肖婷婷1 于志家2 郭望1 王连春3
1国家管网集团榆济管道有限责任公司 山东 济南 250011
2山东省中远天然气技术服务有限责任公司济南分公司 山东 济南 250101
3中石化中原油田分公司油气储运中心 河南 濮阳 457000
摘要：埋地天然气管道如发生泄漏极易造成严重后果甚至爆炸，因此针对管道的泄漏选择合适恰当的漏点检测技术以迅速准确定位管道泄漏位置至关重要。在长期的生产实践中，针对不同类型的埋地天然气管道已经形成了众多的检测技术，如人工检测泄漏、可燃气体浓度检测法、管中电流衰减法、电位梯度法、金属磁记忆、声发射等等。通过这些方法能够快速的实现管道漏点的定位与检测迅速并取得了良好的效果。本文就目前埋地天然气管道泄漏检测中的常用技术进行了阐述。
关键词：埋地天然气管道；泄漏检测；检测技术
前言
当前更加严苛规范的安全环保形势对于埋地长输天然气管道运行单位确保生产运行安全环保提出了新要求，特别是对于一些运行时间数十年的长输管道，普遍进入了各类安全环保事故突发的高峰期，特别是因各种原因导致的泄漏问题更是部分老旧管道事故高发的最主要体现，不仅影响了企业的正常生产经营，而且带来了严重的安全环保隐患。因此，及时精准的解决好管道泄漏问题刻不容缓，尤其是在管道不停输、不进行大开挖等条件下如何快速精准的实现管道泄漏点检测对于相关单位来说是一项重要的课堂，也是实现埋地长输天然气管道安全长周期效益运行的有效保障。统计分析表明，由于我们大部分在运行的埋地天然气管道普遍为钢制金属性质，针对这类性质管道的泄漏点检测目前已经形成了如人工检漏法、可燃气体浓度法、电磁法、金属磁记忆法、声发射技术以及组合检测技术等。
1人工检漏法
顾名思义，通过人工巡检的方式进行管道泄漏点发现称为人工捡漏法，这种方法针对地质灾害、人为破坏造成的管道泄漏及外部环境中出现了较明显的天然气泄漏气味（天然气中添加有嗅觉剂）的情况，通过人工巡视并完成评估，这种方法不能作为管道泄漏点检测的最主要方法，其检测效率低，只是管道巡护管理中的一项日常基础工作。
2可燃气体浓度法
天然气泄漏气体会在土壤中呈漏斗状向地面扩散，并且能够直接冒出地面，距离天然气泄漏点地表投影越近的位置，可燃气体浓度越高。对于埋地的进行天然气长距离输送的管道来说，可以通过检测地表(或近地表)可燃气体浓度分布情况来实现泄漏位置的有效确定。该检测技术可用于天然气管线泄漏和含有较多轻烃的原油管线泄漏的检漏。可燃性气体检测器通过扩散作用从空气中取样，利用催化氧化原理产生一种与可燃性气体浓度成比例的信号，一旦可燃性气体浓度超过爆炸下限的20％时仪器报警。经多年现场检测经验研究确定该技术对输气管道泄漏点判定准确性可达30％，泄漏点定位精度±2m。该方法存在诸多干扰因素，在实际现场检测时应针对遇到的实际问题做好技术的优化及组合分析。
3电磁法
由于管道泄漏后周围环境的介电性会发生变化，那么管道泄漏之前与泄漏之后其介电性肯定不同，而通过在管道上进行电磁信号加载并检测对比，就可以判定管道是否出现泄漏及确定泄漏位置。通过电磁法进行埋地管道泄漏检测一般是针对埋地管道因为外部防腐层出现老化破损而产生的管道穿蚀，因其它原因造成的管道泄漏往往不应用此技术，其中该技术又可细分为电位梯度和电流梯度两种方法。需要注意的是，电磁法并不能实现泄漏点的精准定位，需要借助其他检测方式共同完成。
3.1电位梯度法
所谓的电位梯度法就是首先对管道进行一个信号的施加，这个特定的信号会随着天然气管道进行传播，而如果管道出现了因为防腐层老化破损而导致的泄漏，那么在管道的这个泄漏点周围以破损点为中心就形成叠加的点源电场。而此时埋地管道泄漏点周围范围内的土壤其结构性质类似，电阻率为匀质，这时通过测量电场强度和寻找“场源点”在地表的投影，就可以快速的将泄漏点位置确定。常用检测仪器设备有RD-PCM+、DCVG等。
3.2电流梯度法
对管道施加交变电流信号，电流沿管道向远方传送，在管道周围形成电磁场，这个电磁场的强度大小与管道中的信号电流呈现紧密的关系，通过接收机可直接得到管道中的等效电流值，当埋地管道因为防腐层老化破损造成管道泄漏时，电流会从这个泄漏点流失，这时候泄漏点处的电流值就会明显的下降，根据电流降低程度就可以将管道泄漏情况进行定量的分析，并且对泄漏点的位置进行确定。常用检测仪器设备有RD-PCM+、C-SCANl31等。
4金属磁记忆法
如果埋地天然气管道发生了泄漏，尤其是如果泄漏比较严重的情况下， 泄漏点所处的管道位置其应力情况会发生一定的变化，并形成一定的局部应力集中区，这个集中区的信号特征表现是独特的，与因为管道变形或者腐蚀导致的应力变化不一样，这种特性就可以通过适当的方式进行检测进而确定泄漏可以位置。而金属磁记忆技术就是实现管道泄漏点局部应急集中区识别的一种有效方式，该种技术由俄罗斯相关公司研发，其依据铁磁性金属的磁性能变化特征通过对管道上方的磁场变化进行检测来区分是否为应急集中区，进而判别管道漏点。目前国内相关企业通过引入了该种检测技术，并通过技术的再优化已经成功实现了埋地输气管道的本地化应用，效果良好。
5声发射技术
所谓的声发射就是超声波检测。这是因为管道出现泄漏后，由于管道内气体的压力特性，在出现漏点的内外部会出现一定的压力差，这时气体从泄漏点排出时会产生一定的涡流，这个涡流会产生频率在6～80kHz之间的震荡变化的声波，而通过超声波检测技术实现对声波的有效捕捉与检测就可以实现管道泄漏点位置的有效检测。
在现场实际应用过程中发现声发射技术检测精度受多方面因素影响，特别是声波增益的接受大小直接影响着漏点位置与精度检测效率。因此，在实际应用过程中要通过多种数值不一的增益进行综合评价，从而提高检测精度。统计分析发现，应用声发射技术实现的埋地管道泄漏点位置检测成功率普遍超过了90%。
6探地雷达技术
如果地下天然气管道出现了泄漏，无论是泄漏的严重与否，泄漏出来的天然气体或者的气液两相质都会对管道泄漏点位置的土壤结构产生作用，这就会导致漏点周围的土壤层介电质出现异常，而针对这个异常，探地雷达技术无疑是一种非常恰当的方式，如果管道发生了泄漏，其附近土层结构就会出现变化，而探地雷达测得的前后数据变化就可以快速精准的实现泄漏点检测。
然而该技术也有其适用性，对于泄漏点较小的位置由于土层结构出现的介电性变化较小问题可能难以实现精准检测，此外，该技术由于受到的外部干扰因素比较多，其在应用过程中不仅对检测环境要求比较高，而且对于检测人员的业务水平和现场问题处置能力提出了较高要求。该种技术在实际应用过程中往往与其它技术组合搭配使用。
7结语
对于长距离运行的地下天然气管道来说，其泄漏问题是影响管道安全运行的最麻烦问题， 由于深处地下，存在漏点难发现、常规检测方法不精准等问题，尤其是一些漏点小、漏量低的位置常规的方法更是难以发现，因此，虽然当前各企业应用的各种检测技术能够满足管道的运行安全要求，但是也要继续精益求精，实现技术创新，特别是在高精度微泄漏动态监测方面应加大技术研发力度，进而有效提升漏点定位精度。
参考文献：
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