龍媛媛，劉 麗，劉 瑾，譚曉林，楊為剛

（勝利油田技術(shù)檢測中心腐蝕與防護(hù)研究所，山東東營 257000）

0 引言

針對近年來油氣管道盜油、盜氣案件頻發(fā)，但目前缺乏成熟有效的檢測技術(shù)手段的問題，勝利油田技術(shù)檢測中心腐蝕與防護(hù)研究所總結(jié)多年來開展埋地管道不開挖腐蝕檢測的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開展了勝利油田分公司課題 《油田埋地管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)評估與判別技術(shù)研究》。通過兩年的潛心研究與實(shí)踐應(yīng)用，提出了一套綜合利用交流電位梯度檢測技術(shù)、瞬變電磁檢測技術(shù)和金屬磁記憶檢測技術(shù)，通過檢測管道外防腐層破損點(diǎn)、管體壁厚異常以及應(yīng)力集中異常來間接判別埋地管道隱藏盜油點(diǎn)的方法，并舉例說明了該方法在某凈化油長輸管道隱藏盜油點(diǎn)檢測工作中的成功應(yīng)用。

1 檢測技術(shù)與判別原理介紹

1.1 交流電位梯度檢測技術(shù)[1]

利用交流電位梯度檢測技術(shù)檢測管道外防腐層破損點(diǎn)的原理是：當(dāng)埋地金屬管道中接入交變電流信號后，如在管道本體上存在防腐層破損點(diǎn)，該信號電流就會通過防腐層破損點(diǎn)處流入土壤，在土壤介質(zhì)中的等電位線分布是以破損點(diǎn)處為中心的一球狀分布，見圖1。利用RD-PCM管道電流測繪系統(tǒng)配合A字架可以檢測到這種現(xiàn)象。泄漏電流信號到達(dá)地面之后，則以破損點(diǎn)正上方為圓心成平面圓形分布，其周圍的電位分布理論上為等距離等電位，若破損點(diǎn)兩側(cè)距離破損點(diǎn)中心的距離相等，則接收機(jī)上顯示的電位梯度是相同的。通常接收到的電位梯度差如果大于50 dB，則認(rèn)為該點(diǎn)或段存在較大的外防腐層破損點(diǎn)。

圖1 破損點(diǎn)處電位梯度分布示意

1.2 瞬變電磁檢測技術(shù)[2]

瞬變電磁法是一種新型的無損檢測技術(shù)，屬于時間域電磁法。該技術(shù)利用不接地回線向地下發(fā)射脈沖電磁場，在一次電磁場的激勵下，地下的金屬管道內(nèi)部會受感應(yīng)產(chǎn)生渦旋電流；在一次脈沖磁場的加載間隙期間，渦旋電流產(chǎn)生的二次磁場不會隨著一次磁場的消失而立即消失，即存在一個瞬變的過程。利用接收線圈或者接地電極可以觀測到二次磁場，研究其與時間的變化關(guān)系，即可確定埋地金屬管道管體的腐蝕狀況，見圖2。目前，該技術(shù)只適用于埋地管道管體腐蝕剩余平均壁厚的非開挖外檢測，而不適用于管道局部腐蝕的檢測。

圖2 瞬變電磁檢測技術(shù)原理

1.3 金屬磁記憶檢測技術(shù)[3]

金屬磁記憶技術(shù)是建立在金屬磁記憶效應(yīng)基礎(chǔ)上的一種快速無損檢測技術(shù)，其基本原理見圖3。處于地磁場環(huán)境下工作的鐵磁性管道受載荷作用，內(nèi)部會發(fā)生磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向和不可逆的重新取向，并在應(yīng)力與變形集中區(qū)形成漏磁場Hp的最大變化，即應(yīng)力集中區(qū)域的磁場切向分量Hp（x）具有最大值， 而法向分量 Hp（y）改變符號且具有零值點(diǎn)。通過測量漏磁場法向分量Hp（y），計(jì)算梯度值K?dHp（x）/dx，即可推斷鐵磁性管道的應(yīng)力集中區(qū)。檢測人員只需身背傳感器沿埋地管道正上方勻速移動，即可檢出管道存在的應(yīng)力集中信號。

1.4 隱藏盜油點(diǎn)判別原理

圖3 磁記憶檢測技術(shù)原理

根據(jù)圖4輸油管道常見的打孔盜油形式，分析管道由于被打孔而引起的檢測信號特征變化可知：管道被打孔后，通常外防腐層要遭到破壞，導(dǎo)致管道被打孔處存在電位梯度差為60 dB以上的外防護(hù)層破損點(diǎn)，只要外防腐層破損點(diǎn)未進(jìn)行修復(fù)或屏蔽，利用電位梯度法均可檢出隱藏盜油點(diǎn)處存在的較大破損值；盜油的方式一般是在管道上方接出一段短接頭連接放油閥門，管道本身與短接頭產(chǎn)生的磁場由于相互垂直而得到削弱，利用瞬變電磁法可檢出管道壁厚值明顯減小的異常現(xiàn)象；另外打孔盜油還會引起管道的應(yīng)力集中，利用磁記憶檢測技術(shù)可檢出明顯的應(yīng)力異常。因此綜合分析管道外防腐層破損點(diǎn)、管體腐蝕剩余平均壁厚以及磁應(yīng)力檢測結(jié)果，可間接判斷出管道的隱藏盜油點(diǎn)。

圖4 隱藏盜油點(diǎn)判別原理示意

2 應(yīng)用舉例

2.1 某凈化油長輸管道盜油點(diǎn)檢測

以某凈化油長輸管道隱藏盜油點(diǎn)檢測為例，說明該技術(shù)應(yīng)用情況。該管道于1978年5月正式投產(chǎn)，管道長度約170 km，管徑529 mm，壁厚為7 mm和8 mm兩種規(guī)格。其中一處用電位梯度法檢出外防腐層存在67 dB的“陰極—陽極”型破損點(diǎn)，埋深1.47 m，敷設(shè)環(huán)境為樹林中；用瞬變電磁法檢測腐蝕剩余平均壁厚，該點(diǎn)壁厚值為5.79mm，評價(jià)結(jié)果為 “劣”，開挖后發(fā)現(xiàn)一處隱藏盜油點(diǎn)，見圖5（a）。另外一處用電位梯度法檢出外防腐層存在64 dB的破損點(diǎn)，磁應(yīng)力檢測圖譜見圖6，圖中的12道曲線分別為4個傳感器沿管道軸向、切向和垂直于管道向下方向上采集的磁應(yīng)力曲線，可以看出該管段在紅色方框圈定的范圍內(nèi)存在顯著的應(yīng)力異常，開挖后發(fā)現(xiàn)一處隱藏盜油點(diǎn)， 見圖 5（b）。

圖5 檢測出的隱藏盜油點(diǎn)照片

圖6 磁應(yīng)力異常圖譜

2.2 勝利油田原油集輸管道盜油檢測

2009-2011年，勝利油田腐蝕與防護(hù)研究所綜合利用埋地管道隱藏盜油點(diǎn)檢測與判別技術(shù)，對勝利油田原油集輸管道進(jìn)行了檢測，檢出的部分盜油點(diǎn)情況見表1。

表1 部分隱藏盜油點(diǎn)檢測結(jié)果

通過對表1隱藏盜油點(diǎn)檢測結(jié)果的綜合分析，可以看出：

（1）無論采用何種盜油方式，只要外防腐層破損點(diǎn)未進(jìn)行修復(fù)或屏蔽，利用電位梯度法均可檢出隱藏盜油點(diǎn)處存在的較大破損值。

（2）采用高精度的管壁厚度檢測儀，足以測到管道外接短接頭放油閥與管道本身磁場的相互削弱，從而檢測出壁厚的明顯減小。

（3）利用磁記憶檢測技術(shù)可準(zhǔn)確判斷由于管道被打孔盜油而引起的應(yīng)力集中，從而為精確定位管道盜油點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。

（4）埋地管道隱藏盜油點(diǎn)組合檢測技術(shù)的定位精度較高，定位誤差可控制在±50 cm以內(nèi)。

3 結(jié)束語

不法分子對輸油管道進(jìn)行打孔盜油，不僅會給企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失，同時也極大地降低了管道的承壓強(qiáng)度，給管道運(yùn)行安全造成極大威脅。2009年至2011年間，勝利油田腐蝕與防護(hù)研究所利用綜合無損檢測技術(shù)共計(jì)檢出35處埋地管道隱藏盜油點(diǎn)，隱藏盜油點(diǎn)的判別準(zhǔn)確度達(dá)到了90%以上，定位精度可以控制在±50 cm以內(nèi)，證明了綜合檢測方法的有效性。隨著埋地管道無損檢測技術(shù)的日益發(fā)展和現(xiàn)場應(yīng)用的逐漸成熟，會為埋地管道隱藏盜油點(diǎn)的檢測提供更為有效的檢測手段和更精確的判別方法，為確保管道運(yùn)行安全，避免經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染發(fā)揮積極作用。

[1]王遂平，隋國勇，石仁委.用電流梯度法檢測埋地管道防腐層存在的問題及其改進(jìn)方法[J].石油工程建設(shè)，2008，34（1）：36-39.

[2]蘇建國，龍媛媛，柳言國，等.管壁厚度與缺陷外檢測技術(shù)的現(xiàn)狀[J].油氣儲運(yùn)，2009，28（5）：56-58.

[3]王正道，姚凱，丁克勤.金屬磁記憶檢測法研究進(jìn)展[J].無損檢測，2009，31（12）：1 011-1 014.