泄漏报警技术在油气田地面管道中的应用.pdf

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1、化工自动化及仪表第43卷泄漏报警技术在油气田地面管道中的应用宋成立1高秋英2付安庆1葛鹏莉2朱原原2(1．中国石油集团石油管工程技术研究院，西安710077；2．中国石化西北油田分公司工程技术研究院，乌鲁木齐830011)摘要通过对5种常用的管道泄漏报警技术原理和优缺点的对比分析，选择较优的次声波法和分布式光纤法应用于西部某油田管道的泄漏检测报警中，现场测试结果表明：次声波法可检测到的最小泄漏孔径为3mm，响应时间不大于lmin，定位精度小于50m；分布式光纤法的响应时间不大于10s，定位精度小

2、于20m。关键词泄漏报警技术油气田地面管道次声波法分布式光纤法中图分类号TQ055．8文献标识码B文章编号1000—3932(2016)12—1262-04油气集输管道是油田生产的生命线，其基本要求是安全、高效，一旦管道发生穿孔，不仅会造成巨大的经济损失和资源浪费，而且还会带来安全、环境污染等一系列问题。因此，及时快速地检测油气泄漏，并精确定位和报警，以便采取有效措施，将损失减小到最低，不仅是目前亟待解决的技术难题，也是管道安全环保生产运行的主要任务，更是提高油气田高效开发的技术保障。西部某油田

3、腐蚀环境恶劣，管道穿孔事故多发于高含水／高含硫管线、污水／注水管线及老管线等，并跨越河流、村庄和民族聚居区，导致油气泄漏的潜在风险很高。因此，为提升管线隐患预测、风险管控及应急指挥等管理水平，笔者在充分调研目前的泄漏报警技术后，引进次声波法和分布式光纤法两种泄漏报警技术，并开展了现场应用测试，对系统的关键技术指标进行了评价，以期为油田进一步推进泄漏报警装置的应用进而降低油气泄漏环境安全风险提供技术支持。1泄漏报警技术20世纪70年代，德国学者Rlsermann和SiebertH首次提出了一种通过

4、流量和压力信号检测管道泄漏的方法，而直到80年代末才开始进入现场测试和商品化应用阶段⋯。早期的管道泄漏检测方法主要基于硬件方法(连续实时监测受限)，而随着现代控制理论和信息化技术的快速发展，软硬件相结合并以软件为主的管道泄漏检测方法逐渐成为研究热点旧o，即利用控制理论、信号处理及计算机技术等对压力、流量、密度、粘度及温度等管道和流体信息进行采集、处理和估计，通过建立数学模型，对信号降噪并提取故障特征，从而实现管道安全状态监测和泄漏点定位报警⋯。目前，油气田采用的管道泄漏报警方法主要有5种，分别是

5、次声波泄漏检测方法、负压波泄漏检测方法、分布式光纤泄漏检测方法、红外成像泄漏检测方法和流量平衡检测方法。对比不同方法的原理和优缺点(表1)”“。可知，次声波法的灵敏度、定位能力及费用等各项技术指标相对较优，适合在油气田推广使用；分布式光纤法费用较高，但其灵敏度、定位能力和保护距离都有优势，也适合在油气田推广使用。2次声波法的测试应用2。1技术原理和系统组成西部某油田根据实际生产需要，选择一条典型原油管道作为次声波法泄漏报警系统投运前的测试对象。该管道长约15kin，规格qb323．9mmX7．1

6、'mm，管道首站有3个加压泵，首站压力1．3MPa，末站压力0．7MPa。管道介质为稠油，密度平均0．87139／em’；粘度在5．33～419．62mm2／s之间，属于常规原油，流动性较好；含水量20％～30％，含少量气体，起点输送温度70℃，输量50～70m3／h。次声波法泄漏报警系统(图1)包括基站(首站和末站)、中心站及通信网络等部分。其工作收稿日期：2016496-20第12期宋成立等．泄漏报警技术在油气田地面管道中的应用1263原理是：在油气泄漏的瞬间压力平衡打破，引起瞬时音波振荡，

7、次声波通过流体沿着管壁向首、末站扩展。川；声波传感器安装在管道两端，在线拾取次声波信号，通过数据采集器进行A／D转换滤波后传递给中心站的上位机软件；上位机软件通过对次声波信号进行特征量提取来判断泄漏发生的位置。＼o((()))二声波传感器1声波传感器姒叫。一泄漏点L到L图1次声波法泄漏报警系统泄漏点位置x的计算式为：￡+VAt筇2T式中￡——首、末站传感器的距离，m；移——次声波的传播速度，m／s；△￡——泄漏点次声波传播到A、B两点的时间差，s。系统共设置了两处监测点，即在A站出站管线和B站进

8、站管线上分别安装了两台声波信号传感器，并在A站和B站非防爆区设置了两个基站RTU(远程终端数据采集和处理系统)。为实现系统时间同步，在首、末站各安装了一套GPS，固定在离采集终端较近的屋顶，并超出屋顶30cm，且四周没有遮挡物。系统通信方式选择局域网。2．2系统测试结果分析在距离A站10km的管道上开孔设置放油阀，在放油阀出口分别垫入孔径为3、5、7mm的垫片模拟泄漏孑L径。测试过程中孑L板由较dq：L径逐渐更换至较大孔径，每一孔径下放油测试3次，每次放油时间5s，放油间隔不小于20min。测试