摘 要：介紹了一種利用負壓波在原油輸送管道中的傳播速度來分析判定管道泄漏工況的動態電子監測系統。進一步介紹了電子監測系統的工作原理及現場應用情況。由壓力、流量變化曲線判斷管道泄漏工況，并通過工況點引起的負壓波分別向首站和末站傳播的時間來確定泄漏點位置。
關鍵詞：泄漏監測系統；負壓波傳播速度；原油輸送管線監測
Abstract：The article introduces a kind of dynamic electronic monitoring system, which can analyze and judge the pipe line leaking condition utilize propagation velocity of NPW(negative pressure wave) in crude oil delivery line. Introduces the operating principle and field application condition of the system further. It judges pipe line leaking condition through pressure and flow rate alternate curve, and confirm the leaking point location by transit time that the pressure wave travel from operation point to terminal station.
Keywords：Leaking monitoring system；NPW propagation velocity；Crude oil delivery line
一、前言
原油輸送管線是油田企業的生命線，是凝聚全體工作人員的智慧和汗水的結晶。由于不法份子栽閥及管線運行過程中腐蝕所引起的管線穿孔，造成國家財產流失、油田正常生產秩序遭到破壞、環境受到污染等一系列嚴重問題。以往傳統的原油輸送管線管理以人工巡線、首末站輸差比對監測管線泄漏的方式逐漸顯現出管理上的不足。生產過程中不法份子可在1.5小時以內完成栽閥過程以及面對隨時有可能發生腐蝕穿孔的管線而言，通過輸差比對發現大量泄漏仍需要一段時間，如組織巡線確定漏點，不法份子已然人去樓空，且可能已泄漏大量原油造成巨大經濟損失。LD-SAKER管道泄漏監測報警定位系統正是彌補以往管理上的不足而研發的技術，在全國各大油田應用并取得了良好的應用效果。
二、管道泄漏監測系統現狀
目前，國內外管道監測方法較多，應用原理也不盡相同，市場上泄漏監測系統大致可分為以下幾類。
⑴ 質量分析法
質量分析法是針對管線中的流體質量的變化進行動態監測一個質量平衡系統。質量分析法監測一段管線中全部的流進和流出的質量。當流入流出的質量發生變化后確認管道泄漏。
⑵ 體積分析法
體積分析法是針對管線中流體的體積發生變化進行動態監測的體系。首末站兩端安裝體積式流量計計量流體體積并進行定時比對數據來確定管線泄漏。
⑶ 電磁監測法
電磁監測法是將首站管道加載一個電信號，以巡線人員攜帶監測器進行電磁信號監測來確認管道保溫層、防腐層破損或是管道出現滲漏來確認管道被載閥或泄漏。
⑷ 負壓波分析法
負壓波分析法是針對管道中流體輸送壓力發生變化而確定管道泄漏的方法。
⑸ 綜合分析法
是采用以上一種或幾種方法對管道進行泄漏監測的方法。
三、管道泄漏監測系統各應用方法的工作特點
因監測方法應用原理不同使其在實際生產過程中的漏點監測、定位方法有較大差異。
質量分析法和體積分析法都是針對管道內流體的量來確定管道是否發生泄漏，其缺點是只有管道內的流體發生一定量的泄漏后才能確認管道出現泄漏工況。
電磁監測法在管道測漏應用過程中其屬于非在線實時監測，監測過程需要巡線人員攜帶信號監測器進行監測，其突出的特點是在管道未發生泄漏的情況下可以發現管道載閥位置，確定載閥或穿孔位置較為準確，并進行及時處理，其不足是：
⑴ 需要兩名巡線人員操作監測器沿管線進行檢測。
⑵ 電磁信號與管道的保溫層、防腐層、絕緣層的破損情況以及載閥的現場情況有關，保溫層、防腐層、絕緣層的破損情況越嚴重，電磁信號衰減越迅速，管道測漏的有效距離將縮短。
⑶ 有效檢測距離較短，一般在5km左右，如增加檢測距離需要借助管線陰極保護樁或在管道上增加信號點。
⑷ 電磁監測法屬于非實時監測，其不能實現在線實時管道泄漏監測。
負壓波法是目前管線測漏系統使用較多的方法，其能實現在線實時監控并可以做到準確定位。
四、LD-SAKER管道泄漏監測報警定位系統工作原理
LD-SAKER管道泄漏監測報警定位系統以負壓波法為基本方法，并結合體積平衡對比等方法，利用管道瞬態模型，采用流量報警、壓力定位，以及流量＋壓力綜合分析報警、定位。（根據現場實際情況確定報警、定位的分析方式）。
當管道發生泄漏時，由于管道內外的壓差，使泄漏處的壓力突降，泄漏處周圍的液體由于壓差的存在向泄漏處補充，在管道內突然形成負壓波動。此負壓波從泄漏點向管道上、下端傳播，并以指數率衰減，逐漸歸于平靜，這種壓力波動和正常壓力波動的態勢絕然不同，具有比較陡峭的前沿。兩端的高敏壓力變送器接收到該波信號并被采集系統采錄。系統將結合壓力和流量的變化特征，進行判斷泄漏是否發生，通過測量泄漏時產生的瞬時壓力波到達上、下端的時間差和管道內壓力波的傳播速度計算出泄漏點的位置。為了克服管道噪聲等因素的干擾，采用小波變換和相關分析負壓波的傳播規律和管道內的噪聲、水擊波等變換特點，并結合管道管壁的彈性和液體的物理參數、物理特性進行分析、處理、計算。該項技術的分析方法對于突發性泄漏比較敏感，適合監視因人為引起的泄漏，但是對于緩慢的腐蝕滲漏不十分敏感。
該系統根據壓力波響應的時間差、管道長度、壓力傳播速度，建立基本的數學理論模型。系統又根據因管道物理參數、被輸介質的理化性質以及溫度衰減等因素對壓力波的傳遞速度造成的衰減變化，進行了必要的補償和修正。由公式即可計算出相應泄漏位置。
系統根據負壓波法和體積平衡等方法的檢測原理，采用模糊算法和邏輯判斷方法，不但可以對輸油管道所發生的泄漏等異常事故準確報警、定位，同時可以給出泄漏量。
五、LD-SAKER管道泄漏監測報警定位系統在洲十三聯-宋二聯、肇413站-洲十三聯的應用
中亞石油公司先后在洲十三聯-宋二聯、肇413站-洲十三聯輸油管線安裝負壓波和體積平衡法泄漏監測報警定位系統（LD-SAKER-III），運行狀況良好。自安裝該系統以來監測到大小泄漏三十余次，無一漏報，且定位準確，曾多次抓獲盜油團伙，繳獲盜油車輛、工具及漏失原油。
事例一：2008年5月11日3時45分33秒洲十三聯-宋二聯輸油管線發生泄漏，2008年5月11日3時46分系統報警、定位。系統顯示泄漏數據如下：
首、末站壓力數據：洲十三壓力由2.487下降至2.483MPa（下降幅度0.004MPa）；宋二聯壓力由0.3076MPa下降至0.3034MPa（下降幅度0.0042MPa）；
首、末站流量數據：洲十三流量由41.3m3/h上升至41.5m3/h（上升幅度0.2m3/h）；宋二聯流量由41.3m3/h下降至40.8m3/h（下降幅度0.5m3/h）；輸差約為 -0.7 m3/h。以下為相關圖片信息：
08年5月11日3時45分33秒泄漏時的歷史數據曲線圖（曲線倍數放大后）
從上圖可以看出洲十三壓力（黃線）、宋二聯壓力（白線）均下降，同時洲十三流量（黃線）上升、宋二聯流量（白線）下降，但幅度均很小，圖中為放大數倍后曲線。
08年5月11日州十三聯-宋一聯泄漏定位圖
此次泄漏歷時15個小時52分40秒，泄漏排量約為0.6-0.7m3/h，泄漏總量約為11 m3/h，泄漏位置距洲十三聯6.4Km處。
事例二： 2009年10月5日18時45分肇413站-洲十三聯輸油管線發生泄漏，19時02分泄漏停止。系統顯示 泄漏數據如下：
首、末兩站壓力變化情況：肇413站壓力由0.667下降至0.637MPa（下降幅度0.03MPa）；洲十三聯壓力由0.524MPa下降至0.484MPa（下降幅度0.04MPa）；
首、末兩站流量變化情況：肇413站流量由12.0m3/h上升至13.89 m3/h（上升幅度1.89m3/h）；洲十三流量由12.0m3/h下降為11.12m3/h（下降幅度0.88m3/h）；輸差約為 -2.5 m3/h。以下為相關圖片信息：
肇413-洲十三2009年10月5日18時45分泄漏曲線圖
肇413-洲十三2009年10月5日泄漏系統定位圖
此次泄漏歷時17分鐘，平均泄漏速度約為2.5m3/h，累積泄漏原油總量約為0.708m3/h， 泄漏位置距肇413站7.79km處。
從管線泄漏系統報警，工作人員對報警曲線進行操作定位、到達現場一系列過程，用時17分鐘處理完畢，驅跑盜油分子，成功繳獲盜油工具，將泄漏造成的損失降到最低。
六 、系統功能
1、 多種方法相互結合的監測判斷方法，保證系統的高度可靠；
2、 全天24小時實時在線監測，管線各站數據實時傳送同步顯示，通過數據、曲線方式表現，可直觀了解管道內液體輸送運行情況；
3、 管線內液體輸送運行發生異常60秒內發出聲光報警提示；
4、 通訊方式靈活，據現場情況選擇（有線、無線、網絡）；
5、 報警、操作記錄永久保存，可隨時查詢，便于管理；
6、 系統界面友好、操作簡單，便于現場人員應用；
7、 系統具備遠程查詢功能，可異地查詢數據記錄及調整系統。
七、 結語
綜上，原油管道監測泄漏系統能夠急時的反饋泄漏信息，實現生產過程的實時監控，有力的保證了原油外輸管道的安全運行，并可以普遍應用于液相流管路泄漏監控。
參考文獻
[1] 輸油管道設計與管理 楊莜蘅,張國忠.干線泄漏后的工況變化[J]，2004,12(6):47-49.