安塞油田输油管线运行管理与泄漏预警系统应用

宋志俊，赵 康，张建红，王小龙，解兆友

1.中国石油长庆油田分公司第一采油厂(陕西延安716000)

2.中国石油长庆油田分公司安全环保监督部(陕西西安710021)

安塞油田输油管线运行管理与泄漏预警系统应用

宋志俊1，赵 康2，张建红1，王小龙1，解兆友1

1.中国石油长庆油田分公司第一采油厂(陕西延安716000)

2.中国石油长庆油田分公司安全环保监督部(陕西西安710021)

安塞油田位于黄土高原，沟壑纵横，滑坡、崩塌、洪涝等地质灾害频发，该区域的输油管线具有较大的泄漏风险。简述安塞油田输油管线运行特点及安全风险，总结了输油管线的管理和预警的经验，针对该区域输油管线管理存在的薄弱环节，提出进一步完善数字预警系统、“四级责任”管理、加强地质灾害的防控等建议。

安塞油田;输油管线;管线泄漏;数字化预警系统

安塞油田共管理1 100余km输油管线，其中管线规格超过Φ159×5mm大规格输油管线300余km，近几年国家环保部门、社会舆论对油田企业输油管线管理提出更高要求，需要企业进一步创新，以降低输油管线运行的安全、环保风险。

1 安塞油田输油管线运行特点

1.1 输油管线输量多、分布广

安塞油田管理230余条输油管线，分布于2市 20县27 000km2范围内，管线长度最长55km，最短0.5km，最大规格Φ219×5mm，输量达到3 000m3/d，最小规格Φ60×3.5mm，管线输量不到50m3/d。可见该油田输油管线数量多，管线规格多，分布区域广(图1)，因此管线运行风险高，管理难度大，管线管理投入高。

图1 安塞油田某作业区输油管线管网图

1.2 管线所处的环境比较复杂

安塞油田地处黄土高原，沟壑纵横，水土流失严重，滑坡塌方等地质灾害频发，输油管线频繁的横跨沟壑、穿越河谷、河流、高速路，途径居民田地等，管线上跨越、穿越较多。如某输油管线，长度52.9km，全线10个干沟跨越、6个河谷穿越、51个公路穿越。一些管线途径的山梁直径10m范围内就是深沟，山体滑坡很容易造成管线悬空，有管线拉断的风险，沟底管线发生泄漏(图2)，不易及时发现，泄漏后车辆、人员不易到达现场进行相应处置。

图2 某输油管线索跨与桁跨

1.3 管线沿程海拔变化较大

输油管线受地形条件影响，频繁爬坡下沟，管线海拔波动大，造成管线管道压力变化剧烈，如某集输站输油管道长度仅12.5km，管线沿程海拔变化比较明显(图3)。

图3安塞油田某站输油管线海拔沿程变化图

图3 中可以看出该管线海拔变化比较明显，海拔高度曲线呈波浪状，其中最高点海拔1 510m，最低点1 260m，海拔相差250m，山顶到沟底压力变化为2.1MPa，当管线翻过第一个高点，管线发生泄漏后首站出站压力无法很敏感地监测到管线压力的降低导致泄漏。

2 输油管线泄漏风险分析

2.1 地质灾害造成的泄漏风险

黄土高原土质具有湿陷性，塌方、山体滑坡主要发生在春季冻土解冻，造成的管线泄漏风险比较大。随着近年来生态环境的改善，陕北地区雨季延长、雨量增大，洪涝带来的地质灾害造成的管线泄漏风险逐年增大，为目前管线泄露主要原因。陕北地区黄土层较厚，且远离地壳运动活跃区，地震造成的管线泄漏风险相对较低。

2.2 管线老化、腐蚀造成的泄漏风险

从我国第一条油气管线建设投产到目前已有50余年，从输油管线大规模建设至今也已有30年［1］，大部分输油管线已进入老化期。安塞油田于1983年开始生产，目前输油管线运行10年的超过60%，老化率相对较高，而大多数输油管线输送含水原油，腐蚀加速管线老化，因此管线老化、腐蚀造成的管线泄漏风险逐年增加。

2.3 人为因素造成的管线泄漏风险

随着经济的发展，输油管线民宅建设、农田建设、植树造林等施工增多，增大了输油管线泄漏的风险，管线沿线不法分子打孔盗油也增大了管线泄漏的风险，另外员工操作失误也可能造成管线泄漏。

3 输油管线管理与泄漏防控

3.1 数字化预警系统应用

数字化预警是指根据监控管线泄漏后输油参数的变化来实现实现油气泄漏监控、预警、抢险为主要功能的预警系统。该系统可实时监控输油管线运行情况，降低输油管线泄漏风险［2］。

3.1.1 输油管线泄漏后参数变化

输油管线泄漏后管线参数变化有以下几个特点:①泄漏发生在出站附近，压力下降、流量上升;②泄漏发生在末站附近，管线压力和流量均不明显;③泄漏发生在管线中途某高点，管线压力小幅度下降、流量小幅度上升;④泄漏发生在某低点，管线压力下降、流量上升;⑤管线泄漏后首站与末站流量差值会发生变化。

3.1.2 输油管线数字化预警系统应用

使用压力、流量电子测量及传送设施，将输油管线运行的各项参数传送至PLC柜进行处理，并在显示屏进行显示，以管线正常流量、压力运行区间值作为报警临界点，当管线运行参数异常时，通过声音报警提示监控人员，具体工作流程如图4所示。

由图4可以看出，数字化预警判断管线泄漏主要参数是流量，根据上下游流量的差值可直观地判断管线是否泄漏，数字化预警系统将末站流量远程传输至首站，将流量数据由计算机绘制成流量曲线，根据流量曲线的运行情况来反映管线运行情况。

图5中蓝色曲线为首站输油管线压力，红色为末站进站管线压力，下面蓝色和红色重叠部分蓝色曲线为首站输油流量曲线，红色为末站接收流量曲线。位第一级巡查防控，作业区(大队)第二级区域防控，厂(处)第三级属地防控，油田公司第四级重点要害防控［3］。“四级责任”应用效果:

图4 输油管线数字化预警流程图

1)划分管线管理职责，可及时发现管线责任落实情况，提高管线管理人员责任。

2)生产岗位负责人巡查管线，能够及时发现管线周围可能发生地质灾害，报上级部门;上级部门根据职责划分对存在的隐患进行治理，可以有效防止地质灾害造成管线泄漏。

3)各级防控人员定时向管线周边人员宣传管线管理相关法律、法规，可以有效降低人为因素造成的管线泄漏。

4)公司级、厂级根据实际情况对运行时间年限较长的管线进行维护，可以防止管线因老化、腐蚀造成的泄漏。

图5 某站输油压力、流量曲线

4 输油管线预警系统不足与管理建议

3.1.3 数字化预警系统应用效果

1)每条输油管线都有流量、压力曲线进行监控，并将数据统一上传至同一平台，解决了输油管线数量多、分布广、难统一管理的难点。

2)某一输油管线运行参数异常可以及时监控，并向相关人员以声音报警的方式提示，可及时采取处置措施，有效控制事故扩大。

3)数字预警是实时监控，解决人为监控输油管线参数的盲点。

3.2 “四级责任”输油管线管理系统的应用

安塞油田将管线管理责任、管理工作划分为4个等级，分别是公司级、厂处级、作业区(大队)级，生产岗位级，各级防控预警的主要工作内容为生产岗

4.1 输油管线预警系统不足

1)数字化预警报警系统还不完善。数字化预警系统主要有以下几个不成熟的方面:①管线正常停输时，上下游流量均为零，当管线发生泄漏时不报警;②因输油管线沿程海拔较大，管线泄漏后无法定位泄漏点，需要人为排查，不能及时处置;③靠近末站管线且泄漏量较小时无法进行预警;④数字化预警系统只能进行预警不能处置，系统判定管线泄漏后，应直接进行停输操作，以减少管线泄漏时间，但是因目前监测、处理以及误报警等方面，自动停输操作还无法实现。

表1 某集输大队管线巡护责任表

2)“四级责任”的落实还需加强。“四级责任”主要表现为对人的管理，人员管理需要加强:①岗位级监控人员需要提升职业素养，根据运行参数能及时判断管线运行情况;②管线周边发生地质灾害后，塌方、滑坡治理进度需要提高，以防止因地质灾害扩大造成管线泄漏;③需要加大对周边居民宣传，近年来在滑坡、塌方治理过程中，会出现周边居民阻挠情况，需要加强与政府部门沟通，避免该种情况发生。

表2 输油管线地质灾害等级划分表

4.2 输油管线预警系统管理建议

1)需要进一步完善数字预警系统。①根据生产情况及时调整输油措施，施行24h连续输油;②重视靠近末站管线的巡护工作(表1);③输油管线建设时根据地形条件安装截断阀。

2)“四级责任”管理的建议。①定期对监控人员进行培训，不断提高防预警人员的职业素养;②管线隐患提高治理进度，在治理隐患时做好防范措施，防止管线发生泄漏;③定时进行管线泄漏的应急预案演练。

3)加强地质灾害的防控。随着近年来地质灾害频发，带来的管线泄漏风险增大，需要及时做好地质灾害的防控，将输油管线途径的区域进行等级划分(表2)，优化管线防控投入，有针对性地管理输油管线，可以降低管线的泄漏风险［4］。

5 结论

1)数字化预警系统的应用，是管线泄漏预警与防控的创新，可以有效地防控管线泄漏的发生。

2)输油管线中间设置远程控制截断阀，在输油管线泄漏后及时进行关闭，可以很好地防止管线内存油通过地势流动污染环境［5］。

3)近年来地质灾害频发，对管线管理带来很大压力，及时对天气预警、管线周边地质情况进行摸排，对已发生的滑坡、塌方及时治理，做好预防可以有效地降低管线泄漏的发生。

［1］余洋.中国油气管道发展现状及前景展望［J］.国际石油经济，2007，15(3):27-29.

［2］赵磊.数字化管道在输油管线运行管理中的应用［J］.科技与生活，2012(14):122-123.

［3］丁阳，李晓峰，樊新斌.“三防四责”体系建设现状分析及完善措施［J］.石油和化工设备，2012，15(11):83-86.

［4］郝建斌，刘建平，石蕾，等.兰成渝成品油管道沿线地质灾害危险度区划［J］.油气储运，2008，27(4):49-52.

［5］GB 50253-2003输油管道工程设计规范［S］.

Ansai Oilfield is located in loess plateau，where there are many gullies，and the geological disasters such as landslide，collapse，flood frequently occur.So the leakage risk of oil pipelines there is very great.The operation features and the safety risk of the oil pipelines in Ansai Oilfield are introduced，the experiences in the management and the leakage warning of oil pipeline are summarized，and some improvement measures to the weaknesses in the management and the leakage warning of oil pipeline and some suggestions to the prevention of the geological disasters are proposed.

Ansai Oilfield;oil pipeline;pipeline leakage;digital warning system

王梅

2015-02-06

宋志俊(1986-)，男，工程师，现主要从事原油集输工作。