光纖管道安全預(yù)警在草洲輸油流程中的應(yīng)用

師麗雪

（華東油氣分公司泰州采油廠，江蘇泰州 225300）

油氣管道目前已經(jīng)成為石油、天然氣最重要的輸送方式。目前，我國(guó)累計(jì)輸油氣管線已經(jīng)超過13萬公里。一旦發(fā)生泄漏，極易發(fā)生火災(zāi)、爆炸等惡性事故。分布式光纖預(yù)警系統(tǒng)，可以通過一條與輸油管線平行敷設(shè)的光纖，通過對(duì)管線沿線土壤的振動(dòng)情況實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、實(shí)時(shí)、無縫的監(jiān)測(cè)，通過精確的信號(hào)分析，對(duì)破壞事件或者是可能發(fā)生的破壞事件進(jìn)行精確的定位。本文以泰州采油廠草洲輸油管線為例，介紹分布式光纖在管線安全預(yù)警中的運(yùn)用。

1 管道破壞原因分析及安全預(yù)警的必要性

輸油氣管線的破壞通常發(fā)生在三個(gè)階段；

1）在管線投運(yùn)初期，由于人機(jī)磨合或者施工質(zhì)量不佳很容易發(fā)生事故，通過完備的人員培訓(xùn)以及施工監(jiān)督是完全可以避免的；

2）在管線正常壽命時(shí)間內(nèi)，由于第三方破壞造成的管線損壞，如果有較好的預(yù)警方式，這也是完全可以避免的；

3）在管線長(zhǎng)時(shí)間投運(yùn)后，由于管線的老化，發(fā)生的泄漏事故，這不可避免但是可以通過初期預(yù)警，將損失降到最低。

從圖1中可以看出，第三方破壞已經(jīng)成為最主要的油氣管道損壞原因。由于第三方破壞長(zhǎng)期伴隨在管道運(yùn)行的過程當(dāng)中，常規(guī)人力巡檢無法保證實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此分布式光纖安全預(yù)警具有重要意義。

圖1 我國(guó)輸油氣管線事故原因分析

2 系統(tǒng)工作原理

光纖振動(dòng)傳感是利用光波在光纖中傳播時(shí)相位、偏振等對(duì)振動(dòng)敏感的特性。它以光學(xué)干涉理論為依據(jù)、以非平衡馬赫-澤德/薩格奈克的線型干涉結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)等手段完成長(zhǎng)距離沿線信息的檢測(cè)、采集、處理和傳輸，進(jìn)行振動(dòng)的識(shí)別，如圖2所示。

圖2 光纖檢測(cè)系統(tǒng)

3 草洲線基本概況

草洲線輸油管線是為了解決草舍聯(lián)合站原油銷售條件限制而敷設(shè)的輸油管線。草舍聯(lián)合站碼頭處于泰東河支流，水面窄、碼頭小，在目前安全要求嚴(yán)格的情況下，評(píng)估認(rèn)為具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。敷設(shè)草洲線輸油管線，將草舍聯(lián)合站原油直接輸送至洲城聯(lián)合站，實(shí)現(xiàn)集中銷售，不僅有較高的經(jīng)濟(jì)效益，而且解決了草舍聯(lián)合站原油銷售安全風(fēng)險(xiǎn)高的問題。

草洲線起點(diǎn)為鹽城市東臺(tái)境內(nèi)的草舍聯(lián)合站，終點(diǎn)為泰州溱潼境內(nèi)的洲城聯(lián)合站，沿途范圍內(nèi)水網(wǎng)密布，自然村眾多，單純?nèi)斯ぱ矙z的高難度以及村鎮(zhèn)施工的頻繁性，導(dǎo)致管線運(yùn)行安全隱患較高。因此，在敷設(shè)時(shí)配套分布式光纖安全預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r(shí)埋地管線的安全預(yù)警工作，如圖3所示。

圖3 草洲集輸管線泄漏及振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

4 應(yīng)用效果

草洲線分布式光纖預(yù)警由弱到強(qiáng)分別為三級(jí)、二級(jí)、一級(jí)，三級(jí)正常為車輛行駛級(jí)別距離管線6m之內(nèi)均會(huì)發(fā)出預(yù)警；二級(jí)為人工敲擊級(jí)別，距離管線5m之內(nèi)均會(huì)發(fā)出預(yù)警；一級(jí)為機(jī)械挖掘級(jí)別，距離管線30m之內(nèi)均為發(fā)出預(yù)警，如圖4所示。

圖4 管線狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控

草洲線投運(yùn)至今，已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行2a，分布式光纖安全預(yù)警系統(tǒng)起到的很大的作用。2a 時(shí)間內(nèi)，累計(jì)發(fā)出三級(jí)報(bào)警17000余次，二級(jí)預(yù)警260 余次，一級(jí)報(bào)警50余次，避免重特大安全事故10余次，誤報(bào)率15%，應(yīng)用取得了很好的效果。分布式光纖預(yù)警系統(tǒng)的使用，避免安全事故的同時(shí)，極大減少了巡線員工的工作量，增加員工幸福感的同時(shí)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，如圖5所示。

圖5 光纜通斷監(jiān)控報(bào)警

5 結(jié)語

隨著科技快速飛躍發(fā)展，油氣管線在線監(jiān)測(cè)技術(shù)也愈加數(shù)字化、智能化。分布式光纖技術(shù)是其中的重要代表之一。分布式光纖傳感技術(shù)與傳統(tǒng)傳感技術(shù)相比，集傳感與傳輸于一體，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量與監(jiān)控，可在一條傳感光纖環(huán)路上獲得幾千條信息，測(cè)量范圍寬，具有高空間分辨率和高精度。在具有強(qiáng)電磁干擾或易燃易爆以及其他傳感器無法接近的惡劣環(huán)境下，分布式光纖溫度傳感器具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。隨著儀器靈敏度要求越來越高，以及將多種監(jiān)測(cè)技術(shù)配合應(yīng)用，分布式光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)的預(yù)警精度將會(huì)進(jìn)一步上升，誤報(bào)率將會(huì)進(jìn)一步下降，前景也將越來越廣闊。