长距离输油管道泄漏监测技术研究进展

管道和管网是运输石油最安全高效的方式,泄漏监测是管道完整性管理至关重要的一环,对于实现碳中和、减轻能源负担、保障人民的生命财产安全意义重大。目前输油管道泄漏监测方法繁多且缺乏完整的评价体系,为实现更加实时、准确的输油管道泄漏监测,根据泄漏信号的获取和处理方式不同将输油管道泄漏监测技术分成硬件和软件两种类型,详细论述了各类监测技术的原理、优缺点及最新研究进展。根据各类输油管道泄漏监测方法的技术特点和指标,结合国内外现行技术标准及规范,建立了泄漏监测技术评价指标体系,形成了定性、定量评价表,提出了方法优选流程。总结并预测了未来输油管道泄漏监测软硬件多元融合、数据采集处理高效化、分析诊断智能化、信息系统集成化的发展趋势。（图4,表4,参98）     

东黄输油管道泄漏监测问题分析

介绍了负压波法泄漏监测定位原理,对东黄管道泄漏监测系统无法有效定位问题进行了分析研究,认为系统将管输介质中压力波的传播速度设定为定值是造成在特定条件下系统无法有效定位的主要原因.针对目前东黄管道运行情况,提出了增加取压点、对进站阀进行节流以提高进站压力、改变管路工况以消除管输不满流等改进措施,取得了较好的效果.     

卫星监测技术在输油管道泄漏中的应用

介绍了利用卫星技术监测输油管道泄漏的原理,首先利用红外遥感探测器测量管道上方地表的温度效应,根据遥感成像图中温度场分布差异判断泄满异常,其次在GIS平台上查看泄漏管段的详细信息,最后利用GPS定位技术对管道的泄漏位置准确定位.分析了遥感技术监测管道泄漏的可行性,明确了GIS、GPS技术在管道泄漏监测中的作用,认为3S技术(RS、GPS、GIS)能够用于长输管道的泄漏监测,但在实施过程中存在3个主要问题:数据获取和使用费用高昂,卫星照相机的分辨率有待提高,探测器的有效接收率和测温精度尚需改善.     

塘沽-燕山输油管道泄漏监测系统

针对塘沽—燕山输油管道经常出现非法打孔盗油现象,研制出了一套管道泄漏实时监测系统,该系统采用负压波检测泄漏,性能稳定可靠,可对管道的突发性泄漏做出迅速反应,泄漏定位精度高,易操作,投资费用低,具有很好的应用前景。     

输油管道实时泄漏监测系统的设计与应用

介绍了一种基于SCADA系统的输油管道泄漏监测系统。该系统具有动态泄漏检测能力，通过实时的数据采集、传输和处理，实现在线的泄检测和定位。通过实例介绍了该泄漏监测系统在某油田输油管道上的试验和实际应用。     

用超声波对输油管道进行检漏及定位

介绍了压电陶瓷换能器产生和接收超声波的工作原理，当输入电压的频率为谐振频率时，超声波在介质中产生的驻波最强。若管道中出现泄漏，接收换能器的电压立即发生变化，可以根据这种变化发现泄漏，进而按拟合曲线或方程计算出管道泄漏的位置。     

输油管道泄漏检测技术研究与应用

针对新疆油田王化输油管道的具体情况,研制了一套输油管道泄漏检测系统,该系统是将小波变换、GPS校时等先进技术应用到泄漏检测系统中.基于Visual Basic 6.0,采用负压波检测技术编制了一套泄漏检测软件,实际应用表明,该系统性能稳定可靠,可对管道的突发性泄漏做出迅速反应,泄漏定位精度高,所需硬件设备较少,投资费用低,可满足工程应用要求,有广阔的应用前景.     

输油管道泄漏损失量的评估方法

为了较精确地计算输油管道发生油品泄漏时的损失量,依据渗漏理论及流体力学原理,通过建立油品在土壤中泄漏后的数学模型,确定了浸油土壤边际曲线y=ax2,将其绕y轴旋转360°后,再由定积分旋转体体积公式求得浸油土壤体积.根据测算的含油土壤体积,通过环形分层多点取样采样方法得到单位浸油土壤的密度及含油率,估算油品总泄漏量,进而获得输油管道油品泄漏损失量.该方法干扰因素相对较少,误差率约为3％.(图5,参5)     

输油管道泄漏河流污染影响评价模型及应用

近年输油管道泄漏事故频发,为更好地处置输油管道泄漏事故对河流污染造成的环境影响,预测输油管道泄漏后油品在河流的溢油进程十分关键。基于河流水体环境特点及河流环境溢流特点,比选出合适的基本控制方程及水动力数学模型,同时选择符合河流特征的溢油扩散、漂移及风化模型,模拟溢油运动与归宿;改进了Fay模型、简化了Navy漂移模型,建立了新的河流溢油环境影响评价模型,开发了河流环境影响评价计算软件,并应用于实际河流水体现场,证实了该模型和软件的适用性。     

埋地输油管道泄漏油品扩散模拟

建立了埋地输油管道二维泄漏渗流物理模型和数学模型,采用CFD仿真软件对管道在不同位置发生泄漏时油品的扩散情况进行模拟。结果表明:泄漏初期,管道不同位置发生泄漏,油品在土壤中的渗流面均比较规则;一段时间后,对于管道正上方发生泄漏的情况,油品在土壤中的渗流面近圆形,对于管道正下方和侧面泄漏两种情况,渗流面呈发散状;相对于其他两个泄漏位置,管道正上方发生泄漏,油品在土壤中的渗流范围更广,但3种情况在地面的溢流长度基本相等。该研究结果可为电缆检漏技术用于检测、定位埋地输油管道的泄漏情况和泄漏位置提供理论依据。     

装配型输油管道抢修泄漏量的仿真计算

基于管流瞬变流动理论,建立了一端封闭的自流管道数学模型,对装配型输油管道抢修时泄漏量进行了仿真计算.分析与计算结果表明,抢修过程中油料的泄漏量随抢修管段直径、长度和坡度的增大而增大.     

输油管道多点泄漏地表温度场数值模拟

以多点泄漏埋地输油管道为研究对象,建立土壤多孔介质中油水两相流动传热耦合模型,基于相似理论对管道泄漏计算区域进行缩放。利用CFD软件Fluent6.3模拟埋地输油管道多点泄漏情况下地表温度场的特征以及多个泄漏点之间的相互影响,结果表明:满足一定条件的对流现象A、B具有传热和流动的相似性;泄漏点轴向距离为3m时,泄漏介质之间的相互影响较大,地表温度场的泄漏区域呈不规则椭圆形;多点泄漏情况下地表温度场分布明显,在模拟条件下3h内地表温差达到10K。     

多分支输油管道泄漏定位计算方法

根据负压波法定位原理,以分支管道的交汇点为界将管道分成多个区段,分别计算压力波速,用小波和相关原理进行泄漏定位,提高了定位精度.以放油试验方式对多分支输油管道检漏定位算法进行了验证,结果表明,该计算方法的检测灵敏度和定位误差符合实际运行要求.     

长距离地上输油管道保温层厚度设计

科学设计管道保温层厚度,既能保障原油正常输送,也能做到成本有效控制.建立了长距离地上管道保温层设计的传热有限元模型,考虑了管道及保温层内外膜阻、外部空气对流换热及管道与保温层传热的综合作用.以管道出口温度为目标迭代求解管道保温层的最小厚度,讨论了保温层导热系数、管径和管道流量3个因素对保温层厚度的影响.结果表明,原油内摩擦产生的热量能够小幅提高原油输送温度;保温层导热系数的增加主要影响管道的热传导性能;管径的增加则加强了对流散热而降低了流体内摩擦做功产热,对隔热层设计影响较大;而输送流量增加则减少原油与管壁的传热时间,流速增加也增加了流体内摩擦做功产热,可以有效降低保温层厚度需求.在工程实践中,应综合考量保温层导热系数、管径和管道流量的设计,平衡三者与热传导和热对流之间的关系.     

输油管道泄漏液池的蒸气云扩散模型

分析了输油管道发生泄漏事故后的油品泄漏扩散、液池扩展、液池挥发和蒸气云扩散等过程,讨论了各物理过程的数学模型。针对液池具有长时间连续挥发的特点,选用高斯烟羽模型作为数值模型,给出了面源的蒸气云扩散计算方法。通过计算典型输油管道泄漏后的液池挥发速率和危险性蒸气云扩散范围,分析了温度、风速、大气稳定度对油品泄漏蒸气云的影响。结果表明:在大气对流稳定的静风情况下,汽油等易挥发油品泄漏形成液池后,将挥发产生一个远大于液池范围的爆炸性蒸气云。     

东北输油管网泄漏事故分析

分析了东北输油管网30多年来各类泄漏事故的具体原因,提出了按泄漏事故划分泄漏类型的观点。根据泄漏事故随时间变化的走势曲线,将管道整个服役期分为初生期、前亚稳定期、稳定期、后亚稳定期和衰老期。预计今后十年东北输油管网因腐蚀与外力因素引起的泄漏事故将有较大幅度的上升。     

老工业采油井场输油管道泄漏真假异常识别方法

在生产环境下油管泄漏异常极少发生,并且人为调整泵频率、仪表校准等带来的监测数据曲线突变,即假异常,混淆在真异常中难以被区分,导致传统基于机器学习的泄漏异常识别方法召回率较低,误报率较高。针对该问题,提出一种基于真假异常区分的输油管道泄漏异常识别方法,利用一类支持向量机（One-Class Support Vector Machine,OCSVM）学习输油管道的正常工作模式,并利用该模式筛出管道的疑似异常,即真假异常。通过叠加多源数据的方式增加真假异常曲线形态差异,并利用相似性聚类发现泄漏事件的异常模式。将该方法应用到中国西北某老工业采油井场输油生产环境中进行验证,结果表明：泄漏异常识别召回率为100%,假异常排除率达到83.49%。该方法实现了在复杂生产环境中对输油管道泄漏异常事件的实时、高效监测,并为机器学习方法应用于生产环境提供了实践思路。（图8,表4,参28）     

陆上输油管道溢油扩散规律及泄漏后果研究进展

输油管道一旦泄漏不但会造成直接经济损失,而且将对周围环境、沿线居民带来不利影响,掌握泄漏油品在周围环境中的渗流、地表扩散以及蒸发情况,对于开展管道应急处理和泄漏后果评价至关重要。结合陆上输油管道泄漏事故特点,从事故条件下的泄漏量、泄漏油品的流动扩散规律以及泄漏后果等方面入手,对成品油管道泄漏油品研究成果进行了归纳总结,同时为进一步研究泄漏油品在周围环境的扩散过程,预估泄漏后果并制定合理的应急处理方案提出了建议。     

泄漏监测系统应用中的认识误区

泄漏监测系统在长输管道上的应用日趋普遍,但是管道运营单位对泄漏监测系统性能在认识上存在误区。这些误区一方面妨碍了运行人员有效利用泄漏监测系统来辅助分析工况变化,另一方面也使运营单位无法合理地评价泄漏监测系统的性能,无法有效分辨不同泄漏监测系统之间的优劣,严重削弱了管道运营单位的实际泄漏监测能力。总结了输油管道泄漏监测系统应用过程中常见的认识误区,并逐一进行纠正;分析了错误认识产生的原因,从用户角度给出了提高泄漏监测系统性能的具体措施。结果表明:这些措施有助于管道运营单位纠正对于泄漏监测系统的错误认识,制订适合的检测、评价及管理办法,从而有效提升泄漏监测能力。     

津京输油管道投产运行及技术分析

介绍了津京输油管道的概况和投产过程,对管道的运行状况进行了水力分析,找出了管道摩阻损失过大的原因.为了确保津京输油管道的经济安全运行,提出了适合目前运行方式的清管方案.