油气集输管道泄漏位置的确定方法与流程

本发明属于油气田工程自动化技术领域，特别涉及一种油气集输管道泄漏位置的确定方法。

背景技术：

集输管道作为油田生产的生命线，其安全运行至关重要，如果管道运行状态异常，例如发生穿孔，将会造成原油(天然气)漏失、环境污染等一系列不良后果，而对于集输管道的巡线、停产、抢险、补漏，需动用大量人力物力，花费大量时间。因此，对油气集输管道进行实时监测，迅速准确的判断出泄漏位置，使突发事件得到及时处理，将损失降到最低，具有重要的现实意义。

目前常用技术多利用负压波或次声波技术来确定油气集输管道的泄露位置，通过在管道上设置压力传感器或者次声波传感器，利用压力传感器的压力信号或次声波传感器的次声波信号分析确定油气集输管道的泄漏位置。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

现有利用负压波或次声波技术确定油气集输管道泄漏位置的方法，确定泄漏位置的过程用时长，且在现场野外的施工条件下，压力信号或次声波信号极易受到外界干扰，造成测取的定位不准确，影响工作效率，增加生产成本。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供一种油气集输管道泄漏位置的确定方法，用以准确地确定油气集输管道的泄漏位置。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种油气集输管道泄漏位置的确定方法，所述方法包括：

获取油气集输管道的首站的负压波信号和末站的负压波信号；

根据所述首站的负压波信号和所述末站的负压波信号，确定第一泄漏点位置；

根据所述第一泄漏点位置，确定第一泄漏范围；

获取所述油气集输管道上设置的多个阴极保护电位的电位分布曲线；

根据所述电位分布曲线，确定第二泄漏范围；

根据所述第一泄漏范围和所述第二泄漏范围，确定第三泄漏范围。

进一步地，所述第一泄漏范围的计算公式为：

s1’＝l1-l*1％

s1”＝l1+l*1％

式中：s1’为所述第一泄漏范围的第一边界取值，单位为m；s1”为所述第一泄漏范围的第二边界取值，单位为m；l1为所述第一泄漏点位置，单位为m；l为管道长度，单位为m。

进一步地，所述根据所述第一泄漏范围和所述第二泄漏范围，确定第三泄漏范围具体地包括：判断所述第一泄漏范围是否在所述第二泄漏范围内，如果所述第一泄漏范围在所述第二泄漏范围内，则所述第一泄漏范围为所述第三泄漏范围；如果所述第一泄漏范围不在所述第二泄漏范围内，则所述第一泄漏范围与所述第二泄漏范围的交集为所述第三泄漏范围。

进一步地，所述根据所述第一泄漏点位置，确定第一泄漏范围之前，所述方法还包括：获取油气集输管道的首站的次声波信号和末站的次声波信号。

进一步地，所述获取油气集输管道的首站的次声波信号和末站的次声波信号之后，所述方法还包括：根据所述首站的次声波信号和所述末站的次声波信号，确定第二泄漏点位置。

进一步地，所述根据所述首站的次声波信号和所述末站的次声波信号，确定第二泄漏点位置之后，所述方法还包括：根据所述第一泄漏点位置和所述第二泄漏点位置，得到第三泄漏点位置。

进一步地，所述第三泄漏点位置的计算公式为：

l3＝l1+(l2-l1)*10％

式中：l3为所述第三泄漏点位置，单位为m；l2为所述第二泄漏点位置，单位为m。

进一步地，所述方法还包括：根据所述第三泄漏点位置，确定所述第四泄漏范围。

进一步地，所述根据所述第三泄漏点位置，确定所述第四泄漏范围之后，所述方法还包括：根据所述第四泄漏范围和所述第二泄漏范围，确定所述第三泄漏范围。

进一步地，所述第四泄漏范围的计算公式为：

s4’＝l3-l*0.5％

s4”＝l3+l*0.5％

式中：s4’为所述第四泄漏范围的第一边界取值，单位为m；s4”为所述第四泄漏范围的第二边界取值，单位为m。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供的一种油气集输管道泄漏位置的确定方法通过获取油气集输管道上首末站的负压波信号和多个阴极保护电位的电位分布曲线，确定第一泄漏范围和第二泄漏范围，根据第一泄漏范围和第二泄漏范围以确定第三泄漏范围，进而施工人员可以直接根据第三泄漏范围确定油气集输管道的泄漏位置，结合负压波技术和阴极保护电位技术，实现对油气集输管道泄漏位置的准确确定，提高了定位的准确性，便于及时地发现油气集输管道的泄漏位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种油气集输管道泄漏位置的确定方法的方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种油气集输管道泄漏位置的确定方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供的一种油气集输管道泄漏位置的确定方法，以室内试验管道为例，其中，管道的长度l为362.3m，管材为304不锈钢，传输介质为水，介质温度为常温(20℃)，其方法流程图如图1所示，该方法包括：

步骤101：获取油气集输管道的首站的负压波信号和末站的负压波信号。

在本步骤之前，通过在油气集输管道的首站设置第一压力传感器，在油气集输管道的末站设置第二压力传感器。

若油气集输管道的某处出现泄漏，则该处会产生负压波，负压波从泄漏处向外传播，当传播到管道的首站时，第一压力传感器采集压力信号，并通过远程终端单元rtu识别首站负压波信号；当传播到管道的末站时，第二压力传感器采集压力信号，并通过远程终端单元rtu识别末站负压波信号。

步骤102：根据首站的负压波信号和末站的负压波信号，确定第一泄漏点位置。

具体地，远程终端单元rtu在接收到首站的负压波信号和末站的负压波信号后，利用小波模极大值奇异点检测方法，检测首站的负压波信号中出现的第一时间节点和末站的负压波信号中出现的第二时间节点，对第一时间节点和第二时间节点做差，得到响应时间差，根据响应时间差、管道长度和负压波传播速度，确定油气集输管道上的第一泄漏点位置。

第一泄漏点位置的计算公式为：

式中：l1为第一泄漏点位置，单位为m；l为管道长度，单位为m；α为负压波传递速度，单位为m/s；v为流体流速，单位为m/s；δt＝t2-t1，其中，t2为第二时间节点；t1为第一时间节点。

在本发明实施例中，以两个泄漏点x1和x2为例，通过计算得到：x1的第一泄漏点位置为91.213m；x2的第一泄漏点位置为169.232m。

步骤103：根据第一泄漏点位置，确定第一泄漏范围。

具体地，第一泄漏范围的计算公式为：

s1’＝l1-l*1％

s1”＝l1+l*1％

式中：s1’为第一泄漏范围的第一边界取值，单位为m；s1”为第一泄漏范围的第二边界取值，单位为m；l1为第一泄漏点位置，单位为m；l为管道长度，单位为m。

通过计算可知，在本发明实施例中，x1的第一泄漏范围的第一边界取值s1’为87.59m，x1的第一泄漏范围的第二边界取值s1”为94.836m，即对于点x1而言，87.59m<s1<94.836m；x2的第一泄漏范围的第一边界取值s1’为165.609m，x1的第一泄漏范围的第二边界取值s1”为172.855m，即对于点x2而言，165.609m<s1<172.855m。

步骤104：获取油气集输管道上设置的多个阴极保护电位的电位分布曲线。

在本步骤之前，沿油气集输管道设置多个阴极保护电位测试桩。

需要说明的是，阴极保护电位测试桩的电位信息通过gprs无线传输。

具体地，每个阴极保护电位测试桩都会将其电位信号传输给远程终端单元rtu，远程终端单元rtu将多个阴极保护电位的电位信号生成电位分布曲线。

步骤105：根据电位分布曲线，确定第二泄漏范围。

需要说明的是，利用阴极保护电位确定的第二泄漏范围的大小与相邻的两个阴极保护电位测试桩之间架设的距离有关。相邻的两个阴极保护电位测试桩之间架设的距离越小，则说明第二泄漏范围的范围取值越小；反之，相邻的两个阴极保护电位测试桩之间架设的距离越大，则说明第二泄漏范围的范围取值越大。

在本发明实施例中，相邻的两个阴极保护电位测试桩之间的距离为10m，x1的第二泄漏范围s2的取值范围为：90m<s2<100m；x2的第二泄漏范围s2的取值范围为：160m<s2<170m。

步骤106：根据第一泄漏范围和第二泄漏范围，确定第三泄漏范围。

具体地，判断第一泄漏范围是否在第二泄漏范围内，如果第一泄漏范围在第二泄漏范围内，则第一泄漏范围为第三泄漏范围；如果第一泄漏范围不在第二泄漏范围内，则第一泄漏范围与第二泄漏范围的交集为第三泄漏范围。

第三泄漏范围即施工人员需要检查确认的管道泄漏位置。

在本发明实施例中，x1点的第一泄漏范围不在第二泄漏范围内，所以，第一泄漏范围与第二泄漏范围的交集为第三泄漏范围，因此，x1点第三泄漏范围s3为：90m<s3<94.836m。

在本发明实施例中，x2点的第一泄漏范围也不在第二泄漏范围内，所以，第一泄漏范围与第二泄漏范围的交集为第三泄漏范围，因此，x2点第三泄漏范围s3为：165.609m<s3<170m。

施工人员可以通过检查该范围内的油气集输管道确定泄漏位置。

在室内试验管道中，施工人员设置流体的运行压力为0.2mpa，泄漏点x1的实际为位置为90.5m；泄漏点x2的实际为位置为168.8m。经过验证可以发现，定位的平均误差小于3.6％，说明本发明实施例提供的油气集输管道泄漏位置的确定方法的合理性。

本发明实施例提供的一种油气集输管道泄漏装置的确定方法通过获取油气集输管道上首末站的负压波信号和多个阴极保护电位的电位分布曲线，确定第一泄漏范围和第二泄漏范围，根据第一泄漏范围和第二泄漏范围以确定第三泄漏范围，进而施工人员可以直接根据第三泄漏范围确定油气集输管道的泄漏位置，结合负压波技术和阴极保护电位技术，实现对油气集输管道泄漏位置的准确确定，提高了定位的准确性，便于及时地发现油气集输管道的泄漏位置。

实施例二

本发明实施例提供的一种油气集输管道泄漏位置的确定方法，同样以室内试验管道为例，其中，管道的长度l为362.3m，管材为304不锈钢，传输介质为水，介质温度为常温(20℃)，其方法流程图如图2所示，该方法包括：

步骤101：获取油气集输管道的首站的负压波信号和末站的负压波信号。

在本步骤之前，通过在油气集输管道的首站设置第一压力传感器，在油气集输管道的末站设置第二压力传感器。

若油气集输管道的某处出现泄漏，则该处会产生负压波，负压波从泄漏处向外传播，当传播到管道的首站时，第一压力传感器采集压力信号，并通过远程终端单元rtu识别首站负压波信号；当传播到管道的末站时，第二压力传感器采集压力信号，并通过远程终端单元rtu识别末站负压波信号。

步骤102：根据首站的负压波信号和末站的负压波信号，确定第一泄漏点位置。

具体地，远程终端单元rtu在接收到首站的负压波信号和末站的负压波信号后，利用小波模极大值奇异点检测方法，检测首站的负压波信号中出现的第一时间节点和末站的负压波信号中出现的第二时间节点，对第一时间节点和第二时间节点做差，得到第一响应时间差，

根据第一响应时间差、管道长度和负压波传播速度，确定油气集输管道上的第一泄漏点位置。

第一泄漏点位置的计算公式为：

式中：l1为第一泄漏点位置，单位为m；l为管道长度，单位为m；α为负压波传递速度，单位为m/s；v为流体流速，单位为m/s；δt为第一响应时间差，单位为s，其中，δt1＝t2-t1，t2为第二时间节点；t1为第一时间节点。

在本发明实施例中，以两个泄漏点x1和x2为例，通过计算得到：x1的第一泄漏点位置为90.472m；x2的第一泄漏点位置为169.018m。

步骤103：获取油气集输管道的首站的次声波信号和末站的次声波信号。

在本步骤之前，通过在油气集输管道的首站设置第一次声波传感器，在油气集输管道的末站设置第二次声波传感器。

若油气集输管道的某处出现泄漏，则该处会产生次声波信号，当传播到管道的首站时，第一声波传感器采集次声波信号，并通过远程终端单元rtu识别首站次声波信号；当传播到管道的末站时，第二声波传感器采集次声波信号，并通过远程终端单元rtu识别末站次声波信号。

步骤104：根据首站的次声波信号和末站的次声波信号，确定第二泄漏点位置。

具体地，远程终端单元rtu在接收到首站的次声波信号和末站的次声波信号后，利用互相关时延估计理论方法，检测首站的次声波信号中出现的第三时间节点和末站的次声波信号中出现的第四时间节点，对第三时间节点和第四时间节点做差，得到第二响应时间差。

第二泄漏点位置的计算公式为：

式中：l2为第二泄漏点位置，单位为m；δt2＝t4-t3，其中，t4为第四时间节点；t3为第三时间节点。

在本发明实施例中，通过计算得到x1的第二泄漏点位置为90.813m；x2的第二泄漏点位置为167.806m。

步骤105：根据第一泄漏点位置和第二泄漏点位置，得到第三泄漏点位置。

具体地，第三泄漏点位置的计算公式为：

l3＝l1+(l2-l1)*10％

式中：l3为第三泄漏点位置，单位为m；l2为第二泄漏点位置，单位为m。

在本发明实施例中，将上述x1和x2点的第一泄漏点的位置和第二泄漏点的位置代入到上述公式中，计算得到，x1的第三泄漏点的位置为90.506m；x2的第三泄漏点的位置为168.412m。

步骤106：根据第三泄漏点位置，确定第四泄漏范围。

具体地，第四泄漏范围的计算公式为：

s4’＝l3-l*0.5％

s4”＝l3+l*0.5％

式中：s4’为第四泄漏范围的第一边界取值，单位为m；s4”为第四泄漏范围的第二边界取值，单位为m。

通过计算可知，在本发明实施例中，x1的第四泄漏范围的第一边界取值s4’为88.695m，x1的第四泄漏范围的第二边界取值s4”为92.317m，即对于点x1的而言，88.695m<s4<92.317m；x2的第四泄漏范围的第一边界取值s4’为166.6m，x1的第四泄漏范围的第二边界取值s4”为170.223m，即对于点x2而言，166.6m<s4<170.223m。

步骤107：获取油气集输管道上设置的多个阴极保护电位的电位分布曲线。

在本步骤之前，沿油气集输管道设置多个阴极保护电位测试桩。

需要说明的是，阴极保护电位测试桩的电位信息通过gprs无线传输。

具体地，每个阴极保护电位测试桩都会将其电位信号传输给远程终端单元rtu，远程终端单元rtu将多个阴极保护电位的电位信号生成电位分布曲线。

步骤108：根据电位分布曲线，确定第二泄漏范围。

需要说明的是，利用阴极保护电位确定的第二泄漏范围的大小与相邻的两个阴极保护电位测试桩之间架设的距离有关。相邻的两个阴极保护电位测试桩之间架设的距离越小，则说明第二泄漏范围的范围取值越小；反之，相邻的两个阴极保护电位测试桩之间架设的距离越大，则说明第二泄漏范围的范围取值越大。

在本发明实施例中，相邻的两个阴极保护电位测试桩之间的距离为10m，x1的第二泄漏范围s2的取值范围为：90m<s2<100m；x2的第二泄漏范围s2的取值范围为：160m<s2<170m。

步骤109：根据第四泄漏范围和第二泄漏范围，确定第三泄漏范围。

具体地，判断第四泄漏范围是否在第二泄漏范围内，如果第四泄漏范围在第二泄漏范围内，则第四泄漏范围为第三泄漏范围；如果第四泄漏范围不在第二泄漏范围内，则第四泄漏范围与第二泄漏范围的交集为第三泄漏范围。

第三泄漏范围即施工人员需要检查确认的管道泄漏位置。

在本发明实施例中，x1点的第四泄漏范围不在第二泄漏范围内，所以，第四泄漏范围与第二泄漏范围的交集为第三泄漏范围，因此，第三泄漏范围s3为：90m<s3<92.317m；

在本发明实施例中，x2点的第四泄漏范围也不在第二泄漏范围内，所以，第四泄漏范围与第二泄漏范围的交集为第三泄漏范围，因此，第三泄漏范围s3为：166.6m<s3<170m。

施工人员可以通过检查该范围内的油气集输管道确定泄漏位置。

在室内试验管道中，施工人员设置流体的运行压力为0.331mpa，泄漏点x1的实际为位置为90.5m，泄漏点x2的实际为位置为168.8m，经过验证可以发现，定位的平均误差小于1％，，说明本发明实施例提供的油气集输管道泄漏位置的确定方法的合理性。

本发明实施例提供的一种油气集输管道泄漏装置的确定方法通过获取油气集输管道上首末站的负压波信号、次声波信号和多个阴极保护电位的电位分布曲线，确定第四泄漏范围和第二泄漏范围，根据第四泄漏范围和第二泄漏范围以确定第三泄漏范围，进而施工人员可以直接根据第三泄漏范围确定油气集输管道的泄漏位置，结合负压波技术、次声波技术和阴极保护电位技术，实现对油气集输管道泄漏位置的准确确定，提高了定位的准确性，便于及时地发现油气集输管道的泄漏位置。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。