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管道研究

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ONE-PASS技术在穿越大型河流管道的检测应用

来源:《管道保护》杂志 作者:赵飞 时间:2020-5-20 阅读:

赵飞

成都派普鹰目管道技术有限责任公司

 

 

摘要:常规外检测技术对穿越大型河流管道的埋深难以精确检测。结合案例简述了ONE-PASS技术原理及检测方法,结果表明其结合RTK系统能够很好地解决埋深检测精度难题,指出了该技术的局限性。

关键词:河流穿越;管道ONE-PASS技术;电磁法;检测

 

 

 

管道穿越大型河流,为了避免受到河床变化、潮流、打渔拖网、抛锚、水流冲击、航道的影响,往往需要增加埋深[1-4]。目前国内使用的外检测技术操作复杂、精度较低、检测成本高且容易受到河流条件限制,难以达到检测目的。 ONE-PASS水下管道检测系统由管道埋深测量与定位系统,声纳水深测量系统和GPS测绘系统组成,由于采用了全新的动态校核计算模型,在管道埋深超过30 m时,依然保持了较高的检测精度[5-6]

1 ONE-PASS技术原理及检测系统

ONE-PASS水下管道检测系统采用电磁法原理进行管道定位和深度检测[7],采用声纳技术进行水深测量,配合实时动态载波相位差分技术(RTK)进行测绘,引入专用ARIVER数据处理软件进行数据整合和计算,其系统组成和检测设备如图 1所示。

检测系统发射机架设完成后,对接收机进行校准后方可开始检测。使用发射机给管道施加一个电流信号,要求电流信号达到一定强度且河流两侧管道信号变化幅度较小,在整个河流穿越管道形成一个闭环电路,通过低频电流提供持续不断的电磁信号。与一般的探管仪不同,接收机仅测量原始电磁数据,由后期数据处理系统软件完成埋深计算。数据和参数设置完全根据现场实际检测获取,因此其埋深检测数据的准确性高。

2 检测流程

检测流程如图 2所示。

2.1 前期准备

(1)搜集目标管道资料信息,确定管道准确走向并做好地面标识。

(2)架设发射机。发射机串联在闭合回路中,闭合回路由管道和一条平行敷设的电缆组成,确认电流信号。

(3)接收机校准。选择管顶埋深4 m左右的陆地管道穿越段进行接收机校准,以校准点处50 cm高度上下移动测得与管顶不同距离的接收机读数,拟合电磁信号强度随距离变化曲线,经时间、空间修正,得出电磁信号与管道埋深的动态计算模型,校准接收机的检测精度误差不大于0.1 m。

(4)设置GPS控制点。选择位置相对较高、地貌相对稳定的位置作为GPS控制点,如图 3所示,并做好标记,记录控制点信息,架设GPS基站,记录基站信息,控制点数量为3处。

(5)检测基准线设定。使用探管仪和GPS移动站测量河岸两侧管道出、入点的GPS信息,设定检测基准线。

(6)系统校准。从检测区域起点至终点,按一定间隔测量管道电流、埋深等,初步了解管道信号强度、信号变化、接收机增益变化等信息。

2.2 检测布线

(1)在陆地按一定间隔设置检测点,包括管道两侧30 m内的建(构)筑物、里程桩等。

(2)根据水面情况选择合适的行船方式,采用GPS移动站记录测量点坐标。

(3)在河岸两侧开挖管道完成闭合回路连接,连接电缆布置在管道下游200 m位置。

2.3 陆地检测

根据前期布置的测量点,使用接收机和GPS移动站进行陆地检测,记录测量点编号、检测数据及情况描述;陆地检测间隔不超过10 m。

2.4 水上检测

(1)在船上布置好GPS移动站、声纳设备、接收机,依照前期布置的测量线路,使用接收机、声纳设备、 GPS移动站在管道正上方同步测量数据并记录。

(2)水上测量点间距不超过10 m,管道露出河床时应加密测量,如图 4所示。

2.5 数据分析

检测完成后进行数据初步处理和分析,剔除其中的无效数据和异常数据,确认有效检测点的数量符合检测要求。

2.6 数据补测

对无效数据或异常数据依需进行现场补测,主要针对水上检测。

2.7 现场恢复

完成后,对开挖点进行回填、恢复,或对架设发射机损坏的防腐层进行修复,回收跨江电缆线。

3 检测案例

3.1 穿越管道概况

穿越管道位于大旱河 , 设计压力 5 . 5 M P a ,D508×8.7 mm螺旋缝埋弧焊钢管,材质L360 M,常温型三层聚乙烯加强级外防腐,聚氨酯泡沫保温层。穿越工程为大型、水平定向钻施工,设计范围 0-176.3~1+224.0 m,水平长度1 415.1 m,现场检测实长916.738 m,河道主河槽内管道最小设计埋深为18.26 m,管道水平段管顶高程﹣37.16 m。

3.2 管道敷设环境

管线穿越场地平坦开阔,地面标高1.897~4.268 m,大堤最高处标高为5.033 m,最低点标高为﹣17.15 m,河床呈V型。检测时水面宽度约为608.725 m,最大水深约17.26 m。西岸为自然岸坡,东岸为人工砌体岸坡和人工护堤。

3.3 检测结果

(1)管道敷设深度为22~36 m,其中最浅处(21.98 m)距定向钻出土点584.6 m。

(2)管道最小埋深为21.98 m(设计埋深为18.26 m),管道水平段管顶高程为﹣38.12 m(设计水平段管道高程为﹣37.16 m),出入土点水平长度为917.043 m(设计长度908.2 m)。

判定大旱河管道穿越段埋深满足设计规范要求,如图 5所示。

4 结论

(1) ONE-PASS技术结合RTK系统能够很好地解决埋深检测精度难题,是大型河流穿越管道检测的首选[8]

(2)检测中闭合回路长度较短,约等于2~3倍待检管道长度,加之输出、时间、空间、河流水位高程等修正进一步提高了检测精度。

(3)河流地床变化(管道覆土层可能减薄)、大型挖沙、船只抛锚等因素影响管道运行,潜在风险较高,建议定期检测[9]穿越管道。

(4)水面检测时,检测人员只能根据接收机读数判断信号峰值,船只速度、水流等因素会影响检测精度。

(5)现场附近的变电站、管道阴极保护电流、回路电缆等外界电流对ONE-PASS检测灵敏度影响较大,识别并采集有效信号是今后研究方向之一。

(6) ONE-PASS技术不能有效评价穿越段管道防腐层状况等级,可以结合外防腐层检测系统加以改进。

 

参考文献:

[1] 王淑霞.油气长输管道河流穿越风险分析[J].油气田地面工程, 2008, 44(7): 55-57.

[2] 朱勇.河流穿越管线探测技术及其应用[J].天然气与石油, 1996, 26(2): 22-24.

[3] 李宝华,李保健,陈小犇,等.长输管道河流穿越方法及其环境影响[J].管道技术与设备, 2014(2): 32-34.

[4] 齐丽华,黄呈帅,刘迎来,等.某河流穿越管道爆裂失效事故分析[J].油气储运, 2013, 32(11): 1183-1190.

[5] 曾辉,强毅,王自林,等.ONE-PASS水下管道检测系统现场应用及分析[J.管道技术与设备,2018(06): 19-21 .

[6] 何沫,吴冠霖,秦林,等. ONE-PASS技术在河流穿越管段检测的现场运用研究[C].2016年天然气学术年会, 2016.

[7] 王维斌,罗旭.基于电磁法原理的水下管道检测技术[J].油气储运, 2014, 33(11): 1193-1197.

[8] 周小莉,梁文旭,李建,等.基于PGS-RTK技术的穿越河流外检测方法[J].地理空间信息, 2016,14(3): 99-101.

[9] 方华灿. 油气长输管线的安全可靠性分析[M]. 北京:石油工业出版社, 2002.

 



作者简介:赵飞,1992年生,本科,助理工程师,毕业于西南石油大学,主要从事压力管道定期检验、合于使用评价、管道完整性管理 研 究 与 应 用 工 作 。 联 系 方 式 :18728499960, 294778388@qq.com。

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