趙飛

成都派普鷹目管道技術有限責任公司

 

 

摘要：常規外檢測技術對穿越大型河流管道的埋深難以精確檢測。結合案例簡述了ONE-PASS技術原理及檢測方法，結果表明其結合RTK系統能夠很好地解決埋深檢測精度難題，指出了該技術的局限性。

關鍵詞：河流穿越；管道ONE-PASS技術；電磁法；檢測

 

 

 

管道穿越大型河流，為了避免受到河床變化、潮流、打漁拖網、拋錨、水流沖擊、航道的影響，往往需要增加埋深[1-4]。目前國內使用的外檢測技術操作復雜、精度較低、檢測成本高且容易受到河流條件限制，難以達到檢測目的。 ONE-PASS水下管道檢測系統由管道埋深測量與定位系統，聲納水深測量系統和GPS測繪系統組成，由于采用了全新的動態校核計算模型，在管道埋深超過30 m時，依然保持了較高的檢測精度[5-6]。

1 ONE-PASS技術原理及檢測系統

ONE-PASS水下管道檢測系統采用電磁法原理進行管道定位和深度檢測[7]，采用聲納技術進行水深測量，配合實時動態載波相位差分技術（RTK）進行測繪，引入專用ARIVER數據處理軟件進行數據整合和計算，其系統組成和檢測設備如圖 1所示。

檢測系統發射機架設完成后，對接收機進行校準后方可開始檢測。使用發射機給管道施加一個電流信號，要求電流信號達到一定強度且河流兩側管道信號變化幅度較小，在整個河流穿越管道形成一個閉環電路，通過低頻電流提供持續不斷的電磁信號。與一般的探管儀不同，接收機僅測量原始電磁數據，由后期數據處理系統軟件完成埋深計算。數據和參數設置完全根據現場實際檢測獲取，因此其埋深檢測數據的準確性高。

2 檢測流程

檢測流程如圖 2所示。

2.1 前期準備

（1）搜集目標管道資料信息，確定管道準確走向并做好地面標識。

（2）架設發射機。發射機串聯在閉合回路中，閉合回路由管道和一條平行敷設的電纜組成，確認電流信號。

（3）接收機校準。選擇管頂埋深4 m左右的陸地管道穿越段進行接收機校準，以校準點處50 cm高度上下移動測得與管頂不同距離的接收機讀數，擬合電磁信號強度隨距離變化曲線，經時間、空間修正，得出電磁信號與管道埋深的動態計算模型，校準接收機的檢測精度誤差不大于0.1 m。

（4）設置GPS控制點。選擇位置相對較高、地貌相對穩定的位置作為GPS控制點，如圖 3所示，并做好標記，記錄控制點信息，架設GPS基站，記錄基站信息，控制點數量為3處。

（5）檢測基準線設定。使用探管儀和GPS移動站測量河岸兩側管道出、入點的GPS信息，設定檢測基準線。

（6）系統校準。從檢測區域起點至終點，按一定間隔測量管道電流、埋深等，初步了解管道信號強度、信號變化、接收機增益變化等信息。

2.2 檢測布線

（1）在陸地按一定間隔設置檢測點，包括管道兩側30 m內的建（構）筑物、里程樁等。

（2）根據水面情況選擇合適的行船方式，采用GPS移動站記錄測量點坐標。

（3）在河岸兩側開挖管道完成閉合回路連接，連接電纜布置在管道下游200 m位置。

2.3 陸地檢測

根據前期布置的測量點，使用接收機和GPS移動站進行陸地檢測，記錄測量點編號、檢測數據及情況描述；陸地檢測間隔不超過10 m。

2.4 水上檢測

（1）在船上布置好GPS移動站、聲納設備、接收機，依照前期布置的測量線路，使用接收機、聲納設備、 GPS移動站在管道正上方同步測量數據并記錄。

（2）水上測量點間距不超過10 m，管道露出河床時應加密測量，如圖 4所示。

2.5 數據分析

檢測完成后進行數據初步處理和分析，剔除其中的無效數據和異常數據，確認有效檢測點的數量符合檢測要求。

2.6 數據補測

對無效數據或異常數據依需進行現場補測，主要針對水上檢測。

2.7 現場恢復

完成后，對開挖點進行回填、恢復，或對架設發射機損壞的防腐層進行修復，回收跨江電纜線。

3 檢測案例

3.1 穿越管道概況

穿越管道位于大旱河 ， 設計壓力 5 . 5 M P a ，D508×8.7 mm螺旋縫埋弧焊鋼管，材質L360 M，常溫型三層聚乙烯加強級外防腐，聚氨酯泡沫保溫層。穿越工程為大型、水平定向鉆施工，設計范圍 0－176.3～1+224.0 m，水平長度1 415.1 m，現場檢測實長916.738 m，河道主河槽內管道最小設計埋深為18.26 m，管道水平段管頂高程﹣37.16 m。

3.2 管道敷設環境

管線穿越場地平坦開闊，地面標高1.897～4.268 m，大堤最高處標高為5.033 m，最低點標高為﹣17.15 m，河床呈V型。檢測時水面寬度約為608.725 m，最大水深約17.26 m。西岸為自然岸坡，東岸為人工砌體岸坡和人工護堤。

3.3 檢測結果

（1）管道敷設深度為22～36 m，其中最淺處（21.98 m）距定向鉆出土點584.6 m。

（2）管道最小埋深為21.98 m（設計埋深為18.26 m），管道水平段管頂高程為﹣38.12 m（設計水平段管道高程為﹣37.16 m），出入土點水平長度為917.043 m（設計長度908.2 m）。

判定大旱河管道穿越段埋深滿足設計規范要求，如圖 5所示。

4 結論

（1） ONE-PASS技術結合RTK系統能夠很好地解決埋深檢測精度難題，是大型河流穿越管道檢測的首選[8]。

（2）檢測中閉合回路長度較短，約等于2～3倍待檢管道長度，加之輸出、時間、空間、河流水位高程等修正進一步提高了檢測精度。

（3）河流地床變化（管道覆土層可能減薄）、大型挖沙、船只拋錨等因素影響管道運行，潛在風險較高，建議定期檢測[9]穿越管道。

（4）水面檢測時，檢測人員只能根據接收機讀數判斷信號峰值，船只速度、水流等因素會影響檢測精度。

（5）現場附近的變電站、管道陰極保護電流、回路電纜等外界電流對ONE-PASS檢測靈敏度影響較大，識別并采集有效信號是今后研究方向之一。

（6） ONE-PASS技術不能有效評價穿越段管道防腐層狀況等級，可以結合外防腐層檢測系統加以改進。

 

參考文獻：

[1] 王淑霞.油氣長輸管道河流穿越風險分析[J].油氣田地面工程， 2008， 44(7)： 55-57.

[2] 朱勇.河流穿越管線探測技術及其應用[J].天然氣與石油， 1996， 26(2)： 22-24.

[3] 李寶華，李保健，陳小犇，等.長輸管道河流穿越方法及其環境影響[J].管道技術與設備， 2014(2)： 32-34.

[4] 齊麗華，黃呈帥，劉迎來，等.某河流穿越管道爆裂失效事故分析[J].油氣儲運， 2013， 32(11)： 1183-1190.

[5] 曾輝，強毅，王自林，等.ONE-PASS水下管道檢測系統現場應用及分析[J.管道技術與設備，2018(06)： 19-21 .

[6] 何沫，吳冠霖，秦林，等. ONE-PASS技術在河流穿越管段檢測的現場運用研究[C].2016年天然氣學術年會， 2016.

[7] 王維斌，羅旭.基于電磁法原理的水下管道檢測技術[J].油氣儲運， 2014， 33(11)： 1193-1197.

[8] 周小莉，梁文旭，李建，等.基于PGS-RTK技術的穿越河流外檢測方法[J].地理空間信息， 2016，14(3)： 99-101.

[9] 方華燦. 油氣長輸管線的安全可靠性分析[M]. 北京：石油工業出版社， 2002.

 

作者簡介：趙飛，1992年生，本科，助理工程師，畢業于西南石油大學，主要從事壓力管道定期檢驗、合于使用評價、管道完整性管理 研 究 與 應 用 工 作 。 聯 系 方 式 ：18728499960， 294778388@qq.com。