海洋石油领域电磁检测技术与常规表面检测技术的区别

张钊 张洪飞 王雪臣 武丁

海洋石油工程股份有限公司 山东青岛 266500

随着海洋油气设施规模的整合与扩大，其复杂程度也越来越大。经济效应对生产连续性及设备低故障率的要求越来越高。目前海洋石油设备设施资产呈现出数量多、分布广、价值大、技术新及系统化程度高、自动化程度高、作业环境风险高的特点[1]。其中海洋油气管道担负着输送海洋油气产品的任务，在油气田生产过程中起着重要的作用，在建设和长期运行过程中，由于海底表层地基不稳定、介质腐蚀、浪流冲淘及海上意外事故等原因，海底管道易产生缺陷和损伤，严重时可能发生油气泄漏，从而造成巨大经济损失和生态环境灾难。通过电磁检测技术可以持续地对机械设备实施检测与故障诊断，在设备故障初期进行有针对性的维修，从而有效地降低设备故障停机率，提高设备的完好性，为企业提升装备管理水平打下牢固的基础。

1 目前我国油气管道常规检测技术存在的问题

1.1 常规检测技术应用存在局限性

通过常规检测技术检测识别各类管道缺陷是国内外广泛认可的做法，该技术可以有效地将输油气管道的失效频率控制在稳定范围内，例如中石油管道有限责任公司近年来所辖输油管道的失效频率控制在0.4次/（103km·a），输气管道的失效频率控制在0.1次/（103km·a）。在目前常规检测技术中交流地电位梯度法（ACVG）的检测设备由发射器、接收器、A字架3部分组成。为了查找和精确定位埋地管道的防腐层破损点，可测量土壤中交流电位梯度的变化，每隔5m测量1个点[2]。这项检测技术应用时需远离高压交流输电线区域，像钢套管、混凝土套管等都不适合用技术检测，交变磁场均能穿透的地面、路面的管道外腐蚀层破损点的定位检测。

1.2 常规检测技术的具有一定的滞后性

检测技术外都只能发现已发展成型的宏观缺陷，对早期微观缺陷、未形成缺陷的早期应力集中区难以实施有效检测。由于常规检测技术具有较好的缺陷检出率并且方便操作，管道企业对常规检测技术的依赖越来越强。然而，近年来不断出现的在役管道环焊缝缺陷和管体针孔缺陷的检测需求对传统内检测技术提出新的挑战。并且常规的检测技术有效作用距离或范围较小，尤其在管道检测时需将探测设备沿着管道行进。对本体的定量检测能力不足，沿厚度或径向的检测精度较差。这些制约因素无疑影响油气管道的正常储运功能。

2 电磁法基本原理以及应用优势

2.1 电磁法基本原理

电磁法又称时间域电磁法，是近年来发展很快的电法勘探分支方法，它主要应用于金属矿勘探、构造填图、油气田、煤田、地下（热）水、冻土带、海洋地质、水文工程地质及工程检测等方面的研究[3]。电磁检测技术的主要工作原理就是通过在金属材料的表面放置线圈，将线圈和一种用于形成磁场的电磁铁进行组合，之后再对电磁力进行应用，以此来进行超声波的传递工作，当被检测材料形成磁场之后，在待检测物体上附着的收发信线圈附加上一种脉冲电流。它利用不接地回线（磁源）或接地线源（电偶源）向地面以下发送一次脉冲磁场（通常称为一次场），在其激发下，埋地管道激励起的感应涡流将产生随时间变化的感应电磁场（通常称为二次场）。这样就会使被检测材料的表面出现一种感应涡流，再根据各种物理定律进行计算来检测出具体的数据[4]。由此可见，电磁超声波法主要是由电磁力产生超声波进行信号的收发。

2.2 电磁检测技术的应用优势

电磁检测技术属于时域电磁法，通过向地下发射脉冲电磁场，观测两次磁场瞬变数据确定导体的状况，以实现对管道壁厚的连续测量，减少了漏检。电磁检测技术不仅可以应用到海洋油气勘探领域还可以应用于油气管道以及相关设备的检修方面。对于各个领域来说，电磁检测操作方式对工作人员的专业程度有着较低的要求，因此，电磁检测技术的出现不仅仅提高了检测工作的准确程度，同时也降低了检测工作的难度，值得在海洋石油领域广泛的推广应用。与其他检测技术相比较之下，电磁检测技术不会受到外界环境的影响而且无需借助其他介质，如此一来就使得电磁检测技术更容易被人们做接受[5]。就目前来看油气储运的管道大多都是由无缝钢管构成，时代的进步也促进了开采技术的持续更新，电磁检测技术可以无缝钢管进行科学的检测以此提高无缝钢管的各种精确度，为海洋石油领域工作的进一步深入打下基础。

3 结语

我国每年用于防止管道腐蚀穿孔、爆管等恶性事故发生等设备维护工作，用于油气管道和相关设备维修的费用达数亿元，且有逐步增加的趋势。机械设备在海洋石油平台生产过程中应用广泛，具有推动生产的重要作用，一旦其出现故障就会造成经济损失，并且可能造成环境破坏，甚至威胁生产者人身安全。电磁检测技术作为当前设备管理环节中的重要组成部分，在海洋石油领域得到了足够的重视程度，此技术理念为欧美工业发达国家兴起，从传统的定期维修模式一直蜕变至当前的预知性维修理念。