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油田注水管网漏损诊断及定位研究

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：师长兆贾盛伟张津波孔维霞

[导读] 摘要：目前，我国经济水平以及人口密度正处于飞速增长的阶段，对于水资源的需求也逐渐增加。

        天津市大港油田公司第三采油厂
        摘要：目前，我国经济水平以及人口密度正处于飞速增长的阶段，对于水资源的需求也逐渐增加。水资源作为生产生活的基础性资源，其在社会和经济效益等方面的价值都得到显著的提升。在全球范围内，水资源也是一种十分稀缺的能源，尤其是淡水资源，其储量稀少，重点分布于河流、湖泊、水库和浅层地下水之中，可直接运用到生产生活中的数量不足总量的百分之一。1972年，人类环境会议上首次提出水资源的短缺会成为爆发社会危机的导火索这一话题，人们对于水资源匮乏问题也给予了更多的重视。但是，至今水资源匮乏问题也未能得到妥善处理，甚至有加剧的趋势。此外，在1997年召开的联合国人民居民区会议之上，沃利恩多就曾明确强调，未来水资源将替代石油资源，成为国家间矛盾激化的重要因素。
        关键词：注水管网；漏损系数；压力监测点
        引言
        油田注水系统每天都要用到大量的水资源，但是由于管网腐蚀、老化等问题致使漏损事故时而发生，带来经济损失的同时导致大量水资源浪费。因此，解决油田注水管网漏损问题对节约水资源、促进社会发展具有重大意义。
        1 油田注水系统存在的问题
        1.1 管网老化，施工技术陈旧，漏损严重
        由于油田注水管网材质较差并且长期处于工作状态，导致管网逐渐老化、管内水垢堆积，管体被侵蚀程度加深，缺少适时的维修，以致管网漏损事故时常发生。目前，灰口铸铁是制造油田注水管道最常用的材料，多数管道经过长时间的腐蚀，导致灰口铸铁管道质量已不符合国家规范要求，并且管道配件质量差、接口质量落后、长期使用后形成水垢、腐蚀严重、抗压强度不足，从而导致漏损事故屡次发生。注水过程中损失水量占总量的比重不断提升，造成水资源无效损耗的同时，拉低了企业经济效益，造成石油采收量的不断下滑。
        1.2 注水管网非正常工况运行，负荷不均
        为满足我国现代化建设的需求，加快石油资源的开采，油田注水系统长期处于工作状态，同时，由于注水管网的铺设规划大多根据个人经验决定，导致管网铺设方案缺乏科学理论的支持。另外，管网铺设过程中只追求管网运行的稳定性，导致管网结构错综复杂，部分注水管道运行压力过大，管网漏损事故屡次发生。
        1.3 注水水质偏低，造成二次污染严重
        污水经过污水厂处理之后通过注水站输送至注水井的过程中，水体受到管道材质、注水井井口设施、抢修工作、阀门开关不当操作等众多因素的影响下，极容易造成水体被再次污染，导致注入水体的水质下降。

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        2 管网漏损检测方法
        （1）听音检漏法：该方法主要借助相应设备在管网中收集流体的声音，沿着管网铺设线路搜寻漏损声音定位漏损点。但是，该检测方法容易受到周围环境的干扰，水压、管网特性、掩埋环境以及漏损孔大小等因素都会影响漏损声音的传播。因此，通常在夜晚运用该方法定位漏损节点，同时要求管道掩埋不宜过深，在检测之前需要对管道有清晰的认识。当管道存在漏损现象时，即管体受损，从而引起压力下降生成低压波，该声波沿着管道前后方向进行传播，在观测点放置相应的声信号检测设备采集这种低压波，通过声波从漏损节点到设备的用时，可推算出设备所在点与漏损节点的距离，从而定位漏损节点。检测过程中要求该设备能够有效区别漏水声音和其它干扰声音，该方法要求设备必须正确放置于管线之上，同时确保其稳定安放，通常只要在夜晚进行检测，结果的精确度很高。英国通过实践表明，该方法在一般情况下都能够准确定位漏损点，但当出现数个漏损点时，运用该方法难以完全检测出漏损点的位置。
        （2）互相关法：该方法的理论基础是流体流经漏损点时会产生沿管道传播的流动噪音。通过在管道两端放置传感器收集声音信号，相关检漏仪结合传感器间距、声音达到时间差和传播速度等数据进行推算，从而找到漏损节点。该方法检测耗时短、结果精确度高，不足之处在于当管道接口或自身的声音传播性能差时、该仪器的功效就会大打折扣。
        （3）区域检漏法：该方法主要是在一定时间内，对同一管道线路流量数据进行监控来达到检漏目的。该方法也常称为最小夜间流量法，该方法对数据的处理主要有两种方法，一是通过对比日平均用水量与测得的流量最小值判断管网是否发生漏损事故，当二者的比值超过标准时可认为发生漏损事故。其中各国间的标准无需统一，例如美国和英国的标准分别为50%和40%。二是基于经验，根据人工选定的数据编制指标，随后与实际用水量进行比较，得出是否漏水的结论。
        （4）压力波检漏法：当管道出现漏损事故时，泄漏点的压力会瞬间降低，从而生成一个负压波，并沿着管道匀速传播，此时，管壁的作用与波导管相似。当管道两端的传感器捕获压力波后即可推断管道是否出现漏损事故，并且结合传感器获取的压力值、声音到达时间差和传播速度等数据定位漏损点，随后运用相关分析和小波变换的分析方法可对漏损节点进行排查、检测。
        3 结束语
        国内外关于油田注水管网漏损定位的研究比较少，本文提出的管网漏损检测方法可以为今后油田注水管网漏损定位研究打下一定基础，该模型在一定程度上规避了测量误差带来的影响，适用于油田注水管网这种大型的流体网络系统。本文关于油田注水管网漏损诊断及定位研究是在假设管网单点漏损的前提下进行的，关于多点漏损的研究对模型计算精度有更高的要求，需要进一步的研究和分析。
        参考文献：
        [1]房世杰,丁建立,张际庆,等.油田注水技术及发展方向的研究[J].中国石油和化工标准与质量,2014,35(3):100.
        [2]韩士雷,刘晓娟,王迪东.试论对油田注水开发及未来发展方向[J].中国新技术新产品,2013,20(8):135.