石油天然气长输管道泄漏检测及定位措施研究

李佰京

【摘要】作为石油、气体介质输送长距离的管道设施，其运行的最基本条件是安全性。在石油天然气长输管道上运行检漏、管理和定位系统是不可缺少的。本文对

石油天然气长输管道泄漏检测及定位措施进行了探讨。

【关键词】石油天然气；管道泄漏；检测；

运行多年石油天然气长输管道，管道防腐覆盖层会逐渐老化变质，或者由于土壤应力使管道防腐覆盖层变薄，导致管道泄漏和腐蚀。此外，管道还可能因遭受其它意外事故或自然灾害而损坏，发生漏气漏油、或压力运行被迫降低，带来严重的经济损失。目前由于计算机技术的快速发展以及SCADA系统的普遍应用，在线实时检测技术应用于管道定位和泄漏检测是趋势化。

目前常用的检漏方法有两种：一种是检测发生变化的间接检漏法因泄漏造成的压力、流量、声音等物理参数；另一种是检测气体泄漏和石油产品的直接检漏法。

一、间接检漏法

（一）、采用压力刚量信号进行检漏

1、压力梯度法

我国多数在中间泵站上长输管道不设置流量计，只采用压力信号来进行检漏在这种情况下。设置了4个压力测量点的管道（图2）。导致压力分布成折线状变化由于泄漏的原因（见图1） ，在稳定流动的条件下。因此，若用P3与P4测出下游管段的压力梯度，用P1与P2测出上游管段的压力梯度，实际泄漏位置X#就可计算出。对定位结果仪表测量精度有很大影响，在这类方法中。此外，泄漏檢测的灵敏度受测点P3与P4、 P1与P2之间的距离直接影响。

2、波敏法（Wavealert）

在管内会产生一个负压力波如果突然发生泄漏，并同时沿两个方向向上、下游传播，进行泄漏监视根据这一现象的方法称为波敏法。在管道上按图2所示安装4个压力计，传到下游端和上游端泄漏所产生的负压力波因所需的时间不同，这个时间随着泄漏位置的变化而变化。因此可以计算出泄漏发生的位置根据上、下游检测到负压力波的时间差。世界上应用的精密检漏技术之一就是波敏法泄漏检测技术，在60S以内它可指示出泄漏的发生，并定位精度较高，有更好的灵敏度比一般的压力监视技术。此外允许使用较低的门限值即是这种方法的方向特性，假报警率不会增加。

（二）、基于物质平衡的检漏方法

基于物质平衡的检漏方法是利用管道进、出口流量差以及质量平衡原理或动态体积来检漏。该方法的应用价值较高，既能检测出小的泄漏，也能检测出大的泄漏，但易受对管道油品存余量估计误差和流量计精度的影响。根据动态质量平衡原理，对于多个入口和出口的管道，考虑温度、多重粘性、压力参数变化的影响，以下动态质量平衡法可采用的计算公式：

由于无固定形式的不稳定流中各参量分布，因而是用实时模型计算出温度、压力的分布进行常规的泄漏检测方法，从而求出ΔMp（t）。对τ（t）通过监视，管道是否发生泄漏可以判断。

二、直接检漏法

起初采用人工分段巡视的方法对石油天然气长输管道的泄漏进行监视。该方法对石油天然气泄漏不能及时发现，只有地表面出现油迹在管道漏油处，草枯树死，甚至气味散发时才能发现。在天然气中必须添加添味剂，采用人工分段巡视法，当空气中以便达到最低爆炸极限1/5（约1%）的天然气浓度时，靠嗅觉能及时察觉。本世纪初，在天然气中添味以便检漏不是必需的，那时使用的天然气具有强烈的气味。在20年代时开始需要掺入添味剂，随着不含硫天然气的使用。

为了提高泄漏检测效果，又研制开发了用于石油天然气管道泄漏检测的各种可携带的检测设备和仪器。文献[1]介绍了埋地输油管道地表打孔检测泄漏法，该方法是地表间断打孔沿埋地管道平面中线，检漏仪器选用两种以上性能各异的配合使用，管外探测检漏综合进行。人工检漏法和地表打孔埋地输油管道检漏法相比，单一仪器检漏的局限性被打破，泄漏准确性和检测能力提高。

三、管道泄漏自动检测与定位技术

在油气长输管道上由于计算机技术的迅速发展以及SCADA系统的普遍应用，研发出在线实时检测技术。这种技术首先要建立管道的实时模型，采集到的数据利用SCADA系统作为边界条件，再进行泄漏检测依据一定的检测原理。其定位技术与泄漏检测基于两个原理：一是压力偏差法，二是动态质量平衡法。进行统计分析根据管道流速、压力的变化平均值是管道泄漏预测系统的特点，以此判定断管或泄漏的可能性。应用计算机仿真技术在国外一些管道研究机构及检测公司研发出管道仿真软件，为管道的确定运行方案、动态水力工况分析以及分析和检测管道泄漏等提供了强有力的工具。完全是由所在管道的SCADA系统提供实时数据驱动这些在线仿真软件的运行，并进行连续实时模拟对实际管道的运行。应说明的是，模型的准确度直接影响检漏的定位精度和灵敏度，在基于实时模型的检测方法中，模型精度又受流动阻力系数变化、波速变化、测量噪声等因素的影响。

总之，作为石油、气体介质输送长距离的管道设施，其运行的最基本条件是安全性。在石油天然气长输管道上运行检漏、管理和定位系统是不可缺少的。但在现场实际运用中应综合考虑各种检漏方法的特点。采用多种检测方法并用，以达到经济性、可靠性最优化的综合检漏系统设置。鉴于我国多数长输管道在中间泵站上不设置流量计，因而在实际应用中波敏法和压力梯度法具有更大的推广和研究价值。

参考文献：

[1] 姜建国.埋地输油管线的地表打孔检漏法[J]，油气储运，1988，7（3）41-44.

[2] 梁周平.浅谈输油管道漏点的确定[J]，管道技术与设备，1997（5）23-25.

[3] 胡序胜等.用碘131示踪剂技术进行地下埋地油管检漏[J]，油气储运，1993，12（2）15～19。

[4] 李斌才.油气管道放射性检漏的可行性论证[J]，油气储运，1988，7（1）47-48.