综合无损检测技术间接判别管道隐藏盗油点的应用实例

龙媛媛，刘 丽，刘 瑾，谭晓林，杨为刚

（胜利油田技术检测中心腐蚀与防护研究所，山东东营 257000）

0 引言

针对近年来油气管道盗油、盗气案件频发，但目前缺乏成熟有效的检测技术手段的问题，胜利油田技术检测中心腐蚀与防护研究所总结多年来开展埋地管道不开挖腐蚀检测的实践经验，开展了胜利油田分公司课题 《油田埋地管道泄漏风险评估与判别技术研究》。通过两年的潜心研究与实践应用，提出了一套综合利用交流电位梯度检测技术、瞬变电磁检测技术和金属磁记忆检测技术，通过检测管道外防腐层破损点、管体壁厚异常以及应力集中异常来间接判别埋地管道隐藏盗油点的方法，并举例说明了该方法在某净化油长输管道隐藏盗油点检测工作中的成功应用。

1 检测技术与判别原理介绍

1.1 交流电位梯度检测技术[1]

利用交流电位梯度检测技术检测管道外防腐层破损点的原理是：当埋地金属管道中接入交变电流信号后，如在管道本体上存在防腐层破损点，该信号电流就会通过防腐层破损点处流入土壤，在土壤介质中的等电位线分布是以破损点处为中心的一球状分布，见图1。利用RD-PCM管道电流测绘系统配合A字架可以检测到这种现象。泄漏电流信号到达地面之后，则以破损点正上方为圆心成平面圆形分布，其周围的电位分布理论上为等距离等电位，若破损点两侧距离破损点中心的距离相等，则接收机上显示的电位梯度是相同的。通常接收到的电位梯度差如果大于50 dB，则认为该点或段存在较大的外防腐层破损点。

图1 破损点处电位梯度分布示意

1.2 瞬变电磁检测技术[2]

瞬变电磁法是一种新型的无损检测技术，属于时间域电磁法。该技术利用不接地回线向地下发射脉冲电磁场，在一次电磁场的激励下，地下的金属管道内部会受感应产生涡旋电流；在一次脉冲磁场的加载间隙期间，涡旋电流产生的二次磁场不会随着一次磁场的消失而立即消失，即存在一个瞬变的过程。利用接收线圈或者接地电极可以观测到二次磁场，研究其与时间的变化关系，即可确定埋地金属管道管体的腐蚀状况，见图2。目前，该技术只适用于埋地管道管体腐蚀剩余平均壁厚的非开挖外检测，而不适用于管道局部腐蚀的检测。

图2 瞬变电磁检测技术原理

1.3 金属磁记忆检测技术[3]

金属磁记忆技术是建立在金属磁记忆效应基础上的一种快速无损检测技术，其基本原理见图3。处于地磁场环境下工作的铁磁性管道受载荷作用，内部会发生磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，并在应力与变形集中区形成漏磁场Hp的最大变化，即应力集中区域的磁场切向分量Hp（x）具有最大值， 而法向分量 Hp（y）改变符号且具有零值点。通过测量漏磁场法向分量Hp（y），计算梯度值K≪dHp（x）/dx，即可推断铁磁性管道的应力集中区。检测人员只需身背传感器沿埋地管道正上方匀速移动，即可检出管道存在的应力集中信号。

1.4 隐藏盗油点判别原理

图3 磁记忆检测技术原理

根据图4输油管道常见的打孔盗油形式，分析管道由于被打孔而引起的检测信号特征变化可知：管道被打孔后，通常外防腐层要遭到破坏，导致管道被打孔处存在电位梯度差为60 dB以上的外防护层破损点，只要外防腐层破损点未进行修复或屏蔽，利用电位梯度法均可检出隐藏盗油点处存在的较大破损值；盗油的方式一般是在管道上方接出一段短接头连接放油阀门，管道本身与短接头产生的磁场由于相互垂直而得到削弱，利用瞬变电磁法可检出管道壁厚值明显减小的异常现象；另外打孔盗油还会引起管道的应力集中，利用磁记忆检测技术可检出明显的应力异常。因此综合分析管道外防腐层破损点、管体腐蚀剩余平均壁厚以及磁应力检测结果，可间接判断出管道的隐藏盗油点。

图4 隐藏盗油点判别原理示意

2 应用举例

2.1 某净化油长输管道盗油点检测

以某净化油长输管道隐藏盗油点检测为例，说明该技术应用情况。该管道于1978年5月正式投产，管道长度约170 km，管径529 mm，壁厚为7 mm和8 mm两种规格。其中一处用电位梯度法检出外防腐层存在67 dB的“阴极—阳极”型破损点，埋深1.47 m，敷设环境为树林中；用瞬变电磁法检测腐蚀剩余平均壁厚，该点壁厚值为5.79mm，评价结果为 “劣”，开挖后发现一处隐藏盗油点，见图5（a）。另外一处用电位梯度法检出外防腐层存在64 dB的破损点，磁应力检测图谱见图6，图中的12道曲线分别为4个传感器沿管道轴向、切向和垂直于管道向下方向上采集的磁应力曲线，可以看出该管段在红色方框圈定的范围内存在显著的应力异常，开挖后发现一处隐藏盗油点， 见图 5（b）。

图5 检测出的隐藏盗油点照片

图6 磁应力异常图谱

2.2 胜利油田原油集输管道盗油检测

2009-2011年，胜利油田腐蚀与防护研究所综合利用埋地管道隐藏盗油点检测与判别技术，对胜利油田原油集输管道进行了检测，检出的部分盗油点情况见表1。

表1 部分隐藏盗油点检测结果

通过对表1隐藏盗油点检测结果的综合分析，可以看出：

（1）无论采用何种盗油方式，只要外防腐层破损点未进行修复或屏蔽，利用电位梯度法均可检出隐藏盗油点处存在的较大破损值。

（2）采用高精度的管壁厚度检测仪，足以测到管道外接短接头放油阀与管道本身磁场的相互削弱，从而检测出壁厚的明显减小。

（3）利用磁记忆检测技术可准确判断由于管道被打孔盗油而引起的应力集中，从而为精确定位管道盗油点奠定基础。

（4）埋地管道隐藏盗油点组合检测技术的定位精度较高，定位误差可控制在±50 cm以内。

3 结束语

不法分子对输油管道进行打孔盗油，不仅会给企业带来重大的经济损失，同时也极大地降低了管道的承压强度，给管道运行安全造成极大威胁。2009年至2011年间，胜利油田腐蚀与防护研究所利用综合无损检测技术共计检出35处埋地管道隐藏盗油点，隐藏盗油点的判别准确度达到了90%以上，定位精度可以控制在±50 cm以内，证明了综合检测方法的有效性。随着埋地管道无损检测技术的日益发展和现场应用的逐渐成熟，会为埋地管道隐藏盗油点的检测提供更为有效的检测手段和更精确的判别方法，为确保管道运行安全，避免经济损失和环境污染发挥积极作用。

[1]王遂平，隋国勇，石仁委.用电流梯度法检测埋地管道防腐层存在的问题及其改进方法[J].石油工程建设，2008，34（1）：36-39.

[2]苏建国，龙媛媛，柳言国，等.管壁厚度与缺陷外检测技术的现状[J].油气储运，2009，28（5）：56-58.

[3]王正道，姚凯，丁克勤.金属磁记忆检测法研究进展[J].无损检测，2009，31（12）：1 011-1 014.