输油管道泄漏监测技术研究范文

《电子测试杂志》2015年第四期

1负压波法泄漏监测应用现状

近年来,国内对于负压波法检测长输管道泄漏技术的研究成果已经开始陆续应用到实际生产中。目前，负压波法检测法在输油管泄漏快速诊断中已占据重要地位，它能够迅速检测10%~20%以上的突发性的大量泄漏。天津大学采用负压波法进行泄漏检测，现已在胜利油田的临盘——济南,沧州——临邑两条管道上应用。东北大学与胜利油田胜通新科技开发中心研制的流体输送管道泄漏智能诊断与定位系统已应用在胜利油田河口采油厂的义首线、孤东线等输油管道上。

2负压波法实现管道泄漏监测的问题和改进措施

2.1负压波法监测输油管道泄漏存在的问题负压波的优点是检测速度快、定位准确、成本费用低。但是它对微小缓慢泄露并不是很有效。此外，存在以下问题：1.负压波受管道的摩擦系数、管壁弹性等因素的影响，其传播速度并非常熟。2.波的时间差的计算精度尚有待提高。3．输油管道系统工况复杂，正常的操作，如泵的启停、阀门的调节等都会引起负压波，现有系统对于这两种情况下产生的负压波还不能有效区分，经常发生误报。

2.2存在问题的改进方案针对以上分析中存在的问题，采用以下方案加以改进。1．根据油温和油品密度，建立油温、油品密度与负压波波速的对应关系，对负压波波速进行温度和密度修正。压力波在管道内传播的速度计算方法如公式2所示，这一速度决定于液体的弹性、液体的密度和管材的弹性。由式中弹性系数K和密度的关系可知，负压波波速必须考虑到液体密度和温度因素的影响。2．利用GPS对各输油站点的数据采集时间进行同步，并自动设定同步间隔，消除累计时间误差。GPS同步误差不超过1μs的秒脉冲前沿对分布式数据采集系统同步触发采集，如此便可使各站点的数据具有精确的时间起点。3．消除环境噪声影响时除了采用信号尖端补偿和小波变换法外，采用双传感器法对干扰信号进行完全补偿。图2和图3为采用双传感器补偿法前后采集到的波形效果对比。4．加装站内启停泵和阀门调节信号触发装置，启停泵或阀门调节后一定时间段内不进行判别，减少误判。针对输油站点内泵的启停和阀门调节容易使系统产生误判的问题，考虑到启停泵和调节阀门大多是暂时发生的瞬时行为，可以在每次进行操作前触发与相应的泵或阀门连接在一起的触发器，信号传输到远程的计算处理终端后终端在一定的时间间隔内不进行泄漏判断（此时间间隔可以由操作人员通过软件提供的接口进行设定）。

3系统设计与调试

3.1系统设计如图4所示：本套输油管道泄漏监测与定位系统包括管输站点的信号采集终端、远程计算控制终端、GPS接收器、微波信号收发子系统等。其中，管输站点的信号采集终端由同样型号的两套压力传感器、温度传感器、流量传感器以及信号增强和处理设备组成；采用负压波法和流量监测相结合可以同时监测泄漏量逐渐增强的微小缓慢泄露；GPS接收器用于对各数据采集终端的时间进行同步；微波信号收发系统用于数据在采集端和计算控制中心之间的远程传输，使本系统能够适应偏远和地形复杂区域的应用需求；计算控制中心负责通过对采集信号的深入处理和计算实现泄漏识别、漏点定位和维修抢险指令及方案的制定和下达。

3.2系统调试本系统于2012年8月至2012年11月期间多次在长庆油田采油五厂位于陕西省定边县的油气集输生产一线进行测试试验，测试效果良好。在马家山东作业区罗1井区姬十一转油站至姬二联合站管段的输油管道上布设此系统，多次人为制造泄漏点均可于一分钟之内在计算控制中心接收到首末站点传输过来的明显负压波信号，定位之后误差在1%以内，满足管道运行要求。在耿六十井区77-88井场至姬十二增压站输油管线布设此系统之后，多次成功监测到不法份子盗油行为，通过事后调取井场周边监控录像可以确定，事件在半分钟之内即成功发现。

3.3系统性能通过测试验证了系统已完全达到在设计阶段确定的主要性能指标：(1)泄漏检测灵敏度：大于总流量1%—4％的泄漏可报警；(2)报警反应时间：小于100秒；(3)漏点定位误差：管道站间长度的1.5％；（4）无中继设备下无线扩频信号的传输距离大于5公里。

4结论

本系统采用负压波与流量相结合的方法，可有效、准确、可靠地监测输油管道的突发和缓慢泄漏；依靠微波扩频技术的油田局域网络进行实时数据传输更加适应我国西北地区难以架设有线网络地区的生产需求；采用GPS可以更加精确地对数据采集时间进行同步，提高检测和定位精度；双压力传感器法可有效实现监测管道背景噪声的补偿；启停泵和阀门调节信号触发装置的引入有效减少了人为操作造成的系统误判。该检测方法具有很好的应用和推广价值。

作者：王丰飞张庆华方俊单位：西安长庆科技工程有限责任公司