油气管道泄漏检测论文

管理学毕业论文：浅谈油气长输管道的风险管理

随着使用年限的延长，管道维护的工作量会越来越大，从修复损毁部件到日常保养，再到根据复杂的运行数据资料通过电脑处理结果进行的预防性维修等。下面是我收集整理的管理学毕业论文：浅谈油气长输管道的风险管理，希望对您有所帮助!

摘要： 近年来，随着管道事业的快速发展，为满足石油、天然气长距离移动运输方需求，开发一种新的管道运输方式——长输管道。由于长输管道的使用范围很广，因此长输管道建设安全管理工作也受到越来越多的关注，如何做好长输管道监理安全管理也工作显得尤为重要。只有对长输管道可能出现的风险进行合理的管理，才能提高企业经济效益以及保障人类生活安全。本文从多个方面对长输管道进行了研究和分析,提出了长输管道的风险及相关管理措施，以期为日后工作提供些许帮助。

关键词 ：油气管道、风险管理、措施

一、前言

长输管道系统是一个复杂的系统工程，涉及上游的气田、输气站场、管道、储气库和下游的各个用户。任何一处出现问题都将影响整个系统的运行，特别是一旦出现事故不能向下游正常供气时，将影响到千家万户的正常生活。再加上油气的易燃易爆及其毒性等特点，一旦管道系统发生事故，将很容易产生重大火灾事故甚至是爆炸、中毒、污染环境、人员伤亡等恶性后果，尤其是在人口稠密的地区，往往会造成严重的人员伤亡及重大经济损失，在某种程度上增加了城市的不安全因素。所以，为了使油气真正造福于民，造福于社会，长输管道的安全设计及安全运行是十分重要的。

二、长输管道的特点

1、距离长、消耗大。长输管道，顾名思义是距离较长的运输管道。因此，在铺设管道过程中，将会消耗大量的人力、物力和财力，并且在工程建设当中会伴有不确定的各种安全因素。

2、管理系统复杂。由于工程建设过程中，该工程设计的施工技术以及施工范围大，就导致了该工程管理系统的发砸星。

3、技术要求高。由于长输管道的特殊性，其对各个方面的要求都很高，如果在技术层面上出现失误，就会带来严重的后果。因此在输送管道建设时期，应加强管理方面的管理实施，尽量降低事故的发生率。

三、管道设计要求

一条长输管道能否长期安全运行，特别是一旦发生事故后使其造成的后果和影响最小，设计工作是非常重要的一个环节，主要有以下几个方面的要点。

1、管道设计应符合当地总体规划要求，遵循节约用地和经济合理的原则

根据《石油天然气管道保护法》(以下简称《保护法》)规定，管道建设选线设计方案应符合城乡规划，经当地规划主管部门审核通过的管道选线方案，将依法纳入当地城乡规划中，管道建设用地在规划实施中应予以控制预留。这项规划编制中要将确定的管道方案落实到规划中，以便于在保证管道路由用地及安全的情况下对城镇各项建设进行资源配置协调及建设进程策划的总体控制性安排。按照长输管道的使用性质和相关保护规定，管道用地及管道周围土地在管道使用期间将被长期占用，然而随着社会的不断发展，城乡建设的不断扩大，就有可能将这些被输送管道所占用的土地也将划为建设区，这样就会导致土地资源紧张，出现交通拥挤空间不足等问题。因此在设计管道铺设时应尽量节约土地，避免占用建设土地。根据我国法律规定，依法建设的.管道通过的土地而影响该土地的使用的，应给与该土地所属者的使用者，应当按照管道建设时土地的用途给予补偿。同时，不同地区的补偿方式也不尽相同，其补偿原则是规定将管道用地与土地价值结合起来，在管材强度使用和安全距离上进行综合考虑，更有利于实现城镇土地资源的合理利用，提高综合效益，做出经济合理的线路走向方案。为更好节约用地，长输管道路尽量沿公路、市政道路、绿化地等公共线性地下空间布置，这样可增加管道与建筑物的距离，对两侧建设用地的影响较小，也更经济合理。

2、现场详细勘察，与当地道路、河道、电力、市政管道等基础设施专项规划及行业管理规定衔接

目前利用航拍正射影像图进行管道设计是较为合理的做法，因其具有很强的现实性及准确性特点而受到广泛欢迎。但是由于在大片植被覆盖区域航拍影像图不能对其进行准确的航拍。因此在这些区域需要设计人员沿线深入踏勘、调研，详细了解管线经过区域的地面形状、待建项目及地下设施情况等，以提高线位的可实施性，及时掌握与道路、河道、电力、市政管道等基础设施交叉或并行敷设的情况。这些行业管理部门都有各自行业的发展建设规划及特殊的使用和安全要求，设计中应充分掌握相关专项规划及行业管理规定等，进行仔细研究，满足国家相关技术要求，尽量避免设计时的交叉连接。如果管道在设计时与规划道路交错时，应考虑到修路时碾压过程，因此在管道铺设是应采用预埋套管方式，另外为保证管道的安全性，还应在套管基础用碎石压实处理。

3、应当符合管道保护的要求，设计中要加强多重安全防护措施

从国内和国外的实践看，造成管道事故的主要原因是：外力作用下的损坏，管材、设备、施工缺陷，管道腐蚀等因素。其中，就目前调查显示，管道由于受到第三方影响而破坏的事接近百分之五十，这就提醒我们在长输管道设计时应特别注意这点。在保护管道方面，大致有以下几方面措施：(1)增加材料的硬度，例如采用高厚度的管道以此来提高管道自身安全系数。(2)适当控制建筑物与管道之间的距离，这样就能降低事故的发生率从而确保管道的安全性。(3)采用新型材料避免管道被其他物质腐蚀，另外亦可采用化学方法保护管道，比如阴极保护法。(4)增加管道上方覆盖层的厚度或在管道上方设置隔板，避免管道遭到非法开挖。⑤采用先进的自控系统，分段阀门采用遥控或自动控制。

四、管道维护与改造

随着使用年限的延长，管道维护的工作量会越来越大，从修复损毁部件到日常保养，再到根据复杂的运行数据资料通过电脑处理结果进行的预防性维修等。管道公司通常会采用多种方式监控系统运行状态，以判断系统是否在高效区运行，制定最优维护、维修计划。美国的管道公司会定期维护和更换易损件，如压缩机阀等。对于往复式压缩机站，压缩机阀的损毁是造成其非计划停运的最大原因。管道公司计划、非计划停运往复式压缩站的最主要原因，就是更换压缩机阀。另外，管道公司还会考虑以下技术改造措施，以提高系统运行的可靠性。

1、调整离心式压缩机的叶轮直径。对于运行条件已经远远偏离原来的设计条件，造成离心式压缩机效率很低，可以通过调整压缩机叶轮直径，使其适应新的工况条件。这一技术方法有时是为了适应一年之内不同季节气量的变化，有时是为了适应较长时期的供需变化。在这方面，英国MSE公司积累了丰富的经验，曾经为BP、Marathon、HESS等公司提供服务，以适应气田产量降低、集输气系统压力变化大等情况。

2、更换往复式压缩机的柱塞。为了适应更高的压力需求或负荷变化，用改进后的新柱塞替换复式压缩机的现有柱塞。

3、设计先进的压缩机脉动控制系统。运用先进的压缩机脉动控制系统，在降低脉动的同时还能够提高运行效率，降低能量消耗。

4、对电机拖动压缩机进行调速控制。调整电机拖动压缩机转速，使其适应气量变化，达到较高的运行效率。但由于此项改造比较复杂，改造费用较高，此项技术应用较少。

五、结束语

合理的线路走向、优秀的设计方案，加强长输管道的工程质量和技术管理，规范施工管理，完善有关法律和法规，可为控制投资和工程顺利投产创造良好的条件，是系统运行可靠性、安全性和经济性的重要保证。

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管道产生泄漏的原因是多方面的，主要可分为三大类：腐蚀穿孔、疲劳破裂和外力破坏。

尽管采取腐蚀控制措施可以大幅度减缓腐蚀，但并不能绝对防止腐蚀。阴极保护不足时，管道腐蚀过程虽然会由于阴极保护而缓慢但不会停止；阴极保护被屏蔽时，则对管道腐蚀根本起不到抑制作用。阴极保护不足是指阴极保护系统所提供的保护电流不能满足管道保护要求；阴极保护屏蔽是指阴极保护电流在流动中受阻，不能到达预定位置。涂层上出现大面积破损、连续漏点或整体绝缘性能下降时，容易导致阴极保护不足，由于通过检测可以发现这类缺陷，一般可通过修复避免腐蚀事故。涂层与管体金属剥离时对阴极保护系统产生屏蔽作用，特别是采用绝缘性能较高的有机合成材料制作的涂层，但是现有的检测技术很难检测出涂层剥离来，因此容易产生腐蚀穿孔泄漏。

油气管道长期在高压条件下运行，管道金属的机械性能会逐渐衰变，管道焊缝本身存在的以及由于应力腐蚀产生的微小裂纹就会扩展，裂纹发展到一定程度，则酿成突发性的管道破裂事故，导致泄漏。对于输气管道来说管道破裂有可能造成灾难性的后果。

外力破坏主要包括天灾和人祸两方面。洪水、山体滑坡、泥石流以及地震等都有可能毁坏管道；人祸主要是指第三方破坏，包括各类建设项目的施工如筑路、开挖等所造成的无意破坏及打孔盗油、盗气等不法分子造成的蓄意破坏，目前已成为管道保护的主要威胁，有些地区甚至是第一位的破坏原因。

对于大的突发性管道泄漏事故如爆管、断裂等，由于管道突然失压，一般都能够及时发现，但是需要现场检查确定具体位置。而对于小的泄漏，则需要采用泄漏探测技术。泄漏探测技术包括离线检测和在线监测两种。

离线检测是指定期或按要求沿管道进行的巡查，可步行检查、驾车巡视或乘专用飞机进行飞行检测。通过观察地表、仪器探测或红外成像技术等发现泄漏。因为检测不是时时进行的，这种方法一般不能在泄漏发生后及时发现。

在线监测则是利用管道上专门安装的泄漏监测系统对管道进行动态监视，在泄漏的瞬间捕捉到泄漏信息，发出报警并通过计算机快速计算确定泄漏位置。

管道泄漏油气管道泄漏不仅造成油气损失，而且污染环境，甚至有可能引发火灾、爆炸等事故，因此确保管道安全运行是非常重要的。

锅炉在设计时考虑在制造、安装、检修和进行锅炉水压试验时需排除容器内空气，因此在汽包或饱和蒸汽引出管、各级过热器、再热器上联箱或连通管均设计了空气管。很多时候，锅炉投入使用后会发生空气管泄漏事故，泄漏部位大多为空气管与管接头对接焊缝和空气支管与空气总管角焊缝。分析泄漏原因为：空气管路一般为安装单位根据现场情况自行排放，各类监督检查不重视，焊口无坡口、对口偏斜、管道开孔为气割、焊缝夹渣、气孔、未焊透等缺陷较多，运行中由于震动、热应力等原因使内在缺陷发展成泄漏。锅炉排污疏水管道属于安装单位根据现场情况自行敷设，大多数是沿锅炉敷设。此类管道泄漏有以下几种情况：因管道敷设焊口背面焊接条件差，焊接缺陷多，从而导致泄漏；管道与阀门对接焊口泄漏较多，原因多为管道未打坡口且对口不同心、偏折、强力对口等；联箱管接头与管道对接焊口或焊止线泄漏，主要因为管道固定在钢架上，而联箱随炉膨胀，由于锅炉起停频繁，导致焊口疲劳；管道因内外腐蚀减薄而爆管，主要是内部不流动疏水和外部雨水的腐蚀造成。对于此类泄露可以对锅炉排污疏水管道进行光谱、测厚检查，对已减薄的管道进行更换，对全部安装焊口重新规范焊接并进行无损检验。对膨胀不畅的管道进行重新调整。过热器、再热器减温水管道也会发生泄漏，有如下几种情况：减温水流量孔板泄漏，由于锅炉原配减温水流量孔板为法兰式，布置较紧凑，各支路管流量、温度不均等；管道爆漏多是由于减温水管一般并排敷设，管与管间隙小甚至无间隙，运行时因震动导致磨损而泄漏；因介质冲刷减薄管壁而泄漏，主要发生在弯头部位；管道焊缝泄漏，主要因焊口未打坡口、焊接缺陷较多而导致泄漏。针对上述问题可采取以下措施：将法兰式流量孔板更改为焊接式，并适当拉开距离便于检修和操作；对减温水管进行全线检查、测厚，对管壁减薄的进行更换，未打坡口的焊口全部重新焊接；对管系进行合理的布置和固定避免碰磨，进行有防雨措施的保温避免外部腐蚀。由于锅炉主、再热蒸汽系统、给水系统的温度套管大多数为螺纹连接式，投运后随着启停次数的增加，管内介质流动引起振动，会造成因温度套管螺纹处泄漏而在低谷时焊补或机组调停时更换温度套管，给安全、经济运行带来一定的威胁。处理措施是利用机组大小修将螺纹连接式温度套管更改为焊接式温度套管。文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。主题词：输油 管道 泄漏 监测 防盗泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。1 国内外输油管道泄漏监测技术的现状输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。1.1 生物方法这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。1.2 硬件方法主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。1.3 软件方法它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。国外公司非常重视输油管道的安全运行，管道泄漏监测技术比较成熟，并得到了广泛的应用。壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型管道泄漏检测系统，ATMOS Pine是基于统计分析原理而设计出来的，利用优化序列分析法（序列概率比试验法）测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏，同时兼有先进的图形识别功能。该系统能够检测出1.6kg/s的泄漏而不发生误报警。目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行十分不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近两年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。如：中洛线（中原—洛阳）濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统（压力波法），东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统（以负压波法为主，结合压力梯度法）进行了现场试验。2 管道泄漏监测技术的研究通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分析对比，结合油田输油管道防盗监测的特殊要求，胜利油田油气集输公司等单位组织开展了广泛深入的调查研究。防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术胜利油田采用的技术思路是：以压力波（负压波）检测法为主，和流量检测法相结合。2.1 系统硬件构成① 计算机系统:在管道的上下游两端各安装了一套工业控制计算机,用于数据采集及软件处理。② 一次仪表: 压力变送器温度变送器流量传感器③ 数据传输系统:两套扩频微波设备，用于实时数据传输。2.2 检漏方法2.2.1负压波法当长输管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波动，这样过程从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降波动和正常压力波动大不一样，具有几乎垂直的前缘。管道两端的压力传感器接收管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服噪声干扰，可采用小波变换或相关分析、基于随机变量之间差异程度的kullback信息测度检测等方法对压力信号进行处理。前苏联从20世纪70年代开始研究和使用自动检漏技术，负压波检漏系统的普及，使输油管线泄漏事故减少88%。负压波的传播规律跟管道内的声音、水击波相同，其速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性。国内曾经实测过大庆原油管道在平均油温44℃、密度845kg/m3时的水击波传播速度为1029m/s。对于一般原油钢质管道，负压波的速度约为1000～1200m/s，频率范围0.2～20kHz。负压波法对于突发性泄漏比较敏感，能够在3min内检测到，适合于监视犯罪分子在管道上打孔盗油，但是对于缓慢增大的腐蚀渗漏不敏感。负压波法具有较快的响应速度和较高的定位精度。其定位公式为上下游分别设置压力测点p1、p2，当管线在X处发生泄漏时，泄漏产生 的负压波即以一定的速度α向两边传播，在t和t+τ0时刻被传感器p1、p2检测到，对压力信号进行相关处理，式中α为波速，L为p1、p2之间的距离未发生泄漏时，相关系数Φ（τ）维持在某一值附近；当泄漏发生时，Φ（τ）将发生变化，而且当τ＝τ0时，Φ（τ）将达到最大值。理论上：解出定位公式如下：式中：X 泄漏点距首端测压点的距离 mL 管道全长ma 压力波在管道介质中的传播速度 m/s上、下游压力传感器接收压力波的时间差 s由以上公式可知要实现准确的定位，必须精确的计算压力波在管道介质中的传播速度a和上、下游压力传感器接收压力波的时间差。① 压力波在管道介质中传播速度的确定压力波在管道内传播的速度决定于液体的弹性、液体的密度和管材的弹性：式中 α——管内压力波的传播速度，m/s；K——液体的体积弹性系数，Pa；ρ——液体的密度，kg/m ；E——管材的弹性，Pa；D——管道的直径，m；e——管壁厚度，m；C ——与管道约束条件有关的修正系数；式中弹性系数K和密度ρ随原油的温度变化而变化，因此，必须考虑温度对负压波波速的影响，对负压波波速进行温度修正。在理论计算的基础上，结合现场反复试验，可以比较准确的确定负压波的波速。② 压力波时间差 的确定要确定压力波时间差 ，必须捕捉到两端压力波下降的拐点，采用有效的信号处理方法是必须的，如：Kullback信息测度法、相关分析法和小波变换法。③ 模式识别技术的应用正常的泵、阀、倒罐作业等各种操作也会产生负压波。为了排除这些负压波干扰，在系统中采用了先进的模式识别技术，依据泄漏波与生产作业产生的负压波波形等特征的差别,经过现场反复模拟试验, 提高了系统报警准确率,减少了系统误报警。2.2.2流量检测管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量应该相等，泄漏发生时必然产生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量减少。但是由于管道本身的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化有一个过渡过程，所以，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的位置。德国的阿尔卑斯管道公司（TAL）原油管道上安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道温度、压力变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就说明出现泄漏。日本在《石油管道事业法》中也规定使用这种检漏系统，并且规定在30s中检测到泄漏量在80L以上时报警。流量差法不够灵敏，但是可靠性较高，它跟压力波结合使用，可以大大减少误报警。3 应用效果与推广情况经过胜利油田组织的专家验收和现场试验，系统达到的主要技术指标：①最小泄漏量监测灵敏度：单位时间总输量的0.7％；②报警点定位误差：≦被测管长的2％；③报警反应时间：≦200秒。胜利油田输油管道泄漏监测报警系统整体水平在国内居于领先地位，应用效果和推广规模都是较好的，目前胜利油田油气集输公司输油管道上已经推广应用检漏系统，取得了明显的效益，多次抓获盗油破坏分子，有力地打击了盗油犯罪，为油田每年减少经济损失1000多万元，为管道的安全运行提供了保证。4结论4.1 采用负压波与流量相结合的方法监测输油管道的泄漏是有效的、可靠的；4.2 依靠油田局域网进行实时数据传输能够提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏监测报警与定位；4.3 在油田输油管道安装管道泄漏监测系统能够确保管道安全运行,明显减少管道盗油事故的发生,具有明显的社会效益和经济效益。