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(cè)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(cè)技術(shù)在勝利油田輸氣管道上進(jìn)行了泄漏檢測(cè)試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)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(cè)系統(tǒng)檢測(cè)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(cè)；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(zhǎng)，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(cè)方法的比較

現(xiàn)有的輸氣管道泄漏檢測(cè)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(cè)技術(shù)；另一類為管外檢測(cè)技術(shù)。管外檢測(cè)技術(shù)又分為管外間接檢測(cè)和管外直接檢測(cè)技術(shù)。管外間接檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用在輸油管道的泄漏檢測(cè)上，其費(fèi)用較低，可連續(xù)在線檢測(cè)，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(cè)方面效果不理想；管外直接檢測(cè)技術(shù)是基于人工巡檢開發(fā)的輔助檢測(cè)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(cè)技術(shù)與流量以及壓力泄漏檢測(cè)技術(shù)的對(duì)比見表1。

表1 次聲波泄漏檢測(cè)技術(shù)與流量以及壓力泄漏檢測(cè)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(cè)法是比較全面的檢測(cè)方法，其檢測(cè)靈敏度高，誤動(dòng)作少，優(yōu)勢(shì)明顯，費(fèi)用較低。

2 次聲波泄漏檢測(cè)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(zhǎng)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(chǎng)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(cè)系統(tǒng)原理

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及測(cè)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(cè)試次聲波在低壓、短距離氣管線中的應(yīng)用情況。其管道長(zhǎng)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(cè)試次聲波在高壓、長(zhǎng)距離氣管線中的應(yīng)用情況。其管道長(zhǎng)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(chǎng)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(cè)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?。?.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(cè)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(zhǎng)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(cè)試，驗(yàn)證了在東營(yíng)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(zhǎng)距離天然氣管道上檢測(cè)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(cè)技術(shù)在勝利油田輸氣管道上進(jìn)行了泄漏檢測(cè)試驗(yàn)。通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)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(cè)試，次聲波泄漏檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)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）