海管测漏技术在海洋平台的应用

高 山 李 俊 张庚新 阚子恒

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司工程建设中心，天津 300450；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451； 3.中南林业科技大学涉外学院，长沙 410211)

海管测漏技术在海洋平台的应用

高 山1李 俊2张庚新2阚子恒3

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司工程建设中心，天津 300450；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451； 3.中南林业科技大学涉外学院，长沙 410211)

总结管道泄漏监测和定位方法的工作原理及其优缺点。给出适用于海洋平台的测漏方法，同时列出测漏系统的关键技术参数，并重点分析负压波法和音波法方案比选结果及其在海洋平台的应用案例。

测漏系统 海洋石油传输管道 负压波法 音波法

海底输油管道长期受介质腐蚀及意外事故等影响容易产生缺陷和损伤，严重时会发生爆管或油气泄漏。目前，海底输油测漏方法较多，因此快速选择最佳的适用于海洋石油平台的海管测漏方法值得重点关注，有效快速地判断海底外输管道泄漏并准确定位泄漏点，能够保护海洋环境，提高海洋石油平台的生产效率[1～5]。在此总结多种常用管道损伤的监测方法，分析各种方法的工作原理、优缺点和适用范围。从而筛选出了几种适用于海底管道损伤监测的方法，并对其可行性进行分析研究，首次形成了一套行业内适合于海底输

油管道测量的设计指南，为海洋油气生产工程的决策提供科学依据[6]。

泄漏系统的现有测量手段主要分为直接法与间接法两大类[7～9]：直接法就是人工巡线观察和电缆/光纤检漏法；间接法则采用分段试压法、质量/流量平衡法、声学方法(应力波法、负压力波法、水声换能器法)、音波法、流量或压力突变法、实时模型法、放射物检查法及管壁参数变化监测法等。各方法的特点和应用场合各不相同，现将适用于海洋工况的方法列于表1[10～13]。

表1 适用于海洋工况的管道测漏系统原理和方案比较

(续表1)

海洋石油平台综合比选后，适用的方法主要有：电缆/光纤检漏法、负压波法、音波法、质量/流量平衡法。

海洋石油平台新建或改造项目，当考虑新增光纤的条件下，可考虑电缆/光纤检漏法；若只做粗略泄漏监测可采用质量/流量平衡法；如要进行精准测量，可采用3D图像负压波法或音波法。

海管泄漏系统监测关键技术参数包括：灵敏度，当海底管道发生泄漏时能否及时做出响应；精确度，当海底管道发生泄漏时能否准确找到泄漏源；可用性，是否会因为系统自身原因出现误报警，误报频率是多少；存储性，通信信号中断后测漏系统能否保存所采集数据。

2 应用实例

A平台与已建B平台距离13km；A平台原油计量后通过海管送往B平台，并配置管道泄漏监测系统；灵敏度为泄漏发生后3min内获取泄漏信息；精确度为反馈泄漏点位置在400m误差；可用性为每年误报率不能超过5次；存储性为信号中断后能够保存测量信息最少5h。

由海洋平台管道测漏方法的分析可知，应用于平台的主要方法为电缆/光纤检漏法、质量/流量平衡法、负压波法和音波法。根据现有工况描述可知电缆/光纤检漏法不适用于已建平台，根据对精度定位的要求可排除质量/流量平衡法，因此可采用的主要方法有负压波法(3D图像)和音波法。

2.1负压波法

英国ATMOS公司的测漏配置方式如图1所示，两个平台首末各安装一台压力变送器、GPS时间同步软件包和数据采集处理器；同时，两个平台首末各配置一台操作站和泄漏信号处理软件包。

图1 英国ATMOS公司的测漏配置方式

泄漏信号的接入方式为：监测元件(压力变送器)→数据采集处理器→泄漏信号处理软件操作站。

2.2音波法

美国ASI公司的测漏配置方式如图2所示，两个平台首末各安装两台音波变送器，GPS时间同步软件包、数据采集处理器、操作站和泄漏信号处理软件包。

图2 美国ASI公司的测漏配置方式

泄漏信号的接入方式为：监测元件(音波变送器)→数据采集处理器→泄漏信号处理软件的操作站。

3D图像负压波法管道泄漏监测系统所测得的现场数据在现场预处理并保存后传至中控PC处理；先进的数字处理技术对所有现场数据进行分析，并通过3种复杂算法进行泄漏判断；3D泄漏空间图由现场数据生成并用于排除误报警。而音波泄漏监测系统则是依据历史泄漏特性进行泄漏判断，如果管线中发生的泄漏并不典型有可能产生误报警甚至错过真正的报警。两者主要参数的比较分析见表2。

表2 两种泄漏监测方法的主要性能参数的比较

根据上述工况需求以及对测漏方法的分析比选，综合选取英国ATMOS公司已在使用的3D图像技术测漏配置方式在我国海洋某项目中进行实际应用，高效满足了实际需求。

3 结束语

笔者列出了海底管道测漏系统在不同设计阶段、不同设计工况和不同设计需求下的方案推荐与应用可行性分析，通过案例分析明确了不同项目工况和需求下，应采取的海底管线泄漏监测方法，快速有效地判断海底外输管道的泄漏并准确定位泄漏点，实现了海洋环境的保护并减少了因泄漏导致的经济损失，该技术方案具有积极的推广应用价值。

[1] 周诗岽,吴志敏,赵玲.输油管道泄漏检测实验研究[J].辽宁石油化工大学学报,2004,24(4):39～42.

[2] 胡跃华，蒋诚航，闫怀磊，等.流固耦合作用下固支输液管道有限元分析[J].化工机械，2012，39(2)：190～193.

[3] 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,2012,31(7):99～101.

[4] 石纯芳.基于神经网络的高温压力管道涡流检测信号的温度补偿研究[J].化工机械,2012,39(2):174～176.

[5] 史有刚.长输油管线泄漏实时监测系统的研制与开发[J].承德石油高等专科学校学报,2002,4(4):22～26.

[6] 张东领.海底管道损伤检测及泄漏定位检测技术的研究[D].青岛:中国海洋大学,2006.

[7] 王立坤.原油管道泄漏检测若干关键技术研究[D].天津:天津大学,2003.

[8] 崔谦.油气管道泄漏检测方法的研究及应用[D].天津:天津大学,2005.

[9] 张宇.输油管道泄漏检测新方法与关键技术研究[D].天津:天津大学,2009.

[10] 赵福丹,刘凤歌,李育峰.苯长输管道泄漏监测系统的设计与应用[J].化工自动化及仪表,2015,42(4),381～382.

[11] 高炳坤,贾莹.基于声波的天然气管道泄漏检测与定位[J].化工自动化及仪表,2013,40(3):305～308.

[12] 彭柯,王立坤,李健,等.基于SCADA系统的泄漏检测与定位[J].化工自动化及仪表,2004,31(1):50～52.

[13] 沈继忱,王春雨,王慧丽.管道泄漏诊断方法研究[J].化工自动化及仪表,2012,39(3):309～312.

ApplicationofSeaPipelineLeakDetectionTechnologyinOffshorePlatform

GAO Shan1, LI Jun2, ZHANG Geng-xin2, KAN Zi-heng3

(1.EngineeringConstructionCenter,CNOOCTianjinCorporation,Tianjin300450,China; 2.OffshoreOilEngineeringCo.,Ltd.,Tianjin300451,China; 3.SwanCollege,CentralSouthUniversityofForestryandTechnology,Changsha410211,China)

Both working principle and relative merits of pipeline leakage detection technology were discussed and appropriate leak-detecting method was presented, including key parameters of the leak detection system and comparison of negative pressure wave method and acoustic method and their application in offshore platform.

leak detection system, offshore oil transmission pipeline, negative pressure wave method, acoustic method

TQ547.8+1

B

1000-3932(2016)02-0147-04

2015-11-28(修改稿)