于殿強(qiáng) 勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

次聲波泄漏檢測技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用

于殿強(qiáng) 勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

利用次聲波泄漏檢測技術(shù)在勝利油田輸氣管道上進(jìn)行了泄漏檢測試驗(yàn)?，F(xiàn)場測試證明，新型次聲波傳感器耐壓達(dá)到15 MPa，靈敏度達(dá)到-195 dB；開發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)響應(yīng)速度快，泄漏報(bào)警檢測準(zhǔn)確率高，技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)；在運(yùn)行壓力為3 MPa的天然氣管線上，次聲波泄漏檢測系統(tǒng)檢測距離達(dá)到37 km，系統(tǒng)定位誤差≤±90 m，報(bào)警準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上，天然氣管線響應(yīng)時(shí)間≤3 min，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

次聲波；傳感器；天然氣管道；泄漏監(jiān)測；勝利油田

勝利油田目前已建成近千公里的輸氣管道，隨著使用期的增長，很多管道出現(xiàn)了老化及腐蝕穿孔漏氣等現(xiàn)象，同時(shí)部分輸氣管道還出現(xiàn)了人為打孔盜氣的情況，如何及時(shí)快速地發(fā)現(xiàn)氣管道泄漏對(duì)于油田的穩(wěn)產(chǎn)和安全都非常重要。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)泄漏并精確確定泄漏的位置，進(jìn)行管網(wǎng)完整性檢驗(yàn)的技術(shù)研究與應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 泄漏檢測方法的比較

現(xiàn)有的輸氣管道泄漏檢測方法大致分為兩類：一類是基于磁通（漏磁）、超聲、渦流、攝像以及智能爬機(jī)的管內(nèi)檢測技術(shù)；另一類為管外檢測技術(shù)。管外檢測技術(shù)又分為管外間接檢測和管外直接檢測技術(shù)。管外間接檢測技術(shù)主要應(yīng)用在輸油管道的泄漏檢測上，其費(fèi)用較低，可連續(xù)在線檢測，但泄漏事故的漏報(bào)率和誤報(bào)率高，在輸氣管道泄漏檢測方面效果不理想；管外直接檢測技術(shù)是基于人工巡檢開發(fā)的輔助檢測手段，該類方法最大的缺點(diǎn)就是成本較高。次聲波泄漏檢測技術(shù)與流量以及壓力泄漏檢測技術(shù)的對(duì)比見表1。

表1 次聲波泄漏檢測技術(shù)與流量以及壓力泄漏檢測技術(shù)的對(duì)比

結(jié)合表1的分析結(jié)果可以看出，次聲波檢測法是比較全面的檢測方法，其檢測靈敏度高，誤動(dòng)作少，優(yōu)勢明顯，費(fèi)用較低。

2 次聲波泄漏檢測系統(tǒng)原理

次聲波檢漏原理如圖1所示。任何管道破裂都會(huì)因被輸送介質(zhì)和管壁摩擦而形成聲波震蕩并快速沿管道上、下游方向長距離傳播，在管道兩側(cè)安裝次聲波傳感器就能捕獲和接收這些聲波波形?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理器將接收的聲波波形與微機(jī)數(shù)據(jù)庫模型進(jìn)行比對(duì)，以此確定是否發(fā)生泄漏及泄漏程度；同時(shí)，通過計(jì)算管道兩側(cè)接收泄漏信號(hào)的時(shí)間差（GPS定時(shí)），就能確定泄漏點(diǎn)的準(zhǔn)確位置和泄漏孔徑，并發(fā)出報(bào)警。

圖1 次聲波泄漏檢測系統(tǒng)原理

3 現(xiàn)場應(yīng)用及測試

3.1 管線選取

（1）廬山路配氣站至東城配氣站管線。在該段管線上主要測試次聲波在低壓、短距離氣管線中的應(yīng)用情況。其管道長約6.4 km，管道直徑325 mm；運(yùn)行壓力廬山路配氣站為1 MPa左右，東城配氣站為0.9 MPa左右；管道流量約13×104m3/d，高峰時(shí)約1.2×104m3/h。

（2） 埕島天然氣預(yù)處理站至孤島壓氣站管線。在該段管線上主要測試次聲波在高壓、長距離氣管線中的應(yīng)用情況。其管道長37 km，管道直徑273 mm；運(yùn)行壓力為3.3 MPa；管道流量約5 000～6 000 m3/h。

3.2 現(xiàn)場安裝

東城配氣站及孤島壓氣站次聲波傳感器的安裝詳見圖2、圖3。

3.3 測試數(shù)據(jù)及分析

（1）東城和廬山配氣站。在廬山配氣站和東城配氣站進(jìn)行了人工模擬放氣試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行了試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。廬山配氣站管道壓力為1.08 MPa，東城配氣站管道壓力為1.01 MPa。通過多次試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比可知，隨著管道壓力的降低，相同放氣操作所產(chǎn)生的次聲信號(hào)強(qiáng)度變小（0.3 MPa時(shí)所收到的泄漏信號(hào)是1.08 MPa時(shí)所收到的泄漏信號(hào)強(qiáng)度的50%），在遠(yuǎn)端所收到的次聲信號(hào)頻率變低；由于同一氣源的天然氣所含成分比例相差較小，因此不同壓力時(shí)測得的聲速差異也較小。

（2）埕島天然氣預(yù)處理站至孤島壓氣站。與廬山-東城天然氣管道不同，本段試驗(yàn)管道長度約為前者的6倍，管徑約為前者的5/6，正常輸氣時(shí)的管道壓力約為前者的3～4倍，低壓端沒有用戶用氣干擾，試驗(yàn)過程中管道正常工作。通過本次測試，驗(yàn)證了在東營廬山-東城天然氣管道試驗(yàn)中得到的試驗(yàn)推論，證明了次聲傳感器可以在高壓輸送的長距離天然氣管道上檢測泄漏過程中所產(chǎn)生的信號(hào)。

圖2 東城配氣站次聲波傳感器安裝

圖3 孤島壓氣站次聲音波傳感器安裝

4 結(jié)語

利用次聲波泄漏檢測技術(shù)在勝利油田輸氣管道上進(jìn)行了泄漏檢測試驗(yàn)。通過現(xiàn)場測試證明，次聲波傳感器耐壓達(dá)到15MPa，靈敏度達(dá)到-195 dB；開發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)響應(yīng)速度快，泄漏報(bào)警檢測準(zhǔn)確率高，技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)；在運(yùn)行壓力為3 MPa的天然氣管線上測試，次聲波泄漏檢測系統(tǒng)檢測距離達(dá)到37 km，系統(tǒng)定位誤差≤±90 m，報(bào)警準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上，天然氣管線響應(yīng)時(shí)間≤3 min，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.035

（欄目主持 關(guān)梅君）