油气管道光纤监控技术发展现状

1、油气管道光纤监控技术发展现状 亚天光电油气管道状态监测是其安全运行的重要保障，目前国际上发展了包括非光纤型和基于光纤的多种监测技术，分为视频监控、基于电的声学传感、水听器技术、浮球、光纤传感等类型。其中光纤传感方法以其隐蔽性、经济性和安全性而具有独特的优势，具有较好的推广应用前景。 石油和天然气输运与国民经济和人民生活息息相关，管道输送相比道路运输具有安全、便捷、经济的特点，但管道可能由于外部扰动、腐蚀、管材和施工质量等原因发生失效事故，威胁国家经济和人民生命财产安全。尽管在设计和施工方面，当前我国与国际水平基本相当，在方面，我国也开展的大量工作，但与发达国家相比，油气管道的安全性仍有一定差距

2、。有数据显示，我国油气管道事故率平均为 3 次/（1 000 km年），远高于美国的 0.5 次/（1 000 km年）和欧洲的 0.26 次/（1 000 km年）。据统计，我国油气管道事故，多为人为因素所致，近些年来，第三方破坏对我国油气管道事故的贡献率高达 40%，随后依次是腐蚀、管材质量、施工质量和突发性自然灾害。为保障油气管道输运安全，需要对管道实施监控，当管道发生泄漏和有外力实施破坏行为时能够及时告警和预警。以下对当前较新或有代表性的管道监测技术进行评述。 1 光纤监控方法 1.1 secure pipe 产品性能及应用案例 澳大利亚 fft（future fiber techno

3、logy）公司的管道入侵探测产品 secure pipe 是基于 mz 干涉仪技术，利用敷设在管道上方的光缆作为传感器，探测和定位入侵，最大传感距离 40 km。系统需要利用光缆中的三根光纤，其中两根为传感光纤，一根为引导光纤；也可利用现有光缆中的空闲光纤。fft 的 cams（中央告警监控系统）所管理的探测系统数量不限，使用图形界面、电子邮件或短消息提供告警。cams的 gui（图形用户界面）屏幕可以基于卫星照片、地图或 cad 图像。 xx 年，nysearch（美国天然气研发与演示组织）在新泽西沿一段 40 km 高压天然气管道布设了fft secure pipe 监测系统，当不被许可的

4、车辆或活动离管道太近时，其为运营者提供足够的预警。要求系统在管道附近的道路交叉、铁路线、居民区和商业区不发生误报警。在布设后的两年多时间里，管道沿线经历了多种类型挖掘设备的多次作业，系统没有因这些挖掘设备作业而产生误报警。但是，系统的敏感度较高，以至于许多报警源自管道巡视和其他驶过光缆的.车辆。根据 nysearch 的技术总结报告（表 1），secure pipe 的定位精度优于产品说明，在小于 10 m 范围内，产品探测有效性与土壤类型相关，在软质土壤中探测有效率只有 30%60%。 表 1 secure pipe 对管道沿线不同类型挖掘设备作业的监测结果 1.2 optasense 产品

5、性能及应用案例 英国 qiiq 公司的安全监控产品 optasense 可以在 50 km 距离内，利用现存埋设于管道附近的通信或 scada 标准光缆中的一根空闲光纤作为声学传感元件，探测到光缆附近 5 m内的人员，10 m内的车辆和 20 m内的机器，传感原理基于分布式声学传感8。通过改变脉冲的宽度，沿光纤的空间分辨率在 515m 之间可变。各种土壤类型和埋设状态（如光缆在保护套管内）均可接受，不要求特别的土地状态或回填物质。 直观的图形用户界面在 3 个窗口中提供的信息（图1）包括：第一个窗口显示航拍照片并精确显示光纤的路径，当事件被触发时，optasense 可以告知用户干扰的精确 g

6、ps 坐标；第二个窗口给出告警历史，显示曾探测到什么时间、什么地点的什么事件；第三个窗口为两个柱状图，一个显示沿光纤整个长度的行为，一个显示可选区域的放大图；每个柱状图显示在每个 10 m 长度光纤探测到的信号幅度。除自动告警外，系统操作员也可以通过耳机收听沿光纤任何位置探测到的声音，例如人走动或风钻的特征声音。 图1 optasense 的用户界面（包括图像和声音） 由于管道泄漏时会产生声学振动，因此，optasense 也可以探测泄漏。同时，optasense 还可以检测温度，因而对泄漏检测多了一重保障。xx 年 11 月，东欧为了保护 100 km 石油管道不受第三方干扰尤其是打孔盗油的危害，两套 optasense系统投入使用（在相反方向各监控 50 km）。几周后的一个深夜，系统在一个道路与管道交叉处发出有