【摘要】：地下输油管道由于腐蚀、焊缝缺陷、打孔盗油、及第三方施工等产生泄漏，就会造成压力异常波动。通过在输油管道上安装管道泄漏自动检测系统中显示出压力曲线变化，利用负压波的传播原理，根据正常压力下降与压力异常下降的曲线分析、判断，准确、快速对输油管道压力波动进行精确定位，是解决管道安全输送的有力保障。
【关键词】：负压波； 检测 ； 泄漏 ； 定位
1 引言
伴随着国家输油管道的不断发展，输油管道的安全维护就成了企业日益重视的问题。管道产生腐蚀、焊缝缺陷、打孔、第三方施工等意外因素造成的事故时有发生，跑油、停输、环境污染、现场抢修等造成巨大损失。2003年4月24日某输油站14:33分由双泵改为三泵运行，造成同时运行的2#加热炉对流室炉管发生破裂，大量的原油溢出烧坏了加热炉，经事后检查为炉管严重内腐蚀造成的。2010年4月14日某输油站所辖的Ф720管道在淮河大桥东首处由于外腐蚀严重突然破裂，造成跑油。全线停输后进行抢修。青岛2013年11月22日因管道泄漏产生爆炸，造成人员重大损失和环境的重大破坏。在加上人为的在管道上打孔盗油和地方挖土施工作业等。不但造成管道泄漏，还会造成环境污染、人员伤亡。如何及时、准确地判断管道泄漏，精确定位，并采取紧急措施进行处理。对减小企业损失起着重大的作用。为此公司委托天津大学在所辖管道上安装了《管道泄漏自动监测系统》，对所辖管段压力进行实时监控。下发了《关于进一步加强压力异常管理的通知》（管道储运工单运销【2015】286号）及《关于强化输油运行压力波动监控管理的通知》管道储运工单运销【2017】1806号）。印发《管道储运有限公司管道泄漏监测系统运行管理办法》的通知【2】，针对压力异常波动有明确要求，及时发现、及时上报、及时处理,对上报不及时的单位给予通报与处罚。，但是造成压力异常波动的原因比较多，只好发现压力波动就安排基层单位巡线、排查，来确认管道是否存在异常情况。这就造成了多次排查无果的现象；有时一天需要排查好几次，给基层单位的人力、物力带来了极大的压力。
2 管道压力波动的因素
管道输油过程中，压力时刻都在不断的变化。为此，管道公司聘请天津大学在所辖管道上制作安装《管道泄漏自动监测系统》，该系统是通过安装在管道两端的压力传感器采集压力信号，根据两端拾取的负压力波梯度特征和压力变化率的时间差，利用信号相关处理方法，在显示器上用压力曲线的形式来体现原油在管道内的压力变化情况。不同条件（管径、温度、压力、输送工艺、环境噪声等）下所采集的信号具有不同的特征，再加上网络信号的电磁干扰、输油泵的振动，输送油品的不同等等因素都会影响到压力曲线的变化，出现无规律的压力波动。管道输油除按照调度指令进行操作而引起的压力变化外，其它因素引起的压力变化称为输油管道压力波动异常。管道压力波动异常可分为有操作的、设备自身引起的压力波动和无操作的、排除了其它因素引起的压力波动。因此重点要认真分析管道泄漏及无操作的、排除了其它因素引起的压力波动。
3 管道输送压力波动异常的分析
3.1 站内操作后引起的压力波动
这种压力波动曲线比较明显，因事先得知有操作。
2019年12月2日20:34分某站提出站压力0.05Mpa，下站进站压力在上升后又瞬间下降，上站出压随后也跟着下降。这种情况经分析是因为下站是旁接罐流程；当上站提压后，压力波在传播到下站时有一部分压力随着油流进罐被泄掉了。下降的压力波又返回传播到上站，使上站出压也随之下降。如图1所示，还有一些如启停设备、倒流程、倒罐、发清管器作业等操作引起的压力波动
图1 2019年12月2日上站提压后造成的上下两站压力波动
3.2 清管器经过改线段时的压力波动
2017年12月15日1:34分，某输油站进站压力由0.792Mpa下降到0.782Mpa，下降了0.01Mpa，时间持续6分56秒。而它的上站在1:35分出站压力由2.106Mpa上升到2.11Map，压力上升0.004 Map，时间持续5分28秒，如图2所示。当时两站无设备和工艺操作。泄漏报警系统定位：50.81Km，距该站进站8.19 Km。后经资料得知，该站在2016年隐患整治过程中进站方向约7.9Kg处更换了大约300多米的Ф711管道。由此判断是清管器在经过改线段时阻力增大，压力波向上游传播压力上升，向下游传播压力下降；在出改线段后，压力恢复正常。如图2示，清管器在经过穿越段时也是如此发生变化。
图2 2017年12月15日上下两站压力曲线图
3.3 过滤器堵塞被油冲刷后的压力波动
2019年9月1日4:00分某站进站压力由0.473Mpa下降到0.452Mpa，下降了0.021Mpa；上站阀室4:01分压力从2.198Mpa下降到2.184Mpa，下降了0.014Mpa。站内排查无变化。向公司调度汇报，4:10分安排济南巡线。4:20分定位在上站阀室到下站为29.61km。4:06分下站进站压力没有回升，而上站阀室压力缓慢上升。经排查发现下站进站的1#2#3#流量计的流量4:00到6：00的流量均比2:00到4:00的流量都有增加。分析判断为过滤器之前有部分堵塞，在经油流冲刷融化了。阻力小了，造成了压力波动。如图3所示。
图3 2019年9月1日某站进站过滤器堵塞后冲开的压力曲线图
2019年10月2日某站进站流量计前的过滤器部分堵塞后经油流冲刷融化造成压力波动，如图4所示。
图4 2019年10月2日进站流量计前过滤器堵塞后被油流冲开的压力曲线图
3.4 过滤器抽油引起的压力波动
2019年10月3日某站17:47分至18:00分对过滤器进行抽油作业，引起管道压力波动。如图5所示。类似于这种的压力波动还有活动死油段管线、阀门等。
图5 2019-10-03某站对过滤器抽油是的压力曲线图
3.5 加热炉突然熄火或供气中断造成的压力波动
图6 滕州站先炉后泵时加热炉熄火造成的压力曲线图
3.6 管道泄漏引起的异常压力波动
管道泄漏就是在压力差作用下，管道在其使用过程中，内部介质通过孔、洞、裂纹或管壁的毛细管等缺陷部位渗出、流漏到其外部的一种现象。当管道发生泄漏事故时，在泄漏处立即有物质损失，并引起局部密度减小，进而造成压力降低。由于管道中流体不能立即改变流速，会在泄漏处和其任一端流体之间产生压差。该压差引起流体自上而下流至泄漏处附近的低压区。该液流立即挤占因泄漏而引起密度及压力减小的区域，在临近泄漏区域和其上、下游之间又产生新的压差。泄漏时产生的减压波就称为负压波。可判断为压力异常波动，应及时停止输油，采取措施处理。而当管道压力下降较小，且下降一段时间后，压力又自动回升，上下站均无操作，无清管作业等。在排除其它因素引起的压力波动，也可判断为压力异常波动，应及时安排管道人员巡线，做进一步排查确认。
2019年7月13日0:37分某站进站压力由0.479Mpa下降到0.474Mpa，下降了0.005Mpa。然而上站阀室压力2.004Mpa下降到2.000Mpa，下降了0.004Mpa。上下站均无操作，无清管器作业，公司调度于是安排泵站巡线。5:27分上下站压力回升，经手动定位距上站阀室15.19Km。8:10分外管道巡线在距上站阀室15Km处发现盗油阀，外引高压软管100米，配合地方公安抓获盗油分子4人，盗油车一辆。当时的压力波动曲线如图6所示。由于定位准确，巡线人员与地方公安出击迅速，为企业挽回了损失。
图7 2019年7月13日某站进站压力异常波动的压力曲线图
3.7 管道输油无任何操作时的压力异常波动
2019年10月11日9:25分某站出站压力由2.737Mpa，下降到2.731Mpa，下降了0.006Mpa。下站阀室压力也下降。经手动定位在出站0Km。上下站均无操作，随后安排巡线。9:40分出站压力自动回升。11:33分经外管道巡线排查未发现情况。如图7所示，
图8 2019-10-11 某站压力异常下降又上升的曲线图
4 压力波动异常的定位：
要想对管道压力波动进行分析、定位？首先要判断管道压力波动属于哪一类的压力波动，才能对其压力波动进行定位。其方法：
5.1 泄漏定位法：【1】
根据管道泄漏产生的负压波传播到上下游的时间差和管内压力波的传播速度就可以计算出泄漏点的位置。负压波的传播速度在不同的输送介质中有所不同，在天然气中约为300m/s，在液体油中约为1000m/s。
5.2 手动定位法：
根据《管道泄漏自动监测系统》中的压力曲线变化，如果出现了压力异常波动，可采用系统中的定位功能，进行手动定位。首先确定压力波动的上下站（首末端）、时间段；然后分别对首末端压力下降时或上升时的曲线进行左右和上下放大，再据负压波的传播速度确定到首末端的下降点或上升点的时间进行定位，来确定泄漏点的位置。图6所示中就是利用压力回升时曲线明显变化而采取的手动定位法，准确地确定压力上升点。所以精确地定位出了位置。
结束语
由于管道输送中液体的压力是不断变化的，要保障管道安全、平稳输油，就必须认真分析所辖管段的压力变化，准确判断出压力波动是否异常。针对压力异常要准确汇报，精确定位，迅速出击。努力将企业的损失降到最低。同时还需加强对管段的沿线水文、地形、跨越段、环境等基础资料掌握，为实现管道泄漏精确定位提供保障。
参考文献：
【1】袁厚明 《地下管道检测技术》中国石化出版社，2016.6 314—317
【2】《管道储运有限公司管道泄漏检测系统运行管理办法》 石化管道储运运销{2018}266号 5-9