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1、光纖傳感技術在油氣管道安全監(jiān)測中的應用一、引言日前，墨西哥灣原油泄漏事件，讓全世界為之震驚。此次石油泄漏事件已經(jīng)演變成了美國歷史上最嚴重的石油污染事件，石油公司預測災難造成的經(jīng)濟損失達140億美元，保險公司預測至少造成15億元的賠償，而生態(tài)方面的傷害更是無法估算的。石油泄漏被稱為海洋環(huán)境的超級殺手。據(jù)統(tǒng)計，每年通過各種途徑泄入于海洋的石油和石油產(chǎn)品約占世界石油總產(chǎn)量的0.5%，其中以油輪遇難造成的污染最為突出。美國這次石油鉆井平臺上發(fā)生的原油泄漏可以算得上美國歷史上的最大生態(tài)災難，而且主要由人為因素造成。二、我國油氣管道安全現(xiàn)狀伴隨著中
2、國經(jīng)濟的快速騰飛和石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展，目前中國油氣骨干管道里程已突破7萬公里。管道運輸已成為繼公路、鐵路、水運和航空之后第5大交通運輸方式，目前承擔著我國70%的原油和99%的天然氣的運輸任務。到2020年全國油氣管網(wǎng)里程將達到20萬公里，基本實現(xiàn)全國骨干線聯(lián)網(wǎng)。管道輸送具有占地少、損耗少、成本低、輸量大、快捷方便等優(yōu)點，但也有管線長、跨區(qū)域多、沿途地質(zhì)狀況和自然環(huán)境復雜多變，對管材質(zhì)量、施工質(zhì)量、監(jiān)控水平、安全保障性要求高等特點。與發(fā)達國家相比，我國油氣管道安全性依然有一定的差距。有數(shù)據(jù)顯示，我國油氣管道事故率平均為3次/1000千米
3、·年，遠高于美國的0.5次/1000千米·年和歐洲的0.25次/1000千米·年。據(jù)統(tǒng)計，造成我國油氣管道事故的主要原因是人為因素導致的意外事故和惡意的打孔盜油(氣)，高達40%，隨后依次是管道腐蝕、管材質(zhì)量、施工質(zhì)量和突發(fā)性自然災害。2002-2009年間，中國石化共遭受油氣管道打孔盜油19804次，累計泄漏油4.7萬噸；油田發(fā)生開井盜油12167次，累計泄漏油2.1萬噸，造成可計經(jīng)濟損失5.3億元，間接經(jīng)濟損失難以計算。這不但導致管道長時間停輸或凝管報廢，上游關井停產(chǎn)，下游煉廠減產(chǎn)以及成品油、天然氣供應中斷，而且還會因外泄造成環(huán)境災
4、難。今年一季度，中國石化輸油氣管道累計發(fā)生打孔盜油案件96起、油田開井放油109起，可計經(jīng)濟損失540萬元。由于相關法規(guī)政策不健全、不完善，清除違章占壓、查處涉油非法廠點、調(diào)處涉油矛盾糾紛等工作還存在性質(zhì)認定難、責任厘清難，協(xié)調(diào)解決不順利等問題。部分油區(qū)社會環(huán)境復雜，涉油犯罪案件依然多發(fā)，嚴重的威脅著油氣管道的安全運行。今年3月15日，一處長期占壓山東東營至黃島復線原油管道的垃圾場突然失火，大火持續(xù)燃燒30多個小時，致使東黃復線停輸半個月，齊魯石化原油供應被迫中斷。5月2日，東黃復線再次受損，原油管道復線因受損破裂，噴出數(shù)十米高的油柱，
5、泄漏原油240噸。經(jīng)初步調(diào)查，事故原因是地方違章施工造成的。當日17時30分，一名在現(xiàn)場附近施工的挖掘機司機為填埋建筑垃圾，擅自在管道上方開挖，致使管道破裂。4月13日，孤島至東營的天然氣管道，因村民挖魚塘挖出5段暴露管道，總長達250米。所管企業(yè)為保護輸氣管道，在魚塘中建起14個支墩，對管道進行保護。而在5個月前，“蘭州-鄭州-長沙(蘭鄭長)成品油管道”渭南支線也同樣因為第三方破壞發(fā)生了管道泄漏事故，并進而演變成一起跨省污染事件。此外，目前，我國正在加快中俄、中亞、中緬和海上的四大能源通道建設，都涉及到跨國管道。比如中亞管道，從土庫曼
6、經(jīng)烏孜別克、哈薩克，經(jīng)霍爾果斯山口進入中國，然后直達深圳和香港，其間還有到上海、到南寧等八個支線。而從俄羅斯斯科沃羅季諾至中國漠河的中俄石油管道將于2010年完工，并將在未來20年內(nèi)將向中國輸出共3億噸石油。此類跨國管道，不僅要提防一般意義上的“人禍”，更要警惕恐怖主義分子破壞。三、分布式光纖油氣管道安全監(jiān)測技術目前，我國的管道監(jiān)測系統(tǒng)還比較落后，大部分停留在人工巡邏的基礎上。雖然國內(nèi)一些研究單位已經(jīng)開始了自動化監(jiān)測系統(tǒng)的研制，但還存在系統(tǒng)穩(wěn)定性差、靈敏度低、容易誤報和漏報、無法準確定位故障點、信息化程度低等問題。光纖傳感技術，是在光通
7、信技術和信號處理技術基礎上發(fā)展起來一種新型傳感器技術。圖1為分布式光纖油氣管道監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構示意圖。圖1：分布式光纖油氣管道監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構圖分布式光纖油氣管道監(jiān)測系統(tǒng)，采用普通通信光纜作為傳感原件和信號傳輸原件，當外界破壞作用于傳感光纜和油氣管道時，會引起光纜中光纖發(fā)生應變，導致長度和纖芯折射率發(fā)生變化。當傳感光纜中有光通過時，引起光信號的相位發(fā)生變化，傳感光纜將相位變化信息傳輸至信號處理中心，系統(tǒng)對返回的傳感信息進行處理，得出傳感光纜周圍的振動變化和故障發(fā)生點，由此監(jiān)控事件的發(fā)生。與傳統(tǒng)的監(jiān)測方式相比，分布式光纖油氣管道安全監(jiān)測系統(tǒng)有如下
8、幾點突出優(yōu)勢：1）全光纖：探測及傳輸部件皆為無源光學器件，對外無輻射，又防電磁、射頻、雷擊、雷達等影響；2）耐腐蝕：可埋設在潮濕、水下等多種環(huán)境中長期使用；3）安裝方式靈活多樣：可采用緊貼管道敷設、隱蔽地埋
