分布式光纤传感器在管道微泄漏监测中的应用

在现有的管道泄漏监测技术中,分布式光纤传感器是一种非常具有发展前景的技术。它利用管道发生泄漏时管道周围温度发生变化的特性,实现长输管道的泄漏检测。与传统技术相比,分布式光纤传感器能对小流量泄漏进行实时检测和准确定位。通过国外近年相关文献汇总,阐述了分布式光纤传感器中布里渊光时域分析仪系统的原理和结构,分析了光纤传感系统如何实现管道微泄漏监测,并重点介绍了国外公司在管道泄漏监测中的三个典型实例。     

分布式光纤泄漏检测与安全预警系统在天然气管道中的应用

及时发现高含硫天然气管道泄漏并迅速定位，可降低运行时潜在的威胁。分析目前常用天然气管道泄漏检测方法的优缺点，对比光纤泄漏检测方法，提出了基于分布式光纤声波传感检测技术(DAS)的泄漏检测与安全预警系统。介绍了该系统的结构组成、模式识别、现场测试等。经过现场应用表明：该系统反应灵敏可迅速采集信号进行报警，实现了高含硫天然气管道全面、实时的安全防护，提高了泄漏处置效率。     

光纤传感检测技术的效能评价

为检验光纤传感检测技术应用效果,结合山东省天然气管道有限责任公司胶州站到胶西站天然气管道现场实际情况,利用与天然气管道同沟敷设的光缆对光纤振动和温度传感检测技术的效能进行评价,得出相关结论并提出了系统优化建议。效能评价结果表明:分布式光纤振动传感系统能实时灵敏地检测到电钻打孔、挖掘机挖土、铁锨铲土、锤子捶地、火车驶过和重型车经过等6种入侵的振动信息并准确进行定位,定位误差为20 m,且对其中几种入侵振动信号的识别率较高;在实验室理想环境下,胶州站到胶西站间光缆检测的最大距离可达24 km,但在实际环境中,由于光纤的熔接等原因,该段光纤可稳定检测的有效距离约15 km,此外,在温度发生变化后,系统能够进行准确地检测、定位和报警。光纤传感检测技术可以准确定位天然气管道入侵位置,实现泄漏状态的实时检测、预警、报警和定位,在一定程度上能对天然气管道进行有效防护。     

埋地输油管道泄漏影响区内大地温度场的数值模拟

基于分布式光纤温度传感技术在输油管道检测中的应用机理,采用有限容积法建立管道泄漏多孔介质流固耦合换热数学模型,利用Fluent软件数值模拟了埋地输油管道不同位置泄漏前后大地温度场的变化。通过对管道泄漏前后大地温度场的对比,结果表明：管道泄漏后,一定时间内管道周围土壤温度变化剧烈,随着泄漏时间的延长,热影响区范围继续扩大但逐渐趋于平稳。在管道周围一定范围内布置光纤传感器,应用分布式光纤温度传感技术检测管道泄漏是可行的。     

天然气管道泄漏对周围土壤温度的影响

分布式光纤测温技术应用于天然气管道泄漏检测时,测温光缆一般敷设在管道上方。随着国内长输管道管径的增大,当微小泄漏发生在管道正下方时,现有光纤测温系统及其敷设位置的适用性有待研究。分析了天然气发生泄漏后,由于天然气发生节流膨胀引起的温度变化,建立了恒温气团模型,研究了气体温度变化对周围土壤温度的影响,并给出了稳态时周围土壤温度分布的计算公式。在实际应用上,该计算公式可为选择相应适用范围的分布式光纤测温技术和光缆的合理布置提供参考,也可为其他测温技术应用于天然气管道泄漏检测提供指导。     

集输管道分布式光纤声波泄漏监测系统的设计与试验

建立高效稳定的泄漏监测系统是保障高含硫气田集输管道安全运行的关键,对于减小泄漏事故造成的人员伤亡和经济损失意义重大。基于分布式光纤声波传感技术设计了一种新的天然气管道泄漏监测系统,并模拟了不同泄漏孔径下的分布式光纤振动传感器的测试效果,通过模拟试验得到的光纤振动曲线以及声波信号曲线发现:分布式光纤声波泄漏监测系统可对0.5 mm的微泄漏进行监测,监测范围达到180°,传感器探测距离可达80 cm,泄漏事件响应时间≤3 s,对泄漏点可实现快速准确地定位。该系统能够同时探测多个泄漏点,实现了监测范围大、响应时间短的集输管道微泄漏监测,目前已成功应用于普光高含硫气田部分集输管道,保障了集输管道的安全运行。     

分布式光纤温度测井及其信号滤波法的改进

分布式光纤温度测量系统是用于实时空间温度场分布测量的传感系统,是一种分布式的、连续的光纤温度传感器。光纤同时担任了传输媒质和传感媒质的作用,利用光纤中传输光的背向喇曼散射效应,对光纤本身所处的温度场分布情况进行实时分布式的测量,利用光时域反射技术对测量点精确定位。测量得到的信号存在随机误差,对传统信号滤波法进行了改进,采用灰色系统GM（1,1）模型进行滤波。文章阐述了分布式光纤温度测井技术的原理,从基本理论上给出了光纤测温的基础,并针对光纤有噪信号的改进的滤波方法进行了探讨和论述,给出了分布式光纤温度测井的温度剖面分布图及其滤波后的温度分布图,说明了光纤温度测井是一种效果好的温度测量方法,所提滤波方法可以应用到光纤测温的信号滤波中。     

分布式光纤管道泄漏检测和定位技术

提出了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的新型分布式光纤管道泄漏测试技术.该检测技术利用在管道沿线附近敷设的一条光缆中的3条单膜光纤构成分布式微振动测试传感器,通过检测管道沿途所发生的泄漏噪声,可以实时地监测管道沿线所发生的泄漏情况.利用广义相关时延估计算法,通过确定2个测试信号的时延可以获得泄漏点的位置.阐述了该检测技术的测试原理和泄漏点定位方法,并对现场试验数据进行了分析.理论分析和试验结果表明,该测试技术可以有效地提高管道泄漏测试的灵敏度和定位精度.     

光纤测温技术在稠油蒸汽驱开发中的应用

分布式光纤测温技术利用光纤后向喇曼散射光谱的温度效应和光时域反射技术实现温度测量,它是一种利用既是传输介质,又是传感介质的光纤进行实时测量空间温度场分布的传感系统。介绍了分布式光纤测温系统进行井温测量的工作原理、系统构成及在稠油热采井中进行测量的测试工艺和现场应用。该系统具有良好的测量精度和分辨率,可以在不影响温度场原始分布的情况下实现实时快速的测量。     

分布式光纤在管道泄漏检测中的应用

管道的泄漏检测特别是气体管道的泄漏检测一直是热点和难点,对于含硫气田,管道的泄漏检测尤为重要。介绍了分布式光纤温度检测(DTS)技术的特点、基本原理及理论计算,结合具体的应用案例分析了光纤泄漏检测系统的特点,并对管道泄漏检测常用的各种方法进行了比较筛选,指出了分布式光纤温度检测技术的优势以及存在的不足。     

长输油气管道泄漏检测方法研究进展

介绍了管道泄漏检测技术的主要方法,对各种不同泄漏检测方法的性能及优缺点进行了比较,并对国内外近年来管道泄漏检测技术,尤其是对基于分布式光纤传感器的长输油气管道泄漏检测技术的最新研究成果进行了总结。指出这一领域的研究热点和发展方向,认为分布式光纤传感技术在长输油气管道安全检测中有着良好的应用前景。     

基于经验模态分解的管道预警系统信号多尺度混沌特性分析方法

提出了一种用于油气管道安全预警系统的检测信号多尺度混沌特性分析的新方法。该预警系统基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理,沿管道同沟敷设一条光缆,利用其中的三条单膜光纤构成分布式微振动测试传感器,实时检测管道沿途发生的泄漏及其他异常事件。多尺度混沌特性分析方法是利用经验模态分解(EMD)方法对典型的异常事件振动信号进行分解,再分别对分解得到的固有模态(IMF)分量进行混沌特性分析,计算出不同尺度下的关联维数。该方法可更清晰地描述检测信号在不同尺度下的混沌特性。利用现场试验得到的信号对该方法进行验证的结果表明,利用多尺度混沌特性分析方法更容易有效地区分几种典型异常事件。     

基于物联网的在线膨胀节检漏系统设计

为了进一步加强物联网在线监测技术和传统制造业的结合,以膨胀节为核心,辅助以网络传感器构建膨胀节智能监测系统,可以实现膨胀节的泄漏报警。根据膨胀节使用工况,提出危险介质、高温介质、高压介质三种场合的膨胀节在线检漏系统的设计方案,该方案将物联网技术与膨胀节运行维护服务相结合,通过膨胀节结构的改进以及气敏传感器、温度传感器、声音传感器的灵活运用,能够实现对膨胀节检漏系统远程在线监测,从而达到提高膨胀节安全性能的目的。同时,指出了在线膨胀节检漏系统使用注意事项,以利于该技术的推广应用。     

基于Modbus/TCP的管道泄漏远程检测系统研究

基于目前迅猛发展的、开放的Modbus/TCP协议技术,设计了管道泄漏远程检测系统总体结构。通过Modbus和Modbus/TCP协议实现了远程监控中心与现场设备之间的数据交换,用C++builder编制了实时多任务的管道泄漏检测软件系统,可对管网进行在线诊断。现场测试结果和实际工业应用证明,基于Modbus/TCP协议实时多任务的管道泄漏远程检测系统误判率为零,并且几乎无漏判;其相对定位误差仅为0.58%。系统运行可靠,移植性好,是一种值得推广的管网泄漏诊断方法。     

井下分布式光纤井筒温度校正技术研究与试验

油气藏的井下温度分布式动态监测技术作为油气藏开发效果评价的一项关键技术,目前主要采用分布式光纤温度传感器与井下电缆构建光电复合缆的形式来实现,然而电缆工作时产生的大量热量以及复合缆在封隔器位置的特殊结构,导致电缆产生的热量在封隔器部分出现非均匀分布,使得分布式温度测量参数的常规校准方法难度大。针对上述问题,文章提出了一种基于Comsol有限元局部温度场仿真与卡尔曼滤波的井下分布式光纤井筒温度校正方法。首先分析了分布式光纤工作原理,并建立了封隔器处整体式复合缆穿越三维结构,同时构建了基于井下流体对流散热的电潜泵与电缆发热模型;然后针对井下封隔器内的复合缆穿越器,建立了基于Comsol有限元仿真软件的穿越器部分三维温度场模型,并且结合分布式光纤实测数据,建立了井下分布式光纤温度分布状态空间方程,利用扩展卡尔曼滤波算法,实现了井下分布式光纤井筒温度的精确校准。最后,利用所研发的温度分布式监测系统在南海某油田进行现场验证,结果表明采用三维温度场建模与卡尔曼滤波校正的井筒测量温度曲线,减轻了电潜泵电缆与封隔器对井筒温度的干扰影响,提高了井筒温度测量的精度,测量相对误差仅为0.16%,满足生产现场...     

高含硫天然气埋地集输管道的安全管理研究

高含硫天然气从井场开采出来后通过集输管道输送到天然气净化厂处理,高含硫天然气集输管道是高危管道,一旦发生泄漏将会导致严重的安全事故,因此必须重视对集输管道的安全管理。为了确保高含硫天然气埋地集输管道的完整性和安全使用,某高含硫气田从预防和响应角度采取了一些管理措施,实施了智能清管、阴极保护等措施对管道内外部腐蚀进行控制和监测,以及时发现管道缺陷并修复,避免因腐蚀穿孔、应力腐蚀开裂等导致高含硫天然气泄漏事故的发生;在管道沿线安装了气体云成像泄漏监测系统和硫化氢点式探测器对管道进行实时监控,提升了高含硫天然气泄漏时的检测能力和响应能力,能够有效防止事故的扩大。     

多算法融合管道泄漏检测预警系统试验研究

管道泄漏不仅会造成环境污染,还可能引发火灾、人员伤亡等严重后果和巨大的经济损失。传统的管道泄漏在线检测与定位系统均使用单一算法进行信号处理,漏判误判多,应用效果较差。针对目前集输管道泄漏检测准确性和灵敏度较低的现状,研究一种多算法融合的方法,通过采集管道压力、流量等多种特征信号,采用最优加权融合算法,将专家经验分析法、向量机(SVM)模式识别法、序贯概率比检测法等多种信号处理方法进行综合应用,扩展了时间和空间上的检测范围,提高了泄漏检测系统的灵敏度和可靠性。利用正常运行集输管道进行了现场泄漏应用试验,试验结果验证了多算法融合检漏方法比单一检漏方法具有明显的优越性。     

油气管道泄漏检测与定位技术的现状及展望

文章总结了油气管道泄漏检测和定位的主要方法,重点介绍了基于模型和信号处理的泄漏检测及定位方法,分析了各种管道泄漏检测方法的原理和各方法的优缺点。对管道泄漏检测的发展趋势做了探讨,指出使用软硬件结合方法进行输油管道泄漏检测、泄漏检测系统与SCADA结合、将分布式的光纤传感器应用于管道检测中将有良好的发展前景。