多種介質輸送管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的應用

1、多種介質輸送管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的應用常青 王領信東營五色石測漏技術有限公司摘要：近年來，我們先后進行了多種管輸介質的管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的建設與應用，這些介質包括：原油、成品油、天然氣、油水混輸、油氣水多相流、鹽鹵、苯、硫酸，每種介質管道都有不同的技術問題和特點，取得了豐富的經(jīng)驗和教訓。本文對這些情況進行了總結，對于指導今后同類系統(tǒng)建設，對于技術研究等都有重要的意義。關鍵詞：管道 泄漏 監(jiān)測 測漏 檢漏近年來，泄漏監(jiān)測系統(tǒng)在石油、化工領域多種介質輸送管道上得到了迅速地研究、推廣與應用。在過去10年中，我們專業(yè)致力于輸送管道的泄漏監(jiān)測技術研究與推廣應用，完成過多種介質管道測漏系統(tǒng)的建設與維護管理工作，

2、這些介質有：原油、成品油、天然氣、油水混輸、油氣水多相流、鹽鹵、苯、硫酸，本文總結了長輸管道泄漏監(jiān)測技術領域取得的經(jīng)驗教訓，指出了不同介質管道測漏系統(tǒng)建設時需注意問題及其技術發(fā)展趨勢。1、不同介質系統(tǒng)應用情況輸送管道測漏系統(tǒng)的主要任務是實時在線監(jiān)測管道的運行狀況，一旦發(fā)生泄漏，系統(tǒng)能自動發(fā)出報警，并給出泄漏點位置和泄漏量。我們完成的多種介質管道測漏系統(tǒng)，管道介質大體可分為三類：純液體、氣體、多相流。不同介質管道測漏系統(tǒng)所采用的技術原理主要有四種，如負壓波、輸差分析、模型仿真、音波。不同介質管道測漏系統(tǒng)從構成上來說最大的不同是流量計種類。由于不同介質流量計精度差別較大，使系統(tǒng)的靈敏度指標差距也較

3、大；由于不同介質中負壓波的傳播特性差別較大，對定位精度影響很大，甚至導致不能定位。不同介質測漏系統(tǒng)的主要構成大同小異，基本都是由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集部分，通訊部分、上位監(jiān)控軟件三部分組成，見圖1。圖1 系統(tǒng)構成圖不同介質管道測漏系統(tǒng)建設與應用情況分析對比見表1。表1 不同介質管道測漏系統(tǒng)建設與應用情況分析對比表序號介質流量計種類系統(tǒng)應用效果問題1原油腰輪、刮板好2成品油質量流量計好3天然氣孔板靈敏度和定位精度都比液體差了1個數(shù)量級負壓波法不能定位4油水質量流量計、靶式定位誤差增大末站壓力不反應5油氣水質量流量計、腰輪不成功負壓波法不能定位6鹽鹵電磁負壓波反應很好流量計偏差較大7苯質量流量計好末站壓力不

4、反應8硫酸電磁好2、不同方法應用情況2.1 負壓波單一負壓波方法就可以實現(xiàn)泄漏監(jiān)測，能定位，其實它正是通過定位來實現(xiàn)區(qū)分站內(nèi)操作和泄漏的。但是單一負壓波方法的實用效果并不好，這是因為誤報太多，也容易產(chǎn)生漏報。還有一些管道往往首端有反應，而末端沒有反應，見圖2。我們分析原因主要還是介質含有氣體或與末端壓力過低有關。圖2 末站壓力不反應曲線2.2 輸差分析輸差分析是一種傳統(tǒng)的盈虧分析方法，它是比壓力波判斷泄漏更直接，因此誤報較少，缺點是不能定位。要保證輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能有效地發(fā)揮作用，實際上流量信號起著重要的作用。第一、可以減少誤報，減少大量由于站內(nèi)操作而引起的誤報；第二、消除盲區(qū)。如果僅靠壓

5、力波報警，一般情況下為了減少誤報，常將定位在距離站庫1公里以內(nèi)的報警視為站內(nèi)操作，從而很可能將距離站庫1公里以內(nèi)的泄漏忽視，導致泄漏監(jiān)測出現(xiàn)一段盲區(qū)；第三、提高靈敏度。也正是由于可以減少大量由于站內(nèi)操作而引起的誤報而可以把靈敏度閾值設置得更靈敏。2.3 模型法動態(tài)模擬計算法就是利用管線運行工藝參數(shù)，如流量、壓力、溫度、油品密度、粘度、管道尺寸、泵揚程等數(shù)據(jù)，以流體力學方程來模擬管道的流量、壓力分布圖，將一部分參數(shù)來推算其他參數(shù)，如果計算值跟實際測量值出現(xiàn)偏差，就可能發(fā)生了泄漏，然后系統(tǒng)計算出泄漏點位置。該方法在輸油管道因末站壓力不反應導致不能定位時效果良好。2.4 音波法通過聽取泄漏時產(chǎn)生的音

6、波實現(xiàn)測漏是一種古老的方法。它的優(yōu)點主要有方法簡單，反應快，能定位，也有傳播距離短、誤報多等缺點。聽漏法最早在城市自來水管道上得到應用，主要用于現(xiàn)場查找泄漏點。近年來，在長輸管道領域形成研究的熱點。根據(jù)我們多年從事長輸管道泄漏監(jiān)測專業(yè)的經(jīng)驗教訓，音波測漏系統(tǒng)與負壓波系統(tǒng)有類似之處，具有反應快、能定位的優(yōu)點，缺點就是傳播距離短，受環(huán)境噪聲干擾大，存在誤報和漏報問題。該方法在輸油管道不具有應用前景，在輸氣管道和低粘度液體（如水）管道具有一定的應用前景。3、主要教訓3.1 輸油管道進出口兩端設計時流量計不全，僅靠負壓波的測漏系統(tǒng)效果不好。特別是一些長輸管道，僅在首站出站和末站進站有流量計，中間站都沒

7、有流量計，僅靠負壓波報警，使測漏系統(tǒng)的效果大打折扣，系統(tǒng)頻繁誤報使很多業(yè)主對測漏系統(tǒng)產(chǎn)生懷疑、否定態(tài)度，轉向光纖預警系統(tǒng)。3.2 流量計選型失誤多年來，我們先后在管道上使用過腰輪流量計、刮板流量計、質量流量計、超聲波流量計、渦輪流量計、靶式流量計、環(huán)式流量計、V型錐流量計。在原油管道上超聲波流量計效果不好；渦輪流量計、靶式流量計、環(huán)式流量計、V型錐流量計在油水混輸管道效果不好，遠達不到宣稱的2%精度。質量流量計安裝方式要特別注意。在油田推薦采用“旗”式安裝方式，也可以使用“朝下”安裝方式，禁止“朝上”安裝方式。油田油井采出物介質成分復雜，除了油水為主外，還會有伴生氣和泥沙等雜質，“朝上”安裝易

8、積聚氣體，“朝下”安裝則易沉積泥沙，都會嚴重影響靈敏度。3.3 音波測漏系統(tǒng)在輸油管道上應用失敗。音波測漏系統(tǒng)在國內(nèi)輸油管道上已經(jīng)應用數(shù)十套，據(jù)作者實地考察過的3套系統(tǒng)都不成功，已經(jīng)被淘汰替換為負壓波測漏系統(tǒng)。勝利油田油氣集輸總廠于2005年在孤島首站永安站輸油管道上與負壓波測漏系統(tǒng)同時進行放油試驗，結果表明，該系統(tǒng)靈敏度低于負壓波系統(tǒng)一個數(shù)量級，約管道瞬時輸量的5%10%左右，而負壓波系統(tǒng)可以達到管道瞬時輸量的1%左右。3.4 含氣介質管道，負壓波檢漏定位方法不再有效果。油田計量站到聯(lián)合站輸油管道介質不同程度地含有氣體，泄漏所引起的壓力下降反應滯后很大，導致負壓波方法不能檢漏，更不能定位。天

9、然氣管道對壓力泄放也非常不敏感，所以輸氣管道不適用負壓波法。3.5 管道末端壓力不反應。油田部分計量站聯(lián)合站輸油管道當管道泄漏時管道末端壓力不反應，主要原因在于：1、介質含氣，雖然油田有些計量站有分離器或油罐已經(jīng)分離出油井產(chǎn)出原油中伴生氣，但是由于分離能力不夠、時間短等原因，原油介質中仍然含有少量氣體。2、儲罐的消能作用。壓力由于受到末端儲罐液柱高度的鉗制，吸收了壓力波的能量。3、壓變安裝位置錯誤。安裝壓力變送器時應安裝在流量計以前，盡量靠近主干線的位置。3.6 多相流管道目前技術還不成熟，不能定位。對于多相流來說，難點首先來自管道內(nèi)流體狀態(tài)的不確定性，由于含氣比例、流動速度等的不同，多相流動

10、狀態(tài)分為溶解氣、泡狀流、段塞流、半管流（上氣下油）等流態(tài)。其次，多相流管道在正常運行時，其壓力波動很大，使泄漏產(chǎn)生的壓力波被淹沒在這種噪聲中而檢測不到；而且流量的計量也是個難題，計量精度較低。使對比輸差需要較長的時間才有結果。再有，泄漏點在管體的位置是在氣體空間還是下部的液體空間？在上邊泄漏的將是天然氣，下邊的穿孔會是油。這對檢漏有不同的影響。4、系統(tǒng)建設與應用注意事項4.1 測漏方法應兩種以上，實現(xiàn)優(yōu)勢互補、相互印證的作用，減少誤報。如純液體管道，“輸差法+負壓波”是最實用可靠的方法；輸氣管道則可使用“輸差法+模型法”。4.2 管道進出口都應設計安裝流量計流量計在測漏系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，流量計選擇對測漏系統(tǒng)有著至關重要的作用。推薦使用質量流量計。4.3 音波測漏系統(tǒng)目前還不成熟音波測漏系統(tǒng)由于其固有的監(jiān)測距離短等缺點，目前還不適用于長輸管道。次聲波測漏方法還有待于進一步研究。5、技術發(fā)展趨勢與前景展望5.1 測漏線纜光纖傳感技術正在長輸管道得到研究與應用，其技術原理主要是感知振動、溫度。預計將會有更多的方法和技術用于敏感線纜研制，實時監(jiān)測管道滲漏發(fā)生。5.2 輸氣管道輸氣管道可使用“輸差法+模型法”為主，沿管道分布多點音波