高密度电法在长输油气管道探测中的应用

2019-07-10任立建

城市建设理论研究（电子版） 2019年1期

任立建

上海京海工程技术有限公司上海 200131

近年来，管道运输蓬勃发展，并用于输送石油、天然气以及其他液态化工产品。然而国内外由于工程施工导致的长输油气管线事故频发，给人民的生命财产安全带来极大的损害，引发了全国人民的关注，保护长输石油天然气管线的安全，尽量避免此类事件的发生迫在眉睫。其中最重要的就是对这类长输石油天然气管线进行精准的测量，为长输石油天然气管线的安全奠定数据基础。本文结合众多成功案例，对比分析高密度电法在长输油气管道探测中的应用。

1 高密度法工作原理

物理上用“电阻“来表征物质的导电性，同时，电阻率是物质重要的电学参数，它表示不同物质的导电特性。如下图所示，用仪器测量地下各底层及异常体的电阻率差异，来推断、寻找电阻率异常高或异常低的部位。

由于物质内部的组成成分和结构、构造特点；物质内部结构中所含水分的多少等因素都会影响物质的电阻率显示。因此根据地下电阻率的变化，可以推断出地下的异常体情况。大地电阻率由下面方法测定：沿测线上的测点，分别打入金属电极，并用导线连接供电回路和测量回路，供电电极用A、B表示，测量电极用M、N表示，则测量岩土体的电阻率表达式为：ρa= KΔUMN/I。式中：ΔUMN------测量电极MN间的电位差(mV)；I-------供电回路的电流强度(mA)；K------装置系数(m)。用上式求出的电阻率(ρa)叫视电阻率，它是在一定的探查体积内岩土的综合电阻率(即表示非均匀体综合影响的电阻率)。野外测量时只需将全部电极（几十根或上百根）置于测点上，然后利用电极转换仪、电测仪便可实现数据的快速、自动采集，测量结果可实时处理并显示地电断面剖面图。

图1 -1 高密度电法探测示意图

2 工程应用实例

上海LNG管道从小洋山跨海至海基五路世纪塘路附近出水上岸进入浦东新区，全长约15km，均为地下铺设，材质为钢，管径为DN900mm，本次物探工程选取芦潮港大芦公路/港辉路及万水路/天高路附近共两处LNG管道进行高密度电法探测。

2.1 技术措施

(1)电极布设是一次完成，可以减少因电极布置而引起的故障和干扰，而且为野外数据的自动测量奠定了基础。

(2)采用多种电极排列方式的扫描测量，可以获得较丰富的关于地层断面结构特征的地质信息。

(3)本工程使用高密度电法探测均选择LNGφ900mm钢管并选择接地电阻良好，无明显地电干扰的区域进行，仪器采用重庆地质仪器厂DUK-2A高密度电法测量系统、成图软件采用娇佳Geogiga RImager软件。电极距0.5m，隔离系数1～10，供电电压DC90V，供电脉宽0.5S，供电周期2S，测量层数1～10，测量装置温纳剖面。单剖面数据总点数135个。每个测点进行了四次重复探测。

2.2 高密度电法成果介绍

测线一：芦潮港LNG管道大芦公路/港辉路附近接线桩处（桩号CRX220，靠近测点CRX183），开挖验证管中埋深1.35m。高密度电法实测电阻率曲线如下图所示：

图2 -1 CRX183电阻率（中值滤波）剖面图二

图2 -2 CRX183电阻率（中值滤波）剖面图四

从图上看，由于地下土层含水量较高，电阻率偏低，所以测得的下部成果电阻率均较为接近，但在测线5.5m附近埋深约1～2m范围内有明显的较低阻异常，左右两侧在浅层有相对高阻的异常存在。结合现场实际情况，本测线位于长久未耕种的田地里面，在近期酷暑暴晒的天气下，浅层土层含水量低于较深层土层，理论上造成的结果应为浅部电阻率较大，深部电阻率较小，因此测线左右两侧的较高阻异常与理论相符。但在测线5.5m附近，出现了电阻率明显偏小的情况，异常中心位置约在深度1.5m处，因此判断低阻异常为LNGφ900钢管引起。且电法探测深度与开挖深度基本一致。

测线二：芦潮港LNG管道万水路/天高路西侧CRX159。开挖验证管中埋深1.80m，高密度电法实测电阻率曲线如下图所示：从图上看，由于地下图层电阻率偏低，所以测得的下部成果电阻率均较为接近，但在测线8.5m附近埋深约2m左右内有明显的较低阻异常，左右两侧在浅层有相对高阻的异常存在。

图2 -3 CRX159电阻率（中值滤波）剖面图二

图2 -4 CRX159电阻率（中值滤波）剖面图三

结合现场实际情况，本测线位于较湿润的水田附近，表面泥土湿润，浅层土层含水量较高，理论上测量的数值应与深部电阻率差别不大，因此测线左右两侧的较高阻异常与理论相符。但在测线8.5m附近，出现了电阻率明显偏小的情况，异常中心位置约在深度2.0m处，因此判断低阻异常为LNGφ900钢管引起。且电法探测深度与DM探测深度基本一致。