胜利油田油气集输总厂输油管道检漏系统的应用经验

胜利油田油气集输总厂输油管道检漏系统的应用经验常贵宁（胜利油田油气集输总厂科技信息中心）摘要：胜利油田油气集输总厂管理有3条输油管道，分别为孤罗东、孤永东和东辛线。输油管道检漏系统于2001年前后投入运行，至今一直长周期运行，在生产中发挥了重要的、不可替代的作用，减少了管道被盗次数和泄漏损失。在8年多的研究与推广应用过程中，解决了系统运行中出现的多项问题，如误报多、灵敏度低、小流量泄漏不报警等，也走了一些弯路，如超声波流量计废弃、次声波检漏系统试验失败等。关键词：输油管道泄漏监测检漏系统胜利油田油气集输总厂管理有3条输油管道，孤罗东输油管道为孤岛首站—集贤站—东营原油库，两段管道分别长42公里、32公里；孤永东输油管道为孤岛首站—永安站—东营原油库，两段管道分别长32公里；东辛线输油管道为东营原油库—二号站—三号站—四号站—101油库，全长75公里。3条管道年输送原油4000万吨。孤罗东、孤永东输油管道检漏系统2001年投入运行，东辛线输油管道检漏系统自2002年7月开始投入运行，至今一直长周期运行，在生产中发挥了重要的、不可替代的作用，减少了被盗次数和泄漏损失。在8年多的研究与推广应用过程中，解决了系统运行中出现的多项问题，也走了一些弯路。现把经验教训进行总结，以供同行参考。1系统介绍3套检漏系统均采用“负压波”技术原理进行泄漏监测和定位。泄漏的发生自然造成泄漏点压力下降，这种压力下降会沿着管道向两端传播，传播的速度等于当地声速，也跟水击波相同，所以，很多场合俗称“压力波”或“负压波”。泄漏点离哪个站更近，站上的压力变送器就先采集到压力下降，检漏系统通过对比这种时间差，根据公式就能计算出泄漏点的位置。检漏系统应用了小波与相关相结合的数据处理定位方法，有机地将小波跟相关定位方法结合起来，首先用小波消除噪声，再用相关分析实现自动定位，通过小波和相关两种数学处理方法的综合利用，提高了灵敏度和定位精度，最大限度地减少了误报。在初期安装的硬件到现在还是使用，即“工控机＋采集卡”模式，采集管道进出两端的压力、温度、流量数据，压力、温度模拟信号采用研华PCL818LS，流量脉冲信号采用研华ADAM4080计数模块，运行基本稳定可靠。2出现问题2.1误报问题总厂检漏系统在2001年～2002年应用初期，系统存在“误报多、故障率高”等问题，严重影响了使用效果，误喊“狼来了”多的后果就是严重降低了用户的信任程度，使生产管理人员出现怀疑、排斥的态度。针对系统自动误报多问题，自主开发了历史数据分析定位软件，并配置了专职数据分析员，当系统自动报警后，监控人员把检漏系统采集的历史数据调出来拖动“压力下降拐点、上升沿”曲线，再由软件计算出造成压力波动源的位置，从而大量排除了误报。2.2小流量偷油报警问题管道在建设时中间站都没有流量计，检漏系统只是靠压力波来检漏，实践中发现存在只能检测较大的泄漏（瞬时泄漏量大于管道瞬时输量1%），而且由于定位误差，难以分清距离站很近（1公里以内）的泄漏或站内操作。2004年、2005年，在两座中间站的进出站都安装了容积式流量计，使用效果非常好，使检漏灵敏度大大提高，能够检测出瞬时流量为管道输量0.2%的一些小量盗油和穿孔渗漏。在根据两端瞬时流量差检漏时，流量计的重复性的高低决定了检漏的灵敏度。为减小流量计的误差，一是采用高精度的流量计，二是采取措施提高流量计的检定精度。英国ATOMS公司的张君博士曾指出：“检测到比仪表误差更小的泄漏是可能的”，她在现场试验中曾用准确度1%的流量计检测到瞬时泄漏量为0.5%总流量的泄漏。当然，对于靠脉冲计数的流量计而言，这还与累积时间有关，累积时间越长，灵敏度越高。图1为孤永东管线永安-东营段，管道瞬时流量为950m3/h，流量出现分流3m3/h，而压力没有任何异常。实际跑油位置距永安站1km。图1小流量泄漏分流图2.3小流量偷油定位问题依靠瞬时流量对比的办法不能定位，即小流量（瞬时流量1%）泄漏时，压力传感器没有反应而使系统不能定位。此时，我们可以依靠上下游流量的变化趋势来判断泄漏点在管道上的位置。根据经验，泄漏发生后，上游流量增大或不变，下游流量肯定减少。如果泄漏点在管道中后段，上游流量不发生变化，只下游流量减少。一旦上游流量趋势上升，则说明泄漏点距离上游较近。图2为集贤到东营段泄漏引起流量变化趋势图，流量分离30m3/h，跑油点距离首站5公里处。图2泄漏引起流量压力变化趋势图3几点教训3.1超声波流量计报废为了提高泄漏监测的可靠性，2002年，首先在永安站进站安装了一台美国康创超声波流量计，它是一种外夹式传感器，不用动火，安装方便，但是实践效果很差，采集的瞬时流量波动很大，甚至超过了10%，使其数据失去对比意义。3.2次声波检漏系统的试用与失败为了解决小流量泄漏的定位问题，2006年，又引进了所谓“次声波测漏系统”，并进行了放油试验，但是使用效果不理想。这是一种依靠检测泄漏时产生的声波来实现泄漏定位的，不需检测流量信号。试验及后期应用证明，它只适合检测较大（瞬时泄漏量大于管道瞬时输量5%）的突发性泄漏，定位误差跟压力波法相当，没有实用价值，现已基本废弃。4结论4.1“压力波＋流量”实时对比分析的输油管道检漏技术是目前最成熟可靠的泄漏监测定位方法；4.2流量信号在泄漏监测中有着重要的作用流量数据分瞬时流量和累计流量。瞬时流量的实时对比分析报警以及累计流量的输差对比，可以提高系统灵敏度、减少误报。瞬时流量的采样周期最好是每秒10次，累计流量一般每分钟采集一次即可。输油流量计有很多种，这里推荐两种：容积式流量计和质量流量计。最常用的是容积式流量计，如腰轮流量计、刮板流量计，其次是质量流量计。4.3强调“人机协作”的重要性我们提出“人机协作”的概念，即提倡有专职人员监控分析数据。由于目前泄漏监测系统都是基于监测工艺参数分析判断出泄漏发生的，数据采集的误差不可避免，希望靠电脑软件完全自动报警是不现实的，也是不必要的。软件的智能分析永远跟人脑之间存在差距，软件自动报警的灵敏度设置跟灵敏度之间也存在矛盾。因此，应该由系统采集数据，系统自动报警灵敏度设置尽量高一些，提醒监控人员进行分析，从而会大大提高灵敏度，提高运行效果。同时，生产调度人员信息互通，便于指挥协调生产。4.1检漏系统应该独立于SCADA系统鉴于检漏系统对于保障管道正常安全运行的重要性，以及在仪表选型等方面各有侧重，检漏系统应该独立于SCADA系统，压力传感器、控制器、电源等都应单独设计，温度传感器可与SCADA系统并采，用模拟量“一分二”隔离模块（如上海工业自动化仪表研究所生产的隔离式安全栅EX8035），流量计发讯器则可使用数字量“一分二”隔离模块EX3053。参考文献1王海生,王桂增,输油管线实时泄漏检测系统,油气储运,2001年12月2输油管道检漏系统研究报告胜利油田油气集输总厂2002.63常贵宁张炯输油管道检漏系统设计，石油规划设计，2008.1作者简介：常贵宁1990年毕业于西南石油学院储运专业，现为胜利油田油气集输总厂科技信息中心任副主任。[e-mail]