长输油气管道检测技术研究

2021-12-25张威

科学与信息化 2021年3期

张威

长沙输油气分公司湖南长沙 410013

管道运输是我国现代化运输行业发展过程中非常特殊的一种运输形式，在工业领域中应用广泛。但是管道泄漏也是管道运输过程中经常遇到的问题。一旦在管道运输过程中出现管道泄漏问题，不仅会造成资源的浪费，还会引起严重的环境污染问题。所以如何做好长输油气管道的检测受到业内人士的高度关注。

1 声波、负压波、应力波检测技术

1.1 声波检测法

如果长输油气管道出现泄漏问题，泄漏点出就会发出噪音。而噪音的声波就会被提前设置好的传感器所接收。这样一来，就可以对管道的泄漏点位置进行准确的定位。传统的声波检测技术，成分非常高。因为其主要是通过离散型传感器来进行声波的接收，即按照一定的距离间隔，将大量的传感器沿着管道的走向进行布置。近几年来，在光纤传感技术的不断发展中，连续型光纤传感器被研发出来，并被应用到了管道泄漏噪声检测当中。而一根光纤的检测距离在60km以上。也就是说，一根光纤就可以取代大量的传统传感器，检测成本大大降低。与此同时，与传统传感器相比，连续型光纤传感器的检测能力还有了明显的提升。

1.2 负压波检测法

如果长输油气管道出现突然泄漏的问题，那么泄漏部位就会瞬间形成向上游传播的减压波或者向下游传播的减压波，这被人们叫作负压波。利用这一原理，将压力传感器设置到管道两端，那么在管道出现泄漏问题时就可以快速判断出管道出现了泄漏问题，并对泄漏位置进行准确的定位。在应用负压波检测法的时候，需要对正常操作的负压波与泄漏问题形成的负压波进行有效的区分。例如，可以将两个传感器分别设置到管道两端，然后再借助硬件电路延时的原理，滤除操作站方向传来的负压波。

1.3 应力波检测法

如果长输油气管道出现流体泄漏问题，那么实测管道应力波信号功率谱就会出现明显的变化。对这一变化进行分析，就可以对管道泄漏问题进行有效的判断。但是，管道应力波的传播却容易受到多种因素的影响，所以在管道振动的描述方面具有一定的难度[1]。

2 地面间接检测技术

2.1 热红外成像

在正式开始管道运输之前，对原有进行加热处理，可以有效降低原油的黏性。如果长输油气管道出现泄漏问题，那么泄漏的原油就会渗入到周围的土壤当中，提高土壤的温度。所以利用红外辐射的不同来感知土壤温度的变化，也可以对管道泄漏问题进行有效的检测。在利用热红外成像技术进行检测的时候，需要先在计算机中如实记录管道周围土壤的正常温度分布，然后再通过直升机在空中飞行的方式对管道周围土壤的温度进行实时的采集，通过采集到的温度与之前记录的正常温度进行对比，就可以对管道泄漏问题进行有效的检测。但是，热红外成像技术的应用也有明显的缺点，即管道的埋设深度不能太深。例如，如果直升机的飞行高度为300m，那么为了保证采集温度的有效性，管道的埋设深度就应当小于6m。

2.2 探地雷达

利用探地雷达将脉冲直接发射到地下介质当中，就可以接收相应的反射信号。对这些反射信号进行分析，就可以对地下目标进行有效的探测。其作用原理是，电磁波在介质中的传播，与其通过介质的电性质与几何形态有关，所以对时域波形进行科学的处理和分析，就可以对地下物体进行准确的判断。

2.3 光纤传感器

光纤传感器的应用既可以对物理量进行有效的测量，还可以进行信号的有效传输，且有着较强的抗干扰性能，可以对信号衰减问题进行有效的处理。将光纤传感器应用到长输油气管道泄漏问题的检测当中，作用原理是：管道中输送的热物质如果出现泄漏问题，那么周围环境的温度就会发生变化。而分布式光纤温度传感器的应用就可以对管道沿线的温度分布进行连续性测量。如果管道沿线的温度变化过大，那么就可以判定是出现了管道泄漏问题。

3 管道内检测技术

将磁通技术、超声技术、录像技术以及涡流技术应用到清管器中，可以显著提升管道泄漏检测的可靠性与灵敏性。目前，根据国际管道与近海承包商协会IPLOCA的统计，至今已经研发出了30余种智能清管器。智能清管器对先进的计算机技术和电子技术进行了充分的应用，可以利用计算机对检测结果进行分析，并绘制成图。在硬件方面，新型清管器还嵌入了传感器、数据储存和处理设备以及电视与照相设备等。在软件方面，新型清管器卑职了针对性的具有分析功能的软件包。这样一来，清管器不仅可以对管道泄漏问题进行检测，还可以对管壁结蜡情况进行勘察，对管内压力和温度进行记录，对管壁金属的损失程度进行检测。只要管壁出现任何变化，都会导致磁力线产生变化。而在有限元数值计算技术与微处理机的支持下，清管器还有着较强的信号识别能力和处理能力[2]。