电磁法管线探测技术在地下储气库群中的应用

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1、电磁法管线探测技术在地下储气库群中的应用马长合(中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司勘察事业部，河北任丘，062552）摘要：目前我国的地下储气库群多建在有枯竭气(油)藏型地质条件下的老油田地区，地下管线种类繁多，情况复杂，这些地下管线对储气库的选址、施工建设影响巨大，彻底查清地下储气库范围内的地下管线分布情况，对于保证施工质量和安全，保护国家财产不受损失和油田矿区及周围居民的生命安全具有十分重要的意义。作者根据在大港油田大张坨地下储气库群、陕京二线京58地下储气库群地下管线探测的实践经验，详细解剖了电磁法管线探测技术在地下储气库群中的具体应用情况和产生实际效果。关

2、键词：电磁法；管线探测；地下储气库群0前言随着我国天然气工业的发展以及天然气在能源消耗中所占比例的日益增加，对地下储气库的需求会越来越大，地下储气库建设作为天然气上下游一体化工程的重要组成部分，其用途是补偿季节性用气不平衡。因此现在和未来20年内正是我国地下储气库建设的高峰时期。作者根据在大港油田大张坨地下储气库、陕京二线京58地下储气库群地下管线探测的实践经验，详细剖析了电磁法管线探测技术在地下储气库群中的具体应用。1地下储气库群范围内地下管线特点地下储气库群范围内地下管线多为油田工业和民用管线，主要是油气集输管线、注水输水管线、电力电缆、通信光缆等，其材质多为由铸铁、

3、钢材构成的金属管线，由铜、铝材料构成的电缆(其外用钢铠、铝或塑料包装)，具有良好的导电性，非常适合用电磁法进行地下管线探测。2电磁法探测具有导电导磁性能地下管线的基本原理电磁法以地下金属管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础，根据麦克斯韦电磁场理论和电磁感应原理观测和研究电磁场空间分布规律，进而达到寻找地下金属管线的目的。发射线圈供以谐变电流，在其周围建立谐变磁场，称—次场。地下金属管线在谐变磁场的激励下，形成谐变电流，带谐变电流的管线在其周围又形成谐变磁场，称二次场。二次场的大小与发射场源的形式、电流的大小、频率的高低、管线的物性及几何形状、测点位置等因素有关

4、。用电磁法探测地下金属管线时，一般通过测定二次场的变化来探测管线。当金属管管径较大，不能当作线性体时，把其看作无限长水平圆柱体。在一次场的作用下，二次场分布曲线如图1所示。2009年增刊第2期工程勘察GeotechnicalInvestigation&Surveying453图1水平圆柱体二次场异常曲线图该曲线的基本特征：在水平圆柱体正上方，即x=0处，水平分量H2x有极大值，而垂直分量H2z=0。根据电磁感应定律，感应电动势e的表达式为：dje=−，j=NBS=NmHSdt式中，j为通过线圈截面的磁通量；N为线圈匝数；B为线圈中磁感应强度；S为线圈面积；m为磁芯的相对磁

5、导率。设H为一谐变磁场Hwsint，0d则：e=−NmHS=−NmSwHcoswt0dt可得e的振幅：eN=mSwH00接收机即通过测量e的振幅e0的变化来探测地下金属管线。其前提是必需满足以下地电条件：（1）地下管线与周围介质之间有明显的电性差异。（2）管线长度远大于管线埋深。在此前提下，无论采用充电法或感应法，都会探测到地下管线所引起的异常。从原理上讲，在感应激发条件下，管线本身及导电介质均会产生涡流。由于金属管线的导电性远大于周围介质的导电性，所以管线内及其附近的电流密度就比周围介质的电流密度大。这就好像在管线处存在一条单独的线电流如图2所示。图2电磁法工作原理示意

6、图454工程勘察GeotechnicalInvestigation&Surveying2009年增刊第2期3电磁法管线探测技术在地下储气库群中的应用3.1仪器的选用我们采用英国雷迪公司目前最为先进的RD8000PDL地下管线探测仪器，它具有蓝牙连接、真实深度显示、动态过载保护、峰距箭头、击穿报警、被动规避、罗盘、用户自定频率、故障查找、CD(电流方向)多种功能和电力、无线电、CATV和CPS被动模式、50Hz至200kHz主动频率带宽、单天线模式、峰值/谷值等多种工作模式，确保快速定位，精确可靠，定位数据可复验。3.2方法实验方法实验是探测地下管线的重要手段，它对随后开展

7、的探查工作具有重要意义。在探查工作开始前，应首先进行方法实验，确定工作方法。3.2.1方法实验要确定的七个参数分别是仪器的一致性、最小收发距、最佳收发距、最大收发距、最佳工作频率、最佳发射功率、深度的修正系数。3.2.2分析查找探测信号的影响因素（1）目标管线的特征是影响探测信号的决定性因素管材：决定管线的导电性，导电性好的管线信号清晰且传播远。管径：管径大的探测信号弱，峰值宽，传播距离近。埋深：埋深大的管线信号较弱。长度：管线长信号强。管线接头：接头使信号变弱。（2）邻近管线或邻近干扰物也影响目标管线的信号。（3）施加信号的