油氣管道安全監測技術分析

馬振軍

摘要：我國油氣管道建設進入高峰期，中國地下正埋藏著長達10萬多公里的油氣管道，可以環繞地球兩周，單條油氣管道在地下穿越距離高達幾千公里，如何保證油氣管道的安全運行問題越發嚴峻。文章首先簡要介紹了油氣管道安全現狀，其次介紹了光纖傳感技術的特點，最后重點分析了光纖傳感技術在監測油氣管道安全方面的應用。

關鍵詞：油氣管道；安全監測；光纖傳感

中圖分類號：TE973 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0049-02

我國的能源來源分布比較集中，而能源消耗卻比較分散，從運輸成本和安全性上對比分析，能源運輸方式首選油氣管道。油氣管道被比喻為“地下長城”，隨著我國能源需求量的增加，在未來幾年內，我國的“地下長城”主干線、支線增加的長度將可能再繞地球一到兩周。每條油氣管道都有幾十萬個管道焊口，如果任何一道焊口在環境敏感區或者人口稠密區出現泄露，就會對環境造成嚴重污染，會使管道上下游用戶“斷氣”，甚至造成人員傷亡事故。比如：2007年，沙特一條天然氣管道發生泄漏并引發特大火災，造成至少28人死亡。

1 油氣管道安全現狀

影響油氣管道安全的因素有很多，如：管道腐蝕、自然災害以及人為破壞等，油氣管道日常承載的輸送量大、壓力負荷高，經過長時間運行后，管道焊縫只要存在絲毫問題，后果將不堪設想。尤其是大慶至撫順、撫順至鞍山等油氣管道是20世紀70年代建設投產的管道，運行時間長，輸油量大，焊縫缺陷以及管道腐蝕老化，加之沿線的打孔盜油等行為，存在安全隱患較多，加大了泄漏風險。目前，新建的長距離油氣管道，大多具有施工地質條件惡劣、管線施工難度大、自然環境惡劣等特點，一旦遇見諸如洪水、泥石流滑坡、地震等自然災害都有可能出現管道泄漏的可能，因此，新建管線的自身質量以及能否長時間安全運營是一個值得思考的問題。

近幾年，“打孔盜油”、“打孔盜氣”等人為破壞因素導致油氣管道事故頻發。2009年9月中旬，中石化魯皖成品油管道柴油泄漏，方圓百里的老百姓搶油，其原因就是盜油分子所致。2003年“12·19”蘭成渝輸油管道打孔盜油案中，噴發的油柱高達40余米，導致寶成鐵路停運6小時，管線停輸近15小時。事后，主犯被處以死刑。

目前，很多管線鋪設好之后，地方隨即開建高速公路等基礎設施，直接導致管道與公路的交叉，增加了眾多安全隱患。

2 光纖傳感技術的特點

（1）抗電磁干擾，電絕緣，耐腐蝕：光纖傳感技術是將信息通過光波進行傳輸，主要載體是具有電絕緣、耐腐蝕特征的光纖傳輸介質。因此，該技術在信號傳播過程中不會受到任何的電磁干擾，也不會給外界的電磁場造成影響，非常安全可靠。這些特點使光纖傳感技術在惡劣環境中、油氣管道中、高壓高溫和強腐蝕環境中能進行快速準確地傳感信號。

（2）具有較高的靈敏度：長光纖和光波干涉技術的靈敏度要比一般的傳感器高，實踐證明，在測量轉動、水聲、加速度、位移、溫度、磁場等物理量時，光纖傳感技術具有較高的靈敏度。

（3）具有較輕的質量、較小的體積、容易變形的外觀：光纖在使用過程中給人的第一感覺是重量輕、體積小、方便纏繞。因此，外形各異、尺寸不同的各種光纖傳感器可以方便應用于油氣管道的檢測。

（4）功能強大，測量的物理量多：目前已有性能不同的測量溫度、壓力、位移、速度、加速度、液面、流量、振動、水聲、電流、電場、磁場、電壓、雜質含量、液體濃度、核輻射等各種物理量、化學量的光纖傳感技術應用于油氣管道中。

（5）利用該技術，投入成本較低，方便重復使用，便于成網。

3 光纖傳感技術在油氣管道安全監測中的應用

現階段，與發達國家相比較，我國還具有比較落后的油氣管道監測技術，大多管道以人工巡邏為主要的安檢方式。雖然自動化監測技術在國內已經有所發展，但實際應用過程中卻表現出了靈敏度不高、穩定性不好、定位不夠準確、監測誤差大、自動化程度低等問題。光纖傳感技術是一個新興事物，是一種新型傳感器技術，它的應用技術基礎是光通信技術和信號處理技術。

油氣管道安全監測技術采用的是光纖傳感技術，傳感原件和信號傳輸原件的材料基礎是普通通信光纜，當光纖和油氣管道被外界作用遭到破壞以后，光纖會發生反應，主要表現在長度和纖芯折射率發生變化。光在傳感光纜中通過時，光信號的相位會有所變化，信號處理中心接到相位變化信息以后，系統會處理返回的傳感信息，從而根據光纖反應來判斷故障發生點，進而判斷事故的發生。

如圖2，光纖傳感技術在油氣管道實際應用圖，體現出了適合油氣管道的獨特優勢，具有很強的耐腐蝕性，可以埋藏在潮濕、水下等惡劣環境中；安裝方式靈活，可以緊貼油氣管道安裝，具有很強的隱蔽性；能夠精確顯示油氣泄露事故地點，儀器工作過程中僅僅是監測終端需要耗電，其他不需要電能。

4 結語

油氣管道運輸是目前我國油氣運輸的主要途徑，既經濟又高效，但由于油氣的高壓、易燃特性，對運輸管道要求特別高，因為，管道事故一旦發生就會給社會造成巨大的環境污染和經濟損失，危及人身安全。對油氣管道的安全監測、油氣管道安全預警等技術始終是研究的重要課題，本文所講述的光纖傳感技術在油氣管道中的應用實踐表明，該技術能夠對管道事故發生點進行精確定位，具有很好的應用前景。

參考文獻

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（責任編輯：周 瓊）