油气管道泄漏检测技术综述摘要：石油是维持我国经济高速发展的战略性资源，石油管道则是是保障能源供给、关系国计民生的基础性设施。

管道运输具有平稳连续，安全性好，运输量大，质量易保证，物料损失小以及占地少，运赞低等特点，已经成为石油运输的首选方式,但是随着管道的广泛应用、运行时间的延长,由于各种原因导致的管道泄漏也逐渐增多，不仅造成资源的浪费和环境污染,而且有火灾爆炸的危险，对周围居民的生产生活带来较大的威胁。

因此，建立管道泄漏检测系统,及时准确地报告事故的范围和程度,可以最大限度地减少经济损失和环境污染，防止事故的发生。

本文主要总结国内外近几十年来发展起来的管道泄漏检测和定位的主要方法,原理及优缺点。

关键词：管道泄漏事故检测定位原理正文：1、事故案例（1）、事故经过2008年3月14日凌晨3时30分左右， 4名协勤人员在回兴镇兴科一路巡逻时，发现郑伟集资楼17# “小精点发廊”门市附近有较浓的天然气异味，在隔壁经营夜宵店的王祥金，就去敲门告知该户可能有天然气泄漏，当该门市人员开灯时随即发生爆炸。

（2）、事故原因直接原因临街PE（d110）燃气管线被拉裂，导致天然气泄漏，泄漏天然气通过地下疏松回填土层窜入室内，形成爆炸性混合气体，遇开关电器产生的火花引起爆炸。

间接原因A、管线回填未对地基进行处理或采取防沉降措施，回填土层在雨水的浸润作用下产生沉降。

B、管线在外部载荷应力叠加作用下，对管线热熔焊缝产生一定影响，导致管线拉裂。

C、对管线走向不明，巡管不到位。

泄漏是输油管道运行的主要故障。

目前，国内外出现多种输油管线泄漏检测及定位方法，其中包括：生物方法、硬件方法和软件方法。

本文主要介绍硬件方法和软件方法，生物方法不予赘述。

其中，基于硬件的检测方法，如人工巡线、电缆检测法、声发射技术等；基于软件的检测方法，如负压波法、压力梯度法等。

2、基于硬件的管道泄露检测技术（1）、人工巡检法人工巡检法是利用人工对管道沿线进行巡查，通过看、闻的方式查看管道沿线是否有动土的痕迹、污油存在。

人工巡线在国外石油公司也广为应用，我国通常是雇佣农民巡线员沿管道来回巡查，虽与发达国家有较大差距，但针对我国国情来说，也是切合实际的。

这种方法比较简单，对较大的泄露识别准确率较高，但这种方法与巡线人的责任心、经验有很大关系，而且这种方法无法实现海底管道的泄露检测，对诸如沙漠、沼泽等环境中的管道实施检测的难度也比较大，无法做到实时监测。

（2）、电缆检测法电缆检测法是通过在管道沿线铺设一种特殊的电缆来检测的方法。

这种电缆具备与管道输送介质发生化学或物理反应的能力。

当发生泄漏时，内部的流体介质与电缆发生物理、化学反应，导致电缆的某些传导特性发生改变。

一种检漏电缆系统法是采用附有易被碳氢化合物溶解的绝缘材料的两芯电缆沿管线埋设。

这种电缆与渗漏油接触就会发生电缆间的阻抗变化。

在管道一端通过对阻抗分布参数测量处理确定管道状态及渗漏位置。

另一种检漏电缆系统法是用非透水性但有透油性的材料制成的同轴电缆，沿管道铺设，从电缆一端发射脉冲，脉冲碰到被油浸透的电缆处会反射脉冲，通过检测反射脉冲信号，可检测管道泄漏位置。

这种方法的优点是不需在管道上配设任何地面检测设备，不需要过多的检测员，就能快速而准确地检测出管道的微小渗漏及渗漏位置。

常规的泄漏检测系统缺乏令人满意的灵敏度，但该系统不受运行瞬态的影响，所以系统灵敏度很高。

电缆检测法通过检测电缆传导性的改变进行泄漏判断，由于检测泄漏的电缆不能够重复使用，因此此种方法应用较少。

（3）示踪剂检漏法放射性示踪剂检测是将放射性示踪剂(如碘131) 加到管道内, 随输送介质一起流动, 遇到管道的泄漏处, 放射性示踪剂便会从泄漏处漏到管道外面, 并附着于泥土中。

示踪剂检漏仪放于管道内部, 在输送介质的推动下行走。

行走过程中, 指向管壁的多个传感器可在3600 范围内随时对管壁进行监测。

经过泄漏处时, 示踪剂检漏仪便可感受到泄漏到管外的示踪剂的放射性, 并记录下来。

根据记录, 可确定管道的泄漏部位。

这种方法对微量泄漏检测的灵敏度很高。

该方法优点是灵敏度高, 可监测到百万分之一数量级, 甚至十亿分之一数量级,但是由于放射性示踪剂对人身安全和生态环境的影响,因此如何选择化学和生物稳定性好、分析操作简单、灵敏度高、无毒、应用环境安全等特点的示踪剂, 进行示踪监测是亟待解决的问题。

（4）分布式光纤检漏法分布式光纤检漏法是利用光纤作为传感器来检测管道沿途的振动信号，当传感光缆周围有人员活动或机械操作等事件时，事件产生的振动信号会引起光缆发生应变，导致光缆中光的相位以及偏振态发生变化，系统对检测到的变化进行识别和报警。

分布式光纤检漏法不仅可以检测出管道发生泄漏的情况，而且可以对管道沿线所发生的危害管道事件进行预警。

但这种方法灵敏度过高，难以排除干扰，因此应用较少。

（5）温度测试法该方法是通过测试紧邻管道的环境温度的变化来进行泄漏检测和定位。

基于此原理的红外温度记录仪已经成功的应用在热水管道的检漏中。

另外，传感技术的进步使得温度曲线在实际测试中变得方便实用，尤其是温度感应电缆和光纤电缆的使用，大大改进了数据的可靠性。

温度测试法的局限性则表现在：传感器需要直接接触管道进行安装和测量；在传感器安装和复原的时候，易对管道造成损坏；存在管壁温度与管道水温没有直接关系的可能性；长时间地读取数据(一般24h以上)时，测温仪器极易损坏；设备费用高。

2、基于软件的管道泄露检测技术基于软件的检测方法是指根据计算机数据采集系统（如SCADA 系统）实时采集管道的流量、压力．温度及其他数据，利用流量或压力的变化、物料或动量平衡、系统动态模型、压力梯度等原理，通过计算对泄漏进行检测和定位。

（1）压力梯度下降法在管道正常输送情况下，假定管线的沿程压力分布为一条斜直线，如果发生了泄漏，泄漏点前后的流量会分别变大和变小，相应的管道的沿程压力在泄漏点位置附加的斜率会发生变化，当绘制到坐标图上后，在泄漏点位置处会出现一个折点。

这种发放需要在管路上设置许多压力检测点，这在现场很难以实现，另外，现场情况复杂，沿程压降具有非线性的特性，会影响这种方法的使用效果。

（2）质量、流量平衡法该方法的原理是在一条不泄漏的管道内，当管道正常输送时，管道的上游端出站流量和下游端进站流量应该是相等的。

如果检测到出站流量跟进站流量有较大的流量差，则认为管道发生了泄漏。

但是，由于所测流量取决于流体的各种性质（如温度、压力、密度、年度等）以及流体的状态，使得管道正常工作状态下首末站流量间并不是相等的，而是存在一个差值。

即： Q首-Q末=△Q（t）在正常情况下，首末站流量差值的绝对值的最大值成为流量阈值。

正常情况下，△Q（t）的绝对值是比较小的，当管道发生泄漏时△Q（t）增大。

不考虑杂波干扰的情况下，可以简单的认为，实际监测的首末站流量差小于流量阈值的时候，管道未发生泄漏；实际监测的首末站流量差大于流量阈值时，管道发生泄漏。

质量、流量平衡法的优点是：在管道的压力以及流速变化不大的情况下，也可以检测出泄漏的存在。

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。

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）实时模型法实时模型法要建立管道的实时数学模型，其边界条件由现场的监控和数据采集(SCADA)系统提供。

流体模型经常使用的方程有质量守恒、动量守恒、能量守恒和流体状态方程等。

模型考虑多种变量，如流体速率、温度、压力、比重和黏度等的变化，用来预测管道的状态。

当实际的测量值与模型的计算值之间的差异超过了某一阈值，说明有泄漏存在。

该方法不但定位精确，还可以确定泄漏发生的时间及泄漏量的大小。

实时模型法的检测精度取决于模型和硬件采集系统的精度。

瞬态模拟法的缺点则表现在：建模及计算的工作量都相当大；要求精确地知道输入口和输出口的流量、压力和温度值，以及中间测量点的压力和温度值，测量数据多，而且实际测量总会存在误差和不确定性，造成较高的误报警率；安装费用和维护费用都很高。

（4）负压波捡漏法在管道的内外形成一定的压差，管道内部流体会迅速流出，在泄漏点位置引起压力突降。

泄漏点周围的气体在压差的作用下会向泄漏点流动，形成一个以泄漏点为中心的压力波动，即负压波。

负压波以一定的速度向泄漏点的两端传播，我们利用安装在管道两端的压力传感器就可以检测到压力波动的信号，并根据两端传感器接收到负压波的时间差就可以找到泄漏点的位置，其基本的原理图如下假定ｔａ、ｔｂ为负压波传播到上下游传感器的时间，ａ为负压波在气体中的传播速度，Δｔ为首末端传感器接收到负压波的时间差，Δｔ＝ｔａ－ｔｂ，那么泄露点的定位公式可表达为：Ｘ＝Ｌ＋αΔｔ２由泄露点位置计算式可以看出，要准确的找到泄漏点，关键在于确定负压波到达传感器两端的时间和对负压波传播时间的精确计算现阶段国内用的较多的负压力波法和传统方法相比是一个巨大的进步，它不但解决了定位问题而且也比传统方法误报少得多，从本质上说它是一种声学方法，即利用在管输介质中传播的声波进行检测的方法负压波检漏法是目前研究使用比较多的一种方法，该方法的核心是对不同工况所产生的负压波形进行模式识别。

这种方法对小泄漏的检测能力有限，但由于原理简单，投资少等特点，被国内各个油田所广泛采用。

结论综上所述，各种管道泄漏检测技术都有其优势与缺陷，在现场非常复杂的情况下，单纯的应用一种方法对泄漏进行检测很难达到令人满意的程度，因此多综合运用多种检漏方法实现管道的泄漏检测。

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