关键词：原油长输管道；泄漏定位；影响因素
引言
长输原油管道泄漏的原因和泄漏技术的应用现状，之后重点论述了泄漏检测与定位的关键技术方法，由于每种方法都有优势与劣势，在检测与定位长输原油管道泄漏点的过程中，如果只运用一种方式进行检测与定位，很难达到理想的检测与定位效果，因此，在实际运用过程中，需要根据管道的实际情况，将多种检测技术与定位方法相结合，以提升管道泄漏点的定位准确率，用最小的成本达到最佳的效果。
1负压波法泄漏定位原理及影响因素
如果原油长输管道出现了泄漏问题，则泄漏位置处将会产生一定的物质损失，从而使泄漏位置处原油的密度降低，此处管道的压力也将下降。在另一方面，由于原油的流动具有连续性，原油流动过程中的速度也不会出现突变，在泄漏位置处，由于管道压差的存在，使得原油从高压位置流向泄漏点处的低压位置，使得泄漏位置两侧的原油密度和压力也随之降低，这种从泄漏点开始进行压力扩散传播的现象称之为负压波[2]。负压波在原油管道内的传播和声波在介质中的传播机理相同，其传播速度可以达到1000~1200m/s，由于传播速度较快，所以进行泄漏检测的过程中，检测速度也相对较快，这正是负压波泄漏检测技术的优点所在。通过在管道上下游位置安装负压波检测传感器，并计算负压波到达上下游传感器位置处的时间，即可确定原油管道的泄漏位置。负压波泄漏检测技术原理如下图1所示。
2上下游压力信号的同步
为了降低负压波泄漏检测过程中的误差问题，首先必须保证管道上下游采用的传感器相同，即达到上下游的信号可以同步的目的。其次，在提取信号特征的过程中，要准确获取信号的拐点信息，从而使得的误差进一步降低。一般情况下，由于原油管道的长度相对较长，上下游传感器具有较长的间距，所以负压波传播信号的采集会产生滞后问题，信号处理的难度随之增加。目前，为了提高信号同步信号，大多数管道都采用了GPS定位来统一上下游传感器的时钟，这种方法虽然较为简单，但是十分有效，此时的误差可以降低到ms级别。
3长输原油管道泄漏检测及定位方法
3.1负压波检测法
管道发生泄漏时，会在泄漏发生的位置以一定的速度向下传播，形成向上传播的负压波，在确定管道中泄漏发生的位置的同时，可以将声压波与到达管道两端的时差和管道的传播速度相结合，形成管道中泄漏发生后管道第一端的压力波形变化曲线。
3.2次声波法
由于超声波信号是泄漏媒体和管道相互作用产生的声波衰减较小的部分所以次声波能够在管线中长距离传播，当系统接收到次声波信息后采取和负压波一样的定位方式进行检测。超声波的信号特性呈现最佳形状，因此更容易确定泄漏点的位置，从而在一定程度上改善负压波位置不准确的问题；可见次声波泄漏检测法相对于负压波法有其独特的优势，目前已逐渐发展成为最常用的泄漏检测方法。但是超低频系统成本高昂，对这种检测方法的普及产生巨大阻力。
3.3企业层面
1)结合本企业管道实际及特点，系统辨识管道存在的风险点、危险源，深入分析管道事故的风险成因，量化评估事故可能造成的后果影响，定期开展管道风险评估工作，并强化事故抢险现场风险识别。
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2)在现有管道地理信息系统基础上，结合管道日常巡检工作，加强管道沿线重点设施、人员、环境等相关基础信息的收集，以便事故应急时可及时、准确提供相关信息。
3.4政府层面
1)及时修订完善市、区级油气长输管道事故应急预案，加强横向同级相关部门、纵向上下级政府及企业的预案衔接，明确衔接的内容和方式，推动相关部门结合预案制定完善各自的应急处置操作方案，明确其在油气长输管道事故应急处置过程中的机构、职责、处置流程和措施、可调动的资源等内容。
2)在应急预案修订过程中，合理设置应急指挥部总指挥、副总指挥岗位及人员，科学分配应急指挥职责;采取“提前介入、靠前指挥”原则，明确划分事故应急指挥部和现场指挥部的功能职责和指挥权，建立起属地为主、分级负责的扁平化组织指挥体制。
3)加强综合性消防救援队伍油气长输管道应急处置能力建设，结合面向社会公开招录消防员工作，招录具备相关专业技能的人员，制定针对油气长输管道的现场应急处置方案，推进管道事故模拟训练设施条件建设，加强专用车辆、装备器材及物资配备，会同管道企业开展现场处置应急演练。
4)进一步完善油气长输管道事故应急联动机制，加强日常交流，开展多部门参与的综合性演练，提高事故应急处置和救援过程的协同效率;完善事故状态下应急救援队伍与公安交管部门的交通管制联动机制，及时开辟通往事故现场的绿色应急通道，保障应急救援力量快速到达。
3.5加强管道剩余强度核算技术
对于服役时间长的原油长输管道，不能一味的信任其工作强度，时达数年在一定环境下工作，不可避免会有一系列变化，即使反应速率很慢的化学变化，在长时间的作用下，也会对原油长输管道产生很大影响，增加其管道腐蚀缺陷和裂纹缺陷，而此类缺陷正是会产生原油泄漏的主要原因。采用必要的管道剩余强度核算技术是解决此类问题的关键。目前比较公认的管道剩余强度核算方法有AGA-NG-18标准、ASME-B31G标准、SY/T6151-2009标准、有限元建模法等。以上方法都可对原油长输管道进行强度核算，同时选择合理的数据检测标准，及时对强度有问题的原油长输管道采取措施，降低其发生进一步腐蚀的可能性，提高管道的使用寿命。
3.6采用原油长输管道腐蚀防护
外防腐层加阴极保护是原油长输管道腐蚀防护的主要措施，在我国已经应用的相当成熟。阴极保护技术常用的有：强制电流法和牺牲阳极保护法。强制电流法又称为外加电流法，外加的直流电源直接向被保护的管道施加阴极电流，使被保护管道发生阴极极化，外加的电流连续可调，保护范围大，适合原油长输管道，受环境影响小，环境电阻率不会限制其连续调节，能够长时间保证管道的寿命，其特点是：工程量越大费用越少。牺牲阳极保护法是选择一种金属作为阳极，该金属相对于原油管道的金属更为活泼，与管道连接，在一定的环境中，有物质可以作为电解液时，作为阳极的金属先被分解，起到了保护阴极的作用，该方法与电池类似。其特点是：不需要外加电源，不需要专业人员的管理，不会干扰其他设施，施工方便。对于这两种方式，具体选择哪一个还需要根据工程的实施难易程度、经济性原则等多方面因素综合考虑。选择与环境最适宜的腐蚀程度最小的防护措施。
结束语
我国的石油管道总长度已超过18×104km，在全国范围当中的网络结构较大。长输管道长度不断增大的背景下，人们对于管道的安全问题越来越重视。在所有的管道安全问题当中，一旦发生管道泄漏的情况，就会造成重要的事故，因此对泄漏位置的确定就变得十分重要。
参考文献
[1]王海洋.石油天然气长输管道泄漏检测及定位探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(18):43-44.
[2]叶闯.长输原油管道全过程泄漏规律研究[D].中国石油大学(华东),2017.
[3]魏明明.直埋输油管道泄漏扩散数值模拟研究[D].首都经济贸易大学,2017.
论文作者:高 旭
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/28
标签：管道论文; 原油论文; 负压论文; 位置论文; 过程中论文; 次声波论文; 下游论文; 《科学与技术》2019年第20期论文;