石油工業埋地管道瞬變電磁法研究

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摘要：本文介紹了埋地管道外檢測技術在油田油氣集輸管線檢測中的應用情況，并根據檢測結果和數據歸納了檢測過程中出現的埋地管道存在的主要問題，并對影響埋地管道安全運行的原因進行了總結分析，提出了相應的建議和措施，為指導油田埋地管道的設計、施工、日常生產管理與維護提供技術支持。

關鍵詞：埋地管道；瞬間磁變法；外檢測技術；剩余壁厚

隨著我國石油工業的不斷發展，埋地管道的應用日趨增多。大部分管道地處野外，運行環境復雜，隨著服役時間的延長、人為破壞以及管理不當等因素，導致其服役能力逐漸降低，管道事故時有發生。由于管道輸送介質的易燃易爆性，一旦發生事故，不僅造成油氣資源浪費，還將造成環境污染，甚至威脅到周圍人民群眾的財產安全。同時由于埋地管道深處地下，受其運行環境、輸送介質的限制，絕大多數管道無法進行內部檢測，因此，對油田埋地管道進行外部檢測對保證埋地管到安全運行十分重要。

1埋地管道主要的缺陷形式

石油工業埋地管道內輸送的介質主要包括原油、成品油、天然氣和油氣混合物等。隨著管道運行時間的延長，運行的外部環境、自身的老化、保護措施的失效等原因都將會造成管道損傷甚至失效。管道缺陷除過制造缺陷外，通常有內腐蝕、外腐蝕、外部損傷等[1]。其中管道內腐蝕主要是輸送介質、管內積液、污物等因素造成，管道外腐蝕主要是環境因素、陰保失效、外防腐層破損等因素造成，外部損傷可能由于地質災害、震動和人為破壞等。以上因素都可能導致管道壁厚缺失，造成管道剩余壁厚減小，大面積的壁厚減薄將直接威脅到管道安全運行。

2瞬變電磁檢測方法的主要原理

瞬變電磁法（TEM）屬于時間域電磁法，它利用不接地回線或接地線源向地下發送電磁脈沖，在一次電磁場的激勵下，地下導體內部產生感應渦旋電流。在一次脈沖電磁場的間隙期間，渦流電流產生的二次磁場不會隨一次場消失而立即消失，即有一個瞬變過程，利用線圈或接地電極觀測二次磁場，研究其與時間的變化關系，從而確定地下導體的電性分布結構及空間形態[2]。根據不同規格、材質的管道在瞬變衰減特征上的區別來評估管體金屬損失的一種檢測手段。圖1為瞬變電磁檢測方法的主要原理示意。

3瞬變電磁檢測方法應用實例

以下檢測試驗使用國產管道腐蝕智能檢測儀，采用連續數據采集法進行檢測。3.1原油輸送管道檢測檢測中石化西北局某段原油集輸管道，管道規格為Φ355×7.0mm，管道埋深1m，輸送壓力2.5MPa，管道運行年限15年，檢測距離約4公里。檢測先用管道探測設備確定管道準確走向，然后使用TEM檢測設備檢測管道壁厚。該管段管壁厚度TEM檢測均值為6.28mm，最小值5.50mm，最大值6.99mm；管壁厚度在6.30～6.65mm范圍內的測點有41個，占此段測點的42.27%，管壁厚度小于6.30mm的測點有48個，占此段測點的49.48%，管體為重度減薄。經后期五處局部開挖驗證，該管段外防腐層基本失效，管道外腐蝕嚴重，剩余壁厚最大6.90，最小5.23，TEM檢測結果基本準確。3.2排污管線檢測檢測塔里木油田天然氣處理廠某排污管線管道，管道規格為為Φ119×7.2mm，管道埋深0.5m，管道運行年限4年，檢測距離約1.2公里。后期對檢測結果突變處（檢測點號7200處）進行開挖驗證，發現該處為管道彎頭，因沖刷腐蝕已造成污水泄露，TEM檢測結果基本準確。3.3應力集中檢測檢測華北油田某天然氣輸送管道，管道規格為Φ89×6.3mm，管道埋深0.8m，TEM應力集中檢測發現一處電壓幅值突變，經開挖驗證，該處為一盜油卡子，TEM檢測結果基本準確。

4應用效果分析

使用瞬變電磁法探測埋地管道的優點在于：（1）管道內檢測受很多條件限制，而瞬變電磁法檢測不受管徑大小、管道結構、傳輸介質的影響，能夠檢測埋地管線、地面管線、架空管線等。（2）瞬變電磁法可以在不開挖、不影響管道輸送工作的情況下對管道進行全面細致的檢測，大大的提高了檢測效率并降低了檢測成本。（3）通過瞬變電磁法初步檢測管道的剩余壁厚，為制定進一步檢測方案和管道維護提供依據。（4）因為管道的導電率和導磁率的變化，利用瞬變電磁法能夠檢測到管道應力集中的部位，對管道某些缺陷可以做到觀測和預防[3]。瞬變電磁法檢測目前還存在著很多缺點：（1）目前檢測得到的結果僅是管道的平均剩余壁厚，腐蝕發生在內壁還是外壁無法區分，對于管道小的點蝕也無法檢出；（2）因高壓線、電機設備等其它磁場的影響，容易檢測到虛假信號，同時檢測結果可能受到管材和管內介質的影響；（3）對于并行的管道，管道剩余壁厚檢測尚不準確，也不能區分腐蝕具體是其中的哪一根管道，只能確定發生腐蝕的地段。

5結束語

管道TEM檢測方法是一項很有前景的檢測新技術，非常適用于管道的大面積普查，能夠實現對埋地管道的不開挖檢測，能夠實現對架空管道及工藝管道隔熱保溫層不剝離檢測，是管道內檢測技術的有效補充。同時該檢測方法不夠成熟，檢測仍有很多局限性，有待于進一步試驗研究。

參考文獻

[1]龍媛媛，石仁委，柳言國，等.原油長輸管道非開挖外檢測技術與應用[J].石油工程建設，2007，6：1001-2206.

[2]陳載林，黃臨平，陳玉梁.我國瞬變電磁法應用綜述[J].鈾礦地質，2010，26：100-658.

[3]郝延松.埋地管道腐蝕瞬變電磁法檢測試驗方法及數據處理研究[D].南昌：南昌航空大學，2013.

作者：姚歡 劉琰 馮挺 單位：中國石油集團公司石油管工程技術研究院