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【摘要】：石油管道的泄漏对于日常的生产和生活来说是一种潜在的威胁，会给人们带来极大的损失。只有及时地发现输油管道泄漏以及泄漏点位置，才能有效及时地保障管道安全生产。本文对石油管道泄漏检测技术的发展现状、检测技术及其性能进行了探讨，为石油管道泄漏检测技术在实际中的应用提供一定的参考作用。
【关键词】：石油管道；泄漏；检测
中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：
一、石油管道泄漏检测技术的发展现状
管道泄漏检测技术的研究在我国起步比较晚，然而发展却很快。从上世纪八十年代末才开展了对液体管线泄漏检测等技术的研究，获得了管线泄漏检测方面的一些经验和成果。把软件和硬件结合在一起应用到管道泄漏检测中，代替了原来简单的人工沿管线巡视的方法，极大的提高了管道泄漏检测的准确度及灵敏度。
近年来，随着科学技术的发展，各种石油产品的不断更新，极大的提高了石油管道的自动化水平，石油管道泄漏检测的应用环境在不断成熟，对管道泄漏检测技术的要求也越来越高。如何找到灵敏度更高和泄漏位置更加准确定位的检测技术，如何全面的应用自动控制系统，如何不断创新多种检测手段和方法，最终实现石油管道运输的全面自动检测，已越来越成为石油管道检测工作者的关注点。石油管道泄漏检测的理论研究和实际应用在不断的更新和发展。
二、石油管道泄漏检测技术
石油管道泄漏检测技术按照不同的检测方法，可以分为给予软件和硬件的检测方法；基于应用的介质不同，可以分为间接检测和直接检测的检测方法。除此之外，还有外部检测方法和内部检测方法，内部流体状态检测方法和管壁状况检测方法。下面介绍几种常用的检测方法：
1、基于模型的检测方法。模型检测方法的基本思想就是建立输油管道的实时模型，在模型中采用在线估算管道流量和压力，然后与实测的管道流量和压力值进行比较，以此来判断管道是否有泄漏。应用模型检测法的有状态估计等方法。状态估计的检测方法是以管路压力和流量來建立检测模型的。输入压力HN，管道输入终端的压力设为H0，管道估计器输出定义为QN，终端流量设为Q0。如果管道泄露量较小，可以认为管道上、下游泵站的入口压力对于泄漏影响可以忽略，这样始端出口及终端入口的流量的就可以进行估算。那么，实际的测量值Q0就会由于泄漏的原因而增大。这样，管道泄露检测及其定位就可以利用实测值与估计值的偏差信号采用适当的算法来确定。见图表1，这种测量方法也有一定的局限性：1）在泄露量大的情况下，上述的假设不成立，对结果有影响；2）在稳定流量的基础上建立的定位公式，估算时带来的误差有可能比较大；3）此方法在实际应用时需要安装流量计。
2、基于知识的检测方法。利用模式识别以及神经网络的方法都属于基于知识的检测方法，其功能主要包括学习以及训练，所以其自适应性较强。在实际的管道泄漏中，有很多难以获知的因素，建立一般的数学模型容易产生一定的误差。然而，对于具有样本学习能力以及逼近非线性函数能力的神经网络检测方法来说，可以将泄漏信号的指标特征组成神经网络输入矩阵，从而建立基于管道状态分类的神经网络模型，进行泄漏检测。另外一种已经应用的适应神经网络算法，其可以在线学习故障，不必从实际的泄漏实践中提取经验数据，这种方法可以解决简单神经网络算法的局限性，效果比较好。还有一种采用统计分析法的检测方法，结合管道出入口压力和流量和压力，利用序贯概率比的检验，根据管道出入口的流量和压力，跟踪计算出流量和压力之间的变化关系。如果发生泄漏，可以从流量和压力之间的变化关系中看出。其利用SPRT方法和模式识别技术，分析实测的流量和压力值，实时计算管道泄漏的概率，泄漏定位可以采用最小二乘法测定。这种检测方法的优势在于原理简单、维护方便，对于瞬变模型错误报警，能够较好的解决，使得计算的复杂性能够有效地降低。其缺点是检漏精度受仪表精度影响比较大，定位精度较差。
3、基于流量的检测方法。石油管道运行良好的情况下，管道输出端和输入端的流量可以认为几乎不变，如果产生泄漏，输出端和输入端必定会有流量差，下游流量减少，上流流量增加。采用这种方法，由于流体介质性质的变化以及输送管道的弹性等各种因素，输出端和输入端的流量变化存在一个缓冲过程，因此，精度不是很高，同时对于泄漏点的位置也无法确定。虽然基于流量差的检测方法灵敏度不够，但仍然有较高的可靠性，如果使之与压力波相结合来应用，便可使误报警大大减少。
三、石油管道泄漏检测的性能评价
1、准确性。输油管道发生泄漏以后，泄漏检测系统应能准确地确定检测泄漏事故的产生，而且还具有准确的报警率、较高的可靠性。
2、灵敏性。对于管道泄漏的检测，需能够确定泄漏量的范围，能检测到最小泄漏量，发出正确的报警指示。
3、泄漏定位准确性。输油管道发生泄漏以后，不仅要准确地检测到管道泄漏，而且还要把泄漏点提供给检测者，与实际的泄漏点的位置尽可能的一致。
4、实时性。从泄漏发生至检测人员获得泄漏信息的时间间隔要尽可能短，使检测人员能够实时的掌握泄漏事故的情况，便于采取及时有效地措施，将由此带来的损失减少到最低。
5、自适应性。检测系统还应具有一定的通用性，即在各种检测环境、不同输送流体的状况下，仍能适应。
6、易维护性。如果系统发生故障，应方便维护人员进行调整、维修。
7、性价比高。检测系统的性能与花费在建立系统、操作运行以及后续维护的成本比值高。
四、管道检漏技术发展趋势
随着科技的发展，管道泄漏检测技术也随之不断创新，特别是国家对油气输送管道保护十分重视。通过立相关法律，为油气管道保护技术研发确立了法律基础，经济适用的管道泄漏检测新技术将会不断突破发展。如开发遥感激光泄漏成像技术和光学甲烷探测技术等，通过研发这些新型高效的管道泄漏检测技术，对提高泄漏检测及定位的灵敏度、精确度和可靠性具有突破性的意义。管道泄漏检测将有如下发展趋势:
(1)目前的泄漏检测与定位技术难以很好解决现场的检测灵敏度与误报之间的矛盾以及定位精度低等问题，特别是油气田多相介质、腐蚀性介质、小流量泄漏管道如何提高检测精度将是今后的研究一个重点。
(2)泄漏检测系统与全线远程监控与数据采集系统(SCADA)相结合。SCADA系统不仅能为泄漏检测提供数据源，而且能对管道运行状况进行监控，是管道自动化的发展方向。只有多功能结合才能降低成本，使之成为实现的可能。
(3)油气田集输管网泄漏检测与定位仍有待于科技发展，如采用光学甲烷探测器(OMD)检测天然气泄漏技术进行移动泄漏勘察可检测低至1mg/m3浓度的泄漏，而检测速度高达10000次测量/s，巡检车速可达到50km/h。遥感激光泄漏成像技术、卫星成像技术保护管道、管道实时监控和光学甲烷探测技术等，这些技术都被列为将对世界石油天然气管道工业产生重要影响的新技术。
结束语
对于石油管道泄漏检测技术的研究和应用，国内外已有很长的历史，但是由于石油管道输送介质的多样性、泄漏形式的多样性、输送管道环境的多样性，造成石油管道检测变得极其复杂，使得目前还没有一种通用的方法能够完全满足各种不同管道泄漏检测的要求。所以，在实际的应用中，可以结合管道泄漏的不同实际情况，采用多种检测方法相结合的手段，一些作为辅助检测方法，一些作为主要检测方法，互相弥补不足，则可以取得良好的检测效果。
参考文献
［1］袁厚明．地下管线检测技术［M］．北京:中国石化出版社，2006:190－226．
［2］苏欣，袁宗明．油气长输管道检漏技术综述［J］．石油化工安全技，2005，21(4):14－17．
［3］李文军，王学英．油气管道泄漏检测与定位技术的现状及展望［J］．
炼油技术与工程，2005，35(9):49－52．
【关键词】：石油管道；泄漏；检测
中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：
一、石油管道泄漏检测技术的发展现状
管道泄漏检测技术的研究在我国起步比较晚，然而发展却很快。从上世纪八十年代末才开展了对液体管线泄漏检测等技术的研究，获得了管线泄漏检测方面的一些经验和成果。把软件和硬件结合在一起应用到管道泄漏检测中，代替了原来简单的人工沿管线巡视的方法，极大的提高了管道泄漏检测的准确度及灵敏度。
近年来，随着科学技术的发展，各种石油产品的不断更新，极大的提高了石油管道的自动化水平，石油管道泄漏检测的应用环境在不断成熟，对管道泄漏检测技术的要求也越来越高。如何找到灵敏度更高和泄漏位置更加准确定位的检测技术，如何全面的应用自动控制系统，如何不断创新多种检测手段和方法，最终实现石油管道运输的全面自动检测，已越来越成为石油管道检测工作者的关注点。石油管道泄漏检测的理论研究和实际应用在不断的更新和发展。
二、石油管道泄漏检测技术
石油管道泄漏检测技术按照不同的检测方法，可以分为给予软件和硬件的检测方法；基于应用的介质不同，可以分为间接检测和直接检测的检测方法。除此之外，还有外部检测方法和内部检测方法，内部流体状态检测方法和管壁状况检测方法。下面介绍几种常用的检测方法：
1、基于模型的检测方法。模型检测方法的基本思想就是建立输油管道的实时模型，在模型中采用在线估算管道流量和压力，然后与实测的管道流量和压力值进行比较，以此来判断管道是否有泄漏。应用模型检测法的有状态估计等方法。状态估计的检测方法是以管路压力和流量來建立检测模型的。输入压力HN，管道输入终端的压力设为H0，管道估计器输出定义为QN，终端流量设为Q0。如果管道泄露量较小，可以认为管道上、下游泵站的入口压力对于泄漏影响可以忽略，这样始端出口及终端入口的流量的就可以进行估算。那么，实际的测量值Q0就会由于泄漏的原因而增大。这样，管道泄露检测及其定位就可以利用实测值与估计值的偏差信号采用适当的算法来确定。见图表1，这种测量方法也有一定的局限性：1）在泄露量大的情况下，上述的假设不成立，对结果有影响；2）在稳定流量的基础上建立的定位公式，估算时带来的误差有可能比较大；3）此方法在实际应用时需要安装流量计。
2、基于知识的检测方法。利用模式识别以及神经网络的方法都属于基于知识的检测方法，其功能主要包括学习以及训练，所以其自适应性较强。在实际的管道泄漏中，有很多难以获知的因素，建立一般的数学模型容易产生一定的误差。然而，对于具有样本学习能力以及逼近非线性函数能力的神经网络检测方法来说，可以将泄漏信号的指标特征组成神经网络输入矩阵，从而建立基于管道状态分类的神经网络模型，进行泄漏检测。另外一种已经应用的适应神经网络算法，其可以在线学习故障，不必从实际的泄漏实践中提取经验数据，这种方法可以解决简单神经网络算法的局限性，效果比较好。还有一种采用统计分析法的检测方法，结合管道出入口压力和流量和压力，利用序贯概率比的检验，根据管道出入口的流量和压力，跟踪计算出流量和压力之间的变化关系。如果发生泄漏，可以从流量和压力之间的变化关系中看出。其利用SPRT方法和模式识别技术，分析实测的流量和压力值，实时计算管道泄漏的概率，泄漏定位可以采用最小二乘法测定。这种检测方法的优势在于原理简单、维护方便，对于瞬变模型错误报警，能够较好的解决，使得计算的复杂性能够有效地降低。其缺点是检漏精度受仪表精度影响比较大，定位精度较差。
3、基于流量的检测方法。石油管道运行良好的情况下，管道输出端和输入端的流量可以认为几乎不变，如果产生泄漏，输出端和输入端必定会有流量差，下游流量减少，上流流量增加。采用这种方法，由于流体介质性质的变化以及输送管道的弹性等各种因素，输出端和输入端的流量变化存在一个缓冲过程，因此，精度不是很高，同时对于泄漏点的位置也无法确定。虽然基于流量差的检测方法灵敏度不够，但仍然有较高的可靠性，如果使之与压力波相结合来应用，便可使误报警大大减少。
三、石油管道泄漏检测的性能评价
1、准确性。输油管道发生泄漏以后，泄漏检测系统应能准确地确定检测泄漏事故的产生，而且还具有准确的报警率、较高的可靠性。
2、灵敏性。对于管道泄漏的检测，需能够确定泄漏量的范围，能检测到最小泄漏量，发出正确的报警指示。
3、泄漏定位准确性。输油管道发生泄漏以后，不仅要准确地检测到管道泄漏，而且还要把泄漏点提供给检测者，与实际的泄漏点的位置尽可能的一致。
4、实时性。从泄漏发生至检测人员获得泄漏信息的时间间隔要尽可能短，使检测人员能够实时的掌握泄漏事故的情况，便于采取及时有效地措施，将由此带来的损失减少到最低。
5、自适应性。检测系统还应具有一定的通用性，即在各种检测环境、不同输送流体的状况下，仍能适应。
6、易维护性。如果系统发生故障，应方便维护人员进行调整、维修。
7、性价比高。检测系统的性能与花费在建立系统、操作运行以及后续维护的成本比值高。
四、管道检漏技术发展趋势
随着科技的发展，管道泄漏检测技术也随之不断创新，特别是国家对油气输送管道保护十分重视。通过立相关法律，为油气管道保护技术研发确立了法律基础，经济适用的管道泄漏检测新技术将会不断突破发展。如开发遥感激光泄漏成像技术和光学甲烷探测技术等，通过研发这些新型高效的管道泄漏检测技术，对提高泄漏检测及定位的灵敏度、精确度和可靠性具有突破性的意义。管道泄漏检测将有如下发展趋势:
(1)目前的泄漏检测与定位技术难以很好解决现场的检测灵敏度与误报之间的矛盾以及定位精度低等问题，特别是油气田多相介质、腐蚀性介质、小流量泄漏管道如何提高检测精度将是今后的研究一个重点。
(2)泄漏检测系统与全线远程监控与数据采集系统(SCADA)相结合。SCADA系统不仅能为泄漏检测提供数据源，而且能对管道运行状况进行监控，是管道自动化的发展方向。只有多功能结合才能降低成本，使之成为实现的可能。
(3)油气田集输管网泄漏检测与定位仍有待于科技发展，如采用光学甲烷探测器(OMD)检测天然气泄漏技术进行移动泄漏勘察可检测低至1mg/m3浓度的泄漏，而检测速度高达10000次测量/s，巡检车速可达到50km/h。遥感激光泄漏成像技术、卫星成像技术保护管道、管道实时监控和光学甲烷探测技术等，这些技术都被列为将对世界石油天然气管道工业产生重要影响的新技术。
结束语
对于石油管道泄漏检测技术的研究和应用，国内外已有很长的历史，但是由于石油管道输送介质的多样性、泄漏形式的多样性、输送管道环境的多样性，造成石油管道检测变得极其复杂，使得目前还没有一种通用的方法能够完全满足各种不同管道泄漏检测的要求。所以，在实际的应用中，可以结合管道泄漏的不同实际情况，采用多种检测方法相结合的手段，一些作为辅助检测方法，一些作为主要检测方法，互相弥补不足，则可以取得良好的检测效果。
参考文献
［1］袁厚明．地下管线检测技术［M］．北京:中国石化出版社，2006:190－226．
［2］苏欣，袁宗明．油气长输管道检漏技术综述［J］．石油化工安全技，2005，21(4):14－17．
［3］李文军，王学英．油气管道泄漏检测与定位技术的现状及展望［J］．
炼油技术与工程，2005，35(9):49－52．