管道监测技术在河谷段管道沉降中的应用

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管道监测技术在河谷段管道沉降中的应用

孙健，马廷霞

（西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室， 四川 成都 610500）

[摘 要] 漂管造成管段裸露和局部管道变形，严重威胁管道安全运行。本文以忠武线河谷段沉管为实例，对漂管段管道的力学状态进行分析，提出利用三通道应变采集系统来监测管道，该技术通过数据的采集与转换，实时监测管道应力变化，对沉管过程提出科学的施工指导。该技术还可为其它地质条件下的管道监测维护提供参考。[关键词] 长输管道；三通道应变采集系统；沉管；管道监测；应用

长输油气管道承担着我国油气能源的运输任务，被誉为国民经济的动脉。近年来，随着油气储运技术的持续发展，管道已在各种地质地貌复杂地区和各种特殊地理环境中进行了铺设。不良地质现象（包括滑坡、崩塌、泥石流、冲沟发育地段、铁路穿越等）对管道的影响可归结为管道在相应条件下的受力状态和抵抗破坏、变形和维持稳定性的能力与原设计工况给定的相关条件发生了变化，这就容易造成管道整体位移、悬空，导致局部变形、应力集中，甚至屈曲或蠕变，严重时导致管道断裂破坏，给运营管理造成巨大的安全隐患。此外，河流的改道、地震等自然灾害、管道自身的腐蚀以及石油在管道中高速流动发生材料疲劳等都将引起穿越管道失效[1]。因此，对管道运行的监测与维护十分重要。石油管道监测技术在国内的研究始于上世纪90年代，但近些年才取得突破性进展，并在生产中发挥作用[2]。河谷段管道大多埋设于河床稳定层，很难掌握穿越的工作状态和运行变化规律[3]。漂管沉降施工技术[4]

在穿越河流管道中应用时，具有一定危险性，管道监测技术可为此提供相关技术指导。

电测传感器。传感器的作用是感受各种物理量，如压力、线位移、角位移、应变和温度等，并把这些物理量转变为电信号。数据采集仪的作用是对所有的传感器通道进行扫描，把扫描得到的电信号进行数字转换，转换成数字量，再根据传感器特性对数据进行传感器系数换算（如把电压数换算成应变或温度等），然后将数据传送给计算机或将这些数据打印输出、存入磁盘。计算机是整个数据采集系统的控制器，控制整个数据采集过程。线路布置和引出接线如图1、图2所示。

2 实例分析

忠县—武汉输气管道工程是国家“西气东输”系统工程的重要组成部分。其途径地段地质结构复杂，地质灾害多发，途径湖北省宜昌市长阳县榔坪镇沿榔坪河谷。榔坪河属于季节性河流，丰水期水量较大，因宜万铁路、沪蓉西高速公路施工弃渣堆积导致河道变窄，局部管段受河水冲刷严重，管道埋深严重不足。其中K306+060段管道受特大暴雨冲刷影响，发生漂管150m，造成管段裸露和局部管道变形，严重威胁管道运行安全。该段管道两侧5-10m外为公路挡渣墙，管沟开挖深度受限，管道只能沉降到一定深度，沉管管段现场情况如图3。

根据《忠县—武汉输气管道长阳县段线路工程地质勘察报告》，该段管道主要在河床内敷设，主要地层岩性为卵石，成分以灰岩为主，厚度大于5m，地下水位深度0～1.5m，水质较好，对管道弱腐蚀。

作者简介：孙健( 1985—)，男，硕士研究生，现就读于西南石油

大学化工过程机械专业，研究方向为压力容器及管道的可靠性及安全工程。

1 监测方法

利用三通道应变采集系统，实时监测沉管过程中的参数变化，判断管道在外载荷作用下可能发生的失效形式，实时判断管道安全状态，并针对被管道受外载荷影响可能产生的危险，实现预警预报。由此对沉管操作过程进行科学指导，从而达到安全和科学施工的目的。

三通道应变采集系统的硬件部分由传感器、数据采集仪和计算机组成。传感器部分包括各种

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