师丽雪

（华东油气分公司泰州采油厂，江苏泰州 225300）

油气管道目前已经成为石油、天然气最重要的输送方式。目前，我国累计输油气管线已经超过13万公里。一旦发生泄漏，极易发生火灾、爆炸等恶性事故。分布式光纤预警系统，可以通过一条与输油管线平行敷设的光纤，通过对管线沿线土壤的振动情况实现长距离、实时、无缝的监测，通过精确的信号分析，对破坏事件或者是可能发生的破坏事件进行精确的定位。本文以泰州采油厂草洲输油管线为例，介绍分布式光纤在管线安全预警中的运用。

1 管道破坏原因分析及安全预警的必要性

输油气管线的破坏通常发生在三个阶段；

1）在管线投运初期，由于人机磨合或者施工质量不佳很容易发生事故，通过完备的人员培训以及施工监督是完全可以避免的；

2）在管线正常寿命时间内，由于第三方破坏造成的管线损坏，如果有较好的预警方式，这也是完全可以避免的；

3）在管线长时间投运后，由于管线的老化，发生的泄漏事故，这不可避免但是可以通过初期预警，将损失降到最低。

从图1中可以看出，第三方破坏已经成为最主要的油气管道损坏原因。由于第三方破坏长期伴随在管道运行的过程当中，常规人力巡检无法保证实时监控，因此分布式光纤安全预警具有重要意义。

图1 我国输油气管线事故原因分析

2 系统工作原理

光纤振动传感是利用光波在光纤中传播时相位、偏振等对振动敏感的特性。它以光学干涉理论为依据、以非平衡马赫-泽德/萨格奈克的线型干涉结构为基础，通过结合计算机技术、现代信号处理技术等手段完成长距离沿线信息的检测、采集、处理和传输，进行振动的识别，如图2所示。

图2 光纤检测系统

3 草洲线基本概况

草洲线输油管线是为了解决草舍联合站原油销售条件限制而敷设的输油管线。草舍联合站码头处于泰东河支流，水面窄、码头小，在目前安全要求严格的情况下，评估认为具有较高的安全风险。敷设草洲线输油管线，将草舍联合站原油直接输送至洲城联合站，实现集中销售，不仅有较高的经济效益，而且解决了草舍联合站原油销售安全风险高的问题。

草洲线起点为盐城市东台境内的草舍联合站，终点为泰州溱潼境内的洲城联合站，沿途范围内水网密布，自然村众多，单纯人工巡检的高难度以及村镇施工的频繁性，导致管线运行安全隐患较高。因此，在敷设时配套分布式光纤安全预警系统，实现全天候实时埋地管线的安全预警工作，如图3所示。

图3 草洲集输管线泄漏及振动监测系统

4 应用效果

草洲线分布式光纤预警由弱到强分别为三级、二级、一级，三级正常为车辆行驶级别距离管线6m之内均会发出预警；二级为人工敲击级别，距离管线5m之内均会发出预警；一级为机械挖掘级别，距离管线30m之内均为发出预警，如图4所示。

图4 管线状态实时监控

草洲线投运至今，已经平稳运行2a，分布式光纤安全预警系统起到的很大的作用。2a 时间内，累计发出三级报警17000余次，二级预警260 余次，一级报警50余次，避免重特大安全事故10余次，误报率15%，应用取得了很好的效果。分布式光纤预警系统的使用，避免安全事故的同时，极大减少了巡线员工的工作量，增加员工幸福感的同时，取得了较好的经济效益，如图5所示。

图5 光缆通断监控报警

5 结语

随着科技快速飞跃发展，油气管线在线监测技术也愈加数字化、智能化。分布式光纤技术是其中的重要代表之一。分布式光纤传感技术与传统传感技术相比，集传感与传输于一体，可实现远距离测量与监控，可在一条传感光纤环路上获得几千条信息，测量范围宽，具有高空间分辨率和高精度。在具有强电磁干扰或易燃易爆以及其他传感器无法接近的恶劣环境下，分布式光纤温度传感器具有无可比拟的优点。随着仪器灵敏度要求越来越高，以及将多种监测技术配合应用，分布式光纤监测技术的预警精度将会进一步上升，误报率将会进一步下降，前景也将越来越广阔。