油田埋地管道檢測技術應用研究

劉旭文

（中央制塑（天津）有限公司，天津 300392）

0 引言

隨著油田開發時間的延長，埋地金屬管道腐蝕狀況日趨嚴重，穿孔泄漏事故屢有發生，給油田日常生產帶來嚴重的影響。而輸油管道一般都會途經復雜的地貌，穿越河流、大壩等，穿越河流輸油管道在長距離輸油管道工程中占有相當比例[1]，處于環境敏感區埋地管道的安全監測成為了當務之急。

現有的埋地金屬管道腐蝕檢測手段，如電位梯度法、變頻選頻法、多頻管中電流法等[2,3]，其檢測對象主要是針對金屬管體外防腐層破損情況，而且只適應于常規的埋深較淺的管道，不能對穿跨越河流的管道進行檢測。對于管體本身腐蝕狀況的檢測，常規做法是將管道挖開后去除防腐保溫層，用金屬測厚儀測量管道剩余壁厚。開挖檢測屬抽樣檢測方法，對管道運行有一定的破壞性，檢測數據的代表性、評價結論的可靠性受開挖點數及其分布范圍的影響。同時，開挖檢測的成本和對環境造成的破壞往往也是難以接受的。還可以用管道內壁智能檢測器來測量管道剩余壁厚，但必須停產后將管道內壁清理干凈（除垢）等，需要的費用比較高，且測量的長度有限。

傳統的單一的方法已經不能滿足環境敏感區埋地管道的全面檢測評價，鑒于此，綜合考慮了各種檢測方法的優缺點，將不開挖檢測外防腐層破損和不開挖測管體壁厚結合起來，在管道不開挖、地面環境較復雜、不破壞防腐層、在線運行的情況下，對管道外防腐層破損程度及管體腐蝕壁厚進行全面檢測，可有效提高管道隱患檢測定位的精準性與針對性，為管道維護及更換提供科學依據。

本文通過綜合的檢測方法，在某油田儲運銷售公司的埋地管道檢測中進行了應用，對某段15公里的埋地管道進行了全面的檢測評價。

1 檢測方法及原理

根據對埋地管道的各種檢測方法比對分析,以及試驗結果分析，結合工程實際檢測以及埋地管道安全運行管理的需要，本文提出了針對腐蝕防護系統的重點檢測要素為：管道位置與走向、外覆蓋層總體狀況、破損點大小和嚴重程度、陰保效果、管體本身的腐蝕狀況、管道土壤環境等關鍵項目，從而形成了埋地管道不開挖檢測組合技術，將人體電容法、管中電流法、瞬變電磁法三種埋地管道檢測方法取長補短，從而實現了對環境敏感區埋地管道的不開挖全面檢測評價。

1.1 人體電容法

通過向管道施加電流后在管道周圍形成磁場，通過接收磁場信號來確定管道的位置、走向（即通過建立發射機-目標管線-大地-發射機電流回路，輸出交變電流信號，產生單線-大地回路的地下管線檢測電磁場，接收機接收該磁場信號從而確定管道的位置、走向、深度）而防腐層如果有破損，破損點正上方為中心呈現平面圓形分布，其周圍電位分布呈等距離等電位。利用人體電容即可檢出防腐層破損點位置并判斷防腐層破損點大小。其最大的特點是可以在深埋、穿跨越河流、硬化路面及凍土等復雜條件下進行檢測，并且抗干擾能力強，檢測深度可達30m。

1.2 多頻管中電流法

多頻管中電流法是通過發射機在管道和大地之間施加低頻的正弦電壓，給待檢測的管道發射檢測信號電流，在地面上沿路由檢測管道電流產生的交變電磁場強度及變化規律。采用這種方法不但可找管定位，還在很大程度上排除了大地的電性和雜散電流的干擾，具有很好的實用性。

1.3 瞬變電磁法（TEM）

腐蝕會引起埋地金屬管道電導率和磁導率的變化，通過在管道正上方發射與接收瞬變電磁信號，并利用專門的解析軟件。從接收到的反射瞬變電磁信號中解析埋地管道腐蝕后的金屬腐蝕損失情況，確定管道腐蝕部位并對腐蝕程度進行評估。

全覆蓋瞬變電磁檢測方法采用連續移動式瞬變電磁響應信號的采集分析技術方法[4]，覆蓋整個被檢管段，可檢測金屬腐蝕以及制管、機械、焊接、應力變形等全方位管體缺陷的問題，滿足實際情況的需要。其最大的優勢在于可以不開挖檢測埋地管道管體腐蝕程度和壁厚，但其必須在已經明確管道位置的前提下進行檢測評價。

通過以上三種方法綜合使用，可以對埋地管道外防腐層和管體本身的腐蝕做到全面檢測評價，其優點主要表現在：

（1）該套檢測技術可在深埋、穿跨越河流、硬化路面、凍土、等復雜地面環境下對埋地管道防腐層、管體腐蝕進行全面的檢測評價；

（2）與常規埋地管道檢測方法相比，不僅能定位防腐層破損位置，還能不開挖在地面檢測管體本身腐蝕程度，這是通常檢測方法做不到的，而且檢測成本較低；

（3）可以對埋地管道外防腐層老化程度、管體本身腐蝕程度進行全面的評價。可根據其檢測評價的嚴重程度級別來決策下一個檢測周期，尤其對于不易開挖的區域（如石方區、瀝青路面、凍結地面、鋼筋混凝土地面），如果是輕微的腐蝕，可以暫時不開挖，間隔一定周期再檢測其腐蝕趨勢，待其達到非常必要修復處理時再進行開挖。如此可減少管道開挖維修更換的盲目性，節約生產成本。

2 檢測技術應用

通過對某油田一段15公里的埋地管道進行了全面的檢測評價。此管道途經水田、溝渠及穿越大壩等，屬典型的環境敏感區埋地輸油管道，所檢測管道基礎參數如表1所示。

表1 所檢測埋地管道的基礎參數

2.1 檢測步驟

（1）首先采用地下金屬管道檢漏儀（如圖1所示）對埋地管道進行全程定位、測深，加密查找防腐層破損點，尤其對深埋、穿跨越河流、硬化路面、凍土等復雜地面環境下的埋地管道外防腐層進行詳細檢測；

（2）然后采用交流電流衰減法PCM（如圖2所示）復核驗證其管道位置、埋深及破損點情況；

圖2 交流電流衰減法PCM

（3）最后采用瞬變電磁法TEM（如圖3所示）不開挖檢測管道本體腐蝕情況，并選擇重點位置加密檢測（即破損點兩側各5m的管段）管體腐蝕情況，從而確定腐蝕嚴重部位。

圖3 瞬變電磁法TEM

2.2 檢測結果

（1）管道走向及整體外防腐層狀況

此段輸油管道外防腐層整體狀況良好。外防腐層評價為優和良的管線占90%，差的僅占6.5%。共發現24處防腐層破損點，其中有20個嚴重破損點、3個中等破損點及1個輕微破損點。管道走向及破損點分布圖（如圖4所示）；

（2）管線陰極保護情況

此輸油管道采用強制電流保護，整體保護狀況良好，但測試樁故障點嚴重。在本次檢測區域共有15個測試樁，其中有9個發現故障點。各測試樁保護電位示意圖（如圖5所示）；

圖5 測試樁保護電位示意圖

（3）管體壁厚檢測情況

此輸油管道管體整體減薄情況輕微。210個壁厚測點中88%減薄情況為輕度，只有26處評價等級為“中”。但其中有6處壁厚減薄超過7.5%，分別位于11675、11800、11950、11975、13600、13675m，位置較集中,平均壁厚最低處達到了6.35mm。另外全覆蓋壁厚檢測，13處數據異常部位中3處為封堵法蘭、7處為錨固墩、1處由其它管道交叉、2處由焊接異常引起。說明全覆蓋TEM除了可判斷防腐層破損處是否發生腐蝕外，還可作為判斷管道附件的輔助手段；

（4）開挖驗證情況

對檢測所發現的破損點進行開挖驗證及修改處理，檢測結果符合率達到了100%。開挖后發現管道防腐層損壞較嚴重（管道外防腐層因腐蝕或管道搭接造成損壞，如圖6所示），并且通過本次檢測還發現了測試樁線與管道焊接位置處理不當造成漏電故障，個別測試樁已經從中斷掉（陰保測試樁線與管道焊接處理不當，如圖7所示、測試樁被破壞，如圖8所示）。對于防腐層破損采用聚氨酯發泡劑及熱縮帶進行修復處理，對于測試樁線故障，將測試樁線切斷，采用填充泡沫、后包上熱縮帶方法進行修復處理。

圖6 管道外防腐層因腐蝕或管道搭接造成損壞

圖7 陰保測試樁線與管道焊接處理不當

圖8 測試樁被破壞

通過對此輸油管道的全面檢測，共發現嚴重外防腐層破損點20處，中等破損點3處，輕微破損點1處，發現陰極保護測試樁故障點9處（總共15處），發現管體壁厚減薄超過7.5%的部位6處。在檢測的同時對部分檢測點進行了開挖驗證，管道外防腐層的檢測結果符合率達到了100%，TEM管體壁厚檢測結果與開挖后超聲波壁厚檢測結論一致。

3 結語

（1）該組合埋地管道檢測技術將人體電容法、管中電流法、瞬變電磁法三種埋地管道檢測方法取長補短，從而實現了對環境敏感區埋地管道的不開挖全面檢測評價；

（2）該組合埋地管道檢測技術可在深埋、穿跨越河流、硬化路面、凍土、等復雜地面環境下對埋地管道防腐層、管體腐蝕進行全面的檢測評價；

（3）該組合埋地管道檢測技術，在油田一段輸油管道進行應用，通過對所檢測出的破損點進行開挖，管道防腐層損壞較嚴重，對所發現的故障點進行了及時修復處理，避免了泄漏事故的發生；管道外防腐層的檢測結果符合率達到了100%，TEM管體壁厚檢測結果與開挖后超聲波壁厚檢測結論一致，說明此組合技術能全面檢測埋地管道，而且提高了精確度，能實現對復雜環境下埋地管道的檢測。