[实用新型]一种基于BOTDA原理的长输管道泄漏监测系统

说明书

本实用新型涉及一种基于BOTDA原理的长输管道泄漏监测系统。本实用新型包括输送管道、BOTDA分析监测设备、温度探测光缆。通过温度探测光缆沿输送管道方向平行敷设，对管路泄漏处的温度异常进行捕捉，实现分布式测量，克服了传统的电测式传感器沿管线布设传感器数量庞大，且有限布置无法全面反映长距离管道泄漏状况的问题。

技术领域

本实用新型涉及油气运输安全监测领域，具体涉及一种基于BOTDA原理的长输管道泄漏监测系统。

背景技术

油气储运安全事关国家能源供应安全。随着我国经济的迅猛发展，石油和天然气的使用量逐年增加。管道是油气输送的主要方式，具有运量大、不受地表气候和地面其他因素限制等优点。然而，部分长距离油气输送管道服役时间过长，已步入事故高发期，出现地表无法直接观察的油气泄露现象，产生巨大经济损失。因此，对长输管道的泄漏监测十分重要。目前，传统的电测式传感器需要沿管线布设数量极其庞大的传感器，从布点连线到数据采集不仅复杂而且成本高，并且受到布点数量的限制，无法全面反映长距离管道的泄漏状况。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型给出技术方案如下：

一种基于BOTDA原理的长输管道泄漏监测系统，包括输送管道、BOTDA分析监测设备、温度探测光缆，其特征在于：所述BOTDA分析监测设备设置有BOTDA测量通道与信号探测电路，所述BOTDA测量通道中设置有脉冲激光光源、连续激光光源；所述温度探测光缆沿输送管道方向平行敷设，温度探测光缆与输送管道之间由回填沙隔开；所述温度探测光缆中至少设置2芯单模通信光纤，所述2芯单模通信光纤一端分别连接BOTDA测量通道内的脉冲激光光源及连续激光光源，另一端在温度探测光缆末端相互熔接，构成一个BOTDA测量环路。

BOTDA即布里渊光时域分析，属于一种分布式光纤传感技术：从光纤的两端分别注入脉冲光信号和连续光信号，当脉冲光与连续光的频率差与光纤中某个区间的布里渊频移相等时，该区域就会发生受激布里渊放大效应，两束光之间发生能量转移。根据光纤布里渊频移与光纤温度之间的关系，对两激光的频率进行连续的调节，信号探测电路监测从光纤一端耦合出来的连续光功率可以确定光纤各小段区域上能量转移达到最大时所对应的频率差，从而得到温度的位置信息，实现分布式测量。具体到本实用新型，如果管道壁因破损、接头断裂等原因发生泄漏时，泄漏处的温度将发生变化。对于原油管道，由于原油需加热输送，因此泄漏处的温度将升高；对于天然气管道，由于焦耳-汤姆逊效应，天然气经过泄漏孔节流膨胀，节流膨胀过程前后的焓不变，在泄漏孔出口出现温度下降。管道沿线敷设的单模通信光纤能及时捕获这些温度异常，并在BOTDA分析监测设备内经计算后实时显示出来，定位异常点的位置信息。

作为优选，所述回填沙厚度不小于0.1米。为保护温度探测光缆，温度探测光缆不应直接与泄漏的油气相接触，因此温度探测光缆应与输送管道之间应该保持一定距离。且温度探测光缆完全被回填沙包裹，能够更加真实地捕捉被泄漏的油气温度所影响的周边环境即回填沙的温度变化。

作为优选，所述输送管道为原油管道，所述温度探测光缆敷设于输送管道下方0.1-0.2米处。由于原油泄漏后将在回填沙的空隙内向下渗透流动，因此将温度探测光缆布置于输送管道下方。

作为优选，所述输送管道为天然气管道，所述温度探测光缆敷设于输送管道上方0.1-0.2米处。由于天然气泄漏后将在回填沙的空隙内向上爬升流动，因此将温度探测光缆布置于输送管道上方。

作为优选，所述BOTDA分析监测设备设置2个BOTDA测量通道，所述温度探测光缆内共设置4芯单模通信光纤，与所述BOTDA分析监测设备形成两个BOTDA测量环路。此处的设置不仅可以实现两通道实时监测，也能在双通道之间形成备份机制。

作为优选，所述温度探测光缆分段铺设时进行熔接，熔接处设置光缆接续盒进行接续保护。此处的设置是为了更好的保护由于长距离敷设而需要熔接的光缆部分。