于殿强 胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司

次声波泄漏检测技术在胜利油田的应用

于殿强 胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司

利用次声波泄漏检测技术在胜利油田输气管道上进行了泄漏检测试验。现场测试证明，新型次声波传感器耐压达到15 MPa，灵敏度达到-195 dB；开发的实时数据采集处理系统响应速度快，泄漏报警检测准确率高，技术实用性强；在运行压力为3 MPa的天然气管线上，次声波泄漏检测系统检测距离达到37 km，系统定位误差≤±90 m，报警准确率达到95%以上，天然气管线响应时间≤3 min，系统运行稳定可靠。

次声波；传感器；天然气管道；泄漏监测；胜利油田

胜利油田目前已建成近千公里的输气管道，随着使用期的增长，很多管道出现了老化及腐蚀穿孔漏气等现象，同时部分输气管道还出现了人为打孔盗气的情况，如何及时快速地发现气管道泄漏对于油田的稳产和安全都非常重要。因此，及时发现管网泄漏并精确确定泄漏的位置，进行管网完整性检验的技术研究与应用具有重要的现实意义。

1 泄漏检测方法的比较

现有的输气管道泄漏检测方法大致分为两类：一类是基于磁通（漏磁）、超声、涡流、摄像以及智能爬机的管内检测技术；另一类为管外检测技术。管外检测技术又分为管外间接检测和管外直接检测技术。管外间接检测技术主要应用在输油管道的泄漏检测上，其费用较低，可连续在线检测，但泄漏事故的漏报率和误报率高，在输气管道泄漏检测方面效果不理想；管外直接检测技术是基于人工巡检开发的辅助检测手段，该类方法最大的缺点就是成本较高。次声波泄漏检测技术与流量以及压力泄漏检测技术的对比见表1。

表1 次声波泄漏检测技术与流量以及压力泄漏检测技术的对比

结合表1的分析结果可以看出，次声波检测法是比较全面的检测方法，其检测灵敏度高，误动作少，优势明显，费用较低。

2 次声波泄漏检测系统原理

次声波检漏原理如图1所示。任何管道破裂都会因被输送介质和管壁摩擦而形成声波震荡并快速沿管道上、下游方向长距离传播，在管道两侧安装次声波传感器就能捕获和接收这些声波波形。现场数据采集处理器将接收的声波波形与微机数据库模型进行比对，以此确定是否发生泄漏及泄漏程度；同时，通过计算管道两侧接收泄漏信号的时间差（GPS定时），就能确定泄漏点的准确位置和泄漏孔径，并发出报警。

图1 次声波泄漏检测系统原理

3 现场应用及测试

3.1 管线选取

（1）庐山路配气站至东城配气站管线。在该段管线上主要测试次声波在低压、短距离气管线中的应用情况。其管道长约6.4 km，管道直径325 mm；运行压力庐山路配气站为1 MPa左右，东城配气站为0.9 MPa左右；管道流量约13×104m3/d，高峰时约1.2×104m3/h。

（2） 埕岛天然气预处理站至孤岛压气站管线。在该段管线上主要测试次声波在高压、长距离气管线中的应用情况。其管道长37 km，管道直径273 mm；运行压力为3.3 MPa；管道流量约5 000～6 000 m3/h。

3.2 现场安装

东城配气站及孤岛压气站次声波传感器的安装详见图2、图3。

3.3 测试数据及分析

（1）东城和庐山配气站。在庐山配气站和东城配气站进行了人工模拟放气试验，同时进行了试验数据采集。庐山配气站管道压力为1.08 MPa，东城配气站管道压力为1.01 MPa。通过多次试验结果的对比可知，随着管道压力的降低，相同放气操作所产生的次声信号强度变小（0.3 MPa时所收到的泄漏信号是1.08 MPa时所收到的泄漏信号强度的50%），在远端所收到的次声信号频率变低；由于同一气源的天然气所含成分比例相差较小，因此不同压力时测得的声速差异也较小。

（2）埕岛天然气预处理站至孤岛压气站。与庐山-东城天然气管道不同，本段试验管道长度约为前者的6倍，管径约为前者的5/6，正常输气时的管道压力约为前者的3～4倍，低压端没有用户用气干扰，试验过程中管道正常工作。通过本次测试，验证了在东营庐山-东城天然气管道试验中得到的试验推论，证明了次声传感器可以在高压输送的长距离天然气管道上检测泄漏过程中所产生的信号。

图2 东城配气站次声波传感器安装

图3 孤岛压气站次声音波传感器安装

4 结语

利用次声波泄漏检测技术在胜利油田输气管道上进行了泄漏检测试验。通过现场测试证明，次声波传感器耐压达到15MPa，灵敏度达到-195 dB；开发的实时数据采集处理系统响应速度快，泄漏报警检测准确率高，技术实用性强；在运行压力为3 MPa的天然气管线上测试，次声波泄漏检测系统检测距离达到37 km，系统定位误差≤±90 m，报警准确率达到95%以上，天然气管线响应时间≤3 min，系统运行稳定可靠。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.035

（栏目主持 关梅君）