天然气长输管道泄漏检测及方法分析

2017-03-10刘旭

环球市场 2017年34期

刘旭

天津军星管业集团建设工程有限公司

1 天然气长输管道出现泄漏问题的原因

1.1 人为因素造成的泄漏

天然气长输管道出现泄漏问题的重要原因之一就是人为因素导致的。在使用长输管道输气过程中，机械使用不当或是操作人员专业技术水平低、操作不当等因素造成管道泄漏；一些不法分子存在偷窃管道的行为。人为造成的长输管道泄漏问题是非常严重的，相关部门必须要引起高度重视。

1.2 环向的焊缝出现开裂或断裂问题

在长时间使用长输管道输运之后，受到输气时产生的压力作用，环向焊缝会发生错边、溶蚀甚至会造成焊缝越来越大等诸多问题，导致长输管道的泄漏。

1.3 长输管道的绝缘层裂化、穿孔被腐蚀

线路老化问题是长输管道出现泄漏的常见因素。经过很长时间的使用，长输管道的绝缘层慢慢被腐蚀，长此以往就会造成线路出现老化问题，严重情况会使绝缘层裂化，导致管道泄漏。长输管道在经过长时间运输石油和天然气之后，防腐层会一点点被腐蚀，从一个小点直至变成腐蚀面，最后防腐层被严重腐蚀，然后影响到钢管的表面，同时在外力的作用下，加快了腐蚀面穿孔的速度，最终造成管道出现泄漏问题。

1.4 阴极的保护失效或是阴极的保护力度低

阴极保护，主要是通过在被腐蚀金属结构外施加电流，从而确保被保护的结构呈阴极，可以有效避免腐蚀情况的发生，防蚀效果无可替代。但在实施阴极保护的过程中，往往由于一些具体问题、特殊问题，影响了阴极保护的防蚀效果。如管道穿越铁路公路时设置套管的内部充水导致局部失效、阳极区出现中断或者断电、外部电流搭接到管道上等，均会导致阴极保护失效，从而降低阴极保护的效率、甚至导致管道腐蚀穿孔等事故。

2 天然气长输管道的泄漏检测方法

2.1 直接检测法

传统的巡视检测方法工作效率低，而且很难发现管道泄漏的地点，只有长输管道发生特别明显的泄漏问题，在空气中散发出浓烈的气味才能被发现，出现这种情况必然会严重破坏周围的生态环境和人们生命安全。常见的检测形式有几下几种：1)在地表打孔检测方法，与人工巡视检测法相比，地表打孔检测方法大大提高了检测能力和结果的准确性；2)检漏电缆法、油检测元件法和油溶性压力管法。直接检测法的优势在于无论管道是处于运输状态还是停止状态都可以进行检测。以上这些方法对于检测长输管道泄漏问题起着重要的作用。随着科技的发展，必然会研发出更先进的检测手段，提高检测效率，给人们生命安全和生态环境提供保障。

2.2 间接检测法

2.2.1 体积或物质平衡法。该方法是测量进入和流出管道的流体的体积或质量，通过对比两者是否一致来判断管道是否发生泄漏。这类方法的优点是原理简单，缺点是对于检测运行状况不稳定的管道和少量泄漏的时不宜准确发现泄漏，且无法对泄漏点进行定位。

2.2.2 压力梯度法。油气管道在理想状况下，管道沿线压力梯度随距离呈线性变化，而出现了泄漏的管道其沿线压力会出现拐点，通过检测管线上压力变化，分析压力梯度变化，可对管道泄漏进行检测，并进行定位。由于实际运行的管道受粘度、传热、线路起伏等影响，沿线的压力梯度并非线性，因此该方法的定位精度较差。但压力梯度法仍可以作为一种的辅助手段。

3 天然气管道泄漏检测的技术方法

当输送管道发生泄漏时泄漏部分产生有物质损失，漏失点管线压力下降，流体密度减小，而管道流体的连续性使得流速不变，从而泄漏点形成压力差，导致流体填充漏失区域，引发区域内密度和压力降低，在水力学上称为负压波。缘管道传播的负压波包含了泄漏的信息，在波导的作用下可以传播数十公里以上的距离。假设t1、t2分别为负压波从泄漏点传到上下游变送器所消耗的时间(s)，v为传播的速度(m/s)，x是泄漏点到上游压力变送器距离(m)L为管道上下游压力变送器距离(m)。

3.1 管道泄漏引起的瞬间声波震荡，产生音波信号。该信号属于连续发射信号并以管道介质为载体向上下游传播。在管道两端安装音波传感器，根据上下游音波信号的时间差以及音波在介质中的传播速度就可以计算出泄漏位置设t1、t2分别上下游检测到的音波信号时刻，则t1-t2为两者时间差T(s)，t上=x/vt下=(l-x)/v；T=(2x-l)/v；x=(L+T.v)/2=l+(t1-t2)/2由此可见声波传输到上下传感器的时间差T以及波速v的准确直接影响对泄漏点的定位，我们将流体流速u及采样周期T上下游数据奇异点位置差N考虑到以上计算。V上=v-u；V下=v+u则x=l.(v-u)+(v2-u2)NT/2V可以计算出泄漏点。

3.2 天然气具有很强的压缩性，导致压力密度等物理参数变化范围大。利用成熟的SCADA系统可选择声波法和负压波法共同对管道进行泄漏检测，用动态压力传感器直接测量管道压力的动态变化尽可能反应出管道泄漏引起的压力动态变化，虽然动态压力传感的声波管道泄漏检测比给予压力变送器管道泄漏检测具有更高的灵敏度，但对于压力变化缓慢的场所，采用压力变送器可以检测压力改变，而动态压力传感器则不一定起反应。所以负压波结合声波的特点就是利用现有的压力变送器于动态压力传感器相结合，利用通讯传输，在中心站上位机对数据进行处理，结合泄漏检测和定位计算发现泄漏和定位点。