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摘要：管道安全是目前油气输送过程中遇到的难题之一。本文将通过对油气管道位移光纤安全监测技术所需要的理论技术进行具体的分析，然后以理论的方式对预警信号的特征进行具体的研究，从而将此项技术更好的服务于石油化工行业。
關键词：油气管道;位移光纤安全检测技术;预警信号
引言：油气的输送离不开管道的支撑，对于很多的油田的输送管道长度是十分长的，因此如何保障管道的安全，如何更好的检测出管道目前存在的状态将直接决定油气输送能否成功。目前应用最广泛的就是位移光纤安全监测技术，其监测的灵敏度十分高，并且抗干扰能力比较强，不受输送的物质特性以及输送的过程中所遭受的工况的影响，因此其适应环境的能力十分强，抗干扰能力较强。但是目前由于此项技术在很多方面仍然受到一些局限性，尤其是精确定位上以及对于应用到预警上仍有不足。本文主要通过对油气管道位移光纤安全监测技术所需要的理论技术进行具体的分析，然后以理论的方式对预警信号的特征进行具体的研究，从而可以让此项技术可以更好的普及到油气管道的监测中。
1.管道光纤监测原理
对于管道光纤位移监测的原理主要通过一个原理图来具体的分析一下，监测原理图如图1所示。
管道光纤位移监测装置主要包括两个光电探测器，分别为光电探测器1和光电探测器2组成，并且在分别安装在地面下管道的首端和末端，这样可以精确的把握住整个管道，另外局部的是分布在土壤附件的分布式的光纤传感器。假如整个管道的长度为L，如果泄漏点发生在管道的某个部分，距离管道首端的位置为X，那么这个分布式光纤位移传感器就可以精确的测量出何处泄露，可以精确的找到泄露点。其主要的原理是折射。光缆中的光纤受到应力作用，将导致光纤长度、直径和折射率发生变化，从而对光纤中传播的光波产生相位调制作用。并且首端和末端的两个光电探测器也在一直进行工作，主要是两个方向，如图1所示，一个沿着方向1向左进行探测，另一个光电探测器朝着另一个方向进行探测两个光电探测器朝着两个相反的方向进行探测，从而可以保证监测的可靠性。
2.油气管道位移光纤安全监测技术定位理论
在前文中，对于管道安全威胁最大的就是管道的泄露，尤其是如何精确的找到泄漏点的位置是监测定位非常重要的理论。因此本小节主要介绍监测技术的定位理论。首先是整个监测系统示意图如图2所示
此系统组成在前面的原理中初步的进行了介绍，主要的装置就是光电探测器以及分布式光纤监测装置，另外还需要一个控制系统，主要就是通过计算机进行控制，通过传输的信号通过放大电路传输到计算机中，然后计算机进行处理计算，因为信号系统传输来的大多是频率的光波，需要转化为能够为计算机识别的二进制语言，从而可以让技术人员可以精确的定位到泄漏点。
2.1泄漏点定位技术理论
对于泄漏点的定位主要是误差问题，如何可以实现高精度的定位将是理论研究的重中之重。目前比较常见的泄漏点的定位理论主要是通过压力来判断。因为对于泄漏点来说，如果某处发生管道的泄漏现象，将直接改变点两处的压力，就会产生一定的压力差。但是压力差的产生并不一定是存在泄漏点才会改变压力的变化，有时候如果这个管道的工作时间年限较长，表面会产生一定的油膜或者致密层，这样也会改变两边的压力差发生变化，这样就会导致定位的不精确，因此此项技术仍然有局限性。
目前比较先进的就是通过分布式位移光纤技术来找泄漏点，由于两个光电探测器不停的从管道的首端和末端分别开始检测，两个探测器在探测的过程中会出现一个时间差，这个时间差一般情况下是不会改变的，如果发现改变就说明有泄漏点，然后通过分布式光纤位置来查找测量距离管道的位置，从而可以通过两个探测器和一个分布式位移光纤监测器联合找到泄漏点。
2.2光波测量原理
光波在光纤传播的过程中是十分稳定的，由于光的特殊性，不受其他介质的影响，因为不受外界环境的局限性，还不受压力、温度以及管道本身的影响，这样就会极大的提高其精确性。其数学关系为：
根据上述定位原理的表述，设光波在光纤中传播速度为v，从事发点沿方向1 传播到首端的时间为t 1，所走路程为s1;光波从事发点沿方向2 传播到首端的时间为t 2，所走路程为s2;路程差为Δs，时间差为Δt。
从式子中可以精确的得出，如果想要精确的得到泄漏点的位置就需要精确的测量出光电探测器1和光电探测器2两个方向的时间差，如果时间差测量准确就意味着整个管道中找泄漏点就可以精确的定位到泄漏点，这样可以极大的提高了整体的效率。另外测量时间差目前主要依靠传感器来进行测量，可以很好的满足现阶段光波测量的准确性。
3.预警信号特征
3.1预警信号频率周期短
预警信号的监测实验主要通过敲击实验来完成，主要的做法是通过轻轻的敲击管道，然后就会反馈到计算机监测系统中去，在这个反馈的过程中转化为光波频率就可以在电脑中显示出来，从而可以很好的分析频谱，主要通过频谱分析来分析干扰的信号，取得距离为850米具体的图如图3所示。
从图中可以得出整个过程发生的时间是十分短的，可以清晰的看出振幅和频率的变化情况，并且是一个周期性的过程中，周期较短，这样可以极大的节约反应发生的时间，可以在有限的时间里发现信号的异常，发出预警。
3.2处理滤波，提高预警信号的抗干扰能力
整个过程中由于是通过光纤来完成的，光不受外界环境以及其他方面的影响，主要不受温度不受传播介质以及其他方面的影响导致其抗干扰的能力强，并且由于有多个局部的光纤位移监测器这样就可以处理信号之外存在的滤波，从而可以更好的完成信号的处理，让预警信号发出过程中减少了抗干扰的能力，极大的提高了效率。
总结
综上所述，本文主要通过对光纤安全监测技术进行具体的研究分析，首先分析产生的原理，然后对光纤位移监测技术理论进行具体的阐述，主要有泄漏点定位技术理论的研究以及光波测量原理的分析，然后通过频谱图对预警信号的特征进行分析，主要是频率周期短以及抗干扰能力强等多种特征，从而提高测量的效率。
参考文献：
[1]石志谦;安全预警系统在油气管道安全防范中的应用[ J].石油工程建设，2016 5（ 5）：61-63.
[2] 张保贵;韩烈祥;羡维伟;刘勇;柏轲;密闭式钻井液地面分离系统技术发展现状分析[J];钻采工艺;2017年03期
關键词：油气管道;位移光纤安全检测技术;预警信号
引言：油气的输送离不开管道的支撑，对于很多的油田的输送管道长度是十分长的，因此如何保障管道的安全，如何更好的检测出管道目前存在的状态将直接决定油气输送能否成功。目前应用最广泛的就是位移光纤安全监测技术，其监测的灵敏度十分高，并且抗干扰能力比较强，不受输送的物质特性以及输送的过程中所遭受的工况的影响，因此其适应环境的能力十分强，抗干扰能力较强。但是目前由于此项技术在很多方面仍然受到一些局限性，尤其是精确定位上以及对于应用到预警上仍有不足。本文主要通过对油气管道位移光纤安全监测技术所需要的理论技术进行具体的分析，然后以理论的方式对预警信号的特征进行具体的研究，从而可以让此项技术可以更好的普及到油气管道的监测中。
1.管道光纤监测原理
对于管道光纤位移监测的原理主要通过一个原理图来具体的分析一下，监测原理图如图1所示。
管道光纤位移监测装置主要包括两个光电探测器，分别为光电探测器1和光电探测器2组成，并且在分别安装在地面下管道的首端和末端，这样可以精确的把握住整个管道，另外局部的是分布在土壤附件的分布式的光纤传感器。假如整个管道的长度为L，如果泄漏点发生在管道的某个部分，距离管道首端的位置为X，那么这个分布式光纤位移传感器就可以精确的测量出何处泄露，可以精确的找到泄露点。其主要的原理是折射。光缆中的光纤受到应力作用，将导致光纤长度、直径和折射率发生变化，从而对光纤中传播的光波产生相位调制作用。并且首端和末端的两个光电探测器也在一直进行工作，主要是两个方向，如图1所示，一个沿着方向1向左进行探测，另一个光电探测器朝着另一个方向进行探测两个光电探测器朝着两个相反的方向进行探测，从而可以保证监测的可靠性。
2.油气管道位移光纤安全监测技术定位理论
在前文中，对于管道安全威胁最大的就是管道的泄露，尤其是如何精确的找到泄漏点的位置是监测定位非常重要的理论。因此本小节主要介绍监测技术的定位理论。首先是整个监测系统示意图如图2所示
此系统组成在前面的原理中初步的进行了介绍，主要的装置就是光电探测器以及分布式光纤监测装置，另外还需要一个控制系统，主要就是通过计算机进行控制，通过传输的信号通过放大电路传输到计算机中，然后计算机进行处理计算，因为信号系统传输来的大多是频率的光波，需要转化为能够为计算机识别的二进制语言，从而可以让技术人员可以精确的定位到泄漏点。
2.1泄漏点定位技术理论
对于泄漏点的定位主要是误差问题，如何可以实现高精度的定位将是理论研究的重中之重。目前比较常见的泄漏点的定位理论主要是通过压力来判断。因为对于泄漏点来说，如果某处发生管道的泄漏现象，将直接改变点两处的压力，就会产生一定的压力差。但是压力差的产生并不一定是存在泄漏点才会改变压力的变化，有时候如果这个管道的工作时间年限较长，表面会产生一定的油膜或者致密层，这样也会改变两边的压力差发生变化，这样就会导致定位的不精确，因此此项技术仍然有局限性。
目前比较先进的就是通过分布式位移光纤技术来找泄漏点，由于两个光电探测器不停的从管道的首端和末端分别开始检测，两个探测器在探测的过程中会出现一个时间差，这个时间差一般情况下是不会改变的，如果发现改变就说明有泄漏点，然后通过分布式光纤位置来查找测量距离管道的位置，从而可以通过两个探测器和一个分布式位移光纤监测器联合找到泄漏点。
2.2光波测量原理
光波在光纤传播的过程中是十分稳定的，由于光的特殊性，不受其他介质的影响，因为不受外界环境的局限性，还不受压力、温度以及管道本身的影响，这样就会极大的提高其精确性。其数学关系为：
根据上述定位原理的表述，设光波在光纤中传播速度为v，从事发点沿方向1 传播到首端的时间为t 1，所走路程为s1;光波从事发点沿方向2 传播到首端的时间为t 2，所走路程为s2;路程差为Δs，时间差为Δt。
从式子中可以精确的得出，如果想要精确的得到泄漏点的位置就需要精确的测量出光电探测器1和光电探测器2两个方向的时间差，如果时间差测量准确就意味着整个管道中找泄漏点就可以精确的定位到泄漏点，这样可以极大的提高了整体的效率。另外测量时间差目前主要依靠传感器来进行测量，可以很好的满足现阶段光波测量的准确性。
3.预警信号特征
3.1预警信号频率周期短
预警信号的监测实验主要通过敲击实验来完成，主要的做法是通过轻轻的敲击管道，然后就会反馈到计算机监测系统中去，在这个反馈的过程中转化为光波频率就可以在电脑中显示出来，从而可以很好的分析频谱，主要通过频谱分析来分析干扰的信号，取得距离为850米具体的图如图3所示。
从图中可以得出整个过程发生的时间是十分短的，可以清晰的看出振幅和频率的变化情况，并且是一个周期性的过程中，周期较短，这样可以极大的节约反应发生的时间，可以在有限的时间里发现信号的异常，发出预警。
3.2处理滤波，提高预警信号的抗干扰能力
整个过程中由于是通过光纤来完成的，光不受外界环境以及其他方面的影响，主要不受温度不受传播介质以及其他方面的影响导致其抗干扰的能力强，并且由于有多个局部的光纤位移监测器这样就可以处理信号之外存在的滤波，从而可以更好的完成信号的处理，让预警信号发出过程中减少了抗干扰的能力，极大的提高了效率。
总结
综上所述，本文主要通过对光纤安全监测技术进行具体的研究分析，首先分析产生的原理，然后对光纤位移监测技术理论进行具体的阐述，主要有泄漏点定位技术理论的研究以及光波测量原理的分析，然后通过频谱图对预警信号的特征进行分析，主要是频率周期短以及抗干扰能力强等多种特征，从而提高测量的效率。
参考文献：
[1]石志谦;安全预警系统在油气管道安全防范中的应用[ J].石油工程建设，2016 5（ 5）：61-63.
[2] 张保贵;韩烈祥;羡维伟;刘勇;柏轲;密闭式钻井液地面分离系统技术发展现状分析[J];钻采工艺;2017年03期