PCM 在油田站場(chǎng)埋地管道定位中的應(yīng)用

李楠 王茜

1大慶市第一采油廠(chǎng)工藝研究所

2大慶市第二采油廠(chǎng)南二一聯(lián)合站

油田站內(nèi)管道呈現(xiàn)網(wǎng)狀密集埋地敷設(shè)狀態(tài)，部分站內(nèi)埋地管道由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，已腐蝕老化，若發(fā)生泄漏，生產(chǎn)維修時(shí)準(zhǔn)確判定漏點(diǎn)位置十分困難。由于管道埋地敷設(shè)屬于隱蔽工程，管道路由主要依靠施工圖紙判斷，沿著敷設(shè)路徑現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖，才能準(zhǔn)確判定漏點(diǎn)位置，但存在三方面困難：一是站內(nèi)管道往往并不完全按照?qǐng)D紙施工，參看施工圖紙追蹤管道路由會(huì)產(chǎn)生偏差；二是現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖工程量大，搶修進(jìn)度慢，并且現(xiàn)場(chǎng)破壞大，后續(xù)恢復(fù)工作量大；三是由于站內(nèi)管網(wǎng)密集敷設(shè)，并且還有埋地電纜及其他設(shè)備設(shè)施，大面積開(kāi)挖容易造成其他非目標(biāo)管道、電纜、設(shè)施的損壞[1]。

PCM 設(shè)備較多應(yīng)用于站外埋地鋼質(zhì)管道外防腐層絕緣性能檢測(cè)及管道埋深探測(cè)[2]，也用于站內(nèi)埋地鋼制管道敷設(shè)路徑查找及漏點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。該設(shè)備能夠精確定位管道漏點(diǎn)位置，不僅能夠加快搶修進(jìn)度，而且能夠避免造成其他破壞，減少恢復(fù)工程量。

1 檢測(cè)原理

PCM 設(shè)備由發(fā)射機(jī)、手提式接收機(jī)組成（圖1）。

圖1 PCM 設(shè)備Fig.1 PCM equipment

該設(shè)備具有管道追蹤、測(cè)深、電流測(cè)量功能，可以對(duì)任意長(zhǎng)度管道防腐層狀況進(jìn)行評(píng)估，并在不開(kāi)挖管道的前提下，在地面上追蹤管道路由、探測(cè)埋深、判定破損位置等[3]。其基本原理如圖2 所示：發(fā)射機(jī)對(duì)埋地管道加載一定強(qiáng)度電流信號(hào)，電流沿管道流動(dòng)并隨距離的增加而呈指數(shù)均勻衰減，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，管道周?chē)臻g將形成沿管道為中心圓形磁場(chǎng)；地面上的接收機(jī)內(nèi)線(xiàn)圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，對(duì)該電流信號(hào)進(jìn)行追蹤及相應(yīng)計(jì)算，可得出管道敷設(shè)路徑和埋深[4]；當(dāng)管道破損泄漏時(shí)，部分電流流入大地，由于電阻較小，電流強(qiáng)度出現(xiàn)陡降[5]。

圖2 管道泄漏定位原理Fig.2 Principle of pipeline leakage location

2 PCM 具體操作方法

大慶油田南某聯(lián)合站1964 年投產(chǎn)運(yùn)行，站內(nèi)部分管道已運(yùn)行50 余年，陸續(xù)出現(xiàn)腐蝕穿孔情況。一次污水泵至污水池管道穿孔泄漏，尋找漏點(diǎn)搶修時(shí)采用大規(guī)模開(kāi)挖方式，由于開(kāi)挖面積大，誤將儲(chǔ)罐液位信號(hào)傳輸電纜挖斷，導(dǎo)致PLC 輸入信號(hào)故障，不能及時(shí)掌握罐液位高度，存在生產(chǎn)事故隱患。

某次采暖緩沖罐液位突然下降，迅速巡檢采暖系統(tǒng)地面工藝管道和設(shè)備，未發(fā)現(xiàn)滲漏，判斷為埋地采暖管道出現(xiàn)泄漏，此次采用PCM 裝置查找泄漏點(diǎn)。

2.1 準(zhǔn)備工作

在開(kāi)始測(cè)量前，盡量多了解目標(biāo)管道信息，以及鄰近區(qū)域內(nèi)的其他管道、閥門(mén)等信息。若有絕緣法蘭，將導(dǎo)線(xiàn)連接在法蘭前端[6]。如果目標(biāo)管道有多個(gè)地面連接點(diǎn)可供選擇，選擇管道分布稀疏的位置作為導(dǎo)線(xiàn)連接點(diǎn)。清除目標(biāo)管道導(dǎo)線(xiàn)連接處防腐層，將信號(hào)夾鉗固定。

2.2 回路接線(xiàn)法

站內(nèi)管道分布密集復(fù)雜，且有埋地電纜、用電設(shè)備的電信號(hào)干擾。為消除干擾電信號(hào)，用導(dǎo)線(xiàn)將PCM 發(fā)射機(jī)與目標(biāo)管道兩端連接，形成“PCM 發(fā)射機(jī)-連接導(dǎo)線(xiàn)-目標(biāo)管道-連接導(dǎo)線(xiàn)-PCM 發(fā)射機(jī)”的完整回路[7]（圖3），電流信號(hào)只在目標(biāo)管道上流動(dòng)，并且電阻小，信號(hào)強(qiáng)，不發(fā)生衰減。用PCM 接收機(jī)在地面追蹤最強(qiáng)反饋信號(hào)，可完成管道走向和埋深的測(cè)繪[8]。

圖3 PCM 回路接線(xiàn)法示意Fig.3 PCM loop wiring diagram

2.3 常規(guī)接線(xiàn)法

將PCM 回路接線(xiàn)法中遠(yuǎn)端導(dǎo)線(xiàn)斷開(kāi)連接，只保留近端導(dǎo)線(xiàn)與目標(biāo)管道連接，即為PCM 常規(guī)接線(xiàn)法，形成“PCM 發(fā)射機(jī)-連接導(dǎo)線(xiàn)-目標(biāo)管道-大地-PCM 發(fā)射機(jī)”的完整回路[9]，如圖4 所示。由于其他雜散電流影響，電流信號(hào)較凌亂，但可沿著PCM 回路接線(xiàn)法中確定的目標(biāo)管道敷設(shè)路徑追蹤測(cè)量電流信號(hào)。此電流信號(hào)較PCM 回路接線(xiàn)法電流信號(hào)弱，且成衰減趨勢(shì)，但可進(jìn)行加密測(cè)量，電流會(huì)從破損的管道部位流向大地，造成局部電流值過(guò)大。PCM 接收機(jī)測(cè)量到電流信號(hào)變大時(shí)，可在附近反復(fù)測(cè)量，定位電流信號(hào)最大值，即為管道破損位置，在此位置開(kāi)挖管道，可準(zhǔn)確找到管道泄漏點(diǎn)[10]。

圖4 PCM 常規(guī)接線(xiàn)法示意Fig.4 PCM conventional wiring diagram

3 結(jié)論

（1）老區(qū)聯(lián)合站建站時(shí)間久，管道運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，存在腐蝕老化穿孔情況，生產(chǎn)維修時(shí)如不能準(zhǔn)確找到泄漏位置，采用大開(kāi)挖方式，不但搶修進(jìn)度慢，而且開(kāi)挖工程量大，破壞面積大，后續(xù)恢復(fù)工程量大，還存在誤傷周邊非目標(biāo)管道及其他生產(chǎn)設(shè)施的可能。

（2）采用PCM 回路接線(xiàn)法可追蹤目標(biāo)管道敷設(shè)路徑，測(cè)量目標(biāo)管道埋深。

（3）采用PCM 常規(guī)接線(xiàn)法可準(zhǔn)確定位目標(biāo)管道泄漏點(diǎn)，減少開(kāi)挖工程量，加快生產(chǎn)搶修速度。