探析海底管道檢測最新技術及發(fā)展方向

1、探析海底管道檢測最新技術及發(fā)展方向摘要：海底管道作為連接海上石油平臺之間和石油平臺與陸地儲油廠或者煉油 廠之間的海上石油運輸通道，對海洋資源的勘測利用有著重要作用。本文簡介了 海底管道的內檢測技術（包括清管技術及智能內檢測技術）和外檢測技術的運用， 并展望了其未來發(fā)展，希望為相關工作者提供理論參考。關鍵詞：海底管道；檢測技術；發(fā)展方向引言隨著海洋油氣資源開發(fā)的不斷深入，海底管道的鋪設規(guī)模越來越大，但是異 常復雜環(huán)境容易造成海底油氣管道的損傷與失效，進而產(chǎn)生惡劣后果。如何進行 在役管道的檢測已成為各國的研究熱點。當管道懸空跨度超過其所能承受的極限 值時，易引發(fā)管道的斷裂，造成巨大的經(jīng)濟損失和生態(tài)

2、環(huán)境破壞。1海底管道的內檢測技術海底管道的內檢測技術包括兩部分：清管和智能內檢測。其檢測儀器由各種 功能的清管器以及智能內檢測器組成。1.1清管技術在利用清管技術進行清管時，通常利用不同類型的清管器（其外形如圖1所 示）按照一定的先后順序進行管道內壁的清理。一般管道的清理順序為：首先清 理泡沫清管球，其次清理帶刷子清管球，最后清理帶刷子的剛質清管球和測量清 管球等。在檢測前進行清管時，可以清掃干凈附著在管內壁上的蠟狀沉積物、污 垢以及水合物等，使得檢測傳感器的探頭與管壁緊密相貼，獲得更加真實的數(shù)據(jù)。1.2智能內檢測技術通常所用的內檢測技術是通過智能內檢測器來測量管道的厚度，但是其檢測 費用相對

3、較高。我國的內檢測技術還未成熟到一定程度，目前市場上的智能內檢 測技術大部分由美國和德國公司提供，在一定程度上形成了壟斷。一般常用智能 內檢測器包括三種：幾何變形檢測器和超聲波檢測器以及漏磁波檢測器等（其外 形如圖2所示）。幾何變形檢測器的主要功能是檢測管道的幾何變形、屈曲和褶 皺變形以及斷面變形等；超聲波檢測器的主要功能是利用超聲波從管道的內、外 表面之間測量的超聲波反射時間差來確定管壁的厚度和腐蝕度，但是其使用受到 一定的限制，因為其檢測條件是需要液體環(huán)境；漏磁檢測器的主要功能是利用磁 鐵將磁通引入管道壁或者焊縫之中，將傳感器裝在兩磁極之間，從而探測因管道 壁腐蝕或者減薄等情況而引起的各種

4、漏磁現(xiàn)象。1.3內檢測技術的技術難點海底管道的內檢測與陸地的長輸管道內檢測相比，其技術要求更高，難度更 大，主要體現(xiàn)在以下五方面：第一，其通過性要求高并且檢測風險大。與陸地油氣管道相比，海底油氣管 道轉彎半徑小，只有1.5D（D為管道直徑），近乎于直角，再加上可能遇到的漁 船拋錨刮傷、海冰撞擊及海流沖淘，這些極易造成海底油氣管道的變形和損傷。 如果檢測器通過能力不強，卡在管道內，那么修復工程的代價幾乎與重新鋪設新 管道一樣高。第二，其檢測難度增大。海底管道壁厚大、口徑小，管壁飽和磁化困難，而 通過能力又要求永磁體的體積更小，這使海底管道檢測的難度大很多。而且海底 管道輸送油氣一般為高溫高壓，或

5、者油、氣、水混輸，流量小，流速不穩(wěn)，增加 了檢測難度。第三，對檢測的速度控制較為困難。速度控制難。由于海底管道內檢測器一 般需要穿越垂直立管和水平管，對檢測器速度控制要求比陸地長輸管道檢測器要 求高。第四，其定位難度增大。海底環(huán)境復雜，由于厚壁管或雙層管的高屏蔽效應， 以及水下定位系統(tǒng)與水上GPS定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)協(xié)調融合，使得內檢測器在水下管道 內的定位難度很大。第五，其操作難度增大。海底管道檢測裝置的發(fā)射和回收裝置可能在生產(chǎn)平 臺的狹小空間，深水管道可能位于水下，海底管道檢測操作難度大。1.4內檢測技術的新進展世界的海底管道先進內檢測技術分別為三軸漏磁、電磁超聲、超聲以及遠場 渦流等。其實現(xiàn)了金

6、屬的裂紋、損失、涂層以及防護層剝離等故障的智能檢測和 自動識別。一些先進設備甚至已經(jīng)實現(xiàn)了單臺檢測器可同時識別多種故障的功能。 目前最先進的海底管道內檢測技術主要由德國ROSEN、美國GEPII和加拿大R USSEL等公司引領。知名的內檢測設備主要有GEPII的三軸漏磁檢測 “MagneScanTriax”、圓周漏磁檢測器TranScan”、超聲檢測器“UltraScanWM”（可 檢測金屬損失）等。2海底管道外檢測2.1外檢測方式外檢測有2類方式：一類是工程物探方式，使用淺剖面儀、多波束水深測量 系統(tǒng)、側掃聲吶系統(tǒng)及磁力探測等設備和方法進行常規(guī)海底管道外部檢測；另一 類是潛水檢測方式，由潛水

7、員或ROV進行水下檢測作業(yè)，主要方法包括水下目視 檢測、水下磁粉探傷、水下常規(guī)超聲縱波探傷、常規(guī)超聲橫波探傷、渦流探傷、 超聲衍射時差法、漏磁探傷、水下交流場檢測和水下射線探傷等。2.2海底管道外檢測新技術進展對于不能進行內檢測的海底管道而言，更先進、更新型和自動化程度更高的 外檢測技術依然是海底管道檢測行業(yè)的研究重點。2015年5月的美國國際海洋技 術大會評選出的15項“2015年度聚焦新技術獎”中，有兩項是關于底管道檢測方 面的新技術：Oceaneering公司的Magna水下檢測裝置和Tracerco公司的 Discovery海底管道檢測裝置。這兩項技術代表了海底管道外檢測技術的最高水平

8、。3海底管道檢測技術發(fā)展方向第一，海底管道快速外檢測技術?；赗OV的海底管道精細化高分辨率外檢 測技術已成為海底管道外檢測技術的發(fā)展趨勢，但目前受到ROV操作成本及檢測 速度的影響，檢測費用高、操作效率低，主要適合于高風險管段的檢測。在保證 高分辨率的前提下提高海底管道檢測速度，實現(xiàn)快速檢測，是未來海底管道外檢 測技術的發(fā)展方向和需要攻關的難點。第二，海底管道內檢測多類型缺陷智能識別與高精度量化分析技術。針對內 檢測獲取的海量的海底管道狀態(tài)數(shù)據(jù)，如何智能識別和高精度量化分析軸向金屬 損失、軸向金屬損傷、裂紋、涂層損傷和防護層剝離等多種類型缺陷，是海底管 道內檢測技術未來發(fā)展的重點與難點。4結束語在時代和經(jīng)濟發(fā)展的不斷推動下，大力發(fā)展海底管道檢測技術，不斷對其新 技術與設備進行更新，是保證海底管道安全運行的重要任務。海底管道的運營在 不斷加深，各相關科研機構應加強檢測工具的材質選擇，提高其設備的分辨率及 檢測速度，使其抗海洋環(huán)境和復雜管道介質的相關能力不斷提升，并使檢測設備 向智能化、自動化和集成化方向不斷發(fā)展。參考文獻：王金龍，何仁洋，張海彬，郭晗，吳慶偉.海底管道檢測最新技術及發(fā)展方 向