石油天然氣長輸管道泄漏檢測及方法

譚永亮

[摘 要]石油天然氣運輸?shù)闹匾绞街患礊楣艿肋\輸。目前存在較多影響管道正常運行的因素，若產(chǎn)生天然氣長輸管道泄漏問題，則會嚴重影響附近人員和建筑物的安全。所以，必須有效開展檢測和定位天然氣長輸管道泄漏問題。

[關(guān)鍵詞]石油天然氣；長輸管道；泄漏；檢測

中圖分類號：F407 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0018-01

引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，石油天然氣的開采力度逐漸加大。長輸管道是石油天然氣的重要傳輸工具，但受環(huán)境及人為因素影響，導致在傳輸過程中會發(fā)生泄漏事件。石油天然氣泄漏不僅造成了管道運營企業(yè)的損失，還對環(huán)境、安全有著不利的影響。分析石油天然氣長輸管道泄漏的原因及定位方法，討論管道泄漏的預防對策，對防范石油天然氣管道泄漏、保障天然氣運輸安全有著重要意義。

1 石油天然氣長輸管道泄漏的原因

1.1 施工中的不合理操作

在天然氣長輸管道的鋪設(shè)中，由于施工單位過分追求個人利益，通過一些不合理的操作，如在焊接管道的時候方法不正確、管子質(zhì)量不合格以次充好又或者由于處理不當導致管子的防腐層受到破壞等等都成為日后導致管道泄漏的隱患因素。

1.2 陰極保護失效

在長輸管道運行時，陰極保護起的關(guān)鍵性的作用，若陽極區(qū)產(chǎn)生中斷或者斷電等問題，則會增加陽極區(qū)的電阻，恒電位儀工作原本的效果難以發(fā)揮，運行參數(shù)波動幅度較大，則輸出的電流和電壓也會產(chǎn)生較大波動幅度，陰極保護效率大大降低。在降低其電位之后，造成陰極原本功效喪失，長輸管道則會產(chǎn)生泄漏。

1.3 防腐絕緣層裂化

在長時間使用防腐絕緣層時，若產(chǎn)生老化問題，防腐層表面則會產(chǎn)生嚴重的裂化問題。防腐層腐蝕之后，會產(chǎn)生點蝕的現(xiàn)象，會有大量不均勻的銹斑和腐蝕坑出現(xiàn)在絕緣層上。防腐層一般會產(chǎn)生腐爛問題，最先表現(xiàn)在防腐層表面腐爛，然后是滲透到鋼管表面，這時不會因為其他外力而產(chǎn)生影響，并加快腐蝕和復試穿孔的速度，造成長輸管道產(chǎn)生泄漏。

1.4 人為破壞因素

長輸管道在輸氣時，若遭遇不法分子竊取，則可能產(chǎn)生管道泄漏的問題。此外，若管道進行輸氣時，操作人員存在不合理的操作或者不正確地使用工程機械，則可能導致管道泄漏嚴重。

1.5 地勢或者地質(zhì)災害的影響

我國地勢復雜，不同的地區(qū)往往呈現(xiàn)不同的地勢特點，如果常有一些地質(zhì)災害像地震、泥石流或者山體滑坡的發(fā)生就會給管道造成嚴重的困擾，給人們的正常生活造成了巨大影響，因此不論是對管道的鋪設(shè)還是對天然氣的運輸都是極其不利的。

2 石油天然氣長輸管道泄漏檢測方法

2.1 直接檢測法

直接檢測法是在過去人工分段式巡檢的基礎(chǔ)上，攜帶檢測泄漏工具，或利用安裝在管道外邊的檢測裝置，直接檢測到漏出管外的輸送氣體或者其揮發(fā)氣體，從而達到檢測的目的。直接檢測法包括紅外成像法、氣體檢測法、智能爬行器檢測法和電纜檢測法等。

（1）紅外成像法。當輸氣管道發(fā)生泄漏時，泄漏點周圍地面溫度將發(fā)生變化，通過紅外線遙感攝像裝置可以記錄到管道周圍的地熱輻射效應，再利用光譜分析則可以檢測出泄漏位置。這種方法檢測的靈敏度較高，對泄漏點可較精確的進行定位，但不適用埋地較深的管道檢測。

（2）智能爬行器檢測法。智能爬行器是以無損探傷為原理進行錄像觀察的儀器設(shè)備，可進入管道內(nèi)部，邊爬行邊檢測管壁腐蝕情況、機械損傷程度及相應位置，為預測和判斷是否泄漏提供依據(jù)。以漏磁檢測為例，通過檢測器上磁鐵將經(jīng)過的管道磁化，對管道各缺陷處磁通泄漏情況進行記錄，即可分析確定管道破損情況。此方法適用于彎頭較少、連接處口徑大的管道，能夠較準確的判斷泄漏，并根據(jù)管道狀況預測泄漏。但由于投資較大，一般用于服役時間較長的整條管道進行完整性全面檢測。

（3）氣體檢測法。氣體檢測是采用以接觸燃燒為原理的可燃性氣體檢測儀器，這種方法的優(yōu)點是受污染、溫度或者機械運行影響較小，檢測靈敏度較高，目前是檢測輸氣管道的主要檢測儀器。缺點是較易引發(fā)燃燒或爆炸事故，且不適合長距離連續(xù)檢測。

2.2 間接檢測法

間接檢測法是通過泄漏造成壓力、流量、聲音等物理參數(shù)發(fā)生變化，從而判斷管道是否發(fā)生泄漏的方法。主要包括流量或質(zhì)量平衡法、壓力測量信號定位法和實時模型法等。

（1）基于物質(zhì)平衡的定位方法。在天然氣長輸管道泄漏間接定位方法中，基于物質(zhì)平衡的定位方法是較為普遍及實用的方法。該方法是根據(jù)質(zhì)量守恒原理進行定位的，如若進入流量大于流出流量，則可以判斷出該輸氣管道中間存在泄漏點。因此可見，檢測的精度會受到流量計精度的影響，同時這種方法不能對漏點進行定位。

（2）壓差泄漏檢測技術(shù)。當整個的長輸管道發(fā)生泄漏的時候，泄漏口旁邊的物質(zhì)所受的壓力會逐漸的加強，進而會使得通過此處的原油的壓力下降，但是由于液體的流動速度不會因為相應的壓力的改變就會馬上的進行改變，最終導致相關(guān)的液體流出管外。利用壓差泄漏檢測技術(shù)將整個的運營管道中的液體進行相關(guān)的檢測。在整個的管道當中，管道的泄漏將引起管道中上游的流量慢慢的增大但是上游和下游的壓力會相應的逐漸的減小。泄漏點處的壓降較大，之后向外圍壓力逐漸的遞減。但是這種方法只能夠一些穩(wěn)定性并且非壓縮性的液體，并且這種的壓差泄漏檢測技術(shù)僅能夠測出較大的漏洞并且這種技術(shù)還有個缺點，就是不能準確的進行泄漏位置的定位，當泄漏發(fā)生的時候，不能及時解決。

（3）壓波傳播速度檢測技術(shù)。在進行長輸管道泄漏定位的關(guān)鍵技術(shù)當中，還可以利用管道中液體的壓波的船舶速度進行定位。這種定位主要是根據(jù)整個原油管道中原油走向的波速進行定位的。通過對相關(guān)的原油流動的波速，當某個地方的波速突然的增大，并且液體的流動速度明顯的增強，這就說明這個地方液體的密度相應的減小了，這時候這個地方就很有可能發(fā)生了管道泄漏的狀況。通過利用先進的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與壓波傳播速度檢測技術(shù)的結(jié)合，利用計算機技術(shù)對壓波傳播速度進行記錄，找到存在峰值的地點，這個地方就很有可能是管道的泄漏地點。

（4）實時模型法。管道泄漏定位技術(shù)中，利用數(shù)學模型的方法，將技術(shù)與數(shù)學結(jié)合起來，通過對各種數(shù)據(jù)的收集和組合，最終形成了一套最佳的原油管道泄漏定位的方法。例如，實時模型法認為流體長輸管道是一個復雜的水力與熱力系統(tǒng)，根據(jù)瞬變流的水力模型和熱力模型及沿程摩阻的達西公式建立起管道的實時模型，以測量的壓力、流量等參數(shù)作為邊界條件，利用模型估計出管道內(nèi)的壓力、流量等參數(shù)值，估計值與實測值比較，當偏差大于給定值時，即認為發(fā)生了泄漏。

2.3 自動定位檢測技術(shù)

近幾年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和計算機科技普及力度的上升，其在石油天然氣長輸管道泄漏檢測中也發(fā)揮出了重要的作用。應用信息技術(shù)而研發(fā)的SCADA系統(tǒng)可以實現(xiàn)石油天然氣長輸管道實時在線檢測，這大大簡化了檢測過程，節(jié)約了人力和物力，實現(xiàn)了檢測的高效化。SCADA系統(tǒng)檢測的原理是通過對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)收集和分析處理，給檢測提供科學依據(jù)。國外目前一般都是先根據(jù)石油天然氣長輸管道的實際運行狀況來對管道進行仿真模擬檢測，確定有效的檢測方案后再啟動SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)檢測。我國當下也在大力開發(fā)和應用這項技術(shù)，相信不久以后就會見到成果。

結(jié)束語

綜上所述，石油天然氣長輸管道泄漏每種檢測法都有各自優(yōu)點，但往往某一種檢測裝置很難滿足實際需要。實際使用時，應充分考慮各種檢測方法的特點，根據(jù)環(huán)境、對象的不同，幾種檢測方法配合使用，組成可靠、經(jīng)濟綜合性高的檢測系統(tǒng)。

參考文獻

[1] 龐海艷.天然氣管道泄漏及其檢測方法的幾點分析[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量.2013（17）.

[2] 徐晴晴，張來斌，梁偉.天然氣管道泄漏聲場特性研究[J].石油機械.2011（02）.

[3] 吳強.淺談天然氣長輸管道項目建設(shè)中的質(zhì)量管理[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量.2016（13）.