[发明专利]一种油气压力管道损伤监测预警方法

说明书

本发明公开了一种油气压力管道损伤监测预警方法，建立不同缺陷形态的损伤管道模型，模拟分析得到管道外壁应变变化和位置范围；根据模拟结果和实际工况，在管道易损伤位置布置应变光纤传感器，在管道连接敏感位置布置温度光纤传感器，在不同压力区布置压力传感器；将采集的光信号解调处理得到管道外壁应变、温度和压力数据，计算处理后实时显示管道壁厚损伤情况。当管道应变到达材料危险应变值时；或当损伤区壁厚小于危险壁厚值时；或当管道温度变化，达到危险温度变化范围时；则判定为危险，立即输出危险管道信息，从而实现对压力管道损伤情况实时监测及安全预警，提高了安全性和数据可靠性。

技术领域

本发明涉及压力管道监测技术领域，尤其涉及一种油气压力管道损伤监测预警方法。

背景技术

高压气井井场压力管道是油气井开采和生产的重要采输管线之一。随着油气开采条件的不断劣化，以及一些夹砂压裂、酸化等增产工艺的应用，高压环境和流体颗粒不断的冲蚀会对压力管道造成严重的损伤，严重时将导致管道发生刺漏、爆裂等安全事故。为了能够及时有效的检测出管道内部的结构损坏，对压力管道进行实时的在线监测显得尤为重要。

目前比较常见的管道健康状态监测主要是采用对关键位置进行探伤或者电化学检测的方法。探伤技术包括磁粉探伤、超声波探伤、着色探伤、X射线查伤和声发射探伤等，是最直接的损伤检测手段，但只能实现管道的离线检测，无法做到管道在线运行全过程的实时状态监测。而电化学检测方法对薄弱关键位置的检测尚未普及，检测时需要对传感器进行供电，存在用电安全隐患，同时电化学方法的检测精度和分辨率都有待改进。

现存一种基于光纤分布式测量的油气管道泄漏监测及报警技术，但这是管道出现泄漏后位置定位，无法实现泄漏前的预警。同时监测中只考虑了压力因素，而没有考虑内部介质和外部环境等因素对管道监测的影响。如何实现对压力管道的实时健康监测及安全状态评估、预警，始终是一个行业性难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种油气压力管道损伤监测预警方法，以改善现有技术中对采输压力管线的损伤监测不足的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种油气压力管道损伤监测预警方法，包括以下步骤：

(1)建立损伤管道模型，模拟实际工况下不同损伤程度管道外壁应变及位置分布；

(2)在管道易损伤位置周向布置应变光纤传感器，在管道两端或阀门两端布置温度光纤传感器，采集的光信号解调处理得到管道外壁周向应变、温度，在不同压力区布置压力传感器，采集得到压力数据；

(3)如果管道外壁实时应变值达到危险应变临界值，则判定输出管道危险状态；或当管道温度变化达到危险温度变化范围，则判定输出管道危险状态。

所述步骤(1)包括：

A.根据管道使用手册中的危险标准判定及实际损伤报废中的探伤报告，得出压力管道危险情况下的管道壁厚及损伤形态；

B.通过在对应规格管道中布置相应缺陷，建立油气压力管道的不同损伤程度管道模型；

C.利用力学分析工具模拟在实际工况下油气管道的外壁应变变化及分布范围，得到损伤形态壁厚与外壁应变对应关系。

所述步骤(2)包括：

A.步骤(1)得到的易损伤位置及外壁感知范围边界，布置相应数量的应变及温度光纤传感器；

B.在采输管线不同压力区安装压力传感器。

所述步骤(3)包括：

A.实际工况条件下，根据管道规格及压力数据，外壁周向应变ε_周经过计算处理得到检测位置的管道壁厚t：

管道壁厚t：