油氣管道光纖監(jiān)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

　　摘自《油氣管道監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀》，作者中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十四研究所，李蘇。

　　移動(dòng)通信網(wǎng)——油氣管道狀態(tài)監(jiān)測(cè)是其安全運(yùn)行的重要保障，目前國(guó)際上發(fā)展了包括非光纖型和基于光纖的多種監(jiān)測(cè)技術(shù)，分為視頻監(jiān)控、基于電的聲學(xué)傳感、水聽(tīng)器技術(shù)、浮球、光纖傳感等類(lèi)型。其中光纖傳感方法以其隱蔽性、經(jīng)濟(jì)性和安全性而具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

　　石油和天然氣輸運(yùn)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活息息相關(guān)，管道輸送相比道路運(yùn)輸具有安全、便捷、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，但管道可能由于外部擾動(dòng)、腐蝕、管材和施工質(zhì)量等原因發(fā)生失效事故，威脅國(guó)家經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。盡管在設(shè)計(jì)和施工方面，當(dāng)前我國(guó)與國(guó)際水平基本相當(dāng)，在管理方面，我國(guó)也開(kāi)展的大量工作，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，油氣管道的安全性仍有一定差距。有數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)油氣管道事故率平均為 3 次/（1 000 km·年），遠(yuǎn)高于美國(guó)的 0.5 次/（1 000 km·年）和歐洲的 0.26 次/（1 000 km·年）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)油氣管道事故，多為人為因素所致，近些年來(lái)，第三方破壞對(duì)我國(guó)油氣管道事故的"貢獻(xiàn)率"高達(dá) 40%，隨后依次是腐蝕、管材質(zhì)量、施工質(zhì)量和突發(fā)性自然災(zāi)害。為保障油氣管道輸運(yùn)安全，需要對(duì)管道實(shí)施監(jiān)控，當(dāng)管道發(fā)生泄漏和有外力實(shí)施破壞行為時(shí)能夠及時(shí)告警和預(yù)警。以下對(duì)當(dāng)前較新或有代表性的管道監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行評(píng)述。

　　1 光纖監(jiān)控方法

　　1.1 Secure Pipe 產(chǎn)品性能及應(yīng)用案例

　　澳大利亞 FFT（Future Fiber Technology）公司的管道入侵探測(cè)產(chǎn)品 Secure Pipe 是基于 MZ 干涉儀技術(shù)，利用敷設(shè)在管道上方的光纜作為傳感器，探測(cè)和定位入侵，最大傳感距離 40 km。系統(tǒng)需要利用光纜中的三根光纖，其中兩根為傳感光纖，一根為引導(dǎo)光纖；也可利用現(xiàn)有光纜中的空閑光纖。FFT 的 CAMS（中央告警監(jiān)控系統(tǒng)）所管理的探測(cè)系統(tǒng)數(shù)量不限，使用圖形界面、電子郵件或短消息提供告警。CAMS的 GUI（圖形用戶(hù)界面）屏幕可以基于衛(wèi)星照片、地圖或 CAD 圖像。

　　2003 年，NYSEARCH（美國(guó)天然氣研發(fā)與演示組織）在新澤西沿一段 40 km 高壓天然氣管道布設(shè)了FFT Secure Pipe 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)不被許可的車(chē)輛或活動(dòng)離管道太近時(shí)，其為運(yùn)營(yíng)者提供足夠的預(yù)警。要求系統(tǒng)在管道附近的道路交叉、鐵路線、居民區(qū)和商業(yè)區(qū)不發(fā)生誤報(bào)警。在布設(shè)后的兩年多時(shí)間里，管道沿線經(jīng)歷了多種類(lèi)型挖掘設(shè)備的多次作業(yè)，系統(tǒng)沒(méi)有因這些挖掘設(shè)備作業(yè)而產(chǎn)生誤報(bào)警。但是，系統(tǒng)的敏感度較高，以至于許多報(bào)警源自管道巡視和其他駛過(guò)光纜的車(chē)輛。根據(jù) NYSEARCH 的技術(shù)總結(jié)報(bào)告（表 1），Secure Pipe 的定位精度優(yōu)于產(chǎn)品說(shuō)明，在小于 10 m 范圍內(nèi)，產(chǎn)品探測(cè)有效性與土壤類(lèi)型相關(guān)，在軟質(zhì)土壤中探測(cè)有效率只有 30%～60%。

表 1 Secure Pipe 對(duì)管道沿線不同類(lèi)型挖掘設(shè)備作業(yè)的監(jiān)測(cè)結(jié)果