油田集输管线泄漏监测系统选择

李文康，樊书哲

(1.西安石油大学，陕西 西安 710065；2.中国石油天然气股份有限公司西南管道兰成渝输油分公司，四川 成都 610036）

1 集输管线分类

油田及站场的集输管线按其所输送的介质，可归纳为以下三类[1]：

1）油管线。包含转输油以及部分集输油管线。

2）气管线。包含集气管线和输气管线。

3）油气混输管线。大部分集油管线，包括井口出油管线及其它油气（或油气水）共同输送的管线。

2 泄漏监测技术分类

API1130中将使用传感器直接监测产品泄漏的方法称为外部监测系统。间接检测或推测产品泄漏的方法称为内部监测系统[2-4]。内部泄漏监测系统是利用采集的压力、温度、黏度、密度、流速、声速等管道内部监测数据，构建仿真模型，与实际流动数据相比较，推断油气产品的泄漏。外部泄漏监测系统则是利用外部检测设施进行监测。见图1。

目前应用较多，技术成熟的泄漏监测系统主要有六种：

图1 管道泄漏监测系统分类

1）光纤监测法

光纤监测法是以管道同沟敷设的光纤作为系统的监测元件，当光纤周围发生人员操作、车辆经过、管道机械故障等事件时，其产生的震动信号会使光纤中的传输光的相位及偏振态发生变化，由系统捕捉产生变化的光信号特征并分析，进而报警和定位。

2）次声波泄漏监测技术

管道在发生泄漏时，在泄漏位置会产生次声波。次声波泄漏监测技术就是利用此原理进行监测和定位的。次声波的传播距离远，容易接收，且经过降噪处理后的次声波泄漏监测系统定位精度较高。

3）负压波泄漏监测技术

负压波泄漏监测技术的原理为：采集管道在泄漏后，由泄漏位置向两侧传播的负压波，根据负压波的传播速度以及捕捉到负压波的时间差判断泄漏位置。

4）质量平衡法

质量平衡法是基于质量守恒方程，根据系统的质量守恒关系求得管道系统的泄漏量，即系统单位时间的泄漏量等于所有进入系统和流出系统质量之差减去系统储存量的变化量。

式中，Min是进入系统质量，Mout是流出系统质量，是单个管道的储存质量。

5）基于实时动态模型的监测方法

根据流体的质量和动量守恒方程建立虚拟管道模型，通过将虚拟管道模型的计算值与实际管道的测量值相比较，根据差值大小，判断管道是否泄漏，再根据偏差特征进行泄漏定位。

6）信号识别方法

管线正常运行与发生泄漏时，所传递出的信号具有不同的特征。对管道的压力监测信号通过

上述六种泄漏监测方法优缺点汇总见表1。

表1 泄漏监测方法优缺点对比

3 不同管线的泄漏监测方法推荐

3.1 油管线

油田集输站场的输油管线介质单一，流动稳定，因此，在数据条件完备的前提下，在选择泄漏监测方法时，应优先考虑投资较少，维护成本低的内部泄漏监测方法，如质量平衡法、负压波和实时模型法或三种方法结合使用。

3.2 气管线

输气管线与输油管线相似，管道内均为单相介质流动，但是由于气体管道波动较大，在采用负压波时会有较多误报，效果不佳，因此应选择质量平衡法、实时模型法或两种方法结合使用。

3.3 油气混输管线

油田集输站场的单井管线多为油气混输管线，数据条件较差，实时运行条件的缺失不利于建立内部泄漏监测系统，因此在为混输管线建设泄漏监测系统时，只能采用外部泄漏监测系统，如光纤或次声波泄漏监测系统。但是，光纤泄漏监测系统安装和维护非常昂贵，对敷设条件要求较高，因此若非重要的、危险高的单井管道，一般不建议敷设光纤。

4 结论及展望

目前，国内油田站场的油气集输管线数量多，种类多，不存在一种泄漏监测方法能够适合所有的集输管道。油管线和气管线由于介质流动稳定，推荐采用多种内部泄漏监测方法结合对其进行监测；对于油气混输管线，目前还没有非常有效的内部泄漏监测方法，只能依靠建设成本更高的外部泄漏监测系统进行监测。