牛振宇1 何毅2 姚斌2 馬勇1

1.長(cháng)慶工程設計有限公司； 2.長(cháng)慶油田分公司油田開(kāi)發(fā)事業(yè)部

摘要：隨著(zhù)非金屬管道在油氣田中的廣泛應用，在線(xiàn)無(wú)損檢測成為保障非金屬管道安全運行的關(guān)鍵技術(shù)難題[1]。選取在役非金屬管道（1條柔性復合管和1條玻璃鋼管）為研究對象，首次系統應用微波無(wú)損檢測技術(shù)進(jìn)行缺陷檢測與評價(jià)。通過(guò)地面間接檢測與開(kāi)挖直接檢測相結合的方式，獲取了管道的埋深、走向、高程等基礎數據，并對管體內部纖維間隙、基體變形、分層、材料退化等缺陷進(jìn)行高精度成像分析。結果表明，微波檢測技術(shù)能夠有效識別該類(lèi)非金屬管道的制造缺陷與服役缺陷，檢測靈敏度高、結果直觀(guān)，為非金屬管道完整性管理提供了科學(xué)依據，可為非金屬管道的缺陷檢測提供參考。

關(guān)鍵詞：微波無(wú)損檢測；非金屬管道；柔性復合管；玻璃鋼管

柔性復合管、玻璃鋼管等因其耐腐蝕、輕量化、易安裝等特性，在油氣田注水、集輸等領(lǐng)域得到廣泛應用[2]。但非金屬材料在長(cháng)期服役中易受介質(zhì)滲透、壓力波動(dòng)、環(huán)境侵蝕等因素影響，導致管體內部出現分層、纖維斷裂、材料退化等缺陷。傳統超聲波、渦流等無(wú)損檢測技術(shù)對非金屬材料的穿透能力受限，操作復雜，難以滿(mǎn)足在線(xiàn)檢測需求[3]。研究適用于非金屬管道的檢測技術(shù)成為行業(yè)迫切需求。長(cháng)慶油田某采油廠(chǎng)選取2條在役非金屬管道，探索應用微波無(wú)損檢測技術(shù)開(kāi)展缺陷檢測，以驗證其適用性與可靠性，為油田非金屬管道的安全運行與維護提供技術(shù)支撐。

1  微波檢測技術(shù)原理

微波無(wú)損檢測是一種基于電磁波與介電材料相互作用的檢測方法[4]。其原理是通過(guò)分析微波在材料中的反射、透射及相位變化，反演材料內部缺陷的形貌與分布，檢測原理見(jiàn)圖 1。

圖 1 微波無(wú)損檢測原理圖

2  檢測方法

2.1  檢測評價(jià)對象

試驗選取1條4.5 km柔性復合管注水干線(xiàn)，投運于2021年10月，管徑133 mm，壁厚24 mm，輸送介質(zhì)為采出水，運行壓力15.5 MPa；1條3.6 km玻璃鋼管注水干線(xiàn)，投運于2012年5月，管徑125 mm，壁厚10 mm，運行壓力12.5 MPa。

2.2  檢測流程

（1）數據收集與預處理。收集與整理管道設計、制造、安裝、竣工、運行管理等資料，檢測與評價(jià)歷史記錄及資料，失效數據文件等。

（2）地面間接檢測。使用相控雷達定位儀在地面上方對管道進(jìn)行探測，包括管道位置、走向、埋深、高程等，結合RTK測繪儀與ArcMap軟件生成管道三維地理走向圖。

（3）高風(fēng)險點(diǎn)選取原則。裸露管段、埋深不足管段、高后果區管段、高風(fēng)險管段，選取比例為每公里1～2處。

（4）微波直接檢測。在2條受檢管道共選取15處高風(fēng)險點(diǎn)開(kāi)挖進(jìn)行微波檢測（圖 2），采用微波對管體進(jìn)行全周向掃描，采集缺陷數據，通過(guò)軟件生成缺陷圖譜，結合缺陷類(lèi)型及評判等級進(jìn)行缺陷定級。

圖 2 現場(chǎng)直接檢測

3  結果與分析

3.1  管道埋深及高程

使用非金屬管探測設備，以平均每5 m～10 m一個(gè)點(diǎn)對試驗管道全程的走向、埋深、高程進(jìn)行檢測與數據采集，結果見(jiàn)圖 3和圖 4。

圖 3 柔性復合管管道埋深及高程圖

圖 4 玻璃鋼管道埋深及高程圖

2條管道的埋深實(shí)測數據統計結果見(jiàn)表1，其中柔性復合管外露更加嚴重，其埋深最大值為 0.9 m，整體埋深小于0.6 m的點(diǎn)位占比為41%，說(shuō)明該條管道未來(lái)的外露風(fēng)險更高。玻璃鋼管的埋深最大值為1.2 m，整體埋深小于0.6 m的點(diǎn)位占比為26%，也存在一定程度的外露風(fēng)險。

表 1 試驗管道埋深數據統計結果

3.2  柔性復合管檢測結果

柔性復合管主要缺陷類(lèi)型及評判等級見(jiàn)表 2。

表 2 柔性復合管（類(lèi)）材料缺陷類(lèi)型及評判等級

柔性復合管選取的6個(gè)高風(fēng)險點(diǎn)開(kāi)挖微波檢測圖譜分析顯示（圖 5）， 6個(gè)點(diǎn)位共10處存在不同程度的缺陷，依據表 2缺陷類(lèi)型及評判等級，逐個(gè)分析單個(gè)缺陷的類(lèi)型及程度，進(jìn)而評定單個(gè)缺陷的等級，分別是纖維間隙（Ⅰ級）1處、基體變形（Ⅱ級）2處、分層或纖維與基體（Ⅲ級）3處、材料退化（Ⅳ級）4處。根據檢測結果，對于Ⅰ級缺陷，可繼續使用；對于Ⅱ級、Ⅲ級缺陷可根據管道的重要性、輸送介質(zhì)的腐蝕性，采取監控或者適當的維修維護；對于Ⅳ級缺陷，建議盡快進(jìn)行維修或更換。

圖 5 柔性復合管典型纖維間隙和材料退化圖譜示例

3.3  玻璃鋼管檢測結果

玻璃鋼管主要缺陷類(lèi)型及評判等級見(jiàn)表 3。

表 3 玻璃鋼管（類(lèi)）材料缺陷類(lèi)型及評判等級

玻璃鋼管選取的9個(gè)高風(fēng)險點(diǎn)開(kāi)挖微波檢測圖譜分析顯示（圖 6），4個(gè)點(diǎn)位共5處存在不同程度的缺陷，依據表 4缺陷類(lèi)型及評判等級，逐個(gè)分析單個(gè)缺陷的類(lèi)型及程度，進(jìn)而評定單個(gè)缺陷的等級，分別是樹(shù)脂不均、缺失（Ⅱ級）3處、壁厚減�。á蠹墸�2處。根據檢測結果，對于Ⅱ級缺陷建議進(jìn)行監控； 對于Ⅲ級缺陷可根據管道的重要性、輸送介質(zhì)的腐蝕性，采取監控或者維修措施。

圖 6 玻璃鋼管典型壁厚減薄和樹(shù)脂缺失圖譜示例

4  結語(yǔ)

微波檢測技術(shù)具有高靈敏度、非接觸式檢測、可實(shí)時(shí)成像等優(yōu)點(diǎn)[5]。長(cháng)慶油田首次將微波無(wú)損檢測技術(shù)應用于非金屬管道檢測，探索了其在缺陷識別、風(fēng)險評價(jià)中的有效性。檢測結果顯示，微波技術(shù)能夠精準定位管體內部缺陷，為管道維護決策提供科學(xué)依據。下一步將進(jìn)一步優(yōu)化直接檢測前間接檢測和高風(fēng)險點(diǎn)選取，提高風(fēng)險點(diǎn)選取的可靠性，同時(shí)，采用數字射線(xiàn)、相控陣等其他檢測手段驗證微波檢測結果[6]。隨著(zhù)設備智能化與標準體系的完善，微波技術(shù)有望成為非金屬管道完整性管理的重要手段。

參考文獻：

[1]于昊言，李勤勤，金淇，等.非金屬管道的微波無(wú)損檢測技術(shù)綜述[J].測控技術(shù)，2023，42(05)：12-27.

[2]符中欣，趙春，張昆.油田非金屬管道無(wú)損檢測技術(shù)現狀及發(fā)展建議[J].石油機械，2024，52(10)：144-152.

[3]王勇，周立國，李明.非金屬油氣管道無(wú)損檢測與適用性評價(jià)技術(shù)現狀[J].塑料工業(yè)，2022(z1)：1-4。

[4]韓方勇，李金武，王一帆，等.玻璃鋼管的微波無(wú)損檢測技術(shù)[J].石油規劃設計，2019，30(03)：7-10+50.

[5]邵澤龍，左延田.聚乙烯管道的微波無(wú)損檢測技術(shù)研究[J].化工裝備技術(shù)，2024，45(06)：1-5.

[6]彭善碧，趙菂雯，盧泓方，等.國外石油天然氣行業(yè)非金屬管道檢測技術(shù)[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2022，18(12)：49-57.

作者簡(jiǎn)介：牛振宇，1982年生，高級工程師，注冊安全工程師，西南石油大學(xué)碩士生導師、兼職教師。2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）油氣儲運工程，現主要從事油氣管道和站場(chǎng)完整性管理技術(shù)研究工作。聯(lián)系方式：18691804400。