油气田地面工程第27卷第11期(2008 11) 75
管道泄漏检测方法与综合评价
游赟1;2 彭淘3 浦硕1
(1.重庆科技学院;2.西南石油大学;3.福斯特惠勒国际工程咨询(上海)有限公司) 摘要:任何一种管道泄漏检测法都无法达到指标的最优标准。几种检漏方法配合使用,相互补充,组成可靠性和经济性均得到综合优化的检漏系统,可使管道泄漏得到很好的控制。根据当前管道泄漏检测技术的特点,油气管道的泄漏检测技术应用以负压波法、压力点分析法、质量/体积平衡法为主。有条件的地区,还可采用人工巡检相结合的方法。
关键词:管道泄漏;检测方法;综合评价
管道泄漏检测根据测量分析的媒介不同分为直接检测法与间接检测法。直接检测法指直接用测量装置对管线周围的介质进行测量,判断有无泄漏产生;间接检测法是根据泄漏引起的管道流量、压力等参数及声、光、电等方面变化进行泄漏检测。
(2)体积或质量平衡法。该法是利用管道在正常运行状态下其输入和输出质量应该相等,泄漏必然产生量差的原理进行泄漏检测。
(3)压力点分析法(PPA)。该法是利用压力波原理,分析由单一测点取得的数据来实现气体、液体和某些多相流管道泄漏的检测。
(4)负压波法。该法通过设置在泄漏点两端的传感器,根据压力信号的变化和泄漏产生的负压波传播速度进行管道泄漏的检测。
(5)光学检测法。该法使用一种含有特定化学成分包层的光纤,当泄漏出的被检测物质与包层中的化学成分相遇时,即发生化学反应,使包层折射率改变,光线从中逸出。此时,只要沿光纤有规律地发射一短的光脉冲,当光脉冲遇到泄漏处时,一部分光线就会被反射回来,通过测量发射和反射脉冲间的时间差,即可实现管道泄漏检测。
(6)声发射技术法。该法是当管道发生泄漏时,流体通过裂纹或者腐蚀孔向外喷射形成声源,声源向外辐射能量形成声波,通过仪器对这些声发射信号进行采集和分析处理,实现管道泄漏检测。(7)动态模型法。该法主要针对动态检测泄漏,瞬时模拟管道运行工况,以提供确定管道存储量变化的数据,为流量平衡法提供参考量,辅助实现管道泄漏检测。
(8)统计检漏法。该法根据在管道的入口和出口测取流体的流量和压力,连续计算泄漏的统计概率。当泄漏确定之后,可通过测量流量和压力及统计平均值估算泄漏量,用最小二乘方算法进行泄漏定位。
1 直接检测法
(1)直接观察法。该法是依靠有经验的工人或经过训练的动物巡查管道来判断是否有泄漏发生。(2)气体法。该法是通过输气(油)管道沿线的可燃性气体超过规定的浓度阈值来判断是否有泄漏发生。
(3)清管器法。该法通常使用磁通清管器或超声清管器进行管道泄漏检查。磁通清管器是对管壁施加一个强的磁场来检测钢管金属对磁场的损耗,用传感器检测局部金属损耗引起的磁场扰动所形成的漏磁来进行检测。超声清管器是利用超声波投射技术判断泄漏的发生,性能上优于磁通清管器。
(4)检漏电缆法。该法是采用附有易被碳氢化合物溶解的绝缘材料的两芯电缆沿管线埋设,当泄漏的烃类物质渗入电缆后,会引起电缆特性的变化,进而实现泄漏检测。
3 几种方法的比较分析
对上述常用管道检测方法就检测敏感性、定位精度、响应时间、适应能力、使用费用等性能指标进行了比较分析,见表1。
综合以上分析可以看出,任何一种泄漏检测法都无法达到指标的最优标准。直接检测法敏感性好、定位精度较高,误报警率低,但不能连续监测管道,对管道进行完一次完整的检测需要较长的时间,费用昂贵,所以其应用受到了限制,只适合于2 间接检测法
(1)水压或气压试验检测。该法是最普通的泄漏检查方法,通常是在系统内充以压力水、空气或其它气体,然后观察整个系统有无泄漏,或使整个系统处于封闭状态用仪表观察其压力降来检查有无
76 油气田地面工程第27卷第11期(2008 11)
原油除砂技术
张海燕1 李铭2 田英男3
(1.大庆石油学院;2.大庆油田工程有限公司;3.大庆油田天然气分公司)
摘要:解决换热器积垢问题必须从原油除砂着手,在原油进入换热器前清除泥砂,以保证装置的正常运行。水力旋流器用于原油除砂,结构简单,体积小,重量轻,无转动部件,生产能力大,分离效率高,工艺流程可多样化,并且易于实现自动化控制;转子旋流器工艺流程简单,工程投资费用低,除砂洗砂效果好;管流除砂器与水力旋流器相比,其流动阻力小,运行费用低,适合油田生产。
关键词:除砂技术;原油;工艺流程;环境保护
1 水力旋流器除砂工艺
水力旋流器为离心分离设备,将含有固体颗粒的悬浮液置于离心力场中,在惯性离心力作用下,将固液分离。水力旋流器用于原油除砂时,其工艺布置非常重要,需根据原油特性及含砂状况合理配置设备及工艺路线。
图1为除砂洗砂一体水力旋流除砂工艺流程。含砂原油经分离器分离后进入除砂器,除砂后的液相由除砂器顶部排出进入后续流程,固相砂粒排入洗砂箱。在洗砂箱中,水与砂粒混合,由洗砂泵将砂水混合液打入洗砂器进行两级清洗分离,分离出的砂即可排放。砂箱中的洗砂污水依次流入污水池,由污水泵送走。应用实践表明,装置流程合理,既可作为开式流程,也可形成密闭流程,可橇装化,结构紧凑,操作简单,除砂粒径细,洗净砂含油量很低。
除砂器、洗砂器和集砂器配套使用,不仅除去了原油中的泥砂,减少了对设备的损害,而且对泥砂进行清洗、收集,避免了环境污染。
表1 泄漏检测方法性能对比
检测方法直接观察法气体法清管器法
水压/气压检测法质量/体积平衡法压力点分析法负压波检测法光学检测法声发射技术法动态模型法统计检漏法
敏感性好最好好差差较好较好较好较好较好较好
定位精度好最好较好查查差较好较好较好较好较好
响应时间不确定不确定不确定较快较快较快快不确定较快较快中等
适应能力能能能不能不能不能不能能不能能能
评估能力强强弱弱弱弱弱弱弱较强较强
连续监测不能不能不能能能能能不能能能能
误报
费用警率低低低高高高高中等高高较低
高高高低低中等中等高中等高较低
图1 除砂洗砂一体工艺流程
1-分离器;2-旋流器;3-洗砂器;4-洗砂泵;5-集砂器;6-砂箱;7-污水池;8-砂箱;9-集砂泵;10-污水泵
图2为泵动力水力旋流除砂工艺流程。油区来油进入缓冲罐,通过一段提升泵升压进入一级旋流除砂器进行预分离,以除去大于40 m的大径砂粒,并由旋流除砂器的底流口排出。含有小于40 m砂粒的原油由旋流除砂器的溢流管排出进入缓冲罐,由泵提升至二级旋流除砂器进行细粒级分离,分离粒度可以达到10 m。大于10 m的砂粒从底流口排出,原油及小于10 m的砂粒由溢流管排出进入缓冲罐,由泵外输。旋流除砂器分离出的泥砂排入沉砂池。工艺装置中,旋流除砂器进、出自动化的特点,成为目前管道检漏中普遍采用的方法。
4 结语
几种检漏方法配合使用,相互补充,组成可靠性和经济性均得到综合优化的检漏系统,可使管道泄漏得到很好的控制。根据当前管道泄漏检测技术的特点,油气管道的泄漏检测技术应用以负压波法、压力点分析法、质量/体积平衡法为主,有条件的地区,还可采用人工巡检相结合的方法。
( 法敏感性和定位精度相对较低,误报警率也较高,
油气田地面工程第27卷第11期(2008 11) 75
管道泄漏检测方法与综合评价
游赟1;2 彭淘3 浦硕1
(1.重庆科技学院;2.西南石油大学;3.福斯特惠勒国际工程咨询(上海)有限公司) 摘要:任何一种管道泄漏检测法都无法达到指标的最优标准。几种检漏方法配合使用,相互补充,组成可靠性和经济性均得到综合优化的检漏系统,可使管道泄漏得到很好的控制。根据当前管道泄漏检测技术的特点,油气管道的泄漏检测技术应用以负压波法、压力点分析法、质量/体积平衡法为主。有条件的地区,还可采用人工巡检相结合的方法。
关键词:管道泄漏;检测方法;综合评价
管道泄漏检测根据测量分析的媒介不同分为直接检测法与间接检测法。直接检测法指直接用测量装置对管线周围的介质进行测量,判断有无泄漏产生;间接检测法是根据泄漏引起的管道流量、压力等参数及声、光、电等方面变化进行泄漏检测。
(2)体积或质量平衡法。该法是利用管道在正常运行状态下其输入和输出质量应该相等,泄漏必然产生量差的原理进行泄漏检测。
(3)压力点分析法(PPA)。该法是利用压力波原理,分析由单一测点取得的数据来实现气体、液体和某些多相流管道泄漏的检测。
(4)负压波法。该法通过设置在泄漏点两端的传感器,根据压力信号的变化和泄漏产生的负压波传播速度进行管道泄漏的检测。
(5)光学检测法。该法使用一种含有特定化学成分包层的光纤,当泄漏出的被检测物质与包层中的化学成分相遇时,即发生化学反应,使包层折射率改变,光线从中逸出。此时,只要沿光纤有规律地发射一短的光脉冲,当光脉冲遇到泄漏处时,一部分光线就会被反射回来,通过测量发射和反射脉冲间的时间差,即可实现管道泄漏检测。
(6)声发射技术法。该法是当管道发生泄漏时,流体通过裂纹或者腐蚀孔向外喷射形成声源,声源向外辐射能量形成声波,通过仪器对这些声发射信号进行采集和分析处理,实现管道泄漏检测。(7)动态模型法。该法主要针对动态检测泄漏,瞬时模拟管道运行工况,以提供确定管道存储量变化的数据,为流量平衡法提供参考量,辅助实现管道泄漏检测。
(8)统计检漏法。该法根据在管道的入口和出口测取流体的流量和压力,连续计算泄漏的统计概率。当泄漏确定之后,可通过测量流量和压力及统计平均值估算泄漏量,用最小二乘方算法进行泄漏定位。
1 直接检测法
(1)直接观察法。该法是依靠有经验的工人或经过训练的动物巡查管道来判断是否有泄漏发生。(2)气体法。该法是通过输气(油)管道沿线的可燃性气体超过规定的浓度阈值来判断是否有泄漏发生。
(3)清管器法。该法通常使用磁通清管器或超声清管器进行管道泄漏检查。磁通清管器是对管壁施加一个强的磁场来检测钢管金属对磁场的损耗,用传感器检测局部金属损耗引起的磁场扰动所形成的漏磁来进行检测。超声清管器是利用超声波投射技术判断泄漏的发生,性能上优于磁通清管器。
(4)检漏电缆法。该法是采用附有易被碳氢化合物溶解的绝缘材料的两芯电缆沿管线埋设,当泄漏的烃类物质渗入电缆后,会引起电缆特性的变化,进而实现泄漏检测。
3 几种方法的比较分析
对上述常用管道检测方法就检测敏感性、定位精度、响应时间、适应能力、使用费用等性能指标进行了比较分析,见表1。
综合以上分析可以看出,任何一种泄漏检测法都无法达到指标的最优标准。直接检测法敏感性好、定位精度较高,误报警率低,但不能连续监测管道,对管道进行完一次完整的检测需要较长的时间,费用昂贵,所以其应用受到了限制,只适合于2 间接检测法
(1)水压或气压试验检测。该法是最普通的泄漏检查方法,通常是在系统内充以压力水、空气或其它气体,然后观察整个系统有无泄漏,或使整个系统处于封闭状态用仪表观察其压力降来检查有无
76 油气田地面工程第27卷第11期(2008 11)
原油除砂技术
张海燕1 李铭2 田英男3
(1.大庆石油学院;2.大庆油田工程有限公司;3.大庆油田天然气分公司)
摘要:解决换热器积垢问题必须从原油除砂着手,在原油进入换热器前清除泥砂,以保证装置的正常运行。水力旋流器用于原油除砂,结构简单,体积小,重量轻,无转动部件,生产能力大,分离效率高,工艺流程可多样化,并且易于实现自动化控制;转子旋流器工艺流程简单,工程投资费用低,除砂洗砂效果好;管流除砂器与水力旋流器相比,其流动阻力小,运行费用低,适合油田生产。
关键词:除砂技术;原油;工艺流程;环境保护
1 水力旋流器除砂工艺
水力旋流器为离心分离设备,将含有固体颗粒的悬浮液置于离心力场中,在惯性离心力作用下,将固液分离。水力旋流器用于原油除砂时,其工艺布置非常重要,需根据原油特性及含砂状况合理配置设备及工艺路线。
图1为除砂洗砂一体水力旋流除砂工艺流程。含砂原油经分离器分离后进入除砂器,除砂后的液相由除砂器顶部排出进入后续流程,固相砂粒排入洗砂箱。在洗砂箱中,水与砂粒混合,由洗砂泵将砂水混合液打入洗砂器进行两级清洗分离,分离出的砂即可排放。砂箱中的洗砂污水依次流入污水池,由污水泵送走。应用实践表明,装置流程合理,既可作为开式流程,也可形成密闭流程,可橇装化,结构紧凑,操作简单,除砂粒径细,洗净砂含油量很低。
除砂器、洗砂器和集砂器配套使用,不仅除去了原油中的泥砂,减少了对设备的损害,而且对泥砂进行清洗、收集,避免了环境污染。
表1 泄漏检测方法性能对比
检测方法直接观察法气体法清管器法
水压/气压检测法质量/体积平衡法压力点分析法负压波检测法光学检测法声发射技术法动态模型法统计检漏法
敏感性好最好好差差较好较好较好较好较好较好
定位精度好最好较好查查差较好较好较好较好较好
响应时间不确定不确定不确定较快较快较快快不确定较快较快中等
适应能力能能能不能不能不能不能能不能能能
评估能力强强弱弱弱弱弱弱弱较强较强
连续监测不能不能不能能能能能不能能能能
误报
费用警率低低低高高高高中等高高较低
高高高低低中等中等高中等高较低
图1 除砂洗砂一体工艺流程
1-分离器;2-旋流器;3-洗砂器;4-洗砂泵;5-集砂器;6-砂箱;7-污水池;8-砂箱;9-集砂泵;10-污水泵
图2为泵动力水力旋流除砂工艺流程。油区来油进入缓冲罐,通过一段提升泵升压进入一级旋流除砂器进行预分离,以除去大于40 m的大径砂粒,并由旋流除砂器的底流口排出。含有小于40 m砂粒的原油由旋流除砂器的溢流管排出进入缓冲罐,由泵提升至二级旋流除砂器进行细粒级分离,分离粒度可以达到10 m。大于10 m的砂粒从底流口排出,原油及小于10 m的砂粒由溢流管排出进入缓冲罐,由泵外输。旋流除砂器分离出的泥砂排入沉砂池。工艺装置中,旋流除砂器进、出自动化的特点,成为目前管道检漏中普遍采用的方法。
4 结语
几种检漏方法配合使用,相互补充,组成可靠性和经济性均得到综合优化的检漏系统,可使管道泄漏得到很好的控制。根据当前管道泄漏检测技术的特点,油气管道的泄漏检测技术应用以负压波法、压力点分析法、质量/体积平衡法为主,有条件的地区,还可采用人工巡检相结合的方法。
( 法敏感性和定位精度相对较低,误报警率也较高,