一种海底油气管道漏磁/甚低频接收检测定位方法及装置与流程

本发明涉及油管检测定位技术领域，具体涉及一种海底油气管道漏磁/甚低频接收检测定位方法及装置。

背景技术：

海底油气是国家重要战略资源，海底油气管道的路由、状态是国家重要的战略性信息。由于海底管道所处环境极其复杂，管道腐蚀或损坏情况屡见不鲜，一旦发生油气泄露，将造成巨大的经济损失和生态环境灾难。长期以来，由于国内不具备海底管道检测能力，我国海底管道检测市场一直被国外油气服务公司垄断，不仅服务价格昂贵，而且我国油气管线的信息也得不到有效保护。

海底油气管道工作的漏磁检测器和清管器可能被堵塞在腐蚀的石油管道内，装置无法被准确定位，本身海底施工作业难道大，定位不准确更使得施工作业更难，服务价格更贵。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种海底油气管道漏磁/甚低频接收检测定位方法及装置。漏磁检测器和清管器在管内通过时，管外布放的漏磁/甚低频接收检测定位装置实时检测跟踪，精确定位和记录目标位置，这种采用管内缺陷检测和管外跟踪定位相结合的方式，实现了对管道缺陷的精确定位、对管道安全情况的综合评估以及对管道检测运行情况的安全掌控，降低了检测工程风险。为提高管外跟踪定位精度，可以沿着石油管道间隔布放多套含有漏磁/甚低频接收检测定位装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种海底油气管道漏磁/甚低频接收检测定位方法，包括以下步骤：

1）在海底油气管道内部安装检测装置和清理管道装置，其中，检测装置采用携带永磁单元的漏磁检测器，清理管道装置采用携带甚低频发射机的清管器；

2）在海底油气管道附近布放漏磁/甚低频接收检测定位装置；

3）检测定位装置中的arm主控单元通过ad采集单元采集三轴磁传感器和两个互相正交布放的单轴感应式磁传感器的电压信号；

4）arm主控单元将原始磁场信号保存在sd卡存储单元中；

5）arm主控单元通过内部算法处理，计算出漏磁检测器或清管器通过时的磁场信号和时间值；

6）arm主控单元将漏磁检测器或清管器通过时最大点的磁场值和对应的时间值保存在sd卡存储单元中，实现海底油气管道中的漏磁检测器和清管器的管外实时跟踪。

所述步骤5）的实时计算，具体规则包括：

s1）当漏磁检测器或清管器没有通过时，漏磁/甚低频接收检测定位装置检测的磁场信号平稳、波动很小，arm主控单元通过算法处理的磁场信号幅值未达到设计的阈值门限，目标定位记录条数不变，并保持实时采集检测目标状态；

s2）当携带有永磁单元的漏磁检测器通过海底管道时，管道外部的漏磁/甚低频接收检测定位装置内的三轴磁传感器可以探测到漏磁检测器的静磁信号，此时，通过特性引起的磁场波形变化幅值超过设定的漏磁检测器阈值，实现漏磁检测器通过示意和精准定位；

s3）当携带有甚低频发射机的清管器通过海底管道时，管道外部的漏磁/甚低频接收检测定位装置内的感应式磁传感器可以探测到清管器的甚低频信号，此时，通过特性引起的磁场波形变化幅值超过设定的清管器阈值，实现清管器通过示意和精准定位。

所述检测定位装置对漏磁检测器携带的静磁信号或者清管器携带的甚低频信号采集后，采用自适应基线更新算法、低通滤波算法、冒泡算法、去磁化算法、磁场模量变化量算法以及阈值算法中的一种或多种，实现对漏磁检测器或清管器通过特性的实时判别，准确检测峰值磁场值和对应的时间值。

所述步骤3）中，通过arm主控单元智能准确识别油气管道中通过的是漏磁检测器还是清管器。

将所述检测定位装置布放在陆地的油气管道附近，实现陆地油气管道中的漏磁检测器和清管器的管外实时跟踪。

以及一种海底油气管道漏磁/甚低频接收检测定位装置，所述检测定位装置包括arm主控单元和ad采集单元，ad采集单元分别与arm主控单元、三轴磁传感器及感应式磁传感器连接；arm主控单元与存储单元连接。

所述的检测定位装置包括一个三轴磁传感器，通过屏蔽线连接ad采集单元的漏磁检测端子。

所述的检测定位装置包括两个感应式磁传感器，在检测定位装置内部正交布放；感应式磁传感器通过屏蔽线连接ad采集单元的甚低频检测端子。

本发明的有益效果是：

1）定位准确，漏磁检测器和清管器通过时的峰值时间误差小于32ms；

2）探测距离远，有效探测距离不小于8m；

3）管外跟踪实时，实时检测目标并软件处理；

4）工作可靠，正常工作3个月以上且满足工作数据的存储；

5）功耗低，该装置工作最大电流不大于45ma，适合采用大容量电池供电，有效减少检测定位装置的布放次数和维护成本；

6）抗干扰能力强，对于漏磁检测器强磁引起的油气管道磁化带来的影响，可有效识别规避，对于海底洋流运动或生物运动或地质变化带来检测定位装置的浮动，可有效规避；

7）良好的软件算法保证了漏磁检测器或清管器通过记录条数的准确性；

8）适应性广，满足多种应用场景油气管道的检测；

9）配合管内漏磁缺陷检测设备，实现对海底管道安全情况的综合评估以及对管道检测运行情况的安全掌控，降低了检测工程风险。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图。

图2为本发明的漏磁/甚低频接收检测定位装置安装示意图。

图中，1为arm主控单元；2为ad采集单元；3为储存单元；4为三轴磁传感器；5为感应式磁传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。

参见图1，漏磁/甚低频接收检测定位装置，包括arm主控单元与ad采集单元相连，arm主控单元与存储单元相连，ad采集单元与三轴磁传感器相连，ad采集单元与感应式磁传感器相连。

所述的三轴磁传感器有一个，通过屏蔽线连接ad采集单元的漏磁检测端子，三轴磁传感器具有全向探测磁场能力；所述的感应式磁传感器有两个，分别通过屏蔽线与ad采集单元的甚低频检测端子相连，感应式磁传感器均为单轴分布式缠绕，且互相正交布放。

所述的arm主控单元工作时钟70mhz，采用温补晶振，提高计时准确度；所述的ad采集单元采用32位分辨率的采样芯片，有效提高探测灵敏度和精度。

所述的三轴磁传感器实现全方位磁场探测，特点是噪声低、测量范围宽、灵敏度高，探测灵敏度优于0.1nt，探测距离不小于8m；所述的单轴感应式磁传感器特点是带宽窄、干扰小、噪声低、灵敏度高，探测灵敏度优于10pt，探测距离不小于8m，有效检测清管器携带的甚低频发射机发射信号。

参见图2，本发明提到的漏磁/甚低频接收检测定位装置不仅可以布放在海底的检测定位装置上，而且可以将该装置布放在陆地的油气管道附近，实现陆地油气管道中的漏磁检测器和清管器的管外实时跟踪。

海底油气管道漏磁/甚低频接收检测定位方法以福建泉州试验为实例，实施步骤如下：

1）漏磁检测器携带永磁单元和清管器携带甚低频发射机是运行于海底油气管道内部的检测装置和清理管道装置；

2）漏磁/甚低频接收检测定位装置通过挖人或rov布放在海底油气管道附近；

3）漏磁/甚低频接收检测定位装置上电工作；

4）arm主控单元通过ad采集单元采集三轴磁传感器和两个互相正交布放的单轴感应式磁传感器的电压信号；

5）arm主控单元将计算出的原始磁场信号保存在sd卡存储单元；

6）arm主控单元通过算法处理，实时计算检测目标；

7）当携带有永磁单元的漏磁检测器通过海底管道时，管道外部的漏磁/甚低频接收检测定位装置内的三轴磁传感器可以探测到漏磁检测器的静磁信号，软件计算出漏磁检测器通过时的峰值磁场值和对应时间值，经过后续原始数据分析，计算的磁场值为漏磁原始磁场波形中目标通过时最大点的磁场值，且该点的对应时间和计算出的时间值相等，试验中漏磁检测器通过时的最大磁场值约99ut，计算时间误差不大于32ms；

8）当携带有甚低频发射机的清管器通过海底管道时，管道外部的漏磁/甚低频接收检测定位装置内的感应式磁传感器可以探测到清管器发射出的甚低频信号，软件计算出清管器通过时的峰值磁场值和对应时间值，经过后续原始数据分析，计算的磁场值与甚低频原始磁场波形中目标通过时的最大磁场值相等，且该点的对应时间和计算出的时间值相等，试验中漏磁检测器通过时的最大磁场值约5.2nt，计算时间误差不大于32ms；

9）arm主控单元将漏磁检测器或清管器通过时最大点的磁场值和时间值保存在sd卡存储单元中，综控模块装置也可以通过串口的方式读取保存的数据。

本发明的工作原理为：

在已有的海底油气管道附近通过蛙人或rov布放漏磁/甚低频接收检测定位装置，完成后上电工作，该装置分别利用高性能低噪声的全向探测三轴磁通门磁传感器和互相正交布放的单轴感应式磁传感器分别采集空间静磁场信号和甚低频信号，并均以电压信号方式输出，输出的电压信号通过ad采集单元完成模数转换，arm主控单元读取ad采集数据，通过自适应基线更新算法、低通滤波算法、冒泡算法、去磁化算法、磁场模量变化量算法、阈值算法等多种算法处理，计算分析是否有漏磁检测器或清管器目标通过，同时将ad采集的原始数据实时保存在sd卡存储单元中，以便后续数据分析还原。

当漏磁检测器或清管器没有通过时，漏磁/甚低频接收检测定位装置检测的磁场信号平稳、波动很小，arm主控单元通过算法处理的磁场信号幅值未达到设计的阈值门限，目标定位记录条数不变，并保持实时采集检测目标状态。当漏磁检测器或清管器通过时，由于漏磁检测携带有永磁单元，通过时会向周围空间辐射出强磁信号，该强磁信号会通过油气管道向外围辐射；清管器携带有甚低频发射机，会实时向周围空间辐射甚低频信号，甚低频信号也会穿透油气管道向周围空间辐射。漏磁/甚低频接收检测定位装置中的三轴磁传感器和感应式磁传感器检测到磁场信号波形呈现出通过特性变化的现象，如果通过特性引起的磁场波形变化幅值超过设定的漏磁检测器阈值或清管器阈值，arm主控单元通过软件算法计算出对应峰值磁场值和时间值，检测定位目标记录条数增加一条。

本发明采用一种海底油气管道漏磁/甚低频接收检测定位方法，实现漏磁检测器和清管器的管外实时跟踪定位。沿着海底油气管道间隔布放的多套漏磁/甚低频接收检测定位装置，实时检测漏磁检测器携带的静磁信号和清管器携带的甚低频发射机发射的低频信号，当漏磁检测器或清管器没有通过时，漏磁/甚低频接收检测定位装置检测的磁场信号平稳、波动很小，arm主控单元通过内部算法处理的磁场信号幅值未达到设计的阈值门限；当漏磁检测器或清管器通过时，漏磁/甚低频接收检测定位装置检测的磁场信号波形呈现出通过特性变化的现象，如果通过特性引起的磁场波形变化幅值超过设定的漏磁检测器阈值或清管器阈值，arm主控单元通过软件算法计算出对应峰值磁场值和时间值，检测定位目标记录条数增加一条，同时，数据保存在存储单元中。

漏磁/甚低频接收检测定位装置布放到位后，通过综控模块装置控制漏磁/甚低频接收检测定位装置上电，这样可以节省sd卡存储单元的空间，同时提高了存储数据的有效性和真实性，缩短了数据分析的时间。漏磁/甚低频接收检测定位装置对漏磁检测器和清管器的软件算法处理中，采用了自适应基线更新算法、低通滤波算法、冒泡算法、去磁化算法、磁场模量变化量算法、阈值算法等多种算法，实现对漏磁检测器或清管器通过特性的实时判别，准确检测峰值磁场值和对应的时间值。

本发明提到的漏磁/甚低频接收检测定位装置已经在四川绵阳、江苏连云港、福建泉州湾完成多次试验测试，工作均正常，通过与存储单元的原始数据比对，目标检测定位准确。

通过多次实际油气管道实验验证显示，本发明提供的漏磁/甚低频接收检测定位装置具有以下技术优势：（1）定位准确，漏磁检测器和清管器通过时的峰值时间误差小于32ms；（2）探测距离远，有效探测距离不小于8m；（3）管外跟踪实时，实时检测目标并软件处理；（4）工作可靠，正常工作3个月以上且满足工作数据的存储；（5）功耗低，该装置工作最大电流不大于45ma，适合采用大容量电池供电，有效减少检测定位装置的布放次数和维护成本；（6）抗干扰能力强，对于漏磁检测器强磁引起的油气管道磁化带来的影响，可有效识别规避，对于海底洋流运动或生物运动或地质变化带来检测定位装置的浮动，可有效规避；（7）良好的软件算法保证了漏磁检测器或清管器通过记录条数的准确性；（8）适应性广，满足多种应用场景油气管道的检测；（9）配合管内漏磁缺陷检测设备，实现对海底管道安全情况的综合评估以及对管道检测运行情况的安全掌控，降低了检测工程风险。

以上所述，仅是本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域内的技术人员在本发明披露的技术范围内，通过简单的推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围内。