很高，很多处于自然环境恶劣、交通不便地区的站场仍无法设计成完全无人或者少人值守的自动操作方式，这给企业增加很大的运行成本。在网络化，数字化的大趋势下，以网络为依托，以数字处理技术为核心，综合利用光电液压等传感器、数字化图像处理、嵌入式计算机系统、数据传输网络、自动控制和人工智能等技术对石油管道进行自动化数字化的监测将会使管道监测更加准确有效。在这种自动化监测模式下，沿输油管道设立中心站、远程子站和泵站即可。子站或泵站利用远端检测控制单元装置，对现场的物理信号及设备的运行状态进行监控，通过网络与中心站实现通信。中心站进行信息汇总和数据处理，管理人员可以进行记录查询、视频监控等操作，真正做到了远程、实时、集中、全面的掌握。

4结束语

泄漏是油气长输管道运行中的主要故障之一，给企业造成巨大的经济损失，严重的还可能造成人员伤亡和环境污染。因此，泄漏监测不仅成为目前油气长输管道安全运行的重要工作内容，今后也将是管道正常运行不可缺少的保障。实现管道的在线泄漏监测，可以及时发现泄漏故障，最大限度地减小经济损失和环境污染，从而提高我国管道运输的安全完整性管理水平。

参考文献：

[1]王熙.输油管道渗漏检测泄漏[J].自动化应用.2020(02).134-135+139