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4 油气管输安全技术
4.1油气管道的事故分析
管道运输因具有高能高压、易燃易爆、有毒有害、连续作业、环境复杂等特点，在使用过程中易发生因腐蚀、第三方破坏或超压等因素所造成的泄露或管道破裂事故，导致人身伤害、设施破坏和环境污染等严重后果，因此加强安全管理具有重要意义。
我国油气管道失效的主要原因为腐蚀、外部影响和材料缺陷。国外输气管道1000km的年事故发生率随时间呈下降趋势，我国油气管道的事故率远高于发达国家。
管道由投产至终结其事故率一般遵循浴盆曲线，所谓浴盆曲线是曲线呈浴盆状。在管道投产初期，因设计、施工、管材、设备等诸方面的缺陷导致事故率较高，每1000km的年事故发生率约为5次左右，该阶段通常持续0.5到2年。管道正常营运期事故少而平稳，该阶段的事故多为管道受腐蚀及外力破坏所致，每1000km的年事故发生率约为2次左右，一般持续15到20年。管道老化阶段由于管道内磨损及内腐蚀加剧，事故明显上升，其每1000km的年事故发生率一般在2次以上，而且事故发生有意外性，修复也困难[11]。
4.2 油气管道安全预警技术
为了有效的遏制日益猖獗的针对管道的破坏，防止非法开挖和第三方破坏：同时在来实施清理前，将管道沿线的地质灾害监测起来，对管道实施有效的保护，必须采用技术监控手段进行预警。目前的人工巡线，不可避免的存在密度、频度及人员麻痹的问题。必须建立起有效的技术防御手段，保证管通实时处于受控状态，管道管理豁门可以随时掌握管道沿线信息。 4.2.1 光纤预警技术
为了传输管道的实时运行数据，在管道建设期与管道同沟敷设了一条光缆。光纤管道预警系统利用其中冗余的三根单膜光纤构成基于Mach—Zehnder光纤干涉仪原理的分布式振动信号传感器，采集管道沿途的振动信号。
光源发出的光在光缆中传播，管道沿线管道威胁事件产生的异常振动信号被光纤感知使其中传播的光波被调制，受到调制的光信号传到光源及光电检测系统．被光电探测器将光信号转换成电信号，随后通过放大和滤波电路对信号进行处理，经过A/D转换传输到计算机中进行进一步的信号处理和分析。计算机信息处理系统对采集到的信号进行特提取、模式识别将管道威胁事件和管道沿线的行人、车辆通过等背景噪声分开，对打孔盗油，机械挖掘等管道威胁事件进行报警和定位。
目前该系统已经在中困石油港济枣等多条管线投入运行，成功的发现和定位了多起第三方对于管道的破坏，为管道巡护提供了指导，切实保卫了管道安全。该技术一套设
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备即可实现60km左右的管道安全预警，无需再管道沿线增加任何设备．运营成本低。具有很高的推广价值[12]。 4.2.2 声波预警技术
由于很多在役管道已经运行三十多年．在管道建设期没有同沟敷设光缆。如果重新开挖设光缆无论从经济和技术上都不可行，因此光纤管道预警技术只适合于近年新建的和即将修建的油气管道的安生预警。对于在役的没有同沟敷设光缆的管道，通过监测管道上传播的声波信号实现对管道的安全预警。
油气管道由于打孔盗油，第三方开挖等原因受到破坏时，刮除防腐层、焊接盗油卡子、安装阀门、打孔等外力撞击活动引起管壁振动，这一振动沿着管壁向两侧传播。由于传播衰减、管道结蜡、管道外土层吸收、拱跨、弯头等等的阻尼作用，只有特定频率成分的波才能传播较远距离，而且不同的事件引发的管道振动模式各不相同。因此通过检测特定成分的管道振动信号，即可实现对管道破坏事件的检测。
目前该技术己始在中国石油秦京、铁大等多条管道的打孔盗油、非法开挖等第三方破坏高发区的管道安全预警。该技术的投入使用己发现了多起针对管道的破坏事件，有效的保证了管道的安全，成为管道安全监测的重要工具[13]。 4.2.3 地质灾害预警技术
滑坡的存在是管道运行的重要安仝隐患．对滑坡及其影响下的管道进行监测预警是一种有效的、低成本的管道滑坡灾害防治方式。光纤光栅传感技术具有精度高、抗干扰、抗恶劣环境影响的特点．对监测管道滑坡有良好的适用性，还没有报道。
该技术通过在管道地质灾害多发区安装特别设计的光纤光栅传感器阵列．实现对管道滑坡区的表部位移、深部位移、管体应变及管土界面推力的实时监测，以及常规的降雨量监测、高精度GPS位移监测，有效的实现了区域多参数，多物理量的联合监测。同时还建立了监测数据的实时自动采集与远程传输系统。将监测数据发送到远程监控主机，利用管道-土体相互作用的数据模型定量分析土体移动对管道的影响，从而确定不等危险程度下各监测量的阈值。当某监测量超过其阈值时，系统给出报警，提醒管道管理人员对该移动区采取减缓措施。
目前该系统已经成功的应用在兰成渝管道滑坡区的安全监测，并在―汶川大地震‖中成功的监测了滑坡及管道的变形情况，为管道抢修提供了决策支持。 4.2.4地震检波器预警技术
人员、车辆等目标在地面上运动，对地面来说就是目标对地面施加以一定的激励，对于非刚体的地球介质的变形，变形在地球介质中传播即形成地震波。有效的监测管道沿线相应于目标运动引起的地震波，对这一信号进行分析和处理就可以有效的将管道沿线监控起来，使用模式识别技术等现代人工智能技术，可以将人工挖掘、机械的非法开
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挖以及各种第三方破坏区别开来。因此对管道沿线地震波的监测和分析，可以对管道实施有效的保护和监控。
该技术通过在管道沿线埋设地震检波器，检测管道沿线机械开挖、打孔盗油等人为、机械活动产生的地震动信号。现场信号预处理单元对采集的震动信号进行处理并转发。中央处理单元通过三角定位法实现对管道威胁事件的定位，并启动智能分析系统，滤除管道沿线正常的震动信息，对管道保护区域内的机械开挖等威胁事件进行分类报警和定位。基于供电及通信方面的原因，该系统适合于管道重点区段的安全监控。
目前已经在多条重要管道的重要跨越段部署地震检波器矩阵，实现管道跨越重点河流的安全监控，有效的避免了管道遭到破坏后对河流的污染产生的次生灾害[14]。 4.2.5 预警技术总结
油气管道安全预警系统的开发和实施有效的保证了管道安全出去受控状态。通过对不同的管道应该结合管道的实际情况部署不同的管道安全预警监测系统。结合多年的研究经验给出了推荐方法，详见表4.1。
表4.1 管道安全预警技术推荐方法
管道类型 有同沟铺设的光缆管道 重要的河流跨越段 穿越自然灾害区 推荐方法 光缆管道安全预警技术 基于地震波的管道安全预警技术 地质灾害监测预警技术 监控范围 数十千米 重点管段 重点区域 土体移动 打孔盗油易发区或人口密集区 管道声波预警技术 对于一条具体的管道进行安全预警技术及体系的部署首先应该在对管道进行详细调查，获得管道与河流、各级公路、铁路伴行或穿越的情况；管道距离村庄、学校、工厂的情况；管道沿线的土壤情况，管道沿线的地表占压，农民耕作情况；管道沿线地质灾害的情况；管道沿线是否有同沟铺设的光缆及光缆的成缆方式。在完成管道沿线情况分析之后，根据管道需要保护的情况结合制定管道的安全预警方案[15]。
4.3 油气管道防火、防爆、防中毒技术
油气管输，无论是生产运行或是储存场所的设备和管线中，大多数介质是油或天然气，客观上具备了发生火灾爆炸事故的条件，稍有不慎就可能诱发火灾。因此，石油工程作业防止火灾爆炸和中毒事故尤为重要。通常将防火、防爆、防中毒称为石油工业―三防‖技术。 4.3.1 防火技术
燃烧必须是可燃物、助燃物和火源这三个基本条件相互作用才能发生，采取措施，防止燃烧三个基本条件的同时存在或者避免他们的相互作用，是防火技术的基本理论。
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防止火灾发生的基本技术措施主要有：消除火源，控制可燃物，隔绝空气，防止形成新的燃烧条件，阻止火灾范围的扩大。其中，最后一项措施中可采用隔离法将可燃物与火源分开，冷却法将燃烧物的温度降至着火点一下或者窒息法消除燃烧的条件，使燃烧停止[16]。 4.3.2 防爆技术
防止可燃物质化学性爆炸全部技术措施的实质，就是制止化学性爆炸三个基本条件的同时存在。现代用于生产和生活的可燃物种类繁多，数量庞大，而且生产过程情况复杂，因此需要根据不同的条件采取各种相应的防护措施。例如为了消除可燃物形成爆炸性混合物而采取的惰化措施，即利用惰性介质氮气、二氧化碳和水等，排除容器设备或管道内的可燃物，使其浓度保持大大小于爆炸下限。
防止泄露也是防爆的重要措施，除了预防可燃物质从旋转轴滑动面、接缝、腐蚀孔和小裂纹等处的跑、冒、滴、漏之外，特别需要注意预防从阀门、盖子或管子脱节等处的大量泄露。又如为预防形成爆炸性混合物，可采取措施严格控制系统中的氧含量和空气中可燃气体或蒸汽及粉尘浓度，使其降至某一临界值以下。
为了保证上述防爆条件采取的监测措施和报警装置，以及消除火源的各种措施等都是在防爆技术基本理论指导下采取的措施[17]。 4.3.3 防中毒技术
我国不少气田和油井伴生气中都含有酸性气体，主要是含有硫化氢，因而预防硫化氢中毒是十分重要的措施。其中，主要预防措施包括：对员工进行硫化氢防护的技术培训，在可能产生硫化氢的场所设立防硫化氢中毒的警示标志和风向标，配备硫化氢自动监测报警器等。而硫化氢的现场抢救也极为重要，因空气中含极高硫化氢浓度时常在现场引起多人电击样死亡，如能及时抢救可降低死亡率，减轻伤情。当有人员中毒时，应立即使中毒者脱离现场至空气新鲜处，采取相应急救措施，解开衣服、裤带等，注意保暖，有条件时立即给予吸氧。对呼吸停止者进行人工呼吸，必要时进行胸外心脏按压。
当呼吸和心跳恢复后，可给中毒者饮些兴奋性饮料和浓茶、咖啡，并有专人护理。如眼睛轻度损伤，可用干净水清洗或冷敷。对于轻微中毒者，也要休息两天，不能再度受H2S的伤害。因为被H2S伤害过的人，对H2S的抵抗力变得更低了。
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油气管道输送技术发展与展望
进入21世纪以来，随着中国东部和西部地区油气田的进一步开发和国外油气资源的引进，我国的油气管道输送技术有了很大的发展，本论文对于油气管道的输送技术进行了分析与总结，分别介绍了原油管道输送技术及天然气管道输送技术，最后讲了管道输送时的安全技术。对于原油管道输送技术，我国大多是高凝原油，管道输送存在很多的技术难点，我国的天然气输送技术也取得了长足的发展，但仍存在天然气气站场管道输送巨大噪音等问题，而对于安全防护技术，我们也期待着防治技术能够更加完善，减少人员伤亡，更好的实现油气管道的运输。随着油气管道输送技术的发展，也有不断涌现的新技术，其中包括多相混输技术，高凝原油储存技术及石油物流配送方法等，我们期待着越来越多的油气管道技术的涌现，实现管道技术的长足发展。