输油管线泄漏监测技术研究

1、输油管线泄漏监测技术研究胡炎兴青海省格尔木市管道输油处, 青海省格尔木 816000摘要：本文对国内外输油管道泄漏检测技术现状进行了简要分析，并对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，分析指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测预警及泄漏点的精点确位。在油田输油管道安装管道泄漏监测系统可以确保管道安全运行,减少管道盗油漏油事故的发生,具有明显的经济效益和社会效益。中文分类号：TE832关键词：防盗；泄漏；管线；输油；监测； The oil transportation pipeline leaks to monitor technology inve

2、stigation and discussionHU Yan xingOil Transmission Department of Golmud Pipeline in Qinghai Oilfield ,Golmud 816000,ChinaAbstract :The main body of a book the oil transportation pipeline having carried out brief analysis, and pair of oil fields on home and abroad oil transportation pipeline leakage

3、 detecting technology current situation guards against theft the method monitoring has carried out investigation and discussion. That the oil transportation pipeline guards against theft specifically for the oil field oil transportation pipeline guards against theft monitoring problem , analysis hav

4、ing pointed out an oil field monitoring the systematic key technology is that pipeline leakage detecting early warning and the essence divulging point count the true place. Pipeline leakage monitors system in oil field oil transportation piping erection being able to ensure that pipeline safety work

5、s, occurrence cutting down a pipeline stealing the glib oil leak accident, have obvious economic returns and social benefits.Keywords: Guard against theft; Leak; Pipeline; Oil transportation; Monitor;0引言随着数字技术的广泛应用和迅速发展，数字信息化已经成为长输油管道泄漏监测中的一个重要组成部分。油气管道是关系国家命脉的支柱产业集团，国家能源工业的组成部分，其管理水平也是衡量国家能源技术进步与否的

6、一个重要标志。油气的泄漏是输油管线运行的主要故障。近些年来，输油管线经人为的打孔盗油及由于腐蚀穿孔而造成泄漏的事故屡屡发生，严重干扰了正常社会生产生活，社会秩序的紊乱及人民安全，并造成巨大的经济损失。据不完全统计，大型油田每年由于管线泄露造成的经济损失可高达上千万元。因此，对输油管线防泄漏监测系统的研究及应用成为油田迫在解决的问题。研制先进的管道泄漏自动监测技术，可以切实及早的发现泄漏，并迅速采取措施，大大减少盗油案件发生，减少漏油造成的损失，具有明显的社会效益和经济效益。11国内外输油管道泄漏监测技术的现状输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效

7、的泄漏监测系统。而在当前情况下，有效的输油管道检漏方法主要有三类：原始方法、硬件方法和软件方法。1.1原始方法 一种传统的泄漏检测方法。主要是用人或经过训练的动物沿经管线行走来查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等。这种方法可以做到直接准确，但实时性差，且耗费大量的人力。1.2硬件方法 对于硬件方法，主要是通过直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等检测。直观检测器利用了温度传感器测定泄漏处的温度变化，如将多传感器电缆铺设在管线的附近周围，通过温度的变化得出采样结果，通过对比归纳反馈得出新的信息，确知油气泄露与否。声学检测器是当泄漏发生时，流体流出管道会自动发出声音，利

8、用声波，按照管道内流体的物理属性决定的速度传播，通过声音检测器检测出这种波而及时发现泄漏。如WAVEALERT（美国休斯顿声学系统公司【ASI】根据此原理研制的声学检漏系统），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地表与控制中心联系，这种方法的缺点是必须沿管道安装很多声音传感器，受检测范围的限制。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。安全系数高，但是却浪费了大量的人力。21.3软件方法 SCADA的应用： 利用SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量以及体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。今天的SCADA系统已超

9、过了单一“监控与数据采集”的概念，经过SCADA系统功能的扩展和专用功能软件的开发和应用，使SCADA系统己从早、中期的数据处理、报警、控制等功能发展到能满足各公司生产、经营管理及未来发展的需要，成为具备更多功能的系统。国外管道泄漏监测技术比较成熟，公司非常重视输油管道的安全运行，泄露监测技术并得到了广泛的应用。目前，国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠原始的人工沿管线巡视，根据管线运行数据进行人工读取，这种情况运行使得管道的安全运行系数低于同等国外发展水平。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从上世纪九十年代开始已有了相关文献报道，只是近几年才取得真正突破，在生产中发挥

10、作用。天津大学通过技术协作共同研制成原油管道泄漏检测系统。采用负压力波检测法，设计并不断完善了基于LabVIEW. 平台的原油管道泄漏监测系统，取得了显著的经济效益。32管道泄漏监测技术的研究通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分析对比，结合油田输油管道防盗监测的特殊要求，油田油气集输公司等单位组织开展了广泛深入的调查研究。防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术而采用的技术思路是：以负压波检测法为主，和流量检测法相结合。首先.负压波检测法2.1系统硬件总体方案1）、计算机系统:在管道的上下游两端各安装了一套工业控制计算机，如图1中

11、的P1和P2，用于数据采集及软件处理。图1 一次仪表: 压力变送器、温度变送器、流量传感器数据传输系统:两套扩频微波设备，用于实时数据传输。示意图如图2所示。图22）、数据采集系统在图3数据采集系统中，压力采样是利用PCL818 HD的接口函数实现的。PCL818-HD为16通道100kHz高增益DAS卡，具有16路单端或8路差分模拟量输入，有100kHz 12位A/D转换能力，附有1K FIFO，可对每个通道的增益进行编程，可使用带DMA的自动通道/增益扫描。PCL818-HD具有一个用于读取微弱信号的高增益(最高1000)可编程放大器。此卡提供了5个最常用的测量和控制功能，即12位A/D转

12、换、D/A转换、数字量输入、数字量输出和计数器/定时器。图33）、压力传感器负压波法泄漏检测要求压力传感器具有非常高的分辨率以及灵敏度，并且具有很高的稳定性可选用CYB15系列蓝宝石高温压力变送器，它采用进口高精度蓝宝石压力传感器，并经过特定的信号提取及剥离等专利技术进行温度及进行线性化补偿，产品具有温度范围广、精确度高、稳定性强、压力范围宽、耐磨、抗冲击、防腐等显著特点4）、数据传输通讯通讯采用无线网桥，计算机采用网卡实现计算机与计算机之间的无线网络连接。基于扩频技术的计算机无线网具有抗干扰能力强、易于实现码分多址、无须申请频率资源、安全保密等特点。实现数据传输通讯的顺利进行。45）、网络校

13、时与GPS校时GPS系统包括3大部分：空间部分（GPS卫星星座）地面控制部分（地面监控系统）和用户设备部分（GPS信号接收机）。在运用过程中，卫星不断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维数据，通过采样频率与时间标签的换算，分别确定管道漏点上下游的泄露负压波的速度，然后利用泄漏点上下游检测到的泄露信号特征的时间标签差就可以对泄露的位置进行判断。5GPS时钟校对模块对泄露信号的识别、判断信号是意外泄漏还是正常生产时站内压力调节时产生的压力波动。首末端数据波形的起始时间对齐是最终判断泄漏和定位的关键。由于计算机时钟的守时性较差，所以在分析比较了几种现行的校时

14、手段后，利用美国GPS导航定位卫星的守时功能实现了对管线各端系统时钟进行校对。GPS上的原子钟时间与世界协调时的误差在1s内，相比其他校时手段有了较大的优势。6）、系统安全及防爆在测量与自动化控制系统中，可能出现潜在的爆炸性环境，在实践应用中设计人员必须对系统中的现场设备及其相关设备采取相应的防爆措施，现场设备必须是本安设备如图4所示。图4从现场设备的储能元件角度考虑，使处于危险环境中的现场设备按防爆要求设计，对其中包含的电感和电容等储能元件回路采取相应的措施，并使其尽可能减少的同时，考虑回路元件的功耗及温升问题，以保证该设备不论是正常工作还是事故状态，均不会产生有火花和热源引起的点燃爆炸。其

15、次，流量检测法在管道正常运行状态下，管道输入和输出流量相等的，泄漏必然导致流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量则会减少。然而由于管道本身具有很强的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化是有一个明显过渡过程，因此，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的具体位置。德国的TAL（阿尔卑斯管道公司）原油管道安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道压力温度变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就表明出现泄漏。日本在石油管道事业法中规定使用这种检漏系统，且规定在30s中检测到泄漏量在80L以上时报警。虽然流量差法不够灵敏，但是可靠性很高，结合使用压力波，可以

16、大大减小报警的失误率。6三、结论1、采用流量与负压波相结合监测输油管道泄漏的方法是可靠的、有效的；2、通过油田局域网进行实时数据传输可以提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏监测定位与报警；3、 在油田输油管道安装管道泄漏监测系统可以确保管道安全运行,减少管道盗油漏油事故的发生,具有明显的经济效益和社会效益。参考文献1 胡志新,张桂莲,何巨,张陵,周进雄. 利用分布式光纤传感技术检测天然气管道泄漏J传感器技术, 2003,(10) :48-50. 2 王俊武. 输油管道泄漏检测系统研究与开发J自动化仪表, 2006,(S1) :101-103. 3 陈富强,李霞. 光纤光栅分布式传感系统及其输气管道泄漏检测J自动化与仪器仪表