天然氣管線泄漏快速準確定位關鍵技術

王繼明，邢方亮

(山東正元地理信息工程有限責任公司，山東濟南250101)

一、引 言

天然氣管線泄漏除了造成資源浪費、環(huán)境污染外，嚴重的還會引發(fā)爆炸，造成人員傷亡。天然氣管線泄漏后，快速準確地對泄漏點進行定位是減少損失的關鍵。

二、泄漏原因及特點

1.泄漏原因

天然氣管線泄漏主要原因包括腐蝕、外力破壞(工程施工、地面沉降和地質災害導致管道接口開焊或斷裂)、材料設備缺陷、施工缺陷(接口焊接不嚴)，而腐蝕和外力破壞是造成管線泄漏的主要原因。

2.泄漏特點

地下天然氣管道泄漏以后，泄漏的天然氣會因管線周圍環(huán)境不同而向不同的方向冒跑。

(1)泥土地面

天然氣管線上方為泥土路面，泄漏點周圍土壤介質分布均勻，地表層無太密實的路面，泄漏的氣體能夠擴散到地表，在地表面分布范圍成圓形，其中間的濃度將會最大。該類泄漏用可手推式燃氣檢測儀直接在地面檢測，濃度最大點與管線定位一致點為泄漏點。

(2)水泥瀝青路面

天然氣管線上方為水泥、瀝青路面，氣體泄漏后會沿著管道周圍的裂縫、空隙、疏松土壤竄流，不能穿透漏點上方的地表，在地面探測不到，而在遠離泄漏點的地面裂縫中才能探到。此種情況需鉆孔用可手持式燃氣檢測儀檢測。

(3)公共管溝

包括專業(yè)管道溝、電纜溝和與裂縫相通的排水溝，泄漏氣體會沿著這些通道竄到很遠的地方。此種泄漏需用風機從管溝的泄漏點的一邊吹風，另一邊放風，保證管溝內(nèi)的泄漏氣體向另一邊冒跑。用示蹤探頭從風機一端伸進管溝，示蹤探頭與泄漏氣體接觸處即為泄漏點;或用鉆孔法配以手持式燃氣檢測儀在地面檢測，在泄漏點的下風檢測儀會報警，在上風不報警，泄漏點位置就在報警與不報警兩孔之間，在此進一步加密測點，即可精確定點。

三、泄漏檢測工作流程

天然氣管線泄漏的地方，管線必然存在缺陷，通過查找管線缺陷位置，可以快速對泄漏點進行定位。

地下天然氣管線泄漏點的定位，首先通過車載OMD光學甲烷探測儀和車載RMLD激光甲烷遙距檢漏儀或人工對天然氣管線進行全區(qū)漏氣普查巡檢。若發(fā)現(xiàn)異常，需確定管線的準確位置，查找管線缺陷位置，然后對缺陷處鉆孔，用手持式燃氣檢測儀進行濃度檢測和用聽音桿拾取聲波異常，確定缺陷點是否漏氣(如圖1所示)。

圖1 泄漏檢測工作流程圖

四、漏氣檢測儀工作原理

1.OMD光學甲烷探測儀

OMD光學甲烷探測儀是美國漢斯公司與美國燃氣研究院合作，經(jīng)過11年的研制，開發(fā)成功的最新一代的車載式燃氣管網(wǎng)泄漏巡檢設備。該儀器工作原理為:OMD安裝在檢測車前，主要是一根紅外線燈柱，位于探測器前的光前濾鏡使對甲烷敏感的某種波長的紅外線透過，如果無甲烷成分，這些波不受影響，從而檢測儀產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出信號;如果有甲烷的話，則產(chǎn)生聲音信號和視覺信號，這些信號被傳送給車內(nèi)的數(shù)字和模擬顯示器。OMD可檢測低于×10-6m濃度的泄漏，而采樣速度高達10 000 次/秒。

2.RMLD激光甲烷遙距檢漏儀

RMLD是美國漢斯公司聯(lián)合美國燃氣研究院，以及多家大型燃氣營運公司最新研究的成果，其核心部分采用了最先進的可變波長(TDLAS)技術。該儀器工作原理如下:

激光束由探測器發(fā)出后，穿越管道或設施上方空間，射到另一端的目標(如墻、樹或柱子等)上，部分被目標反射回到探測器。被反射的光被收集起來并被轉換成電信號。這些電信號用來分析甲烷的濃度，其單位為×10-6m。通過采用波長模制激光吸收光譜技術，該探測器達到極高的靈敏度。某一波長的光只被甲烷吸收，因此，只對甲烷有反應，不受其他氣體成分的影響，這大大提高了檢測的準確性，消除了誤測。

3.GAS SENTRY全量程手持式燃氣檢測儀

GASSENTRY全量程手持式燃氣檢測儀內(nèi)置多個傳感器。它是在Gas Research Institute(GRI)的支持下研發(fā)出來的。GASSENTRY全量程手持式燃氣檢測儀能滿足室內(nèi)外各種裸露及埋地管線泄漏檢測的需要，內(nèi)置吸氣泵，方便抽取泄漏氣體。

TRACK GAS靈敏度精確到100 ppm，用于微量氣體泄漏定位。RACK GAS氣體示蹤圖示，方便確定漏點位置。

五、漏氣檢測過程

1.管線定位

管線位置的確定可以通過查找管線相關資料(包括設計圖、竣工圖)，還可以利用管線探測儀對管線進行定位。電磁法是管線探測工程中最常用、快速、經(jīng)濟、有效的探測方法，具有較高的探測精度。

天然氣管線發(fā)生泄漏，在一定條件下形成爆炸性混合氣體。當濃度達到爆炸極限范圍內(nèi)，使用直接法探測，容易產(chǎn)生電火花，導致爆炸事故的發(fā)生。此時，只能采用感應法和夾鉗法對泄漏的天然氣管線進行定位。小區(qū)天然氣管線架空較多且管徑較小，采用夾鉗法對管線定位方便快捷。市政道路天然氣管線大多埋設于地下且管徑較大，無法使用夾鉗法，可采用感應法對管線進行定位。為防止開挖天然氣管線缺陷位置對其他管線造成傷害，需查明開挖點周圍其他管線的準確位置。

2.缺陷位置定位

利用A字架配合PCM接收機沿管道方向逐步檢測，將A字架的地極插入土壤中進行讀數(shù)，PCM接收機將自動調節(jié)信號水平，計算電流方向和分貝讀數(shù)。PCM接收機面板上的電流方向即指示缺陷的方向。若PCM接收機面板上的電流方向在第一個位置是向前，而第二個位置是向后，則在這兩個位置之間以更小的間隔進行檢測，直到找到電流方向的變化點、分貝讀數(shù)最低的位置。旋轉A字架90°，使它橫跨管道，重復前一步驟。若PCM接收機面板4個電流方向同時指向一個位置，可以確定這個位置就是天然氣管線缺陷的準確位置。

3.缺陷位置濃度檢測及聽音檢測

在每個缺陷位置用路面鉆孔機打一個很小的鉆孔，并用勘探棒讓探孔深度延伸至管道頂部，如果管道漏氣，氣體必然沿此探孔擴散至地面。通過手持式燃氣檢測儀將探針伸入鉆孔檢測濃度，便可判定缺陷位置是否漏氣。如果管道的輸氣壓力較高，當管道漏氣時，在漏氣孔處必然會產(chǎn)生漏氣振動音，將聽音桿插入鉆孔拾取這種聲波異常，也可以確認缺陷位置是否漏氣。

4.漏點確認

經(jīng)手持式燃氣檢測儀檢測和聽音檢測后，對發(fā)現(xiàn)存在漏氣的缺陷位置進行開挖，在管線缺陷位置用發(fā)泡劑檢查有無氣泡，進行漏點確認。具體分為:

1)微漏:用發(fā)泡劑檢查有氣泡且形成緩慢。

2)泄漏:用發(fā)泡劑檢查氣泡成串，用小紙條檢查紙條有拂動。

3)嚴重泄漏:泄漏部位氣體已經(jīng)形成氣流，甚至發(fā)生聲響，泄漏氣體在泄漏處呈濃霧或煙霧狀。

六、結束語

定位天然氣管線泄漏點，選擇正確的工作方法與工作流程極為重要，不但可以減少開挖量，縮短工作時間，快速修復泄漏點，還可以減少因天然氣泄漏造成的損失，避免事故的發(fā)生。

［1］徐海紅.天然氣管道泄漏檢測技術［C］∥全國油氣儲運技術交流研討會論文集.北京:石油大學出版社，2002.

［2］郝英杰，楊帆.城市燃氣管網(wǎng)泄漏檢測技術及其方法［J］.城市燃氣，2006(S0):3-6.