賈瀟

中國石油長(cháng)慶油田第六采氣廠(chǎng)

摘要：隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，油氣管道作為重要的能源輸送基礎設施，其安全運行至關(guān)重要。本文主要介紹了光纖傳感、漏磁清管等管道泄漏智能檢測技術(shù)及在長(cháng)慶油田的應用情況及效果評價(jià)，分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。通過(guò)實(shí)際案例表明，應用智能檢測技術(shù)能夠顯著(zhù)提高管道泄漏檢測的準確性和及時(shí)性，為管道的安全運行提供有力保障。

關(guān)鍵詞：智能檢測技術(shù)；光纖傳感；漏磁清管；非接觸磁檢測

油氣管道是我國能源輸送的大動(dòng)脈，其安全運行對于保障國家能源安全和經(jīng)濟社會(huì )穩定具有重要意義。管道在長(cháng)期運行過(guò)程中，由于老化、腐蝕、地質(zhì)災害、人為破壞等原因，泄漏事故時(shí)有發(fā)生，不僅會(huì )造成巨大的經(jīng)濟損失，還會(huì )對環(huán)境造成嚴重污染，甚至威脅到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步，泄漏檢測技術(shù)（光纖傳感技術(shù)、智能清管器等）逐漸應用于油氣管道領(lǐng)域，能夠實(shí)現實(shí)時(shí)、連續監測，快速發(fā)現泄漏隱患，為管道保護提供技術(shù)支撐[1]。

1  油氣管道泄漏檢測方法

1.1  光纖傳感監測技術(shù)（DFOSS）

（1）技術(shù)原理。將光纖沿著(zhù)管道敷設，利用光纖的光散射、折射率等特性變化來(lái)感知管道周?chē)�的溫度、壓力、應變等物理量。當管道泄漏時(shí)，泄漏介質(zhì)與周?chē)�環(huán)境的相互作用會(huì )引起這些物理量的改變，光纖傳感器能夠實(shí)時(shí)捕捉到這些變化并準確定位泄漏位置。光纖傳感技術(shù)具有分布式監測、抗電磁干擾、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，在管道泄漏檢測中得到了廣泛應用[2]。表 1是光纖傳感監測的主要技術(shù)參數。

表 1 光纖傳感監測技術(shù)主要參數

（2）技術(shù)特點(diǎn)。①采用一芯光纜可實(shí)現長(cháng)距離的管道安全預警監測；②能夠對管道周?chē)鷻C械施工、管道鉆孔、惡意破壞等行為實(shí)時(shí)有效監測；③可根據不同鋪設條件，分區域設置報警級別，應用靈活；④系統探測部分本征無(wú)源，無(wú)電磁干擾或電磁輻射等問(wèn)題；⑤可通過(guò)擴展器及多套系統聯(lián)網(wǎng)實(shí)現超長(cháng)距離的監控。

1.2  智能清管技術(shù)（MFL）

（1）技術(shù)原理。智能清管技術(shù)能夠充分利用日常管道清管時(shí)機，通過(guò)常規清管器、測徑清管器、鋼刷清管器、變形清管器和漏磁清管器等一系列清管措施，對管道內部各類(lèi)缺陷（凹陷變形、腐蝕減薄、焊縫異常等）進(jìn)行檢測。在清管作業(yè)過(guò)程中，它可以實(shí)時(shí)采集管道內壁的厚度、腐蝕情況、缺陷位置等信息，為管道的維護和泄漏預防提供數據支持[3]。表 2為常規漏磁清管器技術(shù)參數。

表 2 常規漏磁清管器（Φ 406 mm）技術(shù)參數

（2）技術(shù)特點(diǎn)。①檢測精度高，搭載高精度漏磁傳感器及智能算法，能精準捕捉管道內外壁因腐蝕、裂紋、孔洞等缺陷引發(fā)的磁場(chǎng)畸變，可識別微小損傷（如毫米級腐蝕坑），定位缺陷位置和深度的誤差��；②適用性強，適用于多數鐵磁性金屬管道（如碳鋼管道），不受管道內介質(zhì)類(lèi)型（原油、天然氣等）、雜質(zhì)等因素影響，能在復雜工況下穩定工作；③檢測效率高，可隨管道內介質(zhì)流動(dòng)連續行進(jìn)，實(shí)現長(cháng)距離管道的一次性、不間斷檢測，無(wú)需中斷管道運行，大幅縮短檢測周期，降低對生產(chǎn)的干擾。

1.3  非接觸式磁檢測技術(shù)（MTM）

（1）技術(shù)原理。在地磁場(chǎng)中，鐵磁性油氣管道在內部介質(zhì)和外載荷的作用下，內部的磁疇將發(fā)生不可逆的重新取向，使管道磁化，從而在管道上方產(chǎn)生漏磁場(chǎng)（SMFL），其物理基礎為金屬磁記憶效應。當管道存在宏觀(guān)缺陷或微觀(guān)結構缺陷時(shí)，大多出現局部應力集中，而應力集中將引起局部漏磁場(chǎng)的突變[4]（圖 1）。表 3是非接觸式磁檢測主要技術(shù)參數。

圖 1 管道缺陷的磁場(chǎng)強度變化和磁場(chǎng)曲線(xiàn)異常情況

表 3 非接觸式磁檢測技術(shù)主要參數

（2）技術(shù)特點(diǎn)。①不需要額外的磁化設備；②可以實(shí)現管道缺陷的早期診斷。應力集中是大多數缺陷產(chǎn)生的前奏，從而基于對應力集中的金屬磁記憶檢測可預防事故發(fā)生；③不需要提前處理，管道表面的防腐層和保溫層對磁記憶信號無(wú)影響，無(wú)需對檢測表面進(jìn)行處理；④操作簡(jiǎn)單，檢測速度快。金屬磁記憶技術(shù)的操作非常簡(jiǎn)單，檢測時(shí)的速度可以達到0.5 m/s，可實(shí)現大規模檢測；⑤不受管道形狀和尺寸的限制。金屬磁記憶技術(shù)是一種外檢測技術(shù)，不受管道內徑和形狀的影響，可實(shí)現管道設備的100%檢測，為管道的完整性管理提供數據支撐。

2  應用案例

2.1  光纖傳感監測

以長(cháng)慶油田某采氣廠(chǎng)輸氣管道為例，該管道全長(cháng)60 km，采用光纖傳感技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結合的智能監測系統。2019年1月11日8:45，監控系統發(fā)出管道泄漏報警信息（圖 2），根據壓力下降幅度和報警順序分析，準確定位泄漏位置位于2#閥室附近。指揮中心迅速通知相關(guān)人員現場(chǎng)核實(shí)及應急處置，確認該管道環(huán)焊縫處開(kāi)裂導致泄漏（圖 3）。應用光纖傳感監測系統，有效提高了管道異常工況發(fā)現的及時(shí)性，防止了泄漏事件進(jìn)一步擴大。

圖 2 光纖傳感系統報警

圖 3 管道環(huán)焊縫開(kāi)裂

2.2  智能清管檢測

以某采氣廠(chǎng)集輸管道為例，管道長(cháng)度55 km，輸送介質(zhì)為含硫天然氣。2023年10月，該管道開(kāi)展智能漏磁清管。檢測發(fā)現：金屬損失81201處（圖 4 a）、焊縫異常92處（圖 4 b）、凹陷變形12處。智能清管技術(shù)能夠準確發(fā)現管道焊縫缺陷、內腐蝕、幾何變形、機械損傷等管道缺陷。通過(guò)漏磁清管，及時(shí)全面地掌握了管道安全現狀，為后期采取環(huán)氧鋼套修復、換管、控制運行壓力等安全措施提供了有力的技術(shù)支撐。

（a）管道金屬損失示例

（b）焊縫異常示例

圖 4 漏磁清管器檢測情況

2.3  非接觸式磁檢測

以某天然氣集輸管道為例，管道長(cháng)度41 km，管徑Φ508 mm×9/11 mm，運行壓力4.87 MPa ～4.92 MPa。由于設計問(wèn)題，該管道暫時(shí)無(wú)法進(jìn)行智能清管器檢測，于2024年開(kāi)展了非接觸式磁檢測。檢測發(fā)現：管道整體質(zhì)量良好，無(wú)變形、無(wú)表面凹坑，防腐層破損28處，存在1處不合格焊口（圖 5）。屬地單位立即組織對缺陷管段進(jìn)行更換及外防腐層修復，有效預防了管道泄漏事件的發(fā)生。

圖 5 非接觸式磁檢測情況

3  結論

不同管道檢測技術(shù)各有特點(diǎn)：光纖傳感技術(shù)主要用于長(cháng)距離實(shí)時(shí)監控（實(shí)時(shí)發(fā)現），智能漏磁內檢測技術(shù)主要用于量化金屬損失（定期體檢），磁應力技術(shù)主要用于預警應力集中（趨勢預警）。

近年來(lái)，長(cháng)慶油田已大規模推廣應用智能漏磁清管、電磁渦流清管、非接觸式磁力清管等管道檢測技術(shù)，并形成一套較完善的管道綜合預警、檢測及保護技術(shù)體系，通過(guò)智能清管、光纖傳感及磁檢測等技術(shù)的深度協(xié)同，共同構建起管道“點(diǎn)（磁檢測技術(shù)定位高風(fēng)險段）—線(xiàn)（光纖傳感技術(shù)實(shí)現長(cháng)距離實(shí)時(shí)跟蹤）—面（智能清管實(shí)現缺陷定量）”的立體防護網(wǎng)，實(shí)現“風(fēng)險可預警、缺陷可量化、決策可追溯”的管控目標，推動(dòng)管道保護從“事后修復”轉向“事前防控”轉變。

未來(lái)結合AI技術(shù)的突破發(fā)展，需進(jìn)一步豐富和完善管道檢測數據庫，建立以“數據驅動(dòng)”為核心引擎，以“AI算法革新”為突破利器的智慧管網(wǎng)，為油氣管道的安全運行保駕護航，為國家能源輸送系統的本質(zhì)安全提供堅實(shí)保障。

參考文獻：

[1]張宇.輸油管道泄漏檢測新方法與關(guān)鍵技術(shù)研究[D].天津：天津大學(xué)，2009：12-15.

[2]范振業(yè).光纖安全預警系統在長(cháng)輸管道應用探討[J].石油化工自動(dòng)化，2025，61(02)：47-50.

[3]孫艷彬，梁思維.漏磁檢測技術(shù)在咸陽(yáng)-寶雞天然氣輸氣管道中的應用[J].石油管材與儀器，2021，7(04)：96-100.

[4]湛立寧，盧俊文，王肖逸，等.非接觸式磁應力檢測技術(shù)在埋地管道腐蝕評價(jià)中的應用[J].管道技術(shù)與設備，2023(1)：46-50.

作者簡(jiǎn)介：賈瀟，1990年生，油氣田開(kāi)發(fā)工程師，主要從事天然氣集輸及管道保護管理工作。聯(lián)系方式：17729432909，992598823@qq.com。