摘 要：介绍了一种利用负压波在原油输送管道中的传播速度来分析判定管道泄漏工况的动态电子监测系统。进一步介绍了电子监测系统的工作原理及现场应用情况。由压力、流量变化曲线判断管道泄漏工况，并通过工况点引起的负压波分别向首站和末站传播的时间来确定泄漏点位置。
关键词：泄漏监测系统；负压波传播速度；原油输送管线监测
Abstract：The article introduces a kind of dynamic electronic monitoring system, which can analyze and judge the pipe line leaking condition utilize propagation velocity of NPW(negative pressure wave) in crude oil delivery line. Introduces the operating principle and field application condition of the system further. It judges pipe line leaking condition through pressure and flow rate alternate curve, and confirm the leaking point location by transit time that the pressure wave travel from operation point to terminal station.
Keywords：Leaking monitoring system；NPW propagation velocity；Crude oil delivery line
一、前言
原油输送管线是油田企业的生命线，是凝聚全体工作人员的智慧和汗水的结晶。由于不法份子栽阀及管线运行过程中腐蚀所引起的管线穿孔，造成国家财产流失、油田正常生产秩序遭到破坏、环境受到污染等一系列严重问题。以往传统的原油输送管线管理以人工巡线、首末站输差比对监测管线泄漏的方式逐渐显现出管理上的不足。生产过程中不法份子可在1.5小时以内完成栽阀过程以及面对随时有可能发生腐蚀穿孔的管线而言，通过输差比对发现大量泄漏仍需要一段时间，如组织巡线确定漏点，不法份子已然人去楼空，且可能已泄漏大量原油造成巨大经济损失。LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统正是弥补以往管理上的不足而研发的技术，在全国各大油田应用并取得了良好的应用效果。
二、管道泄漏监测系统现状
目前，国内外管道监测方法较多，应用原理也不尽相同，市场上泄漏监测系统大致可分为以下几类。
⑴ 质量分析法
质量分析法是针对管线中的流体质量的变化进行动态监测一个质量平衡系统。质量分析法监测一段管线中全部的流进和流出的质量。当流入流出的质量发生变化后确认管道泄漏。
⑵ 体积分析法
体积分析法是针对管线中流体的体积发生变化进行动态监测的体系。首末站两端安装体积式流量计计量流体体积并进行定时比对数据来确定管线泄漏。
⑶ 电磁监测法
电磁监测法是将首站管道加载一个电信号，以巡线人员携带监测器进行电磁信号监测来确认管道保温层、防腐层破损或是管道出现渗漏来确认管道被载阀或泄漏。
⑷ 负压波分析法
负压波分析法是针对管道中流体输送压力发生变化而确定管道泄漏的方法。
⑸ 综合分析法
是采用以上一种或几种方法对管道进行泄漏监测的方法。
三、管道泄漏监测系统各应用方法的工作特点
因监测方法应用原理不同使其在实际生产过程中的漏点监测、定位方法有较大差异。
质量分析法和体积分析法都是针对管道内流体的量来确定管道是否发生泄漏，其缺点是只有管道内的流体发生一定量的泄漏后才能确认管道出现泄漏工况。
电磁监测法在管道测漏应用过程中其属于非在线实时监测，监测过程需要巡线人员携带信号监测器进行监测，其突出的特点是在管道未发生泄漏的情况下可以发现管道载阀位置，确定载阀或穿孔位置较为准确，并进行及时处理，其不足是：
⑴ 需要两名巡线人员操作监测器沿管线进行检测。
⑵ 电磁信号与管道的保温层、防腐层、绝缘层的破损情况以及载阀的现场情况有关，保温层、防腐层、绝缘层的破损情况越严重，电磁信号衰减越迅速，管道测漏的有效距离将缩短。
⑶ 有效检测距离较短，一般在5km左右，如增加检测距离需要借助管线阴极保护桩或在管道上增加信号点。
⑷ 电磁监测法属于非实时监测，其不能实现在线实时管道泄漏监测。
负压波法是目前管线测漏系统使用较多的方法，其能实现在线实时监控并可以做到准确定位。
四、LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统工作原理
LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统以负压波法为基本方法，并结合体积平衡对比等方法，利用管道瞬态模型，采用流量报警、压力定位，以及流量＋压力综合分析报警、定位。（根据现场实际情况确定报警、定位的分析方式）。
当管道发生泄漏时，由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内突然形成负压波动。此负压波从泄漏点向管道上、下端传播，并以指数率衰减，逐渐归于平静，这种压力波动和正常压力波动的态势绝然不同，具有比较陡峭的前沿。两端的高敏压力变送器接收到该波信号并被采集系统采录。系统将结合压力和流量的变化特征，进行判断泄漏是否发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上、下端的时间差和管道内压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服管道噪声等因素的干扰，采用小波变换和相关分析负压波的传播规律和管道内的噪声、水击波等变换特点，并结合管道管壁的弹性和液体的物理参数、物理特性进行分析、处理、计算。该项技术的分析方法对于突发性泄漏比较敏感，适合监视因人为引起的泄漏，但是对于缓慢的腐蚀渗漏不十分敏感。
该系统根据压力波响应的时间差、管道长度、压力传播速度，建立基本的数学理论模型。系统又根据因管道物理参数、被输介质的理化性质以及温度衰减等因素对压力波的传递速度造成的衰减变化，进行了必要的补偿和修正。由公式即可计算出相应泄漏位置。
系统根据负压波法和体积平衡等方法的检测原理，采用模糊算法和逻辑判断方法，不但可以对输油管道所发生的泄漏等异常事故准确报警、定位，同时可以给出泄漏量。
五、LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统在洲十三联-宋二联、肇413站-洲十三联的应用
中亚石油公司先后在洲十三联-宋二联、肇413站-洲十三联输油管线安装负压波和体积平衡法泄漏监测报警定位系统（LD-SAKER-III），运行状况良好。自安装该系统以来监测到大小泄漏三十余次，无一漏报，且定位准确，曾多次抓获盗油团伙，缴获盗油车辆、工具及漏失原油。
事例一：2008年5月11日3时45分33秒洲十三联-宋二联输油管线发生泄漏，2008年5月11日3时46分系统报警、定位。系统显示泄漏数据如下：
首、末站压力数据：洲十三压力由2.487下降至2.483MPa（下降幅度0.004MPa）；宋二联压力由0.3076MPa下降至0.3034MPa（下降幅度0.0042MPa）；
首、末站流量数据：洲十三流量由41.3m3/h上升至41.5m3/h（上升幅度0.2m3/h）；宋二联流量由41.3m3/h下降至40.8m3/h（下降幅度0.5m3/h）；输差约为 -0.7 m3/h。以下为相关图片信息：
08年5月11日3时45分33秒泄漏时的历史数据曲线图（曲线倍数放大后）
从上图可以看出洲十三压力（黄线）、宋二联压力（白线）均下降，同时洲十三流量（黄线）上升、宋二联流量（白线）下降，但幅度均很小，图中为放大数倍后曲线。
08年5月11日州十三联-宋一联泄漏定位图
此次泄漏历时15个小时52分40秒，泄漏排量约为0.6-0.7m3/h，泄漏总量约为11 m3/h，泄漏位置距洲十三联6.4Km处。
事例二： 2009年10月5日18时45分肇413站-洲十三联输油管线发生泄漏，19时02分泄漏停止。系统显示 泄漏数据如下：
首、末两站压力变化情况：肇413站压力由0.667下降至0.637MPa（下降幅度0.03MPa）；洲十三联压力由0.524MPa下降至0.484MPa（下降幅度0.04MPa）；
首、末两站流量变化情况：肇413站流量由12.0m3/h上升至13.89 m3/h（上升幅度1.89m3/h）；洲十三流量由12.0m3/h下降为11.12m3/h（下降幅度0.88m3/h）；输差约为 -2.5 m3/h。以下为相关图片信息：
肇413-洲十三2009年10月5日18时45分泄漏曲线图
肇413-洲十三2009年10月5日泄漏系统定位图
此次泄漏历时17分钟，平均泄漏速度约为2.5m3/h，累积泄漏原油总量约为0.708m3/h， 泄漏位置距肇413站7.79km处。
从管线泄漏系统报警，工作人员对报警曲线进行操作定位、到达现场一系列过程，用时17分钟处理完毕，驱跑盗油分子，成功缴获盗油工具，将泄漏造成的损失降到最低。
六 、系统功能
1、 多种方法相互结合的监测判断方法，保证系统的高度可靠；
2、 全天24小时实时在线监测，管线各站数据实时传送同步显示，通过数据、曲线方式表现，可直观了解管道内液体输送运行情况；
3、 管线内液体输送运行发生异常60秒内发出声光报警提示；
4、 通讯方式灵活，据现场情况选择（有线、无线、网络）；
5、 报警、操作记录永久保存，可随时查询，便于管理；
6、 系统界面友好、操作简单，便于现场人员应用；
7、 系统具备远程查询功能，可异地查询数据记录及调整系统。
七、 结语
综上，原油管道监测泄漏系统能够急时的反馈泄漏信息，实现生产过程的实时监控，有力的保证了原油外输管道的安全运行，并可以普遍应用于液相流管路泄漏监控。
参考文献
[1] 输油管道设计与管理 杨莜蘅,张国忠.干线泄漏后的工况变化[J]，2004,12(6):47-49.