埋地无机非金属管道探测技术

埋地无机非金属管道探测技术

吴星余

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摘要：近年来，埋地金属管道的探测方法多种多样，相关探测技术也较为完善，而埋地非金属管道探测技术还处于起步阶段。埋地非金属管道本身材质具有无磁性、不导电的特质，这就决定了对于非金属管道探测技术的研究无法借鉴常规金属管道的探测设备和相关技术理论。目前，大多埋地非金属管道位置不明，尤其是油气管道，一旦受外界破坏造成泄漏，将会产生严重的安全隐患，影响企业的经济效益。因此，研究一种准确、便捷、迅速定位埋地非金属管道的探测技术，是当下亟待解决的问题。

关键词：埋地；无机非金属管道；探测技术

引言

金属管道在石油天然气勘探开发、油气输送、石油化工等领域被广泛应用，成熟度高。然而，随着油气田开发逐步进入中后期，以及劣化油气资源开发不断深入，普通金属管材普遍面临更为苛刻的腐蚀环境，管道腐蚀、泄漏、失效频发，给油气田企业带来严重的安全生产、环境破坏和人员伤亡风险。非金属管道以其耐蚀、抗结垢、全生命周期综合成本低、使用寿命长等优点被广泛应用于油气田地面系统中。

1油田埋地非金属管道完整性管理技术问题

1.1管体质量监缺乏有力监管

非金属管道质量（管体质量和施工质量）直接影响其性能发挥和使用寿命，可以说是开展完整性管理工作的前提。与金属管道单一基体结构不同，非金属管道往往采用多层复合结构，管体表观形态完好并不能代表其内部材料质量、性能符合标准要求。同时非金属管道抗冲击性能较弱，施工不规范会形成机械损伤点，使其承载能力下降，发展成为运行期的失效点。目前，对非金属管道尚未形成从出厂到投产的质量管理流程，因此存在投产后短期失效的现象。

1.2维修维护缺乏标准规范

目前，非金属管道缺乏系统规范的维修维护标准，仅玻璃钢管线有SY/T6419-2009《玻璃纤维管的使用与维护》可作为参考，其余类型非金属管道大多以厂家提供的施工手册和技术规程为操作依据，参数设置可靠性和适应性不强。如修复工作质量不过关，会使有破损的位置向两侧延伸，反复渗漏，加剧管体损伤，导致渗漏点越来越多，需反复开挖、修复甚至更换管线。整个过程技术复杂、修复周期长，生产单位难以自行处理，需联系厂家和专业队伍进行维护，严重影响生产时率。

2埋地非金属管道探测技术方法

2.1示踪法

示踪法通常包括示踪线法和示踪探头法，是电磁感应法的一种特殊形式。示踪线法是基于金属管道探测原理，通过探管仪发射机给示踪线施加电磁信号，由接收机接收信号对示踪线进行准确定位和定深，从而实现非金属管道的定位探测。探测时可采用直连法将交变电流注入示踪线，通过示踪线产生的电磁强弱来确定位置和埋深，也可以采用感应法利用仪器设备发射感应磁场，使示踪线产生感应电流，从而形成二次感应磁场，通过探测感应电流产生的磁场达到定位的目的。直连法是探测示踪线的推荐方法，具有信噪比高、干扰少、易探测，探测结果比较准确、可靠的优点，采用该方法时推荐使用较低的工作频率，尽量避免仪器设备接地线跨接其他管线，从而减少信号干扰。对于没有裸露点的示踪线探测推荐使用感应法，该方法感应信号较弱，如示踪线附近有其他金属管线时，感应信号易受干扰，探测结果不准确，因此在管线分布密集区域，不推荐采用感应法探测。示踪线法适用于新建非金属管道，随着非金属管线施工，同时铺设探测用示踪线，施工简单方便，但该方法也存在很大的局限性，铺设时必须确保示踪线的完好以及电连续性。

2.2信标法

信标法是利用预埋在地下管线上的信号感应装置发射低频脉冲信号从而实现管道定位探测的目的。该方法可代替传统在非金属管道上方预埋设示踪线的探测方式，可解决示踪线不完整时无法进行定位的问题。探测用信标可在新建非金属管道敷设施工时或在役非金属管道抢修后设置，通常在管道三通、弯头等重要部位上方布设信标。使用信标法需要注意的是加强信标的管理，防止管道运行期内信标丢失。

2.3探地雷达法

探地雷达法通过发出和接收的电磁波，对其覆盖的地下区域内介电常数不同的物质进行导电性探测，确定地质目标的内部结构，从而区分出地下管道。雷达波的频率与所探测目标的分辨率正相关，而与衰减速度、探测范围负相关。探地雷达通过发射天线将1MHz～1GHz的高频电磁波以平面波的形式传入地下，被地下具有电差异性的目标物质反射后以反射回波的形式被接收天线接收。雷达主机能够准确地记录反射回波关键参数特征，如时间、波长、相位和振幅，然后对采集的参数进行数据处理，将数据参数转化成图像，扫描图像进行分析，即可清晰地判断出地下目标的特性和位置。

2.4地震波法

地震波法是通过分析人工震源产生的地震波传播规律来探测地下介质分布的一种物探方法。其原理是利用地下管道与周围介质之间的波阻抗差异，用反射波法做浅层时间剖面来反映地下管道的位置，反射波结果受到波长、成像网格等限制，分辨率往往较难满足微幅构造描述的要求，适用于较大口径深埋金属、非金属管线定位探测。而当地震波场经过小尺度地质异常体时会激发绕射波场，且绕射波场具有较高的分辨能力，利用散射波信息可更为准确地反映地下管道特征及其空间位置，采用多点激发分辨率更高，可实现DN40以上的管道定位、定深，通过相邻两个位置比对验证，可以确认地下存在管道。该方法多点激发分辨率更高，但现场测试时测点布置和测试时间较长，计算量较大，无法区分管道材质，实现非金属管道路由探测工作量较大。对于在一定区域内盲探地下管线或构筑物、空洞等精准度较高。

2.5声学管道定位法

运用声学管道定位仪APL进行管道定位时，通过发射器向地面发射一束短声波脉冲，脉冲遇到任何不连续阻抗或带有不匹配声波阻抗时会发生反射，并且在管道内壁和气体的接触面间形成全反射，而在土壤与管道外壁接触面间的反射系数较低，接收器接收表面波和管道反射波，经数据分析即可得到声波图像。声学管道定位法是基于波的传播与反射原理实现的，这种探测原理既可以探测金属管，又可以探测非金属管。然而，这种波的传播特性使得声学管道定位法具有一定的局限性，例如对于较为疏松的土层结构、土壤存在明显的分层或者较大的空隙、空洞等都会形成干扰信号，对探测结果产生较大的影响。不同于探地雷达法，该方法在应用时地下介质的电导率对声波反射的影响可以忽略不计。

结语

综合分析现有非金属管线探测方法，油田小口径埋地非金属管道路由探测存在局限性，对于已建小口径非金属管道可采取多种探测技术相结合的方法进一步探索路由探测的可行性，可从提高设备探测的分辨率和抗干扰能力入手，也可从如何将信号直接施加在管线及其内部介质上入手。对于新建非金属管线，在管线建设期设置示踪线、信标是最为便捷、有效的探测方法。在非金属管线施工和维修过程中可以考虑在弯头、三通等位置增加信标，为以后的探测打下基础。

参考文献

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[3]王文明,郭建强,张桂瑞,等.埋地非金属管线的智能预测与定位可视化研究[J].油气田地面工程,2021,40(10):46-51.