关于油气长输管线设计中的相关问题探讨

关于油气长输管线设计中的相关问题探讨

贾彦春李建庭

中国石油管道局工程有限公司第三工程分公司

摘要：为实现对长输油气管道的高效应用，文章分析了油气长输管线设计问题。在构建检测模型前，对深度学习单元结构进行设计。对基于深度学习的检测模型构建与训练，实现对长输油气管道泄漏的检测。为了方便工作人员更直观观察长输油气管道运行状况，对长输油气管道泄漏检测方式进行设计，以此促进检测方法的智能化水平提升。

关键词：油气；长输管线设计；相关问题；探讨

引言

    长输油气管道具有效率高及能耗小等优点，是油气等资源输送过程中非常经济、高效的运输方式。随着社会经济、石油工业以及国民需求的不断攀升，人类社会对石油、天然气等能源的使用量达到了一个前所未有的高度，越来越多的油气管道相继投产。作为城市设施的重要组成部分，长输油气管道被广泛应用于人们生产生活所需要的石油、天然气等物资的运输。保证管道的安全运行能够保证油气等能源的有效运输和充分利用，是保障人民正常生活的基础，对国家能源战略安全和经济发展具有重大意义。

1 油气长输管线特点

石油和天然气长输管道存在着地域上的大跨度、复杂地形，以及各地区环境因素差异等问题，使其在工程上面临着很大困难。在工程设计阶段，有关工作人员要对建筑施工过程中的具体情况进行全面考虑，并通过提升设计方案的科学性和合理性，尽量减少工程施工工作量和操作难度。由于长输管道工程地域跨度比较大、施工地点多，给施工材料分配和管理带来了很大困难。如果地质条件比较差，如有很多天然的障碍物，将会对材料运输造成很大影响，从而使长输油气管道不能按时完工。同时对钢材等质量大、需求量大的物资的储存工作造也带来了很大的麻烦，从而影响整个工程进度。

2油气长输管线影响分析

了解油气长输管线风险的目的是为了在实践中减少甚至消除油气管道的风险。基于SD分析了油气管道安全事故的发生机制和影响因素。通过对以往管道安全事故的分析，发现人的不安全行为和物（设备）的不安全状态是造成事故的最直接原因。有些事故主要是由于安全投入不足导致安全防护、安全教育和现场安全设施缺乏或损坏进而发生的，所以安全投入不足造成的油气管道安全事故占很大比例。 上述分析表明，油气管道的安全事故不是由某一方面造成的，而是由人、物和安全投入等多种因素共同造成的，这些因素之间是相互影响的。因此，在分析管道安全事故的影响因素时，一定要认真系统地研究，即使是一个十分微小的因素也不能忽视，否则会产生重大影响。 将肯特打分法中原四项一级指标纳入人的不安全行为或物的不安全状态两个子系统，为对长输油气管道安全水平系统进行更加直观的动态仿真，定义系统的安全水平、人的安全水平及物的安全水平为模型中的三个水平变量，同时它们分别与初始值、时间与对应的安全水平增量有关。 管道系统的安全水平增量受两个子系统的影响，由于两个子系统对其影响程度不同，所以利用改进CRITIC 修正AHP 模型得出相应的权重，管道系统安全水平增量的大小受安全投入、系统安全指数、潜在未发现风险以及作用延迟时间共同影响。同理，两个子系统的安全水平增量也分别受不同因素影响。 各水平变量由不同的辅助变量组成，一个风险因子可能同时影响两个风险指标，如施工作业人员安全责任意识对第三方破坏、误操作都会产生动态影响，而加强施工作业人员安全责任意识的途径则是增加安全管理即通过增加安全投入调控。

3　长输油气管道泄漏检测仿真展示

为了直观展油气长输管线泄漏情况，了解设计的检测方法是否能够实现对长输油气管道泄漏的检测，将采用建立泄漏检测仿真实验平台的方式展开研究。利用图形用户接口，建立管道泄漏探测模拟试验平台。平台主要由信号读取、信号去噪、工况判定3个模块组成。平台的应用可以实现并完成对数据的导入、图像的可视化、工况类型的判定决策等多项功能，通过此种方式，构建一个从信号采集到信号去噪再到智能化检测的一体化作业流程。完成仿真平台的搭建后，录入长输油气管道运行信号，利用此平台中的多个功能模块进行信号的处理，结合文章设计的方法，对处理后的信号进行分析，实现对长输油气管道泄漏等异常工况的检测。在进行管道泄漏检测时，用户需要先登录平台，输入个人身份信息。将计算机中储存的信号读出并展示，此时平台会自动显示信号的波形图以及具体的数据信息。考虑到信号中可能存在的噪声会影响管道泄漏与运行部条件的判断，因此，通过对信号峰值、均值、均方根值和方差指数的计算与分析，结合采集信号的特征，对管道是否有泄漏进行初步判断。当读完管道的泄漏信号后，单击去噪模块即可实现对界面的跳转。

4信号降噪

引入小波跨值函数降噪模型，完成信号读出信号降噪、降噪信号细节显示、指标呈现、泄漏判定、结果保存和链接工作状态判定等多项功能。在此模块，平台将保持原信号的波形图像，选取合适的小波基元和分解层次，点击降噪按钮，通过内部改进的小波阈值函数降噪算法，实现对读出信号降噪。降噪后的波形图像和具体数据信息可以直接呈现在计算机界面，还可以根据用户需求，进行降噪后的信噪比、均方根误差等指标的计算与展示。对于初步判定的管道泄漏情况，将会保持显示，点击条件判断按钮，将会跳转到条件判断模块

[1]。

5阴极保护电位测试

目正在建设的长输油气管道中，大部分都是以强迫电流形式对其进行阴极保护，而智能化远程传输检测桩也在很多地区得到广泛应用。利用该系统，可实时监测管道电势变化，并对管道电势变化进行监测，从而对管道电势变化作出相应的判断。现有智能检测桩基，主要检测的是管道通电电位，其检测指标为管道的极化电位  瞬间断开电位 ，可为保护油气管道有较大影响，但其在长输管道上的大规模应用尚需时日[2]。

6输送参数优化

由不同入口流量对水合物沉积的影响分析可知，增加间歇管线入口流量，再启动工况下气相流速加快，使管内水合物沉积量减少；停输工况下，使管线上游水合物生成速率降低。因此可以根据实际工况，适当优化间歇管线入口流量，从而降低管线水合物堵塞风险和减少水合物抑制剂加注量。对水合物沉积的影响规律分析可知，增大间歇管线入口温度，再启动工况下沿程温度上升，使管线上游水合物分解速率增加，下游水合物沉积量减少；停输工况下，使管线上游水合物生成速率下降，从而减缓间歇运行下的水合物堵塞风险。适当提高间歇管线出口压力，再启动工况下水合物生成温度上升，使管线上游水合物分解区域减少，下游水合物沉积量降低；停输工况下沿程温降减缓，使管线上游水合物生成速率下降，从而减小管线水合物沉积堵塞风险。埋地管线水合物运行过程中的水合物防治措施主要是采用加注过量热力学抑制剂，提高水合物相平衡曲线.因此可以通过建立的间歇埋地管线瞬态模型，求解管线瞬态温度分布，调整抑制剂加注点位置的选择，根据稳态运行和再启动时间合理控制加注量，从而降低水合物抑制剂用量和成本[3]。

结束语

    由于长输油气管道材料以及沿途的外部环境和气候的影响，加之施工、运维管理的质量优劣等客观原因，会造成管道发生锈蚀以及发生地质灾害问题，这些都会对长输油气管道的安全运营造成很大影响。要根据天然气长输管道的现状，加强长输油气管道的运行与管理，进行安全隐患排查与排除，防止出现安全事故，从而提升油气管道运行质量与管理水平。

参考文献：

[1]孙田田.关于油气长输管线设计中的相关问题探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(02):188-189.

[2]陈佳.关于油气长输管线设计中的相关问题探讨[J].化工管理,2018(17):144.

[3]刘洋,宫雪.关于油气长输管线设计中的相关问题探讨[J].黑龙江科技信息,2016(13):87.