电磁涡流管道内检测技术在苏里格气田的应用

常 春，杨建兴，王 蕊，石小红

（1.西安石油大学，陕西西安 710065；2.中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古乌审旗 017300）

目前，苏里格气田部分小管径管线运行压力较低、流量小、管道环境复杂，部分区域弯头多；且集输管线数量多，全部开展漏磁检测成本高；集输管线内腐蚀状况不清晰，检测、监控难度大。此外，常规清管器虽然对管道运行的影响小，成本经济且运行风险低，但所需清管频次高，而且不能采集管道缺陷数据。常规内检测工具（几何变形检测器、超声检测器、超高清漏磁检测器等）结构复杂，检测成本高，且检测条件苛刻（对流量、压力等要求较高）不能经常检测，通常5～8 年检测一次，卡球风险更高，检测前需要多次清管，需要专业的检测工程师，需要吊装等相应设备配合。因此，急需一种适用于油气田管道小管径的内检测手段。

1 涡流内检测原理及评价方法

1.1 电磁涡流内检测原理

涡流检测[1]是建立在电磁感应现象及麦克斯韦电磁方程组之上，其原理是利用交变电流的检测线圈（探头）产生交变磁场，当探头靠近导电试件（相当于次级线圈）时，在感应磁场作用下，被测试件表面会产生与此磁场相交联的涡流。被测试件上存在缺陷或者物理属性变化，导体内的涡流将受到影响，产生的感应磁场发生变化；使探头复阻抗发生变化。利用Foster 提出的阻抗分析法，分析探头上的阻抗变化就可以得到缺陷信息，并可以检测出缺陷的大小和位置等信息。其原理图（见图1）。

图1 电磁感应原理

1.2 检测器检测原理

目前，主要采用“常规清管器+内置智能检测传感器（探头）”的方法进行管道内检测[2，3]。检测探头内的激励线圈实时发出一定频率的涡电流，如果管道内壁没有缺陷存在，涡电流就是一个持续稳定的数值。如果有缺陷存在，产生的涡电流就会发生改变，接收线圈感应到信号就会发生改变。其主要装置（见图2）。

检测器包含以下组件：a.涡流检测探头组件；b.检测电路组件；c.主电池组件；d.无线充电组件；e.WiFi 数据传输电路组件；f.平衡皮碗+推进皮碗。

图2 常规清管器+内置智能检测传感器

2 应用实例

2.1 基本情况

2020 年4 月，对苏里格气田某集气支线进行了电磁涡流内腐蚀检测。其基本信息（见表1）。

表1 管线基本信息

2.2 检测过程及结果

检测器最佳检测速度为0.5～1.5 m/s，为控制检测速度，保证检测质量，在进行检测施工时，检测器在前，清管器在后，由清管器推动检测器前进进行检测[4-6]。

检测定位使用沈阳仪表科学研究所的HB66 系列管道清管定位仪，检测过程中共安排三个点进行运行跟踪。

管道检测完成后，从管道内取出检测器，把检测器内的数据通过WiFi 传输到平板电脑或智能手机，通过专用软件进行数据分析和解释，对软件分析结果进行二次人为筛选，发现存在5 处深度小于1 mm 的腐蚀区域。由于设备本身灵敏度效应的局限性，经过分析及数据比对，需要二次检测数据比对后开挖验证。检测曲线及结果（见图3（a）～（e））和（见表2）。

表2 检测结果

表3 开挖验证结果

2.3 开挖验证

对检测出的缺陷点进行开挖验证，使用超声波测厚+超声导波方式进行缺陷点验证。

图3 检测缺陷点曲线

对每个缺陷点的24 个部位进行测厚，根据开挖验证超声测厚数据，可以得出：A1-004、L1-034、L1-037三处缺陷点管体实际规格应为Φ219×8。K1-041、K2-063 两处管体壁厚排除整体减薄的可能，实际规格应为Φ219×7。验证结果（见表3）。

2.4 结果及误差分析

经采集数据计算及软件分析，本次检测有效采集数据距离为12 573.4 m，误差±7.8 m（0.12%），开挖验证中A1-004 缺陷点定点存在一定偏差，故位置误差不计入缺陷点误差范围，实际开挖平均距离误差±5.75 m（0.09%），详细数据（见表4）。

经开挖验证，实际缺陷深度与涡流检测深度平均误差±0.16 mm，约为管壁厚度的2%。说明涡流检测具有一定的准确度和有效性。

2.5 剩余寿命计算

根据API 570，在管道输送条件（腐蚀介质含量、压力、温度）没有大波动的情况下，管道系统的剩余寿命按下式计算：

通过计算分析，在只考虑内腐蚀的情况下，该管线在24 年后即无法满足安全运行要求，因此确定该管道在评价周期不大于12 年。

3 结论

（1）与超声导波检测和漏磁检测对比，涡流检测操作简单、成本经济、应用范围广、对表面缺陷检测灵敏度高，易于实现自动检测，适合于小直径管道内腐蚀在线检测。

表4 涡流检测结果与开挖验证结果对比

（2）通过对某集气支线开展电磁涡流内检测，检测数据与开挖验证数据误差在±0.3 mm 以内，二者检测结果吻合，且现场腐蚀情况与检测数据分析结果吻合，证明电磁涡流内检测技术是一种有效的管道缺陷非接触式直接检测技术，对小管径管道内检测具有可行性及有效性。

（3）通过对某集气支线各检测点剩余寿命进行计算，在内腐蚀缺陷发展保持当前的速率条件下，确定该管道的评价周期不大于12 年。

（4）建议在检测前使用常规清管器扫线一遍，以减少管内积液，从而使检测器更加匀速前进，以提高检测灵敏度和准确度。