2010年4月20日BP公司墨西哥灣發(fā)生美國歷史上最嚴重漏油事故，給當地生態(tài)和漁業(yè)帶來滅頂之災。次年6月，悲劇在康菲石油蓬萊19-3油田再次上演。然而，事故發(fā)生后長達幾個月時間里， 康菲并未徹底有效消除溢油風險，對我國渤海海洋生態(tài)環(huán)境構成巨大威脅。
管道運輸是海洋石油、天然氣的基本運輸方式，長期服役后易出問題，致惡性事件發(fā)生。由于海上環(huán)境復雜，不容易及時準確地找到管道漏油點，控制住管道漏油，一旦發(fā)生事故往往會帶來災難性、長期性的惡果。因此，采取多種有效措施，加強海上油氣管道的監(jiān)控和日常維護定檢尤為重要，這對保障管線安全生產意義重大，如今成為各海洋油氣開發(fā)企業(yè)重要的研究課題。
海上油氣管道距離長、結構復雜、氣源多和油氣品質差異大;易積液、凍堵油氣管道的沿程溫度分布不均，易造成管道積液和凍堵;易受海水沖刷侵蝕、檢修難等。目前各海洋油氣開發(fā)企業(yè)對其的檢測與監(jiān)控技術主要有四種：海底管道漏磁檢測技術、海底管道機器人智能監(jiān)控技術、動態(tài)壓力變送器的管道泄漏檢測技術和管道的完整性管理監(jiān)控技術，這四種技術各有特點。
漏磁檢測
簡化測試程序
海底管道漏磁檢測技術由勝利油田自主研發(fā)的一項國產檢測技術，也是國家“十五”計劃“863”重點研究課題。該漏磁檢測儀身長3 米多、形狀像蠕蟲，它可以直接進入管道，靠水的驅動行進完成檢測，通過磁通量的變化來檢測管道內的腐蝕、變形、受損及漏點等情況，猶如為管道裝上了眼睛。目前勝利油田現有各類海底管道129條，長度達222.8千米，利用海底管道漏磁檢測儀不但可以對海底管道進行檢測，解決了過去遇到管線泄漏的情況，一般采用把管線一段段切下來，順序往下找，直到找到泄漏點的這種既費時又費力的問題，還可以對管道進行安全評估，為海底油氣管道安全生產提供技術支持。
管道機器人
精確定位 自救升級
目前投入運營的輸油管道都是由鋼鐵材料制成，由于金屬管道的電磁屏蔽作用，管道機器人被投入管道后就不再接受外部的控制指令，而是按照事先設定的控制程序進行自主作業(yè)。另外，石油管道內部惡劣的環(huán)境也給管道機器人安全作業(yè)帶來許多困難，如對于長距離的管道缺陷維護任務，管道機器人自主缺陷定位的精度和可靠性差、不能滿足工程需要，它在自主移動、作業(yè)過程中因環(huán)境 障礙而發(fā)生阻塞,造成維修任務失敗等。這些問題直接影響到管道機器人的實用性。
該技術根據管道機器人的控制任務要求，采用嵌入式PC104工控機為硬件平臺、以嵌入式Linux+Rt-Linux實時擴展作為系統(tǒng)軟件平臺的智能控制器。根據海底管道機器人作業(yè)工藝要求，分析了智能控制器的控制任務和故障處理策略、以及它與管道機器人其它部件之間的CAN通信協(xié)議，并給出了智能控制軟件的框架。根據海底石油管道的結構特點，利用電渦流傳感器探測油氣管線中的焊縫信息，實現管道機器人在管線內的粗略定位，再利用里程儀獲取的行程信息進行相鄰焊縫間精確定位的定位控制方法，并利用“容錯規(guī)則”用于容錯處理漏檢焊縫，保證了管道機器人執(zhí)行粗略定位階段的可靠性和定位準確度。根據管道機器人自主定位控制的特點，利用古典概率分析管道機器人執(zhí)行粗略定位階段的可靠性、利用基于貝葉斯準則的分布式檢測融合理論，分析管道機器人執(zhí)行精確定位階段可靠性，減小由于缺陷定位錯誤而造成的管道機器人作業(yè)失敗的風險。同時，該技術具有管道機器人反應式自救控制系統(tǒng)，即管道機器人在移動、作業(yè)中陷入環(huán)境障礙時，能夠通過與環(huán)境的交互在線學習脫困自救的運動控制策略，避免因實施救援行動和作業(yè)任務終止帶來的損失。
該管道維護方法具有實現成本較低、實施容易、且對管線本身無特殊要求、適用范圍廣的特點該維護方法對管道機器人智能控制器的可靠性、適應性等方面具有極高的要求。
動壓檢測精度提升
動態(tài)壓力變送器檢測技術利用動態(tài)壓力變送器進行管道泄漏信號檢測，通過對動態(tài)壓力信號的功率譜、信號能量和幅值三種特征量的分析，探索迅速可靠有效的泄漏信號檢測技術，適用于石油輸送管道泄漏檢測的動態(tài)壓力變送器采用壓電式動態(tài)壓力傳感器來實現管道泄漏信號探測。它利用嵌入式技術，以MSP430微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)完成信號采集、數據分析與處理并通過RS-485串行總線通訊接口，實現了與石油輸送管道泄漏檢測系統(tǒng)的遠程數字化通訊，它具有較高的檢測精度，能適應現場復雜環(huán)境，能夠實現管道泄漏檢測的各種設計功能，滿足迅速準確地對管道泄漏進行檢測和定位的要求。
管道完整性一體化監(jiān)管
國外在繼續(xù)重視油氣管道失效分析工作的同時，提出了管道完整性管理的理念：即管道始終處于完全可靠的服役狀態(tài)。2001 年，API和ASME發(fā)布了油氣管道完整性管理的標準和規(guī)范，即API1160和ASMEB31.8S;2002年，美國國會通過了專門的 H.R.3609號《關于增進管道安全性的法規(guī)》，美國管道安全辦公室(OPS)發(fā)布了49CFRPart192法規(guī)。這些技術標準、規(guī)范和法律法規(guī)對管道完整性管理提出了明確的要求和詳細的規(guī)定。其內涵包括3個方面：管道在物理和功能上是完整的;管道始終處于受控狀態(tài);管道運營商已經并仍將不斷采取措施防止失效事故發(fā)生。
油氣管道完整性管理的工作流程是由潛在危險因素的識別及分類，數據的采集、整合及分析，風險評價，完整性評價(在基于風險的檢驗前提下進行)，完整性評價結果的決策、響應和反饋等組成，并形成閉環(huán)系統(tǒng)。管道完整性管理的基礎是完整性評價，包括管道本體的適用性評價、站場設施(壓縮機等)的故障診斷、地震及地質災害評估等。從實用角度，它的關鍵技術包括失效分析及失效案例庫的建立、危險因素與危險源識別技術、風險評價技術、管道檢測技術、適用性評價技術、機械設備故障診斷技術、地質災害評估技術、地理信息系統(tǒng)(GIS)的建立等。現代IT技術大大提升了油氣管道完整性管理的水平。
這項監(jiān)控技術不僅可以大大降低管道事故發(fā)生率，而且能夠避免不必要和無計劃的管道維修和更換，從而獲得巨大的經濟效益和社會效益。
借鑒發(fā)達國家的油氣管道完整性管理經驗，結合我國海上油氣管道的特點，研究建立我國海上管道的完整性管理標準體系，包括管理標準體系和技術標準體系，并盡快將油氣管道完整性管理納入海上油氣管道安全生產的有關法律法規(guī)之中，強化海上油氣管道安全運行管理。在強調海上油氣管道完整性管理的同時，強調海上油氣管道檢測和失效分析工作，建立海上油氣管道失效案例庫，特別是要重視失效分析與完整性監(jiān)控管理的關系、失效分析對完整性監(jiān)控管理的重要性認識，完善各種監(jiān)控措施，才能確保海上油氣管道的安全，有效避免海上油田漏油事件的發(fā)生。
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