——从福建漳州PX工厂爆炸事故看光纤渗漏监测的重要性
2015年4月6日18时56分左右，福建漳州古雷腾龙芳烃乙库凝析油外抽室41单元发生爆炸。这是时隔不到2年的时间里，福建漳州古雷PX项目第二次发生爆炸。事故起因是由于33号腾龙芳烃装置和周边的常压渣油储罐发生漏油着火所致。
类似这种事故发生是否可以有效的监测、控制甚至避免呢?答案是肯定的。目前国外已经有了比较成熟的方法即分布式光纤监测技术，用分布式光纤传感器对可能诱发事故的风险源进行监测，通过监测系统实现对油气设备的24小时实时监控、在线预报警等功能，有效监控油气储运系统的运行，避免类似事故的发生。
分布式光纤监测技术是目前最可靠的在线监测技术;分布式光纤传感器可实现对整个被监测主体系统24小时实时在线监测，精确定位泄漏点或损坏点，提供管道网络的整体运行状况的可视化查询，提供系统异常情况的在线预报警功能，确保主体系统稳定、高效、安全的运行。
接下来我们来看分布式光纤监测系统如何实现对油气储运系统的实时监测的。
1、为什么要对油气储运设备布设渗透监测系统?
石油化工产品(如原油、成品油、天然气、煤气、氨气或氯气等)的泄漏可能会给项目所在地的人员财产安全、生态环境等造成严重的后果。
油气泄漏可能有不同的原因，如管道、设备的腐蚀、疲劳、材料缺陷、振动、温度异常、高压或地面运动引起的过度变形等等。一旦发生油气的泄露，则极易诱发火灾、爆炸、环境破坏等，因此有效的对油气设备进行全方位、全时段的实时监测，对可能出现的渗漏做到及时发现甚至预报预测，对于整个油气储运系统的运行有着极其重要的意义。
2、为什么有些布设了监测系统的油气储运设备还会发生泄漏、爆炸事故呢?
目前我国相关领域现有监测技术主要存在以下不足：
l 监测响应滞后，监测设备只有在泄漏量足够大时，才能监测到风险，但这时环境已经被明显破坏或者事故往往已经发生;
l 渗漏点定位精度不够，即使传统系统探测到了泄漏，但系统无法准确定位泄漏点——造成响应延时，无法及时采用有效的应急措施;
l 部分监测手段性价比差，应用嗅探器和热成像仪等设备，需要较高的维护成本，并需要安装大量的设备，却只能检测到小范围的泄漏;
l 无法做到全时段实时监测，一些泄漏检测和监测系统是间歇性使用的。当泄漏发生在检测或监测空隙时，将可能无法及时发现，从而造成严重的安全事故。
3、分布式光纤数字式泄漏监测系统如何实现监测并改进前文提到的传统监测系统的不足呢?
相对于现有的大部分监测系统存在的不足和缺陷，瑞士SMARTEC公司成功研发了基于分布式光纤监测技术的监测系统，弥补了目前存在的不足，实现了对油气储运系统的全方位、全时段在线实时监测，此系统在欧美亚等多个油气项目中得到成功的应用，取得了良好的经济和社会效益。
监测原理
分布式光纤数字式管道泄漏或渗漏监测的基本原理是：采用分布式光纤传感器对管道进行监测，当管道上的某点发生泄漏或渗漏时，管道周围的温度会发生变化(焦耳汤姆逊效应)，监测系统可及时监测到这个变化，并可在空间(泄漏点周边的几米范围内)和时间(泄漏发生时间点)上精确定位异常的变化。
系统运行原理示意图
渗漏异常判别示意图
系统组成
Smartec的管线监测系统由光纤传感器、测量设备和数据处理软件组成。不同的光纤可用于不同的温度传感监测(常规和高温环境)。光纤可设计成安装在管线表面或其附近区域。
分布式温度测量系统(DiTemp)测量传感器的长度可达到2 x 45 km(上行和下行)。
配套软件可实现气体、液体和多相体管线的渗漏在线监测及监测结果的显示，显示界面友好，当出现异常情况时可生成报警。
基于GIS地图的监测系统界面截图
分布式光纤数字式泄漏监测系统的优势：
l 实现了对油气储运系统的全方位、全时段在线实时监测;
l 可在空间和时间上快速定位泄漏，最小化操作人的安全风险;
l 监测系统运行基于光信号，在监测区域内不需要电源，特别适合于易燃易爆等危险区域的监测;
l 光纤采用被动式的的传感光纤，坚固耐用，使用寿命超过30年，维护成本低;
l 可监测到毫米级的微小泄漏，在泄漏变大或形成重大灾害之前及时采取措施;
l 系统完全自动化，降低人员成本和人员危险性，并实现了全时段实时监测;
l 操作系统可通过通用接口与现有的大部分SCADA系统和工业控制系统兼容。
Smartec分布式光纤数字式泄漏监测系统成功项目案例(部分，详见后附表)：
l 某石油管线监测项目(Mero Gmbh&CO.KG-Wuerzburg)-德国，2002
l 某海水输水管线监测项目(EWE AG-Oldenburg)-德国，2002
l 多相管线渗漏监测项目(Tecnomare SpA-Venezia(Italy))-北美洲，2004
l 某化肥厂氨气管道渗漏监测项目(图1，图2，图3)(Yara Italia S.P.A)-意大利，2007
l 某输水和输油管线监测(Shell International Exploration and Production Inc.-Houston(USA)-挪威，2008
l 某天然气管线的腐蚀监测(WINGAS GmbH&CO KG-Kassel(Germany) )-德国，2009
l LNG储罐监测(Gaztransport & Technigaz – Paris (France) )-法国，2010
l 油气多相管线监测(150km)(Indian Oil Corporation Ltd. – New Dehli (India) )-印度，2011
附表： Smartec公司分布式光纤监测项目统计表
|
Veba Oel AG - Gelsenkirchen (Germany) |
Ammonia tank |
2001 |
Germany |
|
Tecnomare SpA - Venezia (Italy) |
SPAR platform deepwater production riser |
2002 |
Italy |
|
Shell International Exploration and Production B.V. - BJ Services Company Ltd. |
Power and data Transmission composite coiled tubing for the exploration of hydrocarbons |
2002 |
Holland |
|
Mero GmbH & CO. KG - Wuerzburg (Germany) |
Oil pipeline |
2002 |
Germany |
|
EWE AG - Oldenburg (Germany) |
Brine Water pipeline (55km) |
2002 |
Germany |
|
SNAM Rete Gas - San Donato Milanese (Italy) |
Gas pipeline (500m) |
2003 |
Italy |
|
Tecnomare SpA - Venezia (Italy) |
Multiphase pipeline leakage detection |
2004 |
n.a. |
|
EDF Electricitè de France - Chatou (France) |
Reinforced concrete pipe |
2006 |
France |
|
Roxar Flow Management AS - Stavanger (Norway) |
Fiber Optic cable to be deployed in oil wells |
2005 |
Norway |
|
Pipelife Nederland BV -Enkhuizen (Holland) |
Composite pipe for crude oil |
2005 |
Holland |
|
Smart Pipe Company, LP - Katy TX (USA) |
Reinforced thermoplastic pipeline |
2005 |
USA |
|
Yara Italia S.p.A. - Polimeri Europa - Ravenna (Italy) |
Ammonia pipeline |
2007 |
Italy |
|
PraOil Oleodotti Italiani - ENI SpA - Sannazzaro de Burgondi (Italy) |
Water pipeline |
2007 |
Italy |
|
Shell International Exploration and Production Inc. - Houston (USA) |
Water and Oil pipeline |
2008 |
Norway |
|
PraOil Oleodotti Italiani - ENI SpA - Sannazzaro de Burgondi (Italy) |
Oil pipeline |
2008 |
Italy |
|
GEOPROBER DRILLING LTD. - Aberdeen (UK) |
Subsea risers re-entry hub |
2008 |
UK |
|
Smart Pipe Company, LP - Katy TX (USA) |
Reinforced thermoplastic pipeline |
2009 |
USA |
|
WINGAS GmbH & Co KG – Kassel (Germany) |
Gas pipeline intrusion detection |
2009 |
Germany |
|
Yara Italia S.p.A. – Polimeri Europa – Ravenna (Italy) |
Ammonia pipeline |
2009 |
Italy |
|
Saipem S.p.A – Milano (Italy) |
Cooling water pipeline |
2009 |
Quatar |
|
ENI S.p.A. – Milano (Italy) |
Strain monitorng of pipeline |
2009 |
Italy |
|
Antofagasta PLC – Santiago (Chile) |
Mining concentrate pipeline (155km) |
2010 |
Chile |
|
City and County of San Francisco CA (USA) |
Water pipeline |
2010 |
USA |
|
Yara France – Le Havre (France) |
Ammonia pipeline |
2010 |
France |
|
Gaztransport & Technigaz – Paris (France) |
LNG tank |
2010 |
France |
|
Gaz de France Suez – Paris (France) |
Steel pipeline |
2010 |
France |
|
Saipem – Milano (Italy) |
Gas pipeline |
2011 |
Switzerland |
|
ENI S.p.?. – Milano (Italy) |
Oil Pipeline (10km) |
2011 |
Italy |
|
Indian Oil Corporation Ltd. – New Dehli (India) |
Oil and gas multiple pipelines (150 km) |
2011 |
India |
