埕港输油管道泄漏监测方案比选研究

管道运输具有运费低、无蒸发损耗、安全隐患低、能源消耗小、易于实现自动控制、便于管理、占地少等诸多优点。但是原油输送管线也存在穿孔、泄漏、盗油等潜在运行危险, 为保障油田生产正常运行和避免国家财产损失, 常用的管线保护措施主要有巡线、停产检修、抢修等, 这些传统维护方法较为被动, 不仅反应速度慢, 而且花费的时间和费用巨大, 因此现在普遍采用对原油管道时时监测并能定位穿孔位置和及时发出报警信号的泄漏监测系统。目前, 管道泄漏检测方法有分布式光纤检测法、负压波检测法和流量平衡法等, 埕港输油管道通过方案的技术经济比较, 确定适用于自身的泄漏监测系统。

1 方案比选

1.1 分布式光纤检测法

基于光纤光学以及激光测量系统的分布式光纤检测法, 其使用激光的相互作用的测量原理, 即受激布里渊散射, 利用SBS光纤材料的固有物理特性, 提供测量分布在光纤上承受外力下的应变和温度的重要信息, 传感器件可以采用标准或特种单模通信光纤和光缆, 通过仪器测量出光纤局部的SBS特性, 从而确定泄露点的具体位置。该系统在国内刚刚开始推广, 业绩较少。该系统的优缺点是维护量小、响应速度快、定位精度非常高 (±4m/30km) 、传感光缆可与通信光缆集成在一块而不需要单独敷设、对施工要求较高、缺点是价格较高。

1.2 负压波检测法

目前国内外应用较多的输油管道泄漏检测和定位方法是负压波法, 该方法的原理是:当管道发生泄漏时, 由于管道内外存在压差的原因, 泄漏点处的流体快速流走, 导致该泄漏点处管道内压力下降, 流体密度变小, 泄漏点处两侧的高密度流体就会向密度小的泄漏点补充, 从而又产生了一个新的波源并以一定波速向管道的两端传播, 该波就是负压波, 泄漏点的具体位置可以根据负压波到达上下游监测点的时间差及其传播的速度就可以计算得出。负压波检测法的优缺点主要体现在几个方面:价格较低, 国内厂商众多, 因此选择余地很大;设备较少, 因此安装简单, 维护方便;报警反应时间小于等于200秒, 因此可以迅速检测出大的泄漏, 但是对于较小的泄漏或已经发生的泄漏则检测效果不理想;实际应用中的误差远大于理论误差, 与流体温度、压力、密度、流体的体积弹性系数、管材弹性系数、管道的平均直径、管壁厚度等因素密切相关;负压波法通过采用压力、流量等相关识别技术减少了误报概率, 在泄漏量相对较大管线上应用并取得了较好的效果, 但对缓慢打开阀门和大输油量管线上的盗油事件、管道因为腐蚀穿孔造成的泄漏、或者长距离信号的衰减等原因导致的泄漏报警就显得无所适从了;为排除正常的泵、阀、倒罐作业等操作产生的负压波干扰, 提高系统报警准确率, 减少系统误报警, 在系统中根据流体泄漏与生产作业所产生的负压波的波形等特征差别, 再经过现场反复模拟试验, 形成先进的模式识别技术用以排除非泄漏原因产生的负压波干扰。

1.3 流量平衡法

通过测量一段管道入口端与出口端的流体流量差监测管道泄漏的方法就是流量平衡法。入口处的流体流量与出口处的流体流量在单位时间内可能不相等, 当管道没有发生泄漏时, 流量差应满足公式:

式中:Qin为入口端流量, Qout为出口端流量, d Qm为流量测量的误差范围, d Vs/dt为流量变化率。但是发生泄漏后, 流量差的公式如下所示:

流量平衡法又可以细分为管道平衡法、补偿流量平衡法和质量平衡法, 目前使用的泄漏监测系统多数采用补偿流量平衡法。与前两种泄漏监测方法相比, 流量平衡法的特点主要有三方面:适用于长输管道并且定位精度较高;反应慢, 每段管道两端均需要安装流量表, 因此所需仪表数量较多;仅凭流量数据不能进行泄漏点的定位, 对于微小泄漏也不能进行检测, 因此应用业绩较少。

2 结语

埕港管道工程沿途为人口较稠密地区, 相近区域内发生过管线盗油事件, 为保证输油安全和环境保护, 应考虑设置管线泄漏监测系统。国内近年新敷设的管道大都安装了泄漏监测系统, 大部分采用负压波原理的检测技术, 取得了较好的应用效果。流量平衡法对泄漏发生的反应慢, 所需仪表较多, 不能发现微小泄漏, 本工程不做推荐。分布式光纤检测法在国外已有很多应用实例, 在国内应用业绩较少, 但由于其具有响应时间快、定位精度高、监测功能多等特点, 是未来管道泄漏监测的发展方向。考虑到技术的先进性和功能的完整性, 埕港管道工程推荐采用分布式光纤检测法对管道泄漏进行监视。

摘要：埕港管道项目是为适应埕海油田勘探开发进展, 解决埕海油田发展的瓶颈而建设的, 选择适用于埕港管道的泄漏监测方法, 可以确保管道在未来较长的服役期内能够安全可靠的运行, 因此探讨和研究适用于埕港输油管道的泄漏监测方案十分必要。

关键词：泄漏监测,分布式光纤检测法,负压波检测法,流量平衡法