賀煥婷 惠賢斌 耿立娟 何鵬程

中國石油青海油田分公司

摘  要：介紹了S-image次聲波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成。以某輸油管道為例，闡述了該系統(tǒng)在管道主站及子站的設(shè)計(jì)、布站方式、系統(tǒng)架構(gòu)等，并進(jìn)行了現(xiàn)場測試。結(jié)果表明，可準(zhǔn)確定位管道泄漏點(diǎn)。建議提高泄漏監(jiān)測閾值。

關(guān)鍵詞：輸油管道；次聲波；泄漏監(jiān)測

輸油管道本體受內(nèi)外部因素的影響，存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)。 S-image次聲波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時(shí)監(jiān)測管道泄漏并定位泄漏位置，為減少企業(yè)損失、消除環(huán)境和社會(huì)不良影響提供了可靠技術(shù)支持，為管道安全運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障[1]。

1 工作原理

S-image次聲波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，采用聲音定位與圖像識(shí)別、定性及定量識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隔離判定、人工智能、序貫概率比檢驗(yàn)、壓力梯度和實(shí)時(shí)瞬態(tài)模型等多種技術(shù)對管道泄漏進(jìn)行判定。管道兩端分別安裝次聲波傳感器，當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，管道內(nèi)部介質(zhì)產(chǎn)生振蕩，在泄漏點(diǎn)處形成密度波，同時(shí)管道內(nèi)產(chǎn)生泄漏后的次聲波，通過數(shù)字化儀采集分析后上傳至中心站，結(jié)合聲速及時(shí)間差判定泄漏位置，系統(tǒng)軟件依據(jù)壓力、流量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后自動(dòng)報(bào)警并提供準(zhǔn)確泄漏位置[2-4]。其監(jiān)測原理見圖 1。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

在某油田輸油管道（中間設(shè)置加熱站3座）安裝一套S-image次聲波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，由中心主站、監(jiān)測子站兩部分組成，五個(gè)監(jiān)測子站即管道首站－1#加熱站－2#加熱站－55公里處排氣室－3#加熱站－管道末站。布站設(shè)置系統(tǒng)架構(gòu)見圖 2。

2.1 管道概況

監(jiān)測管道長80 km，管線規(guī)格為D159×6.3，材質(zhì)為L245N無縫鋼管，輸送介質(zhì)為凈化原油，管道高程為2 719 m～3 377 m。其工藝示意圖見圖 3。

2.2 布站設(shè)置

整體配置如下：在主管部門安裝S-image次聲波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)主站1套，現(xiàn)場安裝監(jiān)測子站5套（9臺(tái)次聲波傳感器）、隔離器8臺(tái)、太陽能供電系統(tǒng)1套、高精度壓力單元9臺(tái)，配套安裝相應(yīng)附件。

主站配置1臺(tái)專用中心站服務(wù)器， 1套S-image次聲波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)軟件及相關(guān)附件，實(shí)現(xiàn)與子站的數(shù)據(jù)交互及泄漏信號(hào)的處理和報(bào)警定位。報(bào)警信息包括泄漏時(shí)間、泄漏管段、泄漏點(diǎn)到管道首站和管道末站的距離、 GIS地圖定位等信息，通過中心站發(fā)出聲光報(bào)警。

監(jiān)測子站配置見表 1。

2.3 現(xiàn)場測試測

試管段為首站至1#加熱站，長度20.7 km。通過人工手動(dòng)放油模擬管道泄漏。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)在未經(jīng)調(diào)試及參數(shù)優(yōu)化條件下，可以成功檢測到模擬泄漏事件并準(zhǔn)確定位管道泄漏點(diǎn)，等效最小可測泄漏孔徑約2～16 mm；且成功監(jiān)測到測試管段內(nèi)的介質(zhì)泄漏、流程切換、管道搶修等事件。

3 結(jié)語

應(yīng)用S-image次聲波管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道漏油事件，減少原油損失，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。但管道運(yùn)行參數(shù)的變化和泄漏監(jiān)測閾值的限制，容易引起監(jiān)測漏報(bào)和誤報(bào)，建議進(jìn)一步提高泄漏監(jiān)測閾值、采用自適應(yīng)報(bào)警閾值確定方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于殿強(qiáng)，趙海培，鄢召民.輸油管道泄漏監(jiān)測技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)， 2004，3(9)： 39-41.

[2] 羅宇，施劍.iSafe次聲波管道泄漏監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].測繪通報(bào)， 2014， 6(11)： 137-139.

[3] 郭世偉，朱東旭，張敬.原油長輸管道泄漏監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用研究[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2018， 3(2)： 17-19.

[4] 張清.長輸管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用探析[J].中國化工貿(mào)易， 2019， 6(3)： 142-144.

作者簡介：賀煥婷， 1985年生，助理工程師， 2013年6月畢業(yè)于西南石油大學(xué)，獲得油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)就職于青海油田鉆采工藝研究院，主要從事油氣集輸工作。聯(lián)系方式： 15379836575，hehuantqh@petrochina.com.cn。