30000km！将分布式光纤用于油气管道的安全保障
2023-02-06 17:48:31, 传感与数采 广州欧美大地仪器科技有限公司
管道安全所面临的的风险
美国运输部管道和危险材料安全管理局（PHMSA）报告显示，大多数管道事故与其运行状况直接相关。
影响管道完整性/输运性能下降的主要因素有：
1. 管道老化、锈蚀、裂缝；
2. 第三方入侵、破坏事件：
人工挖掘施工破坏；
市政或机械施工开挖破坏；
水锤效应；
偷窃与盗挖破坏。
3. 自然原因破坏：
地震破坏；
滑坡等地质灾害破坏。
4. 人员不当操作破坏。
5. 其他原因破坏。
管道事故的严重后果：
重大的经济损失；
人员生命安全受到威胁；
维护、维修的时间成本；
对运营方运维能力的质疑；
品牌及声誉的损害。
对监测系统的要求：
可靠的监测性能；
泄漏前兆的预警与预报；
准确的位置精度；
日常维护的便捷性；
灵活的系统扩展能力；
本征安全属性。
分布式光纤声波传感技术(DAS)
Distributed Optical Fiber Acoustic Sensing Technology
分布式光纤声波传感(DAS)技术作为分布式光纤传感(DOFS)技术的前沿领域，克服了传统光纤监测仪针对温度、振动等单一指标进行泄漏事件定位的不足，在水和油气管道的泄漏监测方面具有诸多优势。分布式光纤声波传感技术能够在油气管道泄漏中识别和定位泄漏事件的泄漏口噪声、温度梯度、负压脉冲和环境应变四项监测指标，给出了适用于不同监测环境的泄漏信号定位依据。
DAS 系统应用相干光OTDR（C-OTDR）技术
数据采集的原理类似于DTS，但使用瑞利后向散射光光来监测整个电缆长度上的声学、振动、应变和温度信息；
这项技术允许我们将光纤用作虚拟麦克风阵列。
定性监测阶段主要利用后向瑞利散射的脉冲内干涉图样对光纤沿线的振动信息进行定性表征，在传感探测距离、事件定位精度、环境适应性等方面具有的不可替代的优势.
定量检测阶段则通过解调瑞利散射光波的相位信息，利用差分相位与声波的线性关系，定量化重建外界振动信息。
性能提升阶段主要是针对系统的关键性能参数进行优化，尤其是提升系统在长距离下的带宽和空间分辨率性能尤其是信号处理与事件识别，拓展了DAS技术的应用领域.
OptaSense4-模式管道泄漏监测
OptaSense4-模式能够识别和定位泄漏事件的负压脉冲、事件噪声、温度梯度和环境应变四项监测指标。与传统方法相比，具有显著更快的预警能力，对于更小的泄漏尺寸，这些因素以4-模式 组合在一起，其中不同的探测器扮演不同的角色。由于泄漏检测是一个外部系统，每个模式的性能往往不是基于泄漏流量（根据内部系统），而是基于溢出流体的绝对体积进行评价的。
01
NPP(负压脉冲)
这一特征会在在主要扰动事件中立即产生，并在被测物内以极快的速度在两个方向传播：信号与被测物相耦合，并由连续的外部光纤进行接收。这通常是我们最敏感的检测模式，也是一种相当独特的信号。
在我们特有的融合引擎中，探测器的输出能根据产品、几何形状和环境条件进行优化和调整。
警报可以由一个或是四个探测器触发；
检测可以用来优化液体、气体或是混合物质；
结合单个解决方案的最佳方面；
光纤传感的经济效益、分辨率、成本和简便性；
其设计符合API标准，RP’s和程序兼容；
高灵敏度的检漏系统；
管道或者非管道的容错性；
测量（以泄漏尺寸为基础的）的未来潜力。
02
OFN(事件噪声)
这一特征会在在扰动事件中立即产生。小的扰动事件只会产生非常小的声学成分，因此需要光纤电缆尽量靠近被测物。
经光纤传播的孔口噪声（OFN）：
若一个小泄漏在压力管路内发展，即便是没有重大破裂事件，通过小孔的湍流生成一个声学特征。此特征将会在管道及周边检测到。
泄漏孔噪声声纹特征
03
DTGS(分布式温度梯度传感)
警报需要扰动事件（或温度效应）到达光纤，而且通常在延迟一段时间后才会出现。这段时间取决于电缆的偏移量、被测物条件和方向。
当有微泄漏，对于热传导或者流入土壤的快速反应使光纤更靠近管道；
能实时识别温度的变化；
温度改变的敏感度在+/- 0.1K （受背景噪声的影响）
04
环境应变ES(被测物变形)
对于大型扰动或变形事件，会立即触发警报。对于小扰动或变形，在事件效应到达光纤之前不会发出警报。这段时间的长短取决于光纤电缆的偏移量和方向。
光纤受应变的影响。泄漏物质流入周围的地层。这会导致地面“隆起”。这实际上“弯曲”了光纤。这可以像应变计一样作为应变来测量。
服务于50个国家的30000km以上的线性管道资产
从土耳其-阿塞拜疆到欧洲的跨安纳托利亚天然气管道项目
总长度：1850km
4-模式泄漏事件监测、第三方入侵事件、路权监控、设施周边安全。
马来西亚国家石油公司管道项目
Pengerang热电厂(PCP)和再气化 2号终端(RGT2)输气管道，总长度：东部550km，西部850km
4-模式泄漏事件监测、第三方入侵事件、清管器/刮管器追踪
中国川东北酸性天然气管道监测项目
川东北(CDB)中国四川盆地陆上天然气区罗家寨和滚子坪天然气田。管道内气体：高浓度的H2S和CO2酸性气体
4-模式泄漏事件监测、第三方入侵事件、清管器/刮管器追踪。
MY-PETRONAS天然气管道项目
RTG2 天然气支线管道
管道泄漏检测和TPI(第三方入侵监测)
VN-NCSP天然气管道项目
NCS1 35km天然气管道
管道泄漏检测和TPI(第三方入侵监测)
TH-PTT天然气管道项目
CHONBURI段35km天然气管道，试点项目
TPI和清管器在线追踪监测
中国山东中国石化集团公司SINOPEC管道监测项目
35km天然气管道，试点项目
TPI(第三方入侵监测)，管道泄漏检测，清管器在线追踪监测
ID-Papua 自由港管道监测项目
70km浆料管道
TPI(第三方入侵监测)，管道泄漏检测
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