李㊀静ꎬ周㊀力ꎬ刘㊀仪
(中国石化管道储运有限公司宁波输油处ꎬ浙江宁波㊀
３１５０００)
㊀㊀摘㊀要：利用管道泄漏定位系统指导输油生产ꎬ对异常压降进行科学分析㊁准确判断ꎬ有效避免了大面积漏油现象的发生ꎬ维护了管道的安全运行ꎮ 关键词：管道压力㊀压力异常㊀泄漏定位㊀压力监测
㊀㊀我国的管道运输业是与铁路㊁公路㊁航空㊁水运并驾齐驱的五大运输行业之一ꎬ主要用于石油㊁
天然气㊁液化石油气㊁化工原料等能源输送ꎬ具有一次性投资少㊁运输成本低㊁安全性高㊁利于环保等独特优势ꎬ逐渐成为现代工业和国民经济的运输命脉之一ꎮ
目前ꎬ我国相当一部分输油管线已经逐渐步入老龄期ꎬ由于腐蚀㊁意外损坏或第三方施工破坏等原因ꎬ管线泄漏事故时有发生ꎬ严重影响了正常的生产秩序ꎬ造成巨大的经济损失ꎮ加之站间距较长㊁沿线地理环境复杂ꎬ盗油犯罪团伙一般在夜间作案ꎬ地点隐蔽而且经过伪装掩饰ꎬ常规巡线难以发现ꎬ致使损失扩大并增加了导致危险性事故的可能性ꎮ 中国石化管道储运有限公司新乡输油处所辖中洛线１９９２年投产ꎬ全长２８６ １ｋｍꎬ设计年输量５００ˑ１０４ｔꎬ２００２年实现了混合原油密闭输送ꎬ２００８年实现了输油生产远程控制ꎮ２００６年前后ꎬ管道
遭打孔盗油现象非常严重ꎬ输油生产面临非常严峻的形势ꎮ为了能够实时监测到泄漏事故的发生㊁有效扼制盗油犯罪现象㊁维护管道的正常运行ꎬ新乡输油处联合天津大学共同研发了 中原￣洛阳原油管线泄漏监测及定位系统 ꎬ并利用现有的科技手段ꎬ不断探讨人防㊁技防措施ꎬ历经两次升级改造后ꎬ在中洛线得到广泛应用ꎬ特别是在
２０１６年的 ３ ３０ ６ ２４ 两起盗油案件中起到了关键作用ꎬ有效避免了管道大面积跑油现象发生ꎮ
１㊀负压波法管道泄漏定位原理[１]
管线泄漏监测及定位系统利用负压波原理ꎬ即当管道发生泄漏时ꎬ泄漏点处由于管道内外的压差ꎬ液体迅速流失ꎬ管内流体压力突然下降ꎬ泄漏点两边的液体由于存在压差而向泄漏点补充ꎬ产生的压力波由泄漏处沿管道向上㊁下游传播ꎬ相当于漏点处产生了以一定速度传播的负压波ꎮ设置在泄漏点两端的传感器拾取压力波信号ꎬ并将采集的压力信号发送到中控室进行分析处理ꎬ利
２０１９年第１９卷第１１期管道异常管理㊀㊀
㊀㊀
用负压波通过上下游测量点的时间差以及负压波在管线中的传播速度ꎬ可以确定泄漏位置[１]ꎮ２㊀中原￣洛阳原油管线泄漏监测及定位系统分析与应用
２.１㊀系统构成
该系统分别安装于中洛线濮阳㊁滑县㊁卫辉㊁新乡㊁武陟㊁温县㊁洛阳的７套子站装置和新乡调度中
心装置２个部分ꎮ各子站的装置包括油压㊁油温等变送器㊁站控计算机㊁信号调理器㊁信号采集卡和调制解调器等ꎬ不间断采集原油的压力㊁温度信号ꎬ监视管道的运行状况ꎮ新乡调度中心包括工控机㊁调制解调器㊁调制解调器通讯所需的多串口卡ꎮ系统的中心站和子站之间利用现有的微波系统建立了实时通讯网络ꎬ各子站工控机将数据实时传输到新乡处调度中心计算机ꎬ构成分布式系统ꎮ
２.２㊀系统判断
输油管道泄漏监测系统需要根据采集到的压力信号序列ꎬ实时分析压力信号的变化趋势ꎬ实时监测管道运行状态ꎮ初步判断为事故发生时ꎬ发出预报警信号ꎬ提示工作人员注意ꎮ系统对初步分析发现的故障状况进一步细化分析ꎬ确定故障类型ꎮ在管道泄漏监测的过程中采用了信号自动分段技术ꎮ新乡输油处调度中心计算机综合各站信息判断是否有泄漏发生ꎬ并对漏点定位ꎮ经多年现场实践证明ꎬ该系统反应灵敏㊁误报率较低ꎬ定位误差在５００ｍ左右ꎮ
２.３㊀系统应用
２.３.１㊀泄漏定位
２００８年底ꎬ中洛线实现了输油生产远程集中控制ꎬ为了确保管道安全运行ꎬ对泄漏定位系统进行了升级改造ꎬ实现了站站定位功能ꎮ
正常生产运行中ꎬ值班调度根据异常压力波动第一时间分析原因ꎬ在排除工艺影响的前提下ꎬ第一时间进行泄漏定位ꎬ并严格执行三级巡线制度ꎮ若管线异常压降在０ ０１ＭＰａ以上㊁持续０ ５ｈ不回升ꎬ而且相关泵站巡线没有结果ꎬ且初步判断为跑油时ꎬ应立即向调度长汇报ꎬ请示停输巡线ꎬ并安排抢修队伍待命ꎻ若管线突然压降在０ ２ＭＰａ或以上时ꎬ值班调度可立即进行全线紧急停输㊁泄压操作ꎬ同时通知相关站队巡线㊁抢修队伍待命ꎬ防止大面积跑油事故发生ꎮ
以２００９年为例ꎬ中洛线全年遭打孔破坏１２次ꎬ由处调度定位㊁三天之内在现场到的有４次ꎬ当时没到㊁但有定位记录㊁后来到隐蔽阀门的５次ꎬ占打孔盗油总次数的７５％ꎮ
近几年ꎬ随着反打工作的高压态势不断升级㊁泄漏定位技术的逐渐成熟ꎬ中洛线遭打孔盗油现象明显减少ꎬ但２０１６年３月２４￣２７日ꎬ不法分子在新乡站进站段连续作案ꎬ处值班调度及时定位㊁果断停输ꎬ新乡处积极组织巡线㊁蹲点㊁拉网式排查ꎬ于３月３０日现场抓获盗油车一辆ꎻ ６ ２４ 案件现场抓获３名盗油分子㊁２辆车ꎬ两起盗油案件的快速破获ꎬ避免了更大的经济损失和大面积跑油事故的发生ꎬ泄漏定位系统起到了关键性作用ꎮ２.３.２㊀压降分析
中洛线目前是常温㊁密闭㊁混输中原油和进口油ꎬ正常运行中ꎬ因管道清管㊁调配输比例㊁来油温度变化㊁油品切换及设备启停操作等经常引起全线压力波动ꎬ同时ꎬ也常多次出现不明原因的异常压力波动ꎬ而且持续时间不等㊁没有规律可循ꎮ为了摸清压降原因及变化趋势ꎬ新乡处成立了异常压降分析小组
ꎬ本着 一点一分析 的原则ꎬ组织生产㊁管道㊁安全及各站相关技术人员进行压降图形分析ꎬ对调度初期分析㊁处置措施㊁后期分析㊁排查结果等每个环节进行探讨ꎬ研究制定相应防范措施ꎮ以濮阳为例ꎬ中原油田来油温度变化或设备启停操作时ꎬ都会对濮阳站进㊁出泵压力造成很大影响ꎬ其中ꎬ中原油温度变化对压力造成的影响尤为明显ꎮ每次温度变化引起的压降最高可达
０ ０４ＭＰａꎬ且泄漏定位系统能定出疑似打孔盗油点ꎬ从图形上看ꎬ跟管道被盗油后的图形非常相似ꎮ经多次分析㊁探讨ꎬ并多次与油田沟通ꎬ最终都能排除异常ꎮ
目前ꎬ异常压降分析已经成为新乡输油处调度一项重要日常工作ꎬ如何做好压降分析㊁怎样用最短时间排除管道异常ꎬ也是每一名生产管理者面临的问题ꎮ新乡输油处通过不断加强管道的日常管理和监控㊁加强值班调度分析判断能力㊁完善泄漏定位系统㊁强化管控措施等ꎬ以确保中洛线安全运行ꎮ
２.３.３㊀防范措施
因中洛线打孔盗油现象屡禁不止ꎬ为了减少
小曾 军营民谣李静ꎬ等.管道压力异常情况监测和诊断分析
盗油事件的发生ꎬ新乡输油处坚持企警联防政策ꎬ重新修订管道巡护细则及奖惩办法ꎬ加大泄漏定位管控力度ꎬ本着 宁可错定㊁不可漏定 的原则ꎬ多次调低泄漏定位系统报警点ꎬ经过多次验证ꎬ最终确定压降０ ０１ＭＰａ报警最为合理ꎮ既做到了防患于未然ꎬ又减少了误报率ꎮ
日常工作中ꎬ新乡输油处调度负责泄漏监控㊁异常压降定位㊁数据收集㊁巡线信息跟踪等ꎬ并制定了«处泄漏定位管理办法»及«三级巡检制»ꎮ
２０１３年ꎬ新乡输油处将泄漏定位数据整合到数字化管道平台ꎬ运用ＧＰＳ巡线系统ꎬ结合管道ＧＩＳ坐标数据ꎬ根据事故发生概率评价结果ꎬ设定科学合理的巡检路线和计划ꎬ实现对巡线人员的实时监督管理ꎬ在准确及时定位发现事故点位置的同时ꎬ提高了抢维修反应效率ꎮ２.４㊀异常压力图形分析２.４.１㊀盗油压力图形
２０１５年３月３１日ꎬ中洛线０６ʒ０４压力异常下降０ ０８ＭＰａꎬ定位在濮阳出站２ ００ｋｍ处可能发生泄漏(图１)ꎬ立即组织三级巡线ꎬ没有发现异常ꎻ因当时类似现象多次发生ꎬ且主要压降点集中在濮阳出站段０~３ｋｍꎬ即便利用外管道检测仪器对可疑点进行多次检测也未见异常ꎻ新乡输油处组织召开专题会议分析盗油特点㊁研究解决方案ꎬ
２０１５年４月份对濮阳出站０~５ｋｍ进行重点开挖验证ꎬ５月１４日ꎬ在中洛线濮阳出站１ １ｋｍ处挖出一个盗油阀ꎬ引管２００ｍꎬ无泄漏ꎬ全线停输２ １ｈ对其进行摘除ꎮ现场勘察发现ꎬ盗油阀和
盗油引管均做了防腐处理ꎬ一定程度上影响了管道泄漏定位系统及检测仪器的准确判断
ꎮ
图１㊀泄漏点确定
管道压力异常下降０ ０２ＭＰａꎬ定位在卫辉出站
３９ ８１ｋｍꎬ从图形(图２)上分析为典型的盗油曲线ꎬ新乡处快速反应㊁企警联动ꎬ现场抓获３名盗油分子㊁２辆盗油车
ꎮ
图２㊀图形分析
２.４.２㊀温度影响压力波动图形
２０１４年１０月份前后ꎬ中洛线管道发生压力异
常下降比较频繁ꎬ主要压降点集中在濮阳出站段ꎮ经分析认为ꎬ影响中洛线平稳运行的主要因素除了打孔盗油外ꎬ还有首站来油参数变化ꎬ包括中原油来油温度变化㊁进口油油品切换操作㊁中原油和进口油设备启停操作等ꎮ这些外界因素会导致濮阳出站压力变化明显ꎬ但每次压力变化时ꎬ因为温度变化较慢ꎬ反映到ＳＣＡＤＡ系统趋势图(图３)上ꎬ就会比压力曲线滞后ꎬ一定程度上影响了值班调度初期研判ꎮ
男性同性恋网站２.４.３㊀清管球进站压力波动图形
前些年ꎬ中洛线因打孔盗油等外界因素经常频繁停输ꎬ因此ꎬ在深入研究停输再启动问题的基础上ꎬ坚持定期清蜡对中洛线的安全生产具有很重要的实用意义ꎮ为提高管输能力㊁防止初凝事故的发生ꎬ中洛线多年坚持定期清蜡措施ꎬ即每月
１号和１５号濮阳至洛阳全程清蜡各一次ꎬ并制订了严密的清蜡方案ꎮ管线清蜡后各站压力除濮阳外均
有不同程度的升高ꎬ以新乡站最为明显ꎬ清蜡后压力升高约０ ３ＭＰａꎻ全线运行的输油泵电流普遍上升ꎬ中洛线输量增长１０~２０ｍ３/ｈ左右ꎮ
２.４.４㊀出站管线放油压力波动图形为了排除小流量盗油ꎬ在濮阳出站取样口进
２０１９年第１９卷第１１期管道异常管理㊀㊀
㊀㊀
行放油试验ꎬ压降并不是很明显ꎬ定位存在很大误差ꎮ
２.４.５㊀洛阳倒罐压力波动图形
在正常运行中ꎬ洛阳炼厂倒罐引起的压力波动更是不可避免ꎬ比如２０１６年６月１３日ꎬ炼厂０８ʒ５５倒罐造成中洛线温县￣洛阳段管道压降０ ０８ＭＰａ㊁定位４５ ０３ｋｍ(进站０ ２２ｋｍ)可能发生泄漏ꎬ压力波动曲线与疑似盗油曲线非常相似
ꎮ
图３㊀趋势图
２.５㊀经验总结
根据上述各种压降情况ꎬ总结经验如下ꎮ
ａ)中洛线所输油种比较复杂ꎬ油品物性参差
学习港不齐ꎬ在输送过程中ꎬ因油品流速㊁黏度㊁密度等参
数不同ꎬ会引起波速的变化ꎬ反映到压力曲线上ꎬ
就会造成不同程度的波动ꎮ
ｂ)中原油田来油温度变化或进行设备启停
操作时ꎬ都会对中洛线濮阳首站进㊁出泵压力造成
很大影响ꎬ其中ꎬ中原油温度变化对压力造成的影
响尤为明显ꎮ每次温度变化引起的压降一般在
０ ０１~０ ０３ＭＰａ之间ꎬ压力上升最高可达０ ０４
ＭＰａꎬ且泄漏定位系统能定出疑似打孔盗油点ꎬ从
图形上看ꎬ跟管道被盗油后的图形非常相似ꎮ经
多次分析㊁探讨ꎬ并多次与油田沟通ꎬ最终都能排
除异常ꎮ
ｃ)临濮线进口油停输或倒进罐流程时ꎬ也会
造成中洛线濮阳来油断流㊁进站压力下降ꎬ导致濮
阳站外输泵直接抽罐里存油㊁出站压力瞬间下降ꎮ
此时ꎬ泄漏定位系统也能定出疑似打孔盗油点ꎬ从
图形上看ꎬ很像管道被打孔盗油的趋势图ꎮ经仔细
分析并与聊城调度沟通后ꎬ能够排除外管道异常ꎮ
ｄ)洛阳炼厂倒罐作业引起的压力波动非常明
显ꎬ而且都能定位出可疑泄漏点ꎬ由此判断泄漏定位
系统存在偏差ꎬ但如果不能确认炼厂方面有相关操
作ꎬ新乡输油处必须第一时间采取巡线措施ꎮ
３㊀存在问题和建议
ａ)打孔盗油形势不容小觑ꎮ近几年ꎬ虽然公
司所辖输油管道打孔盗油案件大幅降低ꎬ但还不
能彻底杜绝ꎬ有的盗油分子利用外接管线盗油ꎬ最
长超过２０００ｍꎬ此时的管道工况变化规律相当于
在主管道下游敷设了一条副管后的工况规律ꎮ如
果阀门缓慢打开ꎬ全线所有输油站的进出站压力
都没有明显的压力下降现象ꎬ随着压力波的衰减
对上下站均不会造成任何大的影响ꎬ更不会报警ꎮ
有的不法分子还对盗油阀门进行防腐处理ꎬ这给
李静ꎬ等.管道压力异常情况监测和诊断分析
泄漏定位㊁巡线排查甚至抢修工作都增加了很大
难度ꎮ
ｂ)管道泄漏定位精度有待提高ꎮ近几年ꎬ不法分子改变了以往的盗油模式ꎬ大多数采用从盗油阀上外引管线小流量泄漏进行长期盗油方式ꎮ阀门内漏㊁腐蚀穿孔和小流量盗油引起的管线压降变化不明显ꎬ现有的泄漏定位系统ꎬ通过采集泄漏点前后的压力波变化很难精确定位ꎬ甚至无法进行定位ꎮ如果管线泄
漏不能及时发现和确定泄漏位置ꎬ不能及时进行维护和处理ꎬ很可能会发生大量原油外泄ꎮ
ｃ)鉴于上述原因ꎬ建议在打孔盗油频繁的管段安装超声波流量计ꎬ为现有的泄漏定位系统提供瞬时流量和累计流量信号ꎬ根据瞬时流量的变化ꎬ准确判断管道是否发生泄漏ꎬ提高定位的精确度和准确度ꎮ
ｄ)推广应用管道雷达预警系统ꎮ该系统针对现有报警设备的不足以及不法分子的作案特点ꎬ首次将雷达技术应用到油气管道防护ꎬ突破了管道防护的传统理念和技术ꎬ对预防打孔盗油㊁违章占压㊁第三方破坏等危害管道行为以及推进输油管道站场完整性管理具有重要意义ꎮ[１]㊀杨锦林ꎬ王旭ꎬ赵凯ꎬ等.含硫化氢天然气管道泄漏扩散控制新技术[Ｊ].安全㊁健康和环境ꎬ２０１８ꎬ１８(０７):
４６￣５２.
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