地下管線探測分為地下管線探查和地下管線測量。地下管線故障檢測除包括上述內(nèi)容外,還包括管體腐蝕、外防腐層、陰極保護狀況檢測;輸關(guān)介質(zhì)泄漏點的具體定位等。后者的檢測難度要比前者更大。除市政規(guī)劃部門,管道施工部門需要進行管線探測,單項作業(yè)外,大多本文僅對探管測漏中解決部分疑難問題的方法進行交流,供同行參考。
1. 關(guān)于一次場問題
在管線探測檢漏中,由于發(fā)射機及發(fā)射線 , 接地線,接地點附近的介質(zhì)所產(chǎn)生的一次場,在某一范圍內(nèi)往往大于目標(biāo)管線的二次場,使該區(qū)的管位及漏點難以探測。為能探測出此區(qū)域內(nèi)的管位及漏點可采用以下方法:
( 1 )降低發(fā)射功率:降低發(fā)射功率可使一次場減小,其影響范圍亦會縮小,在其影響范圍外的管線位置和漏點可測定。
( 2 )移動發(fā)射機位置:將發(fā)射機移到遠離目標(biāo)管線位置,在發(fā)射機接線時將發(fā)射線拉直并與目標(biāo)管線垂直,機身離目標(biāo)管線 10m 以上,采用最大法接收目標(biāo)管線信號,此時探頭的方位與發(fā)射機發(fā)射線平行,不接收發(fā)射線產(chǎn)生的信號,就可將該區(qū)的管線位置及漏點探查定位出。
2. 探測信號偏移及解決辦法
( 1 )發(fā)射機接地處管位信號的偏移:當(dāng)發(fā)射機接地不對稱,目標(biāo)信號磁場會被推向接地線相反的一方。此種現(xiàn)象對于埋土深度 1.5m 以上的管道尤其明顯,管道越深偏移誤差越大;越靠近接線點,偏離誤差越大。解決此類問題的方法如下:
① 對稱接地法,將發(fā)射機置于與目標(biāo)管線一致的位置上,由發(fā)射機引出兩根線分別接到目標(biāo)管線的兩邊,觀察兩邊接地電阻,通過打深、拔淺接地棒或澆水濕潤等辦法使倆邊接地效果一致。
② 單邊接地管位修正法:城市水泥路面,房屋圍墻等接地條件受限制,只能采用單邊接地此時在管道接線點與接地點之間的范圍內(nèi),管位信號點位置向接地點一邊偏移了其管深的 20% 。
( 2 )管道拐彎處信號位置的偏移:在管道拐彎及三通四通處,由于多根管道磁場的相互影響,會使目標(biāo)管線信號偏移,在地表用最小法探測時,往往會將直角彎,探成弧形彎。且在拐角附近直線段末端的目標(biāo)管線異常,均向兩邊外側(cè)推移。這可采用分另探測各條管線走向,然后再用直線交繪法來確定管道拐彎位置。
( 3 )平行管道使管位信號偏移
在油田生產(chǎn)的中后期,大多油井采用熱洗或摻水法采油,每口單井均有兩根管道與計量站相連進行輸油和輸水,此兩根管道采用同溝敷設(shè)且距離很近,探測管道時一般由單井那一邊施加發(fā)射機信號,這樣信號電流比較比較集中,此種兩根管道在井架那端電性相連,電流方向相同,采用最大法探管時,管位會定在兩根管線的中間,由于兩根線在沿線破損、埋深等原因,使回路狀況不一致,用最大法與最小法定位時,管位不一致,此時可采用折中修正法,方法是以最大法定位為主,向最小法一邊修正 1/3 后定位,或以最小法定位點為準(zhǔn),向最大法一邊修正 2/3 后定位。
3. 多根管道同溝敷設(shè)時確定目標(biāo)管道漏點位置的方法
多根平行管道從搭接一端或有均壓線一端施加信號時,有可能被當(dāng)作一根管線來探測,尤其是近距離敷設(shè),埋土又很深時更是如此,此種情況可通過查防腐漏點來確定管位。方法是在防腐層破損精確定點時,除去破損點上方亂磚碎石,刮平破損點上方泥土,消除地表因介質(zhì)不均勻?qū)z漏效果的影響,然后沿管線上方地表與管線走向垂直方向,測試電位,電位最大的那一點下面即為目標(biāo)管線的防腐層破損點。
4. 陰極保護電纜焊點泄漏電流與陽極地床泄漏電流的區(qū)分
在陽級地床處,檢漏時會有很大的泄漏電流,此時降低接收機的靈敏度,精確定位泄漏電流的最大點,再結(jié)合探管儀進行管位定位,如果最大泄漏點與管位一致,即可判斷是焊接電纜與管位交接處未防腐,應(yīng)重新作防腐處理。如果與管位不一致,就是陽極地床處泄漏電流,屬正?,F(xiàn)象。
5. 防腐層破損點位置的判斷
當(dāng)管道埋土較淺,管徑較大,嘗試與管徑之比達 2 : 1 時,就可以判斷防腐破損點在管道上、下、左、右的位置。方法是:在管線定位以后,再用檢漏儀檢測泄漏,將泄漏中心點與探管定位點點位進行比較,作出判斷,見圖 1 。
圖 1 防腐層破損點位置判斷示意圖
( 1 )檢漏中心點與探管定位點一致,均在圖一中 2 處時,破損點在管道上方。(圖 1 中 4 處)
( 2 )檢漏點中心點與探管定位點不一致,在圖一中 1 處,破損點在管道左邊。(圖 1 中 5 處)
( 3 )檢漏點中心點與探管定位點不一致,在圖一中 3 處時,破損點在管道右邊。(圖一中 7 處)
( 4 )檢漏電流分別從圖一中 5 、 7 處輻射到圖一中 1 和 3 處,當(dāng) 1 和 3 處兩邊電位相等時,破損點在管道底部。(圖 1 中 6 處)
6. 防腐層破損點大小的判斷
防腐層破損點大小的判斷,通常是采用在地表檢測到的電位差來估算,但檢測到的電位差往往會受到多種因素的影響,因此必須通過綜合分析來確定其大小。確定大小的方法如下:
( 1 )數(shù)字直讀法:按地表檢測的破損異常中心點電位與大地零電位的電位差值來確定: 300-600mV 為小破損, 600-900mV 為中等破損,大于 900mV 為大破損。
( 2 )輻射距離法:破損處泄漏電流輻射到地表形成平面圓形電位場,該平面圓的直徑與破損點大小有關(guān)。直徑在 10m 以上為大破損點,直徑在 3m 之內(nèi)為小破損點,直徑介于兩者之間的為中等破損。
統(tǒng)計圖表法:以泄漏電位差為縱坐標(biāo),輻射距離為橫坐標(biāo)作圖,在破損點附近會出現(xiàn)一個一個三角形的圖形,三角形面積的大小,近似反映了管道上破損點的大小,見圖 2 。
圖 2 統(tǒng)計圖法示意圖
( 4 )公式修正法:用人體電容法檢測破損點時,接收的信號強度受管道埋深、破損處的輻射距離(直徑)、兩檢測者之間的距離、管道沿線土壤的介電常數(shù)等多種因素的影響,實測讀數(shù)往往與破損大小不一致。將這些因素集中在一起可通過下列數(shù)學(xué)公式進行修正,修正后的泄漏電位差值,就比較接近實際值。
修正的公式如下:
式中: ΔV 為修正后的破損大小數(shù)的數(shù)值( mv )
ΔV/ 為實測時的顯示值( my )
D 為管道埋土深度( m )
L 泄漏點正上方地表輻射距離(直徑)( m )
L/ 檢測時兩檢測者之間的距離( m )
F 為土壤介電常數(shù)修正系數(shù),特干土取 0.5 ,濕潤土取 2 ,一般土取 1
7. 氣體泄漏位置定點方法
地下輸氣管道發(fā)生泄漏以后,會沿著地下裂縫、電纜溝、暖氣溝等地下通道竄流到很遠的地方,從裂縫、孔洞處再冒出地面,尤其是石油液化氣,其比重大于空氣,泄漏后會竄流到很遠的地方或滯留到低外,甚至流到河里,對于這類泄漏定點難度較大,可采用逐步縮小范圍的方法來探查,將查漏范圍由線縮小為點(防腐層破損點),如果在此范圍內(nèi)破損點只有一個,則在此處打孔,再用氣敏儀查漏,就可確定該漏點位置,如果有兩個或兩個以上的破損點,則通過比較泄漏電位的大小,在大破損點處進行開孔查漏。這對運行 10 年以上的鋼質(zhì)防腐管道特別適用。
8. 輸水管道泄漏難點探查
常規(guī)的自來水泄漏,可采用聽音儀和相關(guān)儀器查找,但對油氣管道的水壓試驗滲漏點;石化裝置區(qū)的自來水泄漏點,北方地區(qū)埋設(shè)在凍土層以下的管道泄漏點,以及低壓水管泄漏點;采用聽音儀器卻難以奏效。但由于泄漏處水的滲透作用,使得泄漏處周圍土壤的導(dǎo)電率與無滲漏的地方有所不同。對于鋼質(zhì)防腐管道而言,泄漏點就是防腐層嚴(yán)重破損點,通過地下管道處防腐層破損點的查找并根據(jù)下列情況進行分析就可判斷泄漏點:
( 1 )泄漏電位大?。悍栏瘜悠茡p不一定漏水,而水部分防腐層必有破損,其泄漏電流大,影響范圍寬,加上漏點周圍土壤潮濕,導(dǎo)電性好,泄漏異常更為明顯,由此可將中、小破損點引起的異常剔除,即可初步確定泄漏點位置。
( 2 )土壤干濕程度:自來水泄漏后會沿著一定通道擴散,如果附近沒有排水管道,就有可滲入地下或溢出地表,泄漏點周圍土壤一定比其它地方濕潤,干旱區(qū)域的泥土尤其明顯。
( 3 )溫度異常分析:地表溫度的變化,年較差和日較差都比較大,而自來水水源大多來自地下深處,其溫度比較恒定。在冬秀有冰凍,有霜時,有泄漏的地方無霜且會有霧氣出現(xiàn)。
( 4 )觀察作物生長:干旱時,樹木花草由于陽光暴曬,中午樹葉花草會變蔫枯,而有水泄漏的地方,花草樹木生得和很茂盛;相反,在下雨時,其它地方樹木花草正常生長,而泄漏地方樹木會淹黃,小草被淹死。
( 5 )水流量分析法:在泄漏區(qū),自來水管入口流量與出口流量會不一致,根據(jù)流量計輸差的大小可判斷泄漏量的大小。
( 6 )壓力大小分析:在自來水泄漏的地方,管輸壓力會下降。對裝有壓力表的自來水管,只要關(guān)閉兩端閥門,就會觀察到泄漏段壓力的變化情況。
9. 輸油管道盜油卡子的精確定位
( 1 )調(diào)查分析方法:不法分子打卡盜油,輸油管道防腐層受到了破壞,用防腐層地面檢測儀將這些被破壞的漏點檢測出來,再通過調(diào)查對各種因素進行分析,就可判斷是否盜油卡子。主要從以下幾方面進行分析:
① 漏點大?。阂蚩ㄗ有孤╇娏鞅容^大,可將中小漏點進行剔除,找出其中的大漏處。
② 時間長短:防腐層老化,破損點變大是一個緩慢的過程。一般需要幾年到十幾年才能由小針孔變?yōu)榇舐c:而卡子則是一夜即可裝上,如果前期進行了普查,將破損處查出后,與前一次進行對照,新增加的大漏點即為盜油卡子。
③ 交通條件:盜油者需用車輛進行運輸,如果大泄漏點處運輸車輛通行方便,又具有一定的隱蔽性,該處就有可能已裝上盜油卡子。
④ 土壤疏松程度:在測出的大泄漏點處用接地棒往土中扎,老管道的上方經(jīng)過多年日曬雨淋,人畜踩踏,車輪輾壓,土壤比較密實,而被開挖剛回填的地方則比較疏松,據(jù)此可判斷是否被開挖過已裝上盜油卡子。
⑤ 管道埋深:對埋土太深的管道難以開挖尋找,犯罪分子一般不會花高昂代價購買專業(yè)儀器探測,而那些處暴露地表的管線,或埋土很淺的管線,跨越溝渠附近管線,可推斷位置的管線,極有可能被除數(shù)打孔盜油,在些地段外防腐層有漏電信號處也應(yīng)重點分析。
( 2 )磁場異常分析法:此法可通過由探管儀接收探測來完成。正常完好管道等磁位梯度呈圓柱形分布,信號隨著測試距離的延伸將會按一定的距離有規(guī)律衰減,在管道裝有卡子的地方,磁力線就會發(fā)生異常,在此若排除閥門、焊疤存在的可能性,就可判斷是否存在盜油卡子。
( 3 )改變探頭方向探測:裝有金屬支管的卡子處,在支管處將會分流部分發(fā)射的信號,如果在此將探頭平行于主干線,并提高接收機增益,進行管線探測,若有管線異域常即可探得分支管。
上述幾種辦法筆者曾在長慶油田采油二廠,勝利油田東辛四礦,勝利油田油氣集輸公司,大慶油田天然氣公司,杏一聯(lián)至助劑廠輸氫烴管線等管線上探查出許多盜油的卡子和一根長約 500m 的盜油支管。
10. 水下管線探查檢漏
在海洋,河流,湖泊水下進行地下管線探查檢漏時,首先應(yīng)采用大功率發(fā)射,最好能夠由兩端分別發(fā)射信號,使其發(fā)射信號末端電磁波信號能輻射到水面上,以便探頭與接收機進行管位導(dǎo)向。
其次,檢漏儀接收機連接的檢漏線要加長,末端用一根接線鼻接著,與檢漏線相連,投入水中,由檢測船拖著沿管線前進,當(dāng)接線鼻拖到水下管道的防腐層破損處時,儀器便有很強的反應(yīng)。
當(dāng)水層過深,電磁信號不能充分輻射到檢測船以上時,則可采取用多臺同型號儀器同時觀測,將各臺探測儀的接收天線分別置入棒形容器內(nèi),進行防水密封,并沉入水中,接收管道電磁信號,采用最大法探測。數(shù)臺接收機中,接收到最大信號的一臺,管線就位于其探頭底下。采偏移。檢漏時也用數(shù)臺接收機,采取與用一臺接收機同樣的方法進行,這可有效避免因水上檢測存在慣性,船尾左右擺動偏移目標(biāo)管線而造成的漏檢。
以上是筆者近年來用地下管道防腐層探測檢漏儀進行教學(xué)與工程檢測實踐中的幾點體會,錯誤在所難免,在此提出供同行探討。
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