油气管道声波法测漏技术.pdf

油油油油油油油油油油油 油 油油气气气气气气气气气气 气气 气气管管管管管管管管管管 管管 管管道道道道道道道道道道 道道 道道声声声声声声声声声声 声声 声声波波波波波波波波波波 波波 波波法法法法法法法法法法 法法 法法测测测测测测测测测测 测测 测测漏漏漏漏漏漏漏漏漏漏 漏漏 漏漏技技技技技技技技技技 技技 技技术术术术术术术术术术 术术 术术 崔中兴李松梅刘文李先玉 （中石化管道公司中原输油管理处） 崔中兴李松梅等 油气管道声波法测漏技术， 油气储运， ““， （） ’ 。 摘要国内外较为广泛应用的管道测漏技术主要为负压波法和新声波法， 在介绍声波法原 理及发展趋势的基础上， 对新声波法测漏技术的原理、 系统配置、 技术指标、 关键技术、 现场测漏试 验及应注意的问题进行了分析， 为国内管道测漏系统的开发提供了技术依据。 主题词油气管道泄漏声波检测技术研究 一、 前言 目前， 国外广泛应用的管道测漏技术主要有负 压波法和新声波法两类。在欧美等发达国家， 负压 波法和改进的新声波法测漏技术在油气管道上得到 了较为广泛的应用， 其灵敏性和定位精度较高。我 国是从八十年代末才对管道测漏技术进行研究的， 在消化吸收国外技术的基础上， 近年来国内有许多 研究部门在进行新声波法测漏技术的研究， 但由于 整套技术不完善， 目前尚未进入生产运行阶段。依 据石油大学柯林公司、 天津大学和美国 * 公司的 有关研究， 重点介绍新声波法测漏系统和现场测漏 试验， 希望能为我国的管道测漏技术的发展起到促 进作用。 二、 声波法原理及发展现状 、 声波法原理 通常， 当管道内液体发生泄漏的瞬间， 管道内的 压力平衡被破坏， 造成系统流体弹性压力的释放， 引 起瞬间声波震荡。该声波以流体本身的音速， 由泄 漏点通过流体引导， 沿着管壁向两侧扩散， 在管道内 形成声场。泄漏产生的声波具有较宽的频谱， 分布 在 ’ ,“ -./ 之间。声波法是将泄漏时产生的噪声 作为信号源， 由声波传感器采集该信号， 从而确定泄 漏位置和泄漏程度。 “、 发展现状 前期声波法因监控距离短， 管道泄漏时间和发 现时间不同步， 定位误差较大， 难以确定泄漏的程 度。另外， 操作中需要较多的工作人员， 在实际应用 中受到很多限制。 经改进后的声波法监控长度为 “ -0， 使用的 12 接受器 （卫星定位接受器） 具备发现时间和泄漏 时间同步的功能。随着传感器灵敏度的提高， 定位 精度已达到 “ 0 以内。该技术使用类似 “指纹识 别” 的方式， 可将现场采集的各项参数与真实泄漏信 号相对比， 大幅度地减少误漏报率。改进后的声波 测漏系统具有较高的测漏灵敏性和定位精度， 所有 参数可先行设定或自动校正得出， 而且比前期声波 法需用的人员少。 三、 新声波法的优点 新声波法具有以下优点。 （） 设施安装在站内， 安全性好， 维护费用低， 操 作简单， 便于管理。 （） 新声波测漏系统能快速准确地诊断出泄漏 位置及程度， 最大限度地减少了因原油的泄漏及环 境污染带来的经济损失。 （） 管道生产运行的系统化、 科学化， 使被动巡 线转变为主动地有目标的出击， 可有效遏制钻孔窃 油现象， 节约大量的人力、 物力和财力。 （3） 在管道流量不稳定及停输等状态下， 测漏性 3“， 河南省濮阳市柳屯； 电话 （“4） 3,“。 能不变， 误漏报率低， 适用于两相 （油、 水） 或三相 （油、 气、 水） 流体。 四、 声波测漏系统 、 系统组成 声波测漏系统主要由三部分组成。 （） 现场设施部分 声波传感器、 现场资料处理 器、 “ 卫星定位接受器及相应的软件。 （） 主控设施部分 中央处理器、 “ 卫星定位 接受器及相应的软件。 （） 监控分析部分 计算机主机、 监控分析软件。 系统构成如图 所示。 图 系统组成示意图 “、 系统配置 （） 声波传感器及加速表在被监控的管道两 端分别安装高灵敏的防爆双重音声波传感器， 用于 故障点信号采集。该系统由两组传感器组成， 分别 安装在一条管道的两端， 可定向过滤由管道末端导 入的声波并采集故障点信号。当声波传感器无法安 装或不允许安装时， 可用高灵敏加速表代替， 使用 时， 每一个加速表与卡套连接安装在管道上。加速 表的设计功能可以确保加速表和管壁之间有良好的 声波耦合， 为了保证信号的采集和激振信号的良好 传输， 加速表的接触模块必须与管壁紧密接触。 （） 现场资料处理器当管道产生泄漏时， 管中 液压平衡被破坏， 所产生的瞬间振荡声波立即通过 声波传感器传输到现场资料处理器。这些声波信号 经现场资料处理器技术处理后， 关键数据被下载到 中央处理器。现场资料处理器利用 “ 接受器与 测漏系统执行时间同步， 时间误差一般在 ’ 之内。 （） 中央处理器中央处理器是系统的控制中 心， 由通信线路连接现场资料处理器。中央处理器 能持续收集现场资料处理器的数据， 并与系统专用 资料库泄漏波形进行比较和逻辑分析， 从而确定泄 漏位置和泄漏程度， 并能将该信息传输给电脑指挥 中心。 （*） 专用资料库该资料库是根据现场实践积 累的经验参数和现场所提供的技术参数， 经实验室 模拟试验后组成的波形数据库。 （’） 电脑指挥中心该中心包括硬件和监控分 析软件， 是系统数据处理中心， 能够收集并调整现场 资料处理器和中央处理器的参数， 减少误报率。 、 技术指标 报警及定位时间小于 ； 定位精度在 , 内； 误报率小于 次-年； 漏报率小于 次-年； 泄漏孔径大于 . /01 ,,； 泄漏量大于 0 . 0 ,-,23； 监测长度小于 1 4,； 操作温度 5 ’ . 16。 五、 关键技术及措施 、 发现泄漏时间 发现测漏的最长时间是以下两组时间之和。 （） 声波信号到达监控地点所需时间 （等于 “泄 漏点上下游监控地点之间的距离之和” 除以 “在该流 体介质内的声波速度” ） 。 （） 扫描所有现场资料处理器和计算漏点位置 的所需时间。 “、 减少误报率的方式 系统采用下列方式来减少误报率。 （） 在管道末端安装双重定向音波传感器。 （） 采用对比过滤器进行数据比较。该项技术 使用类似 “指纹识别” 的方式， 将实际参数与资料库 泄漏波形相比较， 大幅度降低误报率。 （） 利用移动平均值来过滤更高频率的声波。 （*） 调整频率使其移开限定范围， 调至高频率或 低频率就可以停止过滤。 （’） 用专用的过滤器消除管道的噪音及各种特 殊噪音。 （1） 在区分非正常及真实泄漏信号时， 利用逻辑 动态调整模块， 持续不断地扫描计算， 核实所有输入 的参数并自动调整， 最大程度地减少误报率。 1油气储运 年 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 、 确定泄漏位置 当泄漏发生时， 现场资料处理器收集泄漏声波 参数及 “ 时间， 中央处理器根据现场资料处理器 收集处理的监控长度及 “ 时间， 从而确定泄漏发 生时间和泄漏位置。 “、 时间同步 用 “ 时间接受器使现场资料处理器和中央 处理器执行时间同步， “ 接受器所产生时间精度 在 ’ 内， 由于时间同步不依赖于通信系统， 因 此不会因通信中断而影响时间同步。 六、 现场测漏试验 为了检验测漏系统灵敏度及定位精度等性能， 需进行现场泄漏试验。 、 测漏试验装置 使用不同泄漏孔径的测漏盘进行连续测漏试 验， 测漏盘中心的泄漏孔径应在 * 之间， 测 漏盘下端与下闸阀连接， 外接短管与输油管道连接， 测漏盘上端与上闸阀连接， 外加一段管道， 确保测漏 原油的回收。 、 现场试验准备 （*） 监控管道长度由于监控的管道长度存在 误差， 因此， 在实施现场测漏试验前必须核准管道实 际长度。 （） 仪表校验试验前需要对油气管道系统的 温度计、 压力计、 流量计等仪表的精度、 稳定性、 环境 干扰、 灵敏度等进行测试， 另外， 还应对原油密度、 运 动粘度等进行测定， 这对于现场测漏试验数据至关 重要。 （,） 通信线路现场资料处理器与中央处理器 连接的通信线路必须采用专用电话线或无线传输， 对需要使用的通信设施必须进行质量测试。 （-） 泄漏和非泄漏区分试验为了考核新声波 法测漏系统是否可区分泄漏现象和正常的阀、 泵的 操作现象， 在阀开.关以及泵启.停状态下， 实施 试验。 、 测漏试验 在管道正常和停输状态下， 实施不同泄漏孔径 的测漏试验， 其中包括单孔及多孔试验。 在通讯中断情况下实施泄漏试验时， 现场资料 处理器应能在规定时间内报警。当通讯恢复后， 即 可传输数据， 确定泄漏位置。 新声波法测漏系统经上述现场考核试验， 达到 技术指标所规定的要求， 即可投入试运行。 七、 结束语 目前我国的油气管道测漏技术仍处于起步阶 段， 根据声波法现场测漏试验情况来看， 测漏系统的 精度、 灵敏度、 可靠性均有待于进一步提高。测漏系 统存在信号识别差的问题， 这对于泄漏定位精度影 响较大。另外， 通信线路、 传感器、 仪表的精度等方 面问题也影响着系统的整体水平。应针对上述技术 问题， 结合实际情况， 加大研究力度， 开发出适合我 国油气管道的测漏系统。 （收稿日期 */0/1） 编辑 陈桂明 题录 23 地下储罐新工艺肖官平⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 石油规划设计 年第 , 期第 * 页 基于层次分析法的天然气长输管道设计 方案优选刘武⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 石油规划设计 年第 , 期第 页 管道内涂层涂敷工艺技术张红兵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 石油规划设计 年第 , 期第 -* 页 456657’ 高压旋转防喷器国产化 要点浅析陈家庆王颖君等⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 石油矿场机械 年第 , 期第 * 页 海底长距离输气管道 投产研究于达宫敬⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 天然气工业 年第 , 期第 18 页 我国液化天然气 （23） 的陆地 储存与运输徐烈徐永生等⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 天然气工业 年第 , 期第 80 页 地下输气管道泄漏点探测周群盛尊昌等⋯⋯ 城市燃气 年第 期第 - 页 俄罗斯油气储量和资源分类规范 及其分类标准徐树宝⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 石油科技论坛 年第 * 期第 ,* 页 1,第 * 卷第 1 期崔中兴等 油气管道声波法测漏技术