LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统输油管网的应用
详细内容
一、概述
原油输送管道是油田生产的生命线，近些年来不法分子受利益驱动，在输油管道频繁打孔盗取原油；另一方面随着输油管道使用年限的增加，埋地管道受其周围环境、介质等诸多因素的影响，出现了管道焊缝开裂及腐蚀穿孔等现象，造成管道内原油外漏。不但严重干扰了油田生产的正常运行，给国家造成了巨大的损失，同时也给周围生态环境造成较严重的污染。单凭借工作人员的人力巡线，很难及时发现泄漏情况，而且随着盗油不法分子作案的手段越来越隐蔽，巡线人员很难找到栽阀位置。若能够依靠有效的科技手段及时报警并准确判断泄漏位置，就能最大限度地减少损失，并给不法分子以强有力的打击，其挽回的损失是巨大的！为此，我公司结合国内、外的先进技术和现代通讯技术研制开发了LD-SAKER系列输油管道泄漏监测报警定位系统。该系统集泄漏监测和生产管理于一体，不但对所监测管道的泄漏等异常情况进行提示报警及定位，而且记录监测管道的日常运行情况，及时有效的给出管道两端的压力、流量、温度等数据，为输油提供参考，便于管理部门的生产管理。几年来，经过全国几大油田的现场实际应用，实践证明了该系统的社会价值和经济价值。
在我国石油工业迅速发展的今天，随着生产的需要，输油管道也由最初的点对点发展成输油管网，其输油管道距离较长，环境错综复杂。面对这一复杂情况，公司投入大量人力物力积极研发、反复试验，不断对系统的软硬件进行升级与完善，最终成功解决了大型输油管网的实时在线泄漏监测、报警定位的难题。
二、系统工作原理
LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统以负压波法为基本方法，结合质量平衡对比等方法，利用管道瞬态模型，采用流量报警、压力定位，以及流量＋压力综合分析报警、定位（根据现场实际情况确定报警、定位的分析方式）。
当管道发生泄漏时，由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内突然形成负压波动。此负压波从泄漏点向管道上、下端传播，并以指数率衰减，逐渐归于平静，这种压力波动和正常压力波动的态势绝然不同，具有比较陡峭的前沿。两端的高敏压力变送器接收到该波信号并被采集系统采录。系统将结合压力和流量的变化特征，进行判断泄漏是否发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上、下端的时间差和管道内压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服管道噪声等因素的干扰，采用小波变换和相关分析负压波的传播规律和管道内的噪声、水击波等变换特点，并结合管道管壁的弹性和液体的物理参数、物理特性进行分析、处理、计算。对于一般输送原油的钢质管道而言，负压波传播速度约为1.0-1.2km /s。该项技术的分析方法对于突发性泄漏比较敏感，适合监视因人为引起的泄漏，但是对于缓慢的腐蚀渗漏不十分敏感。
该系统根据压力波响应的时间差、管道长度、压力传播速度，建立基本的数学理论模型。系统又根据因管道物理参数、被输介质的理化性质以及温度衰减等因素对压力波的传递速度造成的衰减变化，进行了必要的补偿和修正。由公式即可计算出相应泄漏位置。
系统根据负压波法和质量平衡等方法的检测原理，采用模糊算法和逻辑判断方法，不但可以对输油管道所发生的泄漏等异常事故准确报警、定位，同时可以计算出泄漏量。
三、系统构成
输油管道泄漏监测报警定位系统主要有数据采集系统、数据通讯系统、中央分析处理系统三大部分组成。
1、数据采集系统
安装在首、末站的壁挂式采集系统，对首、末两站的压力、流量进行高速采集，并进行预处理、压缩、打包，由通讯系统发送到中央处理系统进行分析、处理。
2、数据通讯系统（有线、无线、网络通讯）
将数据采集系统预处理后得数据迅速、准确、高速的传送到中央分析、处理系统。
3、中央分析处理系统
对接收到的首、末站信息进行分析、计算、处理，确定泄漏时间、位置和泄漏量，并在90秒内发出声、光报警提示。系统界面友好，实时显示所监测管段的压力、流量曲线和数据。
4、系统软件工作流程（见下图）
四、系统在部分管网的应用情况
1、大庆采油八厂、榆树林油田（采油十一厂）升一联-升2站-升22站-宋一联 输油管道泄漏监测报警定位系统
升一联-升2站-升22站-宋一联输油管网走向示意图
升一联-升2站—升22站-宋一联输油管网为ф279×6mm镙纹焊接的大型输油管网，该管网以升一联-宋一联输油管线为主管线，途中升2站与升22站两站来油分别在不同点汇入主管线，同时输往宋一联。（如图示）
系统结构示意图
2007年底安装LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统，并且正式投产运行。该管线自安装该系统以来监测到大大小小泄漏三十余次，无一漏报，且定位准确，成功抓获盗油团伙，缴获盗油车辆及工具。
2008年9月19日该管线发生泄漏，系统记录显示：20时19分24秒泄漏开始，1分后LD-SAKER管道泄漏监测系统发出报警，报警原因为瞬时输差超限，至21时50分29秒泄漏结束。该次泄漏历时1小时31分15秒，泄漏平均速度约为4.7m3/h，总泄漏量约为7.15 m3，定位在距升一联14.78公里处，由于报警及时，工作人员迅速出击，漏失原油全部缴回。以下为相关图片信息：
2008年9月19日升宋线20时19分24秒泄漏时的报警曲线图
2008年9月19日升宋线20时19分24秒泄漏时的定位图（图中红色小圈是泄漏点）
2、大庆采油六厂喇三一联合站-喇560联合站-喇II-1联-喇二联-喇一联输油管网LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统详细情况：
采油六厂喇三一联合站、喇560联合站、喇II-1联、喇二联、喇一联输油管道规格为ф273×7mm镙纹焊接管道。喇三一联合站原油输往喇560联合站与喇560联合站外输汇合后输出，在阀组间（距喇560联合站5Km，距喇II-1联2.2 Km）与喇II-1联来油汇合后输往喇一联，中途有喇二联来油汇入，汇入点距喇一联6.2Km，进入喇一联后经由汇管进原油稳定站，然后进储油罐经计量后外输。形成四个输出站，一个输入站的输油管网。（如下图所示）
系 统 构 成 示 意 图
LD-SAKER输油管道泄漏监测报警定位系统实现喇三一联、喇560联、喇II-1联、喇二联、喇一联合站五站间集输管道的运行状况24小时不间断监测，并对输油管道发生的异常情况及泄漏事件进行及时、准确的报警和定位。该系统2009年1月底系统进入试运行阶段。经过一个月的调试、运行，2009年2月系统进入正式使用并且通过了采油六厂管理部的验收工作，已正式投入到服务油田的工作中。（如下图系统运行界面）
系 统 实 时 运 行 图
LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统已在油田的输油管网中得到了实际应用，并且取得了良好的成效。该系统智能化的管理模式，为保障油田生产安全作出贡献的同时，又便于工作人员生产管理，为祖国的油田事业保驾护航。