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[摘 要]石油天然气运输的重要方式之一即为管道运输。目前存在较多影响管道正常运行的因素，若产生天然气长输管道泄漏问题，则会严重影响附近人员和建筑物的安全。所以，必须有效开展检测和定位天然气长输管道泄漏问题。
[关键词]石油天然气；长输管道；泄漏；检测
中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0018-01
引言
随着社会经济的不断发展，石油天然气的开采力度逐渐加大。长输管道是石油天然气的重要传输工具，但受环境及人为因素影响，导致在传输过程中会发生泄漏事件。石油天然气泄漏不仅造成了管道运营企业的损失，还对环境、安全有着不利的影响。分析石油天然气长输管道泄漏的原因及定位方法，讨论管道泄漏的预防对策，对防范石油天然气管道泄漏、保障天然气运输安全有着重要意义。
1 石油天然气长输管道泄漏的原因
1.1 施工中的不合理操作
在天然气长输管道的铺设中，由于施工单位过分追求个人利益，通过一些不合理的操作，如在焊接管道的时候方法不正确、管子质量不合格以次充好又或者由于处理不当导致管子的防腐层受到破坏等等都成为日后导致管道泄漏的隐患因素。
1.2 阴极保护失效
在长输管道运行时，阴极保护起的关键性的作用，若阳极区产生中断或者断电等问题，则会增加阳极區的电阻，恒电位仪工作原本的效果难以发挥，运行参数波动幅度较大，则输出的电流和电压也会产生较大波动幅度，阴极保护效率大大降低。在降低其电位之后，造成阴极原本功效丧失，长输管道则会产生泄漏。
1.3 防腐绝缘层裂化
在长时间使用防腐绝缘层时，若产生老化问题，防腐层表面则会产生严重的裂化问题。防腐层腐蚀之后，会产生点蚀的现象，会有大量不均匀的锈斑和腐蚀坑出现在绝缘层上。防腐层一般会产生腐烂问题，最先表现在防腐层表面腐烂，然后是渗透到钢管表面，这时不会因为其他外力而产生影响，并加快腐蚀和复试穿孔的速度，造成长输管道产生泄漏。
1.4 人为破坏因素
长输管道在输气时，若遭遇不法分子窃取，则可能产生管道泄漏的问题。此外，若管道进行输气时，操作人员存在不合理的操作或者不正确地使用工程机械，则可能导致管道泄漏严重。
1.5 地势或者地质灾害的影响
我国地势复杂，不同的地区往往呈现不同的地势特点，如果常有一些地质灾害像地震、泥石流或者山体滑坡的发生就会给管道造成严重的困扰，给人们的正常生活造成了巨大影响，因此不论是对管道的铺设还是对天然气的运输都是极其不利的。
2 石油天然气长输管道泄漏检测方法
2.1 直接检测法
直接检测法是在过去人工分段式巡检的基础上，携带检测泄漏工具，或利用安装在管道外边的检测装置，直接检测到漏出管外的输送气体或者其挥发气体，从而达到检测的目的。直接检测法包括红外成像法、气体检测法、智能爬行器检测法和电缆检测法等。
（1）红外成像法。当输气管道发生泄漏时，泄漏点周围地面温度将发生变化，通过红外线遥感摄像装置可以记录到管道周围的地热辐射效应，再利用光谱分析则可以检测出泄漏位置。这种方法检测的灵敏度较高，对泄漏点可较精确的进行定位，但不适用埋地较深的管道检测。
（2）智能爬行器检测法。智能爬行器是以无损探伤为原理进行录像观察的仪器设备，可进入管道内部，边爬行边检测管壁腐蚀情况、机械损伤程度及相应位置，为预测和判断是否泄漏提供依据。以漏磁检测为例，通过检测器上磁铁将经过的管道磁化，对管道各缺陷处磁通泄漏情况进行记录，即可分析确定管道破损情况。此方法适用于弯头较少、连接处口径大的管道，能够较准确的判断泄漏，并根据管道状况预测泄漏。但由于投资较大，一般用于服役时间较长的整条管道进行完整性全面检测。
（3）气体检测法。气体检测是采用以接触燃烧为原理的可燃性气体检测仪器，这种方法的优点是受污染、温度或者机械运行影响较小，检测灵敏度较高，目前是检测输气管道的主要检测仪器。缺点是较易引发燃烧或爆炸事故，且不适合长距离连续检测。
2.2 间接检测法
间接检测法是通过泄漏造成压力、流量、声音等物理参数发生变化，从而判断管道是否发生泄漏的方法。主要包括流量或质量平衡法、压力测量信号定位法和实时模型法等。
（1）基于物质平衡的定位方法。在天然气长输管道泄漏间接定位方法中，基于物质平衡的定位方法是较为普遍及实用的方法。该方法是根据质量守恒原理进行定位的，如若进入流量大于流出流量，则可以判断出该输气管道中间存在泄漏点。因此可见，检测的精度会受到流量计精度的影响，同时这种方法不能对漏点进行定位。
（2）压差泄漏检测技术。当整个的长输管道发生泄漏的时候，泄漏口旁边的物质所受的压力会逐渐的加强，进而会使得通过此处的原油的压力下降，但是由于液体的流动速度不会因为相应的压力的改变就会马上的进行改变，最终导致相关的液体流出管外。利用压差泄漏检测技术将整个的运营管道中的液体进行相关的检测。在整个的管道当中，管道的泄漏将引起管道中上游的流量慢慢的增大但是上游和下游的压力会相应的逐渐的减小。泄漏点处的压降较大，之后向外围压力逐渐的递减。但是这种方法只能够一些稳定性并且非压缩性的液体，并且这种的压差泄漏检测技术仅能够测出较大的漏洞并且这种技术还有个缺点，就是不能准确的进行泄漏位置的定位，当泄漏发生的时候，不能及时解决。
（3）压波传播速度检测技术。在进行长输管道泄漏定位的关键技术当中，还可以利用管道中液体的压波的船舶速度进行定位。这种定位主要是根据整个原油管道中原油走向的波速进行定位的。通过对相关的原油流动的波速，当某个地方的波速突然的增大，并且液体的流动速度明显的增强，这就说明这个地方液体的密度相应的减小了，这时候这个地方就很有可能发生了管道泄漏的状况。通过利用先进的互联网技术与压波传播速度检测技术的结合，利用计算机技术对压波传播速度进行记录，找到存在峰值的地点，这个地方就很有可能是管道的泄漏地点。
（4）实时模型法。管道泄漏定位技术中，利用数学模型的方法，将技术与数学结合起来，通过对各种数据的收集和组合，最终形成了一套最佳的原油管道泄漏定位的方法。例如，实时模型法认为流体长输管道是一个复杂的水力与热力系统，根据瞬变流的水力模型和热力模型及沿程摩阻的达西公式建立起管道的实时模型，以测量的压力、流量等参数作为边界条件，利用模型估计出管道内的压力、流量等参数值，估计值与实测值比较，当偏差大于给定值时，即认为发生了泄漏。
2.3 自动定位检测技术
近几年来，随着信息技术的发展和计算机科技普及力度的上升，其在石油天然气长输管道泄漏检测中也发挥出了重要的作用。应用信息技术而研发的SCADA系统可以实现石油天然气长输管道实时在线检测，这大大简化了检测过程，节约了人力和物力，实现了检测的高效化。SCADA系统检测的原理是通过对系统进行数据收集和分析处理，给检测提供科学依据。国外目前一般都是先根据石油天然气长输管道的实际运行状况来对管道进行仿真模拟检测，确定有效的检测方案后再启动SCADA系统实现检测。我国当下也在大力开发和应用这项技术，相信不久以后就会见到成果。
结束语
综上所述，石油天然气长输管道泄漏每种检测法都有各自优点，但往往某一种检测装置很难满足实际需要。实际使用时，应充分考虑各种检测方法的特点，根据环境、对象的不同，几种检测方法配合使用，组成可靠、经济综合性高的检测系统。
参考文献
[1] 庞海艳.天然气管道泄漏及其检测方法的几点分析[J].中国石油和化工标准与质量.2013（17）.
[2] 徐晴晴，张来斌，梁伟.天然气管道泄漏声场特性研究[J].石油机械.2011（02）.
[3] 吴强.浅谈天然气长输管道项目建设中的质量管理[J].中国石油和化工标准与质量.2016（13）.
[关键词]石油天然气；长输管道；泄漏；检测
中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0018-01
引言
随着社会经济的不断发展，石油天然气的开采力度逐渐加大。长输管道是石油天然气的重要传输工具，但受环境及人为因素影响，导致在传输过程中会发生泄漏事件。石油天然气泄漏不仅造成了管道运营企业的损失，还对环境、安全有着不利的影响。分析石油天然气长输管道泄漏的原因及定位方法，讨论管道泄漏的预防对策，对防范石油天然气管道泄漏、保障天然气运输安全有着重要意义。
1 石油天然气长输管道泄漏的原因
1.1 施工中的不合理操作
在天然气长输管道的铺设中，由于施工单位过分追求个人利益，通过一些不合理的操作，如在焊接管道的时候方法不正确、管子质量不合格以次充好又或者由于处理不当导致管子的防腐层受到破坏等等都成为日后导致管道泄漏的隐患因素。
1.2 阴极保护失效
在长输管道运行时，阴极保护起的关键性的作用，若阳极区产生中断或者断电等问题，则会增加阳极區的电阻，恒电位仪工作原本的效果难以发挥，运行参数波动幅度较大，则输出的电流和电压也会产生较大波动幅度，阴极保护效率大大降低。在降低其电位之后，造成阴极原本功效丧失，长输管道则会产生泄漏。
1.3 防腐绝缘层裂化
在长时间使用防腐绝缘层时，若产生老化问题，防腐层表面则会产生严重的裂化问题。防腐层腐蚀之后，会产生点蚀的现象，会有大量不均匀的锈斑和腐蚀坑出现在绝缘层上。防腐层一般会产生腐烂问题，最先表现在防腐层表面腐烂，然后是渗透到钢管表面，这时不会因为其他外力而产生影响，并加快腐蚀和复试穿孔的速度，造成长输管道产生泄漏。
1.4 人为破坏因素
长输管道在输气时，若遭遇不法分子窃取，则可能产生管道泄漏的问题。此外，若管道进行输气时，操作人员存在不合理的操作或者不正确地使用工程机械，则可能导致管道泄漏严重。
1.5 地势或者地质灾害的影响
我国地势复杂，不同的地区往往呈现不同的地势特点，如果常有一些地质灾害像地震、泥石流或者山体滑坡的发生就会给管道造成严重的困扰，给人们的正常生活造成了巨大影响，因此不论是对管道的铺设还是对天然气的运输都是极其不利的。
2 石油天然气长输管道泄漏检测方法
2.1 直接检测法
直接检测法是在过去人工分段式巡检的基础上，携带检测泄漏工具，或利用安装在管道外边的检测装置，直接检测到漏出管外的输送气体或者其挥发气体，从而达到检测的目的。直接检测法包括红外成像法、气体检测法、智能爬行器检测法和电缆检测法等。
（1）红外成像法。当输气管道发生泄漏时，泄漏点周围地面温度将发生变化，通过红外线遥感摄像装置可以记录到管道周围的地热辐射效应，再利用光谱分析则可以检测出泄漏位置。这种方法检测的灵敏度较高，对泄漏点可较精确的进行定位，但不适用埋地较深的管道检测。
（2）智能爬行器检测法。智能爬行器是以无损探伤为原理进行录像观察的仪器设备，可进入管道内部，边爬行边检测管壁腐蚀情况、机械损伤程度及相应位置，为预测和判断是否泄漏提供依据。以漏磁检测为例，通过检测器上磁铁将经过的管道磁化，对管道各缺陷处磁通泄漏情况进行记录，即可分析确定管道破损情况。此方法适用于弯头较少、连接处口径大的管道，能够较准确的判断泄漏，并根据管道状况预测泄漏。但由于投资较大，一般用于服役时间较长的整条管道进行完整性全面检测。
（3）气体检测法。气体检测是采用以接触燃烧为原理的可燃性气体检测仪器，这种方法的优点是受污染、温度或者机械运行影响较小，检测灵敏度较高，目前是检测输气管道的主要检测仪器。缺点是较易引发燃烧或爆炸事故，且不适合长距离连续检测。
2.2 间接检测法
间接检测法是通过泄漏造成压力、流量、声音等物理参数发生变化，从而判断管道是否发生泄漏的方法。主要包括流量或质量平衡法、压力测量信号定位法和实时模型法等。
（1）基于物质平衡的定位方法。在天然气长输管道泄漏间接定位方法中，基于物质平衡的定位方法是较为普遍及实用的方法。该方法是根据质量守恒原理进行定位的，如若进入流量大于流出流量，则可以判断出该输气管道中间存在泄漏点。因此可见，检测的精度会受到流量计精度的影响，同时这种方法不能对漏点进行定位。
（2）压差泄漏检测技术。当整个的长输管道发生泄漏的时候，泄漏口旁边的物质所受的压力会逐渐的加强，进而会使得通过此处的原油的压力下降，但是由于液体的流动速度不会因为相应的压力的改变就会马上的进行改变，最终导致相关的液体流出管外。利用压差泄漏检测技术将整个的运营管道中的液体进行相关的检测。在整个的管道当中，管道的泄漏将引起管道中上游的流量慢慢的增大但是上游和下游的压力会相应的逐渐的减小。泄漏点处的压降较大，之后向外围压力逐渐的递减。但是这种方法只能够一些稳定性并且非压缩性的液体，并且这种的压差泄漏检测技术仅能够测出较大的漏洞并且这种技术还有个缺点，就是不能准确的进行泄漏位置的定位，当泄漏发生的时候，不能及时解决。
（3）压波传播速度检测技术。在进行长输管道泄漏定位的关键技术当中，还可以利用管道中液体的压波的船舶速度进行定位。这种定位主要是根据整个原油管道中原油走向的波速进行定位的。通过对相关的原油流动的波速，当某个地方的波速突然的增大，并且液体的流动速度明显的增强，这就说明这个地方液体的密度相应的减小了，这时候这个地方就很有可能发生了管道泄漏的状况。通过利用先进的互联网技术与压波传播速度检测技术的结合，利用计算机技术对压波传播速度进行记录，找到存在峰值的地点，这个地方就很有可能是管道的泄漏地点。
（4）实时模型法。管道泄漏定位技术中，利用数学模型的方法，将技术与数学结合起来，通过对各种数据的收集和组合，最终形成了一套最佳的原油管道泄漏定位的方法。例如，实时模型法认为流体长输管道是一个复杂的水力与热力系统，根据瞬变流的水力模型和热力模型及沿程摩阻的达西公式建立起管道的实时模型，以测量的压力、流量等参数作为边界条件，利用模型估计出管道内的压力、流量等参数值，估计值与实测值比较，当偏差大于给定值时，即认为发生了泄漏。
2.3 自动定位检测技术
近几年来，随着信息技术的发展和计算机科技普及力度的上升，其在石油天然气长输管道泄漏检测中也发挥出了重要的作用。应用信息技术而研发的SCADA系统可以实现石油天然气长输管道实时在线检测，这大大简化了检测过程，节约了人力和物力，实现了检测的高效化。SCADA系统检测的原理是通过对系统进行数据收集和分析处理，给检测提供科学依据。国外目前一般都是先根据石油天然气长输管道的实际运行状况来对管道进行仿真模拟检测，确定有效的检测方案后再启动SCADA系统实现检测。我国当下也在大力开发和应用这项技术，相信不久以后就会见到成果。
结束语
综上所述，石油天然气长输管道泄漏每种检测法都有各自优点，但往往某一种检测装置很难满足实际需要。实际使用时，应充分考虑各种检测方法的特点，根据环境、对象的不同，几种检测方法配合使用，组成可靠、经济综合性高的检测系统。
参考文献
[1] 庞海艳.天然气管道泄漏及其检测方法的几点分析[J].中国石油和化工标准与质量.2013（17）.
[2] 徐晴晴，张来斌，梁伟.天然气管道泄漏声场特性研究[J].石油机械.2011（02）.
[3] 吴强.浅谈天然气长输管道项目建设中的质量管理[J].中国石油和化工标准与质量.2016（13）.