输油管道光纤传感在线检漏监测先导试验研究.pdfVIP

第35卷第2期 OlL＆GASGATHERING。TRANSPORTATIONANDTREATMENT 油号储运与处理53 输油管道光纤传感在线检漏 监测先导试验研究 高丽朱锋司志梅 中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司石油工程技术研究院， 江苏扬州225009 摘 要：泄漏检测是管道安全运行的重要保证。近年来发展起来的光纤传感技术为输油管道 的安全监测提供了技术保障。基于布里渊散射的光纤传感技术应用在输油管道泄漏检测方面的可 行性进行研究。布里渊散射信号的频率与光缆的温度相关，温度的变化会造成布里渊散射信号频 率的增加。实验室对四种传感光缆进行温度传递特性检测实验，优选经济适用的传感光缆。将优 选出的光缆在油田输油管道进行现场埋地试验。试验结果表明，从防护强度和温度传递速度方面 考虑，建议选单芯单模铠装光缆。输油管线的中频加热装置和地面扰动不会对基于布里渊散射的 光纤传感系统的检漏测量造成影响。 关键词：光纤；检漏；温度；中频加热 1 DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2017．02．01 0前言 射和拉曼散射，其中布里渊散射和拉曼散射信号的频率 泄漏检测是管道安全运行的重要保证。目前有电 与入射光的频率不同。当入射光纤中的激光功率达到 缆检漏、负压波检漏等多种管道泄漏检测方法¨。1“，通 布里渊散射总阈值时，背向布里渊散射光信号随之产 过检测管道运行参数的变化推断管道状态的方式，存在 生。由入射光与某一具体背向散射光之间的时间差可 灵敏度低、实时性差等特点。管道泄漏不仅会影响管输 以确定该背向散射光对应的光纤位置，而背向散射光的 的正常进行，而且还会污染环境。因此，对管道泄漏的 强度和频移与外界温度和轴向应变的变化成正比¨…。 550 及时定位、报警具有极重要的现实意义。 对于波长为1 nm的光波，布里渊散射与入射光的频 光纤传感技术是近年来发展起来的尖端监测技术， 率一般相差11GHz左右，且随光纤所受的应力或温度不 具有抗电磁、耐腐蚀、高空间分辨率、高精度和长距离等 同，二者成线性变化的关系，因此通过向光纤中注入探 优点，应用前景较广泛¨引。根据传感原理和传感参量的 测光并检测布里渊散射光的频率变化，可计算得出光纤 不同，光纤传感技术可对光纤沿线的温度、应力、振动、 温度的变化。 光纤的轴向应变、温度与布里渊散射光频移的关系 弯曲、电场等多种情况进行检测¨””1。针对输油管道的 特点，拟利用基于布里渊散射的分布式光纤传感技术， 可分别表示为Ⅲ。： o 主要研究布里渊光时域反射技术，对输油管道进行连续 s=C。(ⅣB一Ⅳ舶)+s 的分布式监测，以及时报警和定位任意位置的漏点。 T=CT(ⅣB一∥B0)+丁。 式中：占为光纤的应变；T为温度，℃；C。为布里渊频 1 布里渊光纤传感技术检测原理 移一应变系数，C。=4．93MHz／100¨8；C，为布里渊频 基于光纤中的后向散射，包括瑞利散射、布里渊散 移一温度系数，C，=1．01MHz／。C；1-。为光纤的布里渊 收稿日期：2016—10—16 作者简介：高丽(1983一)，女