摘要 文章结合实际，介绍了我国油气管道安全现状，提出了解决油气管道事故频发应采取立法保护、监控保护和人防保护等三种主要办法，并着重介绍国内石油石化行业应用的4种油气管道泄漏自动检测技术。实践证明，作为高技术高风险的石油石化行业，自动化产品将在石油化工企业安全生产中发挥着巨大的作用。
关键词 油气管道；泄漏；安全；自动；监控
引言
日前，墨西哥湾原油泄漏事件，让全世界为之震惊。墨西哥湾“深水地平线”石油平台的爆炸泄漏情况现在还未得到完全遏制，墨西哥湾浮油面积一天内扩大至少两倍，油井每日可能泄露15万桶原油，原油泄漏的速度远远超过美国政府最初的预期，造成的灾情比当初预计的要严重得多，而且，漏出的原油成分水溶性高，与海水融为一体，难以燃烧和清理，处理油污或须时5年，此次石油泄漏事件已经演变成了美国历史上最严重的石油污染事件。石油公司预测灾难造成的经济损失达140亿美元，保险公司预测至少造成15亿元的赔偿，而生态方面的伤害更是无法估算的。石油泄漏被称为海洋环境的超级杀手。据统计，每年通过各种途径泄入于海洋的石油和石油产品约占世界石油总产量的0.5%，其中以油轮遇难造成的污染最为突出。美国这次石油钻井平台上发生的原油泄漏可以算得上美国历史上的最大生态灾难，而且主要由人为因素造成。由此引发出一个重要的话题：石油作为国家的一种重要化石能源，石油石化行业——如此重要并关乎国计民生的行业，如何运用先进的技术手段，有效避免管道泄漏事件的发生，确保油气管道安全运行成为一项重要的研究课题。
1.我国油气管道安全现状
伴随着中国经济的快速腾飞和石油工业的蓬勃发展，目前中国油气骨干管道里程已突破7万公里。管道运输已成为继公路、铁路、水运和航空之后第5大交通运输方式，目前承担着我国70%的原油和99%的天然气的运输任务。到2020年全国油气管网里程将达到20万公里，基本实现全国骨干线联网。管道输送具有占地少、损耗少、成本低、输量大、快捷方便等优点，但也有管线长、跨区域多、沿途地质状况和自然环境复杂多变，对管材质量、施工质量、监控水平、安全保障性要求高等特点。
油气管道长期服役后，有可能会因外部干扰、腐蚀、管材和施工质量等原因发生失效事故，导致火灾、爆炸、中毒事件的发生，造成重大经济损失、人员伤亡和环境污染。尤其是，当前我国不少管线已运行多年。据统计，在用管道中有约60%服役时间超过20年，东部管网服役运行已30多年。
与发达国家相比，我国油气管道安全性依然有一定的差距。有数据显示，我国油气管道事故率平均为3次/1000千米·年，远高于美国的0.5次/1000千米·年和欧洲的0.25次/1000千米·年。据统计，造成我国油气管道事故的主要原因是人为因素导致的意外事故和恶意的打孔盗油(气)，高达40%，随后依次是管道腐蚀、管材质量、施工质量和突发性自然灾害。
2002-2009年间，中国石化共遭受油气管道打孔盗油19804次，累计泄漏油4.7万吨；油田发生开井盗油12167次，累计泄漏油2.1万吨，造成可计经济损失5.3亿元，间接经济损失难以计算。这不但导致管道长时间停输或凝管报废，上游关井停产，下游炼厂减产以及成品油、天然气供应中断，而且还会因外泄造成环境灾难。今年一季度，中国石化输油气管道累计发生打孔盗油案件96起、油田开井放油109起，可计经济损失540万元。由于相关法规政策不健全、不完善，清除违章占压、查处涉油非法厂点、调处涉油矛盾纠纷等工作还存在性质认定难、责任厘清难，协调解决不顺利等问题。部分油区社会环境复杂，涉油犯罪案件依然多发，严重的威胁着油气管道的安全运行。
今年3月15日，一处长期占压山东东营至黄岛复线原油管道的垃圾场突然失火，大火持续燃烧30多个小时，致使东黄复线停输半个月，齐鲁石化原油供应被迫中断。5月2日，东黄复线再次受损，原油管道复线因受损破裂，喷出数十米高的油柱，泄漏原油240吨。经初步调查，事故原因是地方违章施工造成的。当日17时30分，一名在现场附近施工的挖掘机司机为填埋建筑垃圾，擅自在管道上方开挖，致使管道破裂。4月13日，孤岛至东营的天然气管道，因村民挖鱼塘挖出5段暴露管道，总长达250米。所管企业为保护输气管道，在鱼塘中建起14个支墩，对管道进行保护。而在5个月前，“兰州-郑州-长沙(兰郑长)成品油管道”渭南支线也同样因为第三方破坏发生了管道泄漏事故，并进而演变成一起跨省污染事件。
此外，目前，我国正在加快中俄、中亚、中缅和海上的四大能源通道建设，都涉及到跨国管道。比如中亚管道，从土库曼经乌孜别克、哈萨克，经霍尔果斯山口进入中国，然后直达深圳和香港，其间还有到上海、到南宁等八个支线。而从俄罗斯斯科沃罗季诺至中国漠河的中俄石油管道将于2010年完工，并将在未来20年内将向中国输出共3亿吨石油。此类跨国管道，不仅要提防一般意义上的“人祸”，更要警惕恐怖主义分子破坏。
2.解决办法
由于传统的海运方式正面临越来越复杂的传统和非传统安全威胁，因此当前国家正在构建的能源安全体系中，陆地管道运输的作用愈发显得重要。如何保障动辄穿越几千公里，绵延中国大地的油气管道的安全，已成为越来越突出的问题。
2．1立法保护
目前，我国输油气道保护方面的专门法律法规比较少，层次较低，体例不够清晰。如2001年8月2日国务院修订了《石油天然气管道保护条例》，但随着经济和管道建设的发展，其层级较低，不够细化，可操作性不强，落后于实际，某些关键术语界定不明确等缺陷也逐渐暴露出来。又如，《土地管理法》等有关法律与《物权法》对建设用地权属和利用的规定不够一致，在确定问题性质，分清问题责任时不便界定和操作，在实际工作中给清除管道违章占压等工作带来困难。欣喜的是，从2002年就开始酝酿制定的《油气管道安全法》已经有了新进展——去年10月底，《石油天然气管道保护法草案》正式由全国人大审议。这也标志着，油气管道立法被提上议事日程。让我们盼望《石油天然气管道保护法》早日颁发，为油气管道安全护航。
2．2监控保护
大力发展引进泄漏自动检测技术，使得自动检测控制系统能在最短的时间内发现异常情况。现有自动化监控技术基本可以定位管道泄漏位置，其中采用的手法包括石油天然气管道泄漏监测系统以及在管线周边安装光纤系统等方式。不仅如此，国内企业在管道安全方面的一项重点工作就是发展“完整性分析管理系统”。这套系统就是每年对已建成管道的安全隐患进行分析。通过识别和评价石油天然气管道运营管理中存在的风险因素，制订相应的风险控制对策，不断改善不利影响因素，从而将管道运营风险控制在合理、可接受的范围。
2．3人防保护
为保障管线安全，中石油、中石化等企业也想尽了办法，每年投入大量的人力物力，防范、检控第三方破坏的发生。管道管理企业通过建立专业的管理巡逻队伍加强沿线巡逻，以及与通过与当地公安系统合作，另一方面还雇用了不少管道经过地的当地居民，以加大巡逻看护的力度来保障管道的安全运行。
3.油气管道泄漏检测技术
目前内石油石化行业应用的油气管道泄漏自动检测技术主要有：基于SCADA系统的原油管道泄漏检测关键技术、基于混沌理论的超声波输油管道泄漏检测技术、基于动态质量平衡的管道泄漏检测技术和基于模式识别的负压波法管道泄漏检测技术等四种检测技术。现分别作简要介绍以下：
3．1基于SCADA系统的原油管道泄漏检测关键技术
该技术在保证原SCADA系统运行正常的情况下，解决了SCADA系统和管道泄漏自动监测系统这二个系统的接口问题，提供能满足管道泄漏检测和定位系统技术要求的所需参数，它采用有效的信号预处理措施，提高了所需信号质量和系统捕捉压力波微小变化的能力。它主要有七个模块组成，即数据通信模块、泄漏判断及报警模块、泄漏定位模块、历史数据分析模块、信息存档模块、参数设置模块、程序退出模块等部分，该系统运行可靠性和准确性高，泄漏定位准确，误报率低，实现两个系统的融合以达到资源共享。如国内秦京原油管道线采用该技术。
3．2基于混沌理论的超声波输油管道泄漏检测技术
该技术是基于混沌理论的超声波微弱信号检测方法及其在原油管道泄漏检测方面的应用。它根据超声波信号的传播特性及其声场的计算方法，以及利用Duffing方程的混沌特性和间歇混沌现象这一特点进行微弱正弦信号的检测.进而利用混沌振子阵列的方法检测大频率范围的微弱信号，同时用锁相的办法确定出信号的幅值和相位。采用以高速实时采集和存储为主要技术的实时检测系统，它是一种基于混沌的时差式超声波流量计的工作原理的输油管道泄漏检测方法和管道运行监测系统。它既能实时监测管道输送实时流量，又能实时监测管道泄漏情况，遇有管道发生泄漏事故，即刻发生泄漏事故报警和计算出泄漏地点。
3．3基于动态质量平衡的管道泄漏检测技术
该技术是基于质量平衡原理设计了管道实时泄漏检测系统，通过建立管道系统的动态质量平衡关系，并在此基础上进行泄漏检测，提高了泄漏检测系统的灵敏度、降低了泄漏检测中的误报警率。为了准确计算管道内的质量平衡关系，通过求解流体一维瞬变流动方程组来计算管内油品存余量的方法。在瞬变计算中，针对原油加热输送的特点，考虑了原油在管道内的温度分布对原油物性参数的影响以及管道内油品的温度瞬变过程，使得管道瞬变流动计算的更加准确。
3．4基于模式识别的负压波法管道泄漏检测技术
该技术是对负压波信号进行相关处理实现管道泄漏检测与定位的方法，因无需建立管道的数学模型且使用设备少，可实现实时检测，检测速度快，定位精度较高，而成为当今管道监测领域里比较热门的研究课题之一。它采用优选压力传感器，利用负压波原理并采用数字信号处理技术。该监测系统适用于原油集输管线及原油长输管线，无漏报，误报率低，定位精度达到了±200米，实时监测原油管道的运行状态，遇有大于管道输送量的1﹪泄漏时，能够在短时间内声光报警，给出泄漏位置及估计泄漏程度。目前胜利油田油气管道泄漏检测技术普遍采用该项技术。
4.结束语
油气管道是我国能源大动脉，输油气管道安全保护工作事关国家能源安全，事关国民经济发展，不容松懈。能源动脉在呼唤法律保护的同时，加强油气管道泄漏检测技术研究与应用，综合运用先进的自动监控技术，充分发挥自动监控技术优势，有效预防油气管道泄漏事故的发生，确保油气管道运行安全，将起到越来越重要的作用。实践证明，作为高技术高风险的石油石化行业，自动化产品将在石油化工企业安全生产中发挥着巨大的作用。
参考文献：
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