LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统应用

李 欢

LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统应用

李 欢

（中油国际（乍得）有限责任公司，北京100000）①

LDSAKER管道泄漏监测报警定位系统利用负压波在原油输送管道中的传播速度来分析判定管道泄漏工况。该系统集泄漏监测和生产管理于一体，由压力、流量变化曲线判断管道泄漏，并通过工况点引起的压力波分别向首站和末站传播的时间来确定泄漏点位置。不但对所监测管道的泄漏等异常情况进行提示报警及定位，而且记录监测管道的日常运行情况，及时有效地给出管道两端的压力、流量、温度等数据。弥补了以前管理上的不足，便于生产管理。油田现场实际应用效果良好，具有较好的社会效益和经济效益。

管道；泄漏监测；报警；定位系统

原油输送管线是油田生产的生命线。由于管线运行过程中随着输油管道使用年限的增加，埋地管道受其周围环境、介质等诸多因素的影响，出现管道焊缝开裂及腐蚀穿孔等现象，造成管道内原油外漏，不但严重干扰了油田生产的正常运行，给国家造成了巨大的损失，同时也给周围生态环境造成较严重的污染。传统的原油输送管线管理以人工巡线、首末站输差比对监测管线泄漏的方式逐渐显现出管理上的不足，单凭借工作人员的人力巡线，很难及时发现泄漏情况。对随时有可能发生腐蚀穿孔的管线而言，通过输差比对发现泄漏仍需要一段时间，且可能已泄漏大量原油而造成巨大经济损失。

LDSAKER管道泄漏监测报警定位系统是为弥补以前管理上的不足而研发。该系统集泄漏监测和生产管理于一体，不但对所监测管道的泄漏等异常情况进行提示报警及定位，而且记录监测管道的日常运行情况，及时有效地给出管道两端的压力、流量、温度等数据，为输油作业提供参考，便于管理部门的生产管理。

1　不同管道泄漏监测系统应用特点

目前，国内外管道泄漏监测的方法较多，应用原理也不尽相同，大致可分为质量分析法、体积分析法、电磁监测法、负压波分析法、综合分析法5类。因监测方法应用原理不同使其在实际生产过程中的漏点监测、定位方法有较大差异［1-5］。

质量分析法和体积分析法都是针对管道内流体的量来确定管道是否发生泄漏，其缺点是只有管道内的流体发生一定量的泄漏后才能确认管道出现泄漏工况。

电磁监测法在管道测漏应用过程中属于非在线实时监测，监测过程需要巡线人员携带信号监测器进行监测，其突出的特点是在管道未发生泄漏的情况下可以发现管道载阀位置，确定载阀或穿孔位置较为准确，并可进行及时处理。其不足是：

1） 需要2名巡线人员操作监测器沿管线进行检测。

2） 电磁信号与管道的保温层、防腐层、绝缘层的破损情况以及载阀的现场情况有关，保温层、防腐层、绝缘层的破损情况越严重，电磁信号衰减越迅速，管道测漏的有效距离将缩短。

3） 有效检测距离较短，一般在5 km左右，若要增加检测距离需要借助管线阴极保护桩或在管道上增加信号点。

4） 电磁监测法属于非实时监测，不能实现在线管道泄漏监测。

负压波法是目前管线测漏系统使用较多的方法，能实现在线实时监控并准确定位。

2　LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统技术分析

2.1 工作原理

LDSAKER管道泄漏监测报警定位系统以负压波法为基本方法，结合质量平衡对比等方法，利用管道瞬态模型，根据现场实际情况采用流量报警、压力定位，以及流量＋压力综合分析方式进行报警、定位。

当管道发生泄漏时，由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内突然形成负压波动。此负压波从泄漏点向管道上、下端传播，并以指数率衰减，逐渐归于平静，这种压力波动和正常压力波动的态势绝然不同，具有比较陡峭的前沿。两端的高敏压力变送器接收到该波信号并被采集系统采录。系统将结合压力和流量的变化特征，判断泄漏是否发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上、下端的时间差和管道内压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。工作原理如图1所示。

图1　LDSAKER管道泄漏监测报警定位系统工作原理

为了克服管道噪声等因素的干扰，采用小波变换分析负压波的传播规律和管道内的噪声、水击波等变换特点，并结合管道管壁的弹性和液体的物理参数、物理特性进行分析、处理、计算。对于一般输送原油的钢质管道而言，负压波传播速度约为1．0 ～1．2 km／s。该项技术的分析方法对于突发性泄漏比较敏感，适合监视因人为因素引起的泄漏，但是对于缓慢的腐蚀渗漏不十分敏感。

负压波的瞬时传播速度与介质的温度、黏度、管道材料、管径、弹性模量等参数有关。对由于管线的工况参数及被输介质的理化性质和温度等引起压力波的传递速度及衰减速度造成的衰减变化，需进行必要的补偿和修正即可实现准确定位。

该系统根据负压波法和质量平衡等方法的检测原理，采用模糊算法和逻辑判断方法，不但可以对输油管道所发生的泄漏等异常事故准确报警、定位，同时还可以计算出泄漏量。

2．2 系统构成

输油管道泄漏监测报警定位系统主要由数据采集系统、数据通讯系统、中央分析处理系统3大部分组成，其构成如图2所示。

2．2．1 数据采集系统

数据采集系统是安装在首、末站的壁挂式采集系统，对首、末2站的压力、流量数据进行高速采集，并进行预处理、压缩、打包，由通讯系统发送到中央处理系统进行分析、处理。

2．2．2 数据通讯系统

数据通讯系统将数据采集系统预处理后得数据迅速、准确、高速地传送到中央分析处理系统。

图2　LDSAKER管道泄漏监测报警定位系统构成

2．2．3 中央分析处理系统

中央分析处理系统对接收到的首、末站信息进行分析、计算、处理，确定泄漏时间、位置和泄漏量，并在90s内发出声、光报警提示。系统界面友好，实时显示所监测管段的压力、流量曲线和数据。

2．2．4 系统软件工作流程

系统软件工作流程如图3所示。

图3　系统软件工作流程

3　现场应用

某采油厂输油管网为Ø279mm×6mm螺纹焊接的大型输油管网，其走向如图4所示。该管网以1＃～4＃站输油管线为主管线，2＃站与3＃站来油分别在不同点汇入主管线，同时输往1＃站。自安装LDSAKER管道泄漏监测报警定位系统以来，该管线监测到各类泄漏30余次，无一漏报，且定位准确。

2013-09-29，该管线发生泄漏，系统记录显示：2013-09-29T20∶19∶24泄漏开始，1min后，LDSAKER管道泄漏监测系统发出报警，报警原因为瞬时输差超限，至2013-09-29 T21∶50∶29泄漏结束。该次泄漏历时1h 31min 15 s，泄漏平均速度约为4．7m3／h，总泄漏量约为7．15m3，定位在距4＃站14．78 km处，由于报警及时，漏失原油全部缴回。1＃～4＃站输油管网2013-09-29 T20∶19∶24泄漏时，LDSAKER管道泄漏监测系统的报警曲线界面如图5所示。

图4　某采油厂1＃站～4＃站输油管网走向示意

图5　1＃～4＃站输油管网2013-09-29 T20∶19∶24泄漏时的报警曲线界面

4　结语

LDSAKER管道泄漏监测报警定位系统已在国内外的大型输油管网得到了实际应用，并且取得了良好的成效。该系统集泄漏监测和生产管理于一体，其智能化的管理模式弥补了以前管理上的不足，不但对所监测管道的泄漏等异常情况进行提示报警及定位，而且记录监测管道的日常运行情况，及时有效地给出管道两端的压力、流量、温度等数据。在保障油田生产安全的同时，又便于管理部门的生产管理，油田现场实际应用效果良好。

［1］ 上官庆辉．埋地管道泄漏监测报警定位系统［J］．油气田地面工程，2014（7）：15．

［2］ 曹慧军，崔航，胡欣，等．海底管道在线监测技术及水下光纤的应用［J］．石油矿场机械，2014，43（8）：73-77．

［3］ 王桂增，方崇智．管线的状态监测与泄漏诊断［J］．化工自动化与仪表，1962（6）：21-25．

［4］ 靳世久，唐秀家，王立宁，等．原油管道泄漏检测与定位［J］．仪器仪表学报，1997（4）：7-12．

［5］ 冉小俊，张建昌，赵生祥．基于负压波的原油管道泄漏监测系统的失效及预防［J］．石油化工应用，2012（7）：99-101．

Application of LD-SAKER Pipeline Leakagemonitoring Alarm Positioning System

LI Huan
（CNPC International（Chad）Co．，Ltd．，Beijing100000，China）

InLDSAKER pipeline leakagemonitoring alarm positioning system，negative pressure wave propagation velocity in crude oil pipelines was used to analyze the working condition of pipeline leakage．The leakmonitoring and productionmanagement are combined in one system，the curves of pressure and flow rate working condition of pipeline leak are used tomonitor the leakage in pipeline to find leakage location judging pressure fluctuation at w orking point and the time used for wave spreading during the said fluctuation at the end point．In this way，the alarm not only indicates the abnormal condition of leakage but tells the leakage location as well，thus effectively to show the data，such as pressure，flow rate and tem perature，w hich supplements themanagement shortage and im proves productionmanagement．The LDSAKER was applied in oilfield with good efficiency，social and economical value．

pipeline；leakagemonitoring alarm；positioning sy stem

TE973．6

B

10．3969／j．issn．10013842．2015．03．021

10013482（2015）03008304

①2014-10-13

李 欢（1982-），男，山东荣成人，硕士，主要从事油田工程建设工作。