石油工業(yè)埋地管道瞬變電磁法研究

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摘要：本文介紹了埋地管道外檢測(cè)技術(shù)在油田油氣集輸管線檢測(cè)中的應(yīng)用情況，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)歸納了檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的埋地管道存在的主要問(wèn)題，并對(duì)影響埋地管道安全運(yùn)行的原因進(jìn)行了總結(jié)分析，提出了相應(yīng)的建議和措施，為指導(dǎo)油田埋地管道的設(shè)計(jì)、施工、日常生產(chǎn)管理與維護(hù)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：埋地管道；瞬間磁變法；外檢測(cè)技術(shù)；剩余壁厚

隨著我國(guó)石油工業(yè)的不斷發(fā)展，埋地管道的應(yīng)用日趨增多。大部分管道地處野外，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，隨著服役時(shí)間的延長(zhǎng)、人為破壞以及管理不當(dāng)?shù)纫蛩兀瑢?dǎo)致其服役能力逐漸降低，管道事故時(shí)有發(fā)生。由于管道輸送介質(zhì)的易燃易爆性，一旦發(fā)生事故，不僅造成油氣資源浪費(fèi)，還將造成環(huán)境污染，甚至威脅到周?chē)嗣袢罕姷呢?cái)產(chǎn)安全。同時(shí)由于埋地管道深處地下，受其運(yùn)行環(huán)境、輸送介質(zhì)的限制，絕大多數(shù)管道無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)，因此，對(duì)油田埋地管道進(jìn)行外部檢測(cè)對(duì)保證埋地管到安全運(yùn)行十分重要。

1埋地管道主要的缺陷形式

石油工業(yè)埋地管道內(nèi)輸送的介質(zhì)主要包括原油、成品油、天然氣和油氣混合物等。隨著管道運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，運(yùn)行的外部環(huán)境、自身的老化、保護(hù)措施的失效等原因都將會(huì)造成管道損傷甚至失效。管道缺陷除過(guò)制造缺陷外，通常有內(nèi)腐蝕、外腐蝕、外部損傷等[1]。其中管道內(nèi)腐蝕主要是輸送介質(zhì)、管內(nèi)積液、污物等因素造成，管道外腐蝕主要是環(huán)境因素、陰保失效、外防腐層破損等因素造成，外部損傷可能由于地質(zhì)災(zāi)害、震動(dòng)和人為破壞等。以上因素都可能導(dǎo)致管道壁厚缺失，造成管道剩余壁厚減小，大面積的壁厚減薄將直接威脅到管道安全運(yùn)行。

2瞬變電磁檢測(cè)方法的主要原理

瞬變電磁法（TEM）屬于時(shí)間域電磁法，它利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)送電磁脈沖，在一次電磁場(chǎng)的激勵(lì)下，地下導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電流。在一次脈沖電磁場(chǎng)的間隙期間，渦流電流產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)不會(huì)隨一次場(chǎng)消失而立即消失，即有一個(gè)瞬變過(guò)程，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次磁場(chǎng)，研究其與時(shí)間的變化關(guān)系，從而確定地下導(dǎo)體的電性分布結(jié)構(gòu)及空間形態(tài)[2]。根據(jù)不同規(guī)格、材質(zhì)的管道在瞬變衰減特征上的區(qū)別來(lái)評(píng)估管體金屬損失的一種檢測(cè)手段。圖1為瞬變電磁檢測(cè)方法的主要原理示意。

3瞬變電磁檢測(cè)方法應(yīng)用實(shí)例

以下檢測(cè)試驗(yàn)使用國(guó)產(chǎn)管道腐蝕智能檢測(cè)儀，采用連續(xù)數(shù)據(jù)采集法進(jìn)行檢測(cè)。3.1原油輸送管道檢測(cè)檢測(cè)中石化西北局某段原油集輸管道，管道規(guī)格為Φ355×7.0mm，管道埋深1m，輸送壓力2.5MPa，管道運(yùn)行年限15年，檢測(cè)距離約4公里。檢測(cè)先用管道探測(cè)設(shè)備確定管道準(zhǔn)確走向，然后使用TEM檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)管道壁厚。該管段管壁厚度TEM檢測(cè)均值為6.28mm，最小值5.50mm，最大值6.99mm；管壁厚度在6.30～6.65mm范圍內(nèi)的測(cè)點(diǎn)有41個(gè)，占此段測(cè)點(diǎn)的42.27%，管壁厚度小于6.30mm的測(cè)點(diǎn)有48個(gè)，占此段測(cè)點(diǎn)的49.48%，管體為重度減薄。經(jīng)后期五處局部開(kāi)挖驗(yàn)證，該管段外防腐層基本失效，管道外腐蝕嚴(yán)重，剩余壁厚最大6.90，最小5.23，TEM檢測(cè)結(jié)果基本準(zhǔn)確。3.2排污管線檢測(cè)檢測(cè)塔里木油田天然氣處理廠某排污管線管道，管道規(guī)格為為Φ119×7.2mm，管道埋深0.5m，管道運(yùn)行年限4年，檢測(cè)距離約1.2公里。后期對(duì)檢測(cè)結(jié)果突變處（檢測(cè)點(diǎn)號(hào)7200處）進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該處為管道彎頭，因沖刷腐蝕已造成污水泄露，TEM檢測(cè)結(jié)果基本準(zhǔn)確。3.3應(yīng)力集中檢測(cè)檢測(cè)華北油田某天然氣輸送管道，管道規(guī)格為Φ89×6.3mm，管道埋深0.8m，TEM應(yīng)力集中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)一處電壓幅值突變，經(jīng)開(kāi)挖驗(yàn)證，該處為一盜油卡子，TEM檢測(cè)結(jié)果基本準(zhǔn)確。

4應(yīng)用效果分析

使用瞬變電磁法探測(cè)埋地管道的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）管道內(nèi)檢測(cè)受很多條件限制，而瞬變電磁法檢測(cè)不受管徑大小、管道結(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)的影響，能夠檢測(cè)埋地管線、地面管線、架空管線等。（2）瞬變電磁法可以在不開(kāi)挖、不影響管道輸送工作的情況下對(duì)管道進(jìn)行全面細(xì)致的檢測(cè)，大大的提高了檢測(cè)效率并降低了檢測(cè)成本。（3）通過(guò)瞬變電磁法初步檢測(cè)管道的剩余壁厚，為制定進(jìn)一步檢測(cè)方案和管道維護(hù)提供依據(jù)。（4）因?yàn)楣艿赖膶?dǎo)電率和導(dǎo)磁率的變化，利用瞬變電磁法能夠檢測(cè)到管道應(yīng)力集中的部位，對(duì)管道某些缺陷可以做到觀測(cè)和預(yù)防[3]。瞬變電磁法檢測(cè)目前還存在著很多缺點(diǎn)：（1）目前檢測(cè)得到的結(jié)果僅是管道的平均剩余壁厚，腐蝕發(fā)生在內(nèi)壁還是外壁無(wú)法區(qū)分，對(duì)于管道小的點(diǎn)蝕也無(wú)法檢出；（2）因高壓線、電機(jī)設(shè)備等其它磁場(chǎng)的影響，容易檢測(cè)到虛假信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)結(jié)果可能受到管材和管內(nèi)介質(zhì)的影響；（3）對(duì)于并行的管道，管道剩余壁厚檢測(cè)尚不準(zhǔn)確，也不能區(qū)分腐蝕具體是其中的哪一根管道，只能確定發(fā)生腐蝕的地段。

5結(jié)束語(yǔ)

管道TEM檢測(cè)方法是一項(xiàng)很有前景的檢測(cè)新技術(shù)，非常適用于管道的大面積普查，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)埋地管道的不開(kāi)挖檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)架空管道及工藝管道隔熱保溫層不剝離檢測(cè)，是管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的有效補(bǔ)充。同時(shí)該檢測(cè)方法不夠成熟，檢測(cè)仍有很多局限性，有待于進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

參考文獻(xiàn)

[1]龍媛媛，石仁委，柳言國(guó)，等.原油長(zhǎng)輸管道非開(kāi)挖外檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用[J].石油工程建設(shè)，2007，6：1001-2206.

[2]陳載林，黃臨平，陳玉梁.我國(guó)瞬變電磁法應(yīng)用綜述[J].鈾礦地質(zhì)，2010，26：100-658.

[3]郝延松.埋地管道腐蝕瞬變電磁法檢測(cè)試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理研究[D].南昌：南昌航空大學(xué)，2013.

作者：姚歡 劉琰 馮挺 單位：中國(guó)石油集團(tuán)公司石油管工程技術(shù)研究院