龍媛媛,劉 麗,劉 瑾,譚曉林,楊為剛
(勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心腐蝕與防護(hù)研究所,山東東營(yíng) 257000)
針對(duì)近年來(lái)油氣管道盜油、盜氣案件頻發(fā),但目前缺乏成熟有效的檢測(cè)技術(shù)手段的問(wèn)題,勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心腐蝕與防護(hù)研究所總結(jié)多年來(lái)開展埋地管道不開挖腐蝕檢測(cè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),開展了勝利油田分公司課題 《油田埋地管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與判別技術(shù)研究》。通過(guò)兩年的潛心研究與實(shí)踐應(yīng)用,提出了一套綜合利用交流電位梯度檢測(cè)技術(shù)、瞬變電磁檢測(cè)技術(shù)和金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù),通過(guò)檢測(cè)管道外防腐層破損點(diǎn)、管體壁厚異常以及應(yīng)力集中異常來(lái)間接判別埋地管道隱藏盜油點(diǎn)的方法,并舉例說(shuō)明了該方法在某凈化油長(zhǎng)輸管道隱藏盜油點(diǎn)檢測(cè)工作中的成功應(yīng)用。
利用交流電位梯度檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)管道外防腐層破損點(diǎn)的原理是:當(dāng)埋地金屬管道中接入交變電流信號(hào)后,如在管道本體上存在防腐層破損點(diǎn),該信號(hào)電流就會(huì)通過(guò)防腐層破損點(diǎn)處流入土壤,在土壤介質(zhì)中的等電位線分布是以破損點(diǎn)處為中心的一球狀分布,見圖1。利用RD-PCM管道電流測(cè)繪系統(tǒng)配合A字架可以檢測(cè)到這種現(xiàn)象。泄漏電流信號(hào)到達(dá)地面之后,則以破損點(diǎn)正上方為圓心成平面圓形分布,其周圍的電位分布理論上為等距離等電位,若破損點(diǎn)兩側(cè)距離破損點(diǎn)中心的距離相等,則接收機(jī)上顯示的電位梯度是相同的。通常接收到的電位梯度差如果大于50 dB,則認(rèn)為該點(diǎn)或段存在較大的外防腐層破損點(diǎn)。
圖1 破損點(diǎn)處電位梯度分布示意
瞬變電磁法是一種新型的無(wú)損檢測(cè)技術(shù),屬于時(shí)間域電磁法。該技術(shù)利用不接地回線向地下發(fā)射脈沖電磁場(chǎng),在一次電磁場(chǎng)的激勵(lì)下,地下的金屬管道內(nèi)部會(huì)受感應(yīng)產(chǎn)生渦旋電流;在一次脈沖磁場(chǎng)的加載間隙期間,渦旋電流產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)不會(huì)隨著一次磁場(chǎng)的消失而立即消失,即存在一個(gè)瞬變的過(guò)程。利用接收線圈或者接地電極可以觀測(cè)到二次磁場(chǎng),研究其與時(shí)間的變化關(guān)系,即可確定埋地金屬管道管體的腐蝕狀況,見圖2。目前,該技術(shù)只適用于埋地管道管體腐蝕剩余平均壁厚的非開挖外檢測(cè),而不適用于管道局部腐蝕的檢測(cè)。
圖2 瞬變電磁檢測(cè)技術(shù)原理
金屬磁記憶技術(shù)是建立在金屬磁記憶效應(yīng)基礎(chǔ)上的一種快速無(wú)損檢測(cè)技術(shù),其基本原理見圖3。處于地磁場(chǎng)環(huán)境下工作的鐵磁性管道受載荷作用,內(nèi)部會(huì)發(fā)生磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向和不可逆的重新取向,并在應(yīng)力與變形集中區(qū)形成漏磁場(chǎng)Hp的最大變化,即應(yīng)力集中區(qū)域的磁場(chǎng)切向分量Hp(x)具有最大值, 而法向分量 Hp(y)改變符號(hào)且具有零值點(diǎn)。通過(guò)測(cè)量漏磁場(chǎng)法向分量Hp(y),計(jì)算梯度值K?dHp(x)/dx,即可推斷鐵磁性管道的應(yīng)力集中區(qū)。檢測(cè)人員只需身背傳感器沿埋地管道正上方勻速移動(dòng),即可檢出管道存在的應(yīng)力集中信號(hào)。
圖3 磁記憶檢測(cè)技術(shù)原理
根據(jù)圖4輸油管道常見的打孔盜油形式,分析管道由于被打孔而引起的檢測(cè)信號(hào)特征變化可知:管道被打孔后,通常外防腐層要遭到破壞,導(dǎo)致管道被打孔處存在電位梯度差為60 dB以上的外防護(hù)層破損點(diǎn),只要外防腐層破損點(diǎn)未進(jìn)行修復(fù)或屏蔽,利用電位梯度法均可檢出隱藏盜油點(diǎn)處存在的較大破損值;盜油的方式一般是在管道上方接出一段短接頭連接放油閥門,管道本身與短接頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)由于相互垂直而得到削弱,利用瞬變電磁法可檢出管道壁厚值明顯減小的異?,F(xiàn)象;另外打孔盜油還會(huì)引起管道的應(yīng)力集中,利用磁記憶檢測(cè)技術(shù)可檢出明顯的應(yīng)力異常。因此綜合分析管道外防腐層破損點(diǎn)、管體腐蝕剩余平均壁厚以及磁應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果,可間接判斷出管道的隱藏盜油點(diǎn)。
圖4 隱藏盜油點(diǎn)判別原理示意
以某凈化油長(zhǎng)輸管道隱藏盜油點(diǎn)檢測(cè)為例,說(shuō)明該技術(shù)應(yīng)用情況。該管道于1978年5月正式投產(chǎn),管道長(zhǎng)度約170 km,管徑529 mm,壁厚為7 mm和8 mm兩種規(guī)格。其中一處用電位梯度法檢出外防腐層存在67 dB的“陰極—陽(yáng)極”型破損點(diǎn),埋深1.47 m,敷設(shè)環(huán)境為樹林中;用瞬變電磁法檢測(cè)腐蝕剩余平均壁厚,該點(diǎn)壁厚值為5.79mm,評(píng)價(jià)結(jié)果為 “劣”,開挖后發(fā)現(xiàn)一處隱藏盜油點(diǎn),見圖5(a)。另外一處用電位梯度法檢出外防腐層存在64 dB的破損點(diǎn),磁應(yīng)力檢測(cè)圖譜見圖6,圖中的12道曲線分別為4個(gè)傳感器沿管道軸向、切向和垂直于管道向下方向上采集的磁應(yīng)力曲線,可以看出該管段在紅色方框圈定的范圍內(nèi)存在顯著的應(yīng)力異常,開挖后發(fā)現(xiàn)一處隱藏盜油點(diǎn), 見圖 5(b)。
圖5 檢測(cè)出的隱藏盜油點(diǎn)照片
圖6 磁應(yīng)力異常圖譜
2009-2011年,勝利油田腐蝕與防護(hù)研究所綜合利用埋地管道隱藏盜油點(diǎn)檢測(cè)與判別技術(shù),對(duì)勝利油田原油集輸管道進(jìn)行了檢測(cè),檢出的部分盜油點(diǎn)情況見表1。
表1 部分隱藏盜油點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果
通過(guò)對(duì)表1隱藏盜油點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果的綜合分析,可以看出:
(1)無(wú)論采用何種盜油方式,只要外防腐層破損點(diǎn)未進(jìn)行修復(fù)或屏蔽,利用電位梯度法均可檢出隱藏盜油點(diǎn)處存在的較大破損值。
(2)采用高精度的管壁厚度檢測(cè)儀,足以測(cè)到管道外接短接頭放油閥與管道本身磁場(chǎng)的相互削弱,從而檢測(cè)出壁厚的明顯減小。
(3)利用磁記憶檢測(cè)技術(shù)可準(zhǔn)確判斷由于管道被打孔盜油而引起的應(yīng)力集中,從而為精確定位管道盜油點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。
(4)埋地管道隱藏盜油點(diǎn)組合檢測(cè)技術(shù)的定位精度較高,定位誤差可控制在±50 cm以內(nèi)。
不法分子對(duì)輸油管道進(jìn)行打孔盜油,不僅會(huì)給企業(yè)帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)也極大地降低了管道的承壓強(qiáng)度,給管道運(yùn)行安全造成極大威脅。2009年至2011年間,勝利油田腐蝕與防護(hù)研究所利用綜合無(wú)損檢測(cè)技術(shù)共計(jì)檢出35處埋地管道隱藏盜油點(diǎn),隱藏盜油點(diǎn)的判別準(zhǔn)確度達(dá)到了90%以上,定位精度可以控制在±50 cm以內(nèi),證明了綜合檢測(cè)方法的有效性。隨著埋地管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的日益發(fā)展和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的逐漸成熟,會(huì)為埋地管道隱藏盜油點(diǎn)的檢測(cè)提供更為有效的檢測(cè)手段和更精確的判別方法,為確保管道運(yùn)行安全,避免經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染發(fā)揮積極作用。
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