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運(yùn)用先進(jìn)監(jiān)控技術(shù)確保油氣管道安全

文檔作者：朱益飛文檔來源：勝利油田孤東采油廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月16日
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運(yùn)用先進(jìn)監(jiān)控技術(shù)確保油氣管道安全
Using Advanced Monitor Technology to Ensure Oil-gas Pipeline。S Safety
l 引言
日前，墨西哥灣原油泄漏事件，
讓全世界為之震驚。墨西哥灣“深水
地平線”石油平臺(tái)的爆炸泄漏情況現(xiàn)
在還未得到完全遏制，墨西哥灣浮油
面積一天內(nèi)擴(kuò)大至少兩倍，油井每日
可能泄露1 5萬桶原油， 原油泄漏的
速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國政府最初的預(yù)期，
造成的災(zāi)情比當(dāng)初預(yù)計(jì)的要嚴(yán)重得
多， 而且，漏出的原油成分水溶性
高，與海水融為一體，難以燃燒和清
理，處理油污或須時(shí)5年，此次石油
泄漏事件已經(jīng)演變成了美國歷史上最
嚴(yán)重的石油污染事件。石油公司預(yù)測
災(zāi)難造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)140億美元，
《PLc&amp;amp;FA
勝利油田孤東采油廠朱益飛
Zhu Yifei
摘 要： 文章結(jié)合實(shí)際，介紹了我國油氣管道安全現(xiàn)狀，提出了解決油氣管道事故頻發(fā)應(yīng)
采取立法保護(hù)、監(jiān)控保護(hù)和人防保護(hù)等三種主要辦法，并著重介紹國內(nèi)石油石化行業(yè)應(yīng)用的4
種油氣管道泄漏自動(dòng)檢測技術(shù)。實(shí)踐證明，作為高技術(shù)高風(fēng)險(xiǎn)的石油石化行業(yè)， 自動(dòng)化產(chǎn)品將
在石油化工企業(yè)安全生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。
關(guān)鍵詞：油氣管道泄漏 安全 自動(dòng) 監(jiān)控
Abstract：This paper introduces our country’s oil-gas pipeline’s safety actuality and puts
forword three chief ways to resolve oil-gas pipeline’s frequently accidents．they are：legislation
protectionj~monitor protection and people protection．Also it introduces basically
fou r automation automatic su rvey technology of oil-gas pipeline’s leakage in our country
It has been proved that automation products will exertion huge efect in oil and chemical
industry’s safety production
Keywords：Oil·gas pipeline Leakage Safety Automation Monitor
[中圖分類號(hào)]TP29 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B 文章編號(hào)1561—0330(2009)06—0099—03
保險(xiǎn)公司預(yù)測至少造成i 5億元的賠
償，而生態(tài)方面的傷害更是無法估算
的。石油泄漏被稱為海洋環(huán)境的超級(jí)
殺手。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年通過各種途徑泄
人于海洋的石油和石油產(chǎn)品約占世界
石；Eh總產(chǎn)量的0．5％ ，其中以油輪遇
難造成的污染最為突出。美國這次石
油鉆井平臺(tái)上發(fā)生的原油泄漏可以算
得上美國歷史上的最大生態(tài)災(zāi)難，而
且主要由人為因素造成。由此引發(fā)出
一個(gè)重要的話題：石油作為國家的一
種重要化石能源，石油石化行業(yè)— —
如此重要并關(guān)平國計(jì)民生的行業(yè)，如
何運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，有效避免管
道泄漏事件的發(fā)生，確保油氣管道安
全運(yùn)行成為一項(xiàng)重要的研究課題。
2 我國油氣管道安全現(xiàn)狀
伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速騰飛和
石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展， 目前中國油氣
骨干管道里程已突破7萬公里。管道
運(yùn)輸己成為繼公路、鐵路、水運(yùn)和航
空之后第5大交通運(yùn)輸方式， 目前承
擔(dān)著我國70％的原油和99％的天然氣
的運(yùn)輸任務(wù)。~J2020年全國油氣管網(wǎng)
里程將達(dá)到20萬公里，基本實(shí)現(xiàn)全國
骨干線聯(lián)網(wǎng)。管道輸送具有占地少、
損耗少、成本低、輸量大、快捷方便
等優(yōu)點(diǎn)，但也有管線長、跨區(qū)域多、
沿途地質(zhì)狀況和自然環(huán)境復(fù)雜多變，
對(duì)管材質(zhì)量、施工質(zhì)量、監(jiān)控水平、
安全保障性要求高等特點(diǎn)。
油氣管道長期服役后，有可能會(huì)
因外部千擾、腐蝕、管材和施工質(zhì)量
等原因發(fā)生失效事故，導(dǎo)致火災(zāi)、爆
炸、中毒事件的發(fā)生，造成重大經(jīng)濟(jì)
損失、人員傷亡和環(huán)境污染。尤其
是，當(dāng)前我國不少管線已運(yùn)行多年。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在用管道中有約60％服役時(shí)
間超過20年，東部管網(wǎng)服役運(yùn)行已30
多年。
與發(fā)達(dá)國家相比，我國油氣管道
安全性依然有一定的差距。有數(shù)據(jù)顯
示，我國油氣管道事故率平均為3次／
1000千米·年，遠(yuǎn)高于美國的0．5次／
1000千米·年和歐洲的0．25次／1000千
米·年。據(jù)統(tǒng)計(jì)，造成我國油氣管道
事故的主要原因是人為因素導(dǎo)致的意
外事故和惡意的打孔盜油(氣)，高達(dá)
40％ ，隨后依次是管道腐蝕、管材質(zhì)
量、施工質(zhì)量和突發(fā)性自然災(zāi)害。
2o02—2009年間，中國石化共遭受
油氣管道打孔盜油1 9804次，累計(jì)泄
漏油4．7萬噸： 油田發(fā)生開井盜油
12167次，累計(jì)泄漏油2．1萬噸，造成
可計(jì)經(jīng)濟(jì)損失5．3億元，間接經(jīng)濟(jì)損失
難以計(jì)算。這不但導(dǎo)致管道長時(shí)間停
輸或凝管報(bào)廢，上游關(guān)井停產(chǎn)，下游
煉廠減產(chǎn)以及成品油、天然氣供應(yīng)中
斷，而且還會(huì)因外泄造成環(huán)境災(zāi)難。
今年一季度，中國石化輸油氣管道累
計(jì)發(fā)生打孔盜油案件96起、油田開并
放油1 09起，可計(jì)經(jīng)濟(jì)損失540萬元。
由于相關(guān)法規(guī)政策不健全、不完善，
清除違章占?jí)?、查處涉油非法廠點(diǎn)、
調(diào)處涉油矛盾糾紛等工作還存在性質(zhì)
認(rèn)定難、責(zé)任厘清難，協(xié)調(diào)解決不順
利等問題。部分油區(qū)社會(huì)環(huán)境復(fù)雜，
涉油犯罪案件依然多發(fā)，嚴(yán)重的威脅
著油氣管道的安全運(yùn)行。
今年3月15日，一處長期占?jí)荷?
東東營至黃島復(fù)線原油管道的垃圾場
突然失火，大火持續(xù)燃燒30多個(gè)小
時(shí)，致使東黃復(fù)線停輸半個(gè)月，齊魯
石化原油供應(yīng)被迫中斷。5,92日，東
黃復(fù)線再次受損，原油管道復(fù)線因受
損破裂，噴出數(shù)十米高的油柱，泄漏
原油240噸。經(jīng)初步調(diào)查，事故原因
是地方違章施工造成的。當(dāng)日17時(shí)30
分，一名在現(xiàn)場附近施工的挖掘機(jī)司
機(jī)為填埋建筑垃圾，擅自在管道上方
開挖，致使管道破裂。4月13日，孤
島至東營的天然氣管道，因村民挖魚
塘挖出5段暴露管道，總長達(dá)250米。
所管企業(yè)為保護(hù)輸氣管道，在魚塘中
建起14個(gè)支墩，對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)。而
在5個(gè)月前，“蘭州一鄭州一長沙(蘭鄭
長)成品油管道”渭南支線也同樣因?yàn)?
第三方破壞發(fā)生了管道泄漏事故，并
進(jìn)而演變成一起跨省污染事件。
此外， 目前， 我國正在加快中
俄、中亞、中緬和海上的四大能源通
道建設(shè)，都涉及到跨國管道。比如中
亞管道，從土庫曼經(jīng)烏孜別克、哈薩
克，經(jīng)霍爾果斯山口進(jìn)入中國，然后
直達(dá)深圳和香港，其間還有到上海、
到南寧等八個(gè)支線。而從俄羅斯斯科
沃羅季諾至中國漠河的中俄石油管道
將干2010年完工，并將在未來20年內(nèi)
將向中國輸出共3億噸石油。此類跨國
管道，不僅要提防一般意義上的“人
禍”，更要警惕恐怖主義分子破壞。
3 解決辦法
由于傳統(tǒng)的海運(yùn)方式正面臨越來
越復(fù)雜的傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)安全威脅，因
此當(dāng)前國家正在構(gòu)建的能源安全體系
中，陸地管道運(yùn)輸?shù)淖饔糜l(fā)顯得重
要。如何保障動(dòng)輒穿越幾千公里，綿
延中國大地的油氣管道的安全，已成
為越來越突出的問題。
3．1立法保護(hù)
目前，我國輸油氣道保護(hù)方面的
專門法律法規(guī)比較少，層次較低，體
例不夠清晰。~Q2OO1年8月2日國務(wù)院
修訂了《石油天然氣管道保護(hù)條
例》，但隨著經(jīng)濟(jì)和管道建設(shè)的發(fā)
展，其層級(jí)較低，不夠細(xì)化?？刹僮?
性不強(qiáng)，落后于實(shí)際，某些關(guān)鍵術(shù)語
界定不明確等缺陷也逐漸暴露出來。
又如，《土地管理法》等有關(guān)法律與
《物權(quán)法》對(duì)建設(shè)用地權(quán)屬和利用的
規(guī)定不夠一致，在確定問題性質(zhì)，分
清問題責(zé)任時(shí)不便界定和操作，在實(shí)
際工作中給清除管道違章占?jí)旱裙ぷ?
帶來困難。欣喜的是，從2002年就開
始醞釀制定的《油氣管道安全法》已
經(jīng)有了新進(jìn)展一一去年l0月底，《石
油天然氣管道保護(hù)法草案》正式由全
國人大審議。這也標(biāo)志著，油氣管道
立法被提上議事日程。讓我們盼望
《石油天然氣管道保護(hù)法》早日頒
發(fā)，為油氣管道安全護(hù)航。
3．2監(jiān)控保護(hù)
大力發(fā)展引進(jìn)泄漏自動(dòng)檢測技
術(shù)，使得自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)能在最短
的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)異常情況。現(xiàn)有自動(dòng)化
監(jiān)控技術(shù)基本可以定位管道泄漏位
置，其中采用的手法包括石油天然氣
管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)以及在管線周邊安
裝光纖系統(tǒng)等方式。不僅如此，國內(nèi)
企業(yè)在管道安全方面的～ 項(xiàng)重點(diǎn)工作
就是發(fā)展“完整性分析管理系統(tǒng)”。
這套系統(tǒng)就是每年對(duì)已建成管道的安
全隱患進(jìn)行分析。通過識(shí)別和評(píng)價(jià)石
油天然氣管道運(yùn)營管理中存在的風(fēng)險(xiǎn)
因素，制訂相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策，不
斷改善不利影響因素，從而將管道運(yùn)
營風(fēng)險(xiǎn)控制在合理、可接受的范圍。
3．3人防保護(hù)
為保障管線安全，中石油、中石
化等企業(yè)也想盡了辦法，每年投入大
量的人力物力，防范、檢控第三方破
壞的發(fā)生。管道管理企業(yè)通過建立專
業(yè)的管理巡邏隊(duì)伍加強(qiáng)沿線巡邏，以
及與通過與當(dāng)?shù)毓蚕到y(tǒng)合作，另一
方面還雇用了不少管道經(jīng)過地的當(dāng)?shù)?
居民，以加大巡邏看護(hù)的力度來保障
管道的安全運(yùn)行。
4 油氣管道泄漏檢測技術(shù) 這一特點(diǎn)進(jìn)行微弱正弦信號(hào)的檢測．進(jìn) 度快，定位精度較高，而成為當(dāng)今管
目前內(nèi)石油石化行業(yè)應(yīng)用的油氣 而利用混沌振子陣列的方法檢測大頻率 道監(jiān)測領(lǐng)域里比較熱門的研究課題之
管道泄漏自動(dòng)檢測技術(shù)主要有：基于 范圍的微弱信號(hào)，同時(shí)用鎖相的辦法確 一。它采用優(yōu)選壓力傳感器，利用負(fù)
SCADA系統(tǒng)的原油管道泄漏檢測關(guān)鍵 定出信號(hào)的幅值和相位。采用以高速實(shí) 壓波原理并采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。
技術(shù)、基于混沌理論的超聲波輸油管 時(shí)采集和存儲(chǔ)為主要技術(shù)的實(shí)時(shí)檢測系 該監(jiān)測系統(tǒng)適用于原油集輸管線及原
道泄漏檢測技術(shù)、基于動(dòng)態(tài)質(zhì)量平衡 統(tǒng)，它是一種基于混沌的時(shí)差式超聲波 油長輸管線，無漏報(bào)，誤報(bào)率低，定
的管道泄漏檢測技術(shù)和基于模式識(shí)別 流量計(jì)的工作原理的輸油管道泄漏檢測 位精度達(dá)到了±200米， 實(shí)時(shí)監(jiān)測原
的負(fù)壓波法管道泄漏檢測技術(shù)等四種 方法和管道運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)。它既能實(shí) 油管道的運(yùn)行狀態(tài)，遇有大干管道輸
檢測技術(shù)?，F(xiàn)分別作簡要介紹以下： 時(shí)監(jiān)測管道輸送實(shí)時(shí)流量，又能實(shí)時(shí) 送量的1％泄漏時(shí)，能夠在短時(shí)間內(nèi)聲
4．1基于SCADA系統(tǒng)的原油管道 監(jiān)測管道泄漏情況，遇有管道發(fā)生泄 光報(bào)警，給出泄漏位置及估計(jì)泄漏程
泄漏檢測關(guān)鍵技術(shù) 漏事故，即刻發(fā)生泄漏事故報(bào)警和計(jì) 度。目前勝利油田油氣管道泄漏檢測
該技術(shù)在保證原SCADA系統(tǒng)運(yùn)行 算出泄漏地點(diǎn)。 技術(shù)普遍采用該項(xiàng)技術(shù)。
正常的情況下，解決7SCADA系統(tǒng)和4．3基于動(dòng)態(tài)質(zhì)量平衡的管道泄漏
管道泄漏自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)這二個(gè)系統(tǒng)的接 檢測技術(shù) 5 結(jié)束語
口問題，提供能滿足管道泄漏檢測和定 該技術(shù)是基于質(zhì)量平衡原理設(shè)計(jì) 油氣管道是我國能源大動(dòng)脈，輸油
位系統(tǒng)技術(shù)要求的所需參數(shù)，它采用有 了管道實(shí)時(shí)泄漏檢測系統(tǒng)，通過建立 氣管道安全保護(hù)工作事關(guān)國家能源安
效的信號(hào)預(yù)處理措施，提高了所需信號(hào) 管道系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量平衡關(guān)系，并在 全，事關(guān)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不容松懈。能
質(zhì)量和系統(tǒng)捕捉壓力波微小變化的能 此基礎(chǔ)上進(jìn)行泄漏檢測，提高了泄漏 源動(dòng)脈在呼喚法律保護(hù)的同時(shí)，加強(qiáng)油
力。它主要有七個(gè)模塊組成，即數(shù)據(jù)通 檢測系統(tǒng)的靈敏度、降低了泄漏檢測 氣管道泄漏檢測技術(shù)研究與應(yīng)用，綜合
信模塊、泄漏判斷及報(bào)警模塊、泄漏定 中的誤報(bào)警率。為了準(zhǔn)確計(jì)算管道內(nèi) 運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)，充分發(fā)揮自
位模塊、歷史數(shù)據(jù)分析模塊、信息存檔 的質(zhì)量平衡關(guān)系，通過求解流體一維 動(dòng)監(jiān)控技術(shù)優(yōu)勢，有效預(yù)防油氣管道泄
模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、程序退出模塊等 瞬變流動(dòng)方程組來計(jì)算管內(nèi)油品存余 漏事故的發(fā)生，確保油氣管道運(yùn)行安
部分，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和準(zhǔn)確性高， 量的方法。在瞬變計(jì)算中，針對(duì)原油 全，將起到越來越重要的作用。實(shí)踐證
泄漏定位準(zhǔn)確，誤報(bào)率低，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系 加熱輸送的特點(diǎn)，考慮了原油在管道 明，作為高技術(shù)高風(fēng)險(xiǎn)的石油石化行
統(tǒng)的融合以達(dá)到資源共享。如國內(nèi)秦京 內(nèi)的溫度分布對(duì)原油物性參數(shù)的影響 業(yè)，自動(dòng)化產(chǎn)品將在石油化工企業(yè)安全
原油管道線采用該技術(shù)。 以及管道內(nèi)油品的溫度瞬變過程，使 生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。
4．2基于混沌理論的超聲波輸油管 得管道瞬變流動(dòng)計(jì)算的更加準(zhǔn)確。
道泄漏檢測技術(shù)4．4基于模式識(shí)別的負(fù)壓波法管道 作者簡介 c
該技術(shù)是基于混沌理論的超聲波微 泄漏檢測技術(shù) 朱益飛(1 967一) 男 高級(jí)工程
弱信號(hào)檢測方法及其在原油管道泄漏檢 該技術(shù)是對(duì)負(fù)壓波信號(hào)進(jìn)行相 師，石油運(yùn)儲(chǔ)工程領(lǐng)域油田技術(shù)質(zhì)量
測方面的應(yīng)用。它根據(jù)超聲波信號(hào)的傳 關(guān)處理實(shí)現(xiàn)管道泄漏檢測與定位的方 監(jiān)督專業(yè)。
播特陛及其聲場的計(jì)算方法，以及利用 法，因無需建立管道的數(shù)學(xué)模型且使
Duffing方程的混沌特性和間歇混沌現(xiàn)象 用設(shè)備少，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測，檢測速 參考文獻(xiàn)(1各)
(上接第58頁)
程序在ES站編輯并下裝到主控制器
中，對(duì)所有0s站的組態(tài)分別下裝到
OS站，若修改程序和畫面只需在ES站
進(jìn)行編輯然后下裝到各OS站和CPu即
可，這樣可以大大提高編程人員的工
作效率。
4 結(jié)束語
經(jīng)過近半年的生產(chǎn)運(yùn)行， 自動(dòng)控
制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，監(jiān)控畫面操作簡
便，報(bào)表打印和故障報(bào)警功能強(qiáng)大，
因其支持熱插拔等先進(jìn)故障處理技
術(shù)，縮短故障處理時(shí)間，PCS7控制系
統(tǒng)為自動(dòng)化應(yīng)用提供一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)
環(huán)境即：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的通
訊、統(tǒng)一的組態(tài)和編程軟件，可以充
分發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠、編
程方便和可現(xiàn)場調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)，提高了
整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為燒結(jié)順利
生產(chǎn)提供了保障。
作者簡介
霍迎科男工程師，冶金自動(dòng)
化工程領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)(略)

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