2010年4月20日BP公司墨西哥灣發(fā)生美國歷史上最嚴(yán)重漏油事故，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和漁業(yè)帶來滅頂之災(zāi)。次年6月，悲劇在康菲石油蓬萊19-3油田再次上演。然而，事故發(fā)生后長達(dá)幾個月時間里， 康菲并未徹底有效消除溢油風(fēng)險，對我國渤海海洋生態(tài)環(huán)境構(gòu)成巨大威脅。
管道運(yùn)輸是海洋石油、天然氣的基本運(yùn)輸方式，長期服役后易出問題，致惡性事件發(fā)生。由于海上環(huán)境復(fù)雜，不容易及時準(zhǔn)確地找到管道漏油點(diǎn)，控制住管道漏油，一旦發(fā)生事故往往會帶來災(zāi)難性、長期性的惡果。因此，采取多種有效措施，加強(qiáng)海上油氣管道的監(jiān)控和日常維護(hù)定檢尤為重要，這對保障管線安全生產(chǎn)意義重大，如今成為各海洋油氣開發(fā)企業(yè)重要的研究課題。
海上油氣管道距離長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、氣源多和油氣品質(zhì)差異大;易積液、凍堵油氣管道的沿程溫度分布不均，易造成管道積液和凍堵;易受海水沖刷侵蝕、檢修難等。目前各海洋油氣開發(fā)企業(yè)對其的檢測與監(jiān)控技術(shù)主要有四種：海底管道漏磁檢測技術(shù)、海底管道機(jī)器人智能監(jiān)控技術(shù)、動態(tài)壓力變送器的管道泄漏檢測技術(shù)和管道的完整性管理監(jiān)控技術(shù)，這四種技術(shù)各有特點(diǎn)。
漏磁檢測
簡化測試程序
海底管道漏磁檢測技術(shù)由勝利油田自主研發(fā)的一項國產(chǎn)檢測技術(shù)，也是國家“十五”計劃“863”重點(diǎn)研究課題。該漏磁檢測儀身長3 米多、形狀像蠕蟲，它可以直接進(jìn)入管道，靠水的驅(qū)動行進(jìn)完成檢測，通過磁通量的變化來檢測管道內(nèi)的腐蝕、變形、受損及漏點(diǎn)等情況，猶如為管道裝上了眼睛。目前勝利油田現(xiàn)有各類海底管道129條，長度達(dá)222.8千米，利用海底管道漏磁檢測儀不但可以對海底管道進(jìn)行檢測，解決了過去遇到管線泄漏的情況，一般采用把管線一段段切下來，順序往下找，直到找到泄漏點(diǎn)的這種既費(fèi)時又費(fèi)力的問題，還可以對管道進(jìn)行安全評估，為海底油氣管道安全生產(chǎn)提供技術(shù)支持。
管道機(jī)器人
精確定位 自救升級
目前投入運(yùn)營的輸油管道都是由鋼鐵材料制成，由于金屬管道的電磁屏蔽作用，管道機(jī)器人被投入管道后就不再接受外部的控制指令，而是按照事先設(shè)定的控制程序進(jìn)行自主作業(yè)。另外，石油管道內(nèi)部惡劣的環(huán)境也給管道機(jī)器人安全作業(yè)帶來許多困難，如對于長距離的管道缺陷維護(hù)任務(wù)，管道機(jī)器人自主缺陷定位的精度和可靠性差、不能滿足工程需要，它在自主移動、作業(yè)過程中因環(huán)境 障礙而發(fā)生阻塞,造成維修任務(wù)失敗等。這些問題直接影響到管道機(jī)器人的實(shí)用性。
該技術(shù)根據(jù)管道機(jī)器人的控制任務(wù)要求，采用嵌入式PC104工控機(jī)為硬件平臺、以嵌入式Linux+Rt-Linux實(shí)時擴(kuò)展作為系統(tǒng)軟件平臺的智能控制器。根據(jù)海底管道機(jī)器人作業(yè)工藝要求，分析了智能控制器的控制任務(wù)和故障處理策略、以及它與管道機(jī)器人其它部件之間的CAN通信協(xié)議，并給出了智能控制軟件的框架。根據(jù)海底石油管道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用電渦流傳感器探測油氣管線中的焊縫信息，實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人在管線內(nèi)的粗略定位，再利用里程儀獲取的行程信息進(jìn)行相鄰焊縫間精確定位的定位控制方法，并利用“容錯規(guī)則”用于容錯處理漏檢焊縫，保證了管道機(jī)器人執(zhí)行粗略定位階段的可靠性和定位準(zhǔn)確度。根據(jù)管道機(jī)器人自主定位控制的特點(diǎn)，利用古典概率分析管道機(jī)器人執(zhí)行粗略定位階段的可靠性、利用基于貝葉斯準(zhǔn)則的分布式檢測融合理論，分析管道機(jī)器人執(zhí)行精確定位階段可靠性，減小由于缺陷定位錯誤而造成的管道機(jī)器人作業(yè)失敗的風(fēng)險。同時，該技術(shù)具有管道機(jī)器人反應(yīng)式自救控制系統(tǒng)，即管道機(jī)器人在移動、作業(yè)中陷入環(huán)境障礙時，能夠通過與環(huán)境的交互在線學(xué)習(xí)脫困自救的運(yùn)動控制策略，避免因?qū)嵤┚仍袆雍妥鳂I(yè)任務(wù)終止帶來的損失。
該管道維護(hù)方法具有實(shí)現(xiàn)成本較低、實(shí)施容易、且對管線本身無特殊要求、適用范圍廣的特點(diǎn)該維護(hù)方法對管道機(jī)器人智能控制器的可靠性、適應(yīng)性等方面具有極高的要求。
動壓檢測精度提升
動態(tài)壓力變送器檢測技術(shù)利用動態(tài)壓力變送器進(jìn)行管道泄漏信號檢測，通過對動態(tài)壓力信號的功率譜、信號能量和幅值三種特征量的分析，探索迅速可靠有效的泄漏信號檢測技術(shù)，適用于石油輸送管道泄漏檢測的動態(tài)壓力變送器采用壓電式動態(tài)壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)管道泄漏信號探測。它利用嵌入式技術(shù)，以MSP430微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)完成信號采集、數(shù)據(jù)分析與處理并通過RS-485串行總線通訊接口，實(shí)現(xiàn)了與石油輸送管道泄漏檢測系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)字化通訊，它具有較高的檢測精度，能適應(yīng)現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)管道泄漏檢測的各種設(shè)計功能，滿足迅速準(zhǔn)確地對管道泄漏進(jìn)行檢測和定位的要求。
管道完整性一體化監(jiān)管
國外在繼續(xù)重視油氣管道失效分析工作的同時，提出了管道完整性管理的理念：即管道始終處于完全可靠的服役狀態(tài)。2001 年，API和ASME發(fā)布了油氣管道完整性管理的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，即API1160和ASMEB31.8S;2002年，美國國會通過了專門的 H.R.3609號《關(guān)于增進(jìn)管道安全性的法規(guī)》，美國管道安全辦公室(OPS)發(fā)布了49CFRPart192法規(guī)。這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和法律法規(guī)對管道完整性管理提出了明確的要求和詳細(xì)的規(guī)定。其內(nèi)涵包括3個方面：管道在物理和功能上是完整的;管道始終處于受控狀態(tài);管道運(yùn)營商已經(jīng)并仍將不斷采取措施防止失效事故發(fā)生。
油氣管道完整性管理的工作流程是由潛在危險因素的識別及分類，數(shù)據(jù)的采集、整合及分析，風(fēng)險評價，完整性評價(在基于風(fēng)險的檢驗(yàn)前提下進(jìn)行)，完整性評價結(jié)果的決策、響應(yīng)和反饋等組成，并形成閉環(huán)系統(tǒng)。管道完整性管理的基礎(chǔ)是完整性評價，包括管道本體的適用性評價、站場設(shè)施(壓縮機(jī)等)的故障診斷、地震及地質(zhì)災(zāi)害評估等。從實(shí)用角度，它的關(guān)鍵技術(shù)包括失效分析及失效案例庫的建立、危險因素與危險源識別技術(shù)、風(fēng)險評價技術(shù)、管道檢測技術(shù)、適用性評價技術(shù)、機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)、地質(zhì)災(zāi)害評估技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS)的建立等。現(xiàn)代IT技術(shù)大大提升了油氣管道完整性管理的水平。
這項監(jiān)控技術(shù)不僅可以大大降低管道事故發(fā)生率，而且能夠避免不必要和無計劃的管道維修和更換，從而獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
借鑒發(fā)達(dá)國家的油氣管道完整性管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國海上油氣管道的特點(diǎn)，研究建立我國海上管道的完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系，包括管理標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，并盡快將油氣管道完整性管理納入海上油氣管道安全生產(chǎn)的有關(guān)法律法規(guī)之中，強(qiáng)化海上油氣管道安全運(yùn)行管理。在強(qiáng)調(diào)海上油氣管道完整性管理的同時，強(qiáng)調(diào)海上油氣管道檢測和失效分析工作，建立海上油氣管道失效案例庫，特別是要重視失效分析與完整性監(jiān)控管理的關(guān)系、失效分析對完整性監(jiān)控管理的重要性認(rèn)識，完善各種監(jiān)控措施，才能確保海上油氣管道的安全，有效避免海上油田漏油事件的發(fā)生。
發(fā)布信息
