管道监控制造技术

一种用于通过向管道中引入声脉冲且询问沿着所述管道的路径定位的光纤以提供分布式声感测来监控流体承载管道的方法。通过在多个位置中的每一个处测量响应，可以导出管道状况轮廓。可以在对管线基础设施和所包含流造成最小破坏的情况下快速地且容易地获得状况轮廓。可以采用沿着管子的路径运行的现有光纤以用于感测目的，从而允许仅用对管子的有限访问来监控相对长的管线跨度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及管道监控和检查，且更具体地涉及地下管线监控。
技术介绍
管线是运输流体物质(最普遍地是油和气体)的最经济可行的方法，但是也存在其他类型的管线。当今，存在负责收集、运输和分送这些自然资源的大量管线基础设施，其中仅在美国就有超过四分之三百万公里的油和气体管线。这些管线的连续适当操作是至关重要的，且故障带来巨大的经济损失、环境冲击以及还有潜在灾难性物理损坏。因此，做出了相当大的努力来监控和检查管线。然而，规模庞大(sheer size)的很多管线网络、以及很多公里的管线由地下或海底装置(installation)组成的事实使得有效且高效的监控成为难题。最普遍的管线检查技术是使用智能清管器(pig)。清管器沿着管线行进，由被运输的产品的压力驱动，且执行诸如清洁管线壁、描绘管线壁的轮廓或检查管线壁的任务。备选的监控技术包括简单地沿管线前进和卫星检查，其中管子是可访问的。也使用计算机管线监控(CPM)系统，由此现场收集的诸如压力、温度和流速的信息用于估计被运输的产品的液压行为。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供改进的管道监控。在第一方面中，本专利技术提供一种用于监控流体承载管道的方法，该方法包含询问沿着所述管道的路径定位的光纤(optic fibre)以提供分布式声感测；将声脉冲引入到管道中；通过分布式声感测来测量在多个分立纵向感测部分中的每一个处对所述声脉冲的响应；以及从所述多个测量中导出管道状况轮廓(profile)。以这种方式，可以在对管线基础设施和所包含流造成最小破环的情况下快速地且容易地获得状况轮廓。通过连接合适的询问和处理设备，可以采用沿着管子的路径运行的现有光纤以用于感测目的。相当大比例的管线将具有沿管线的路径运行的预先存在长度的光纤。这些典型地是通信线缆和/或用于出于明显后勤原因而与管线同时铺设的管线的 SCADA (监视控制和数据采集)。在这些情况下，因为现有线缆可以被制成为形成监控设备的一部分，所以仅需要对管子的有限访问就可以监控相对长的管线跨度。在某些实施例中，声脉冲由专用脉冲发生器(impulser)或声换能器引入到包含在管子中的流体中。这典型地可能采取液压顶(hydraulic ram)的形式，但是其他设备可以用于在由被监控的管道所承载的流体中诱导压力波。脉冲发生器可以永久地安装在管线中， 或者可以应用在现有阀站或接点处。已发现，这种压力脉冲能够以很少的衰减通过管线行进很大距离，且因此单个脉冲源可以提供用于监控20、30或40km或者更长的管线的足够输入。脉冲可以在正常操作期间被引入到流体中，同时正常流动状况在管道中继续，导致用于监控操作的很少或没有停工期。在一个实施例中以10秒的间隔引入脉冲，且可能采用5秒和20秒之间的间隔。典型的监控周期可能是10分钟，但是其他周期也是可能的，且可以采用连续监控。作为专用脉冲发生器的备选，已发现，通过管线行进的清管器可以布置为产生一系列压力脉冲。当清管器经过管子中的每个环形焊缝时，它遇到附加的电阻且在清管器后面建立稍微的过压。当清管器随后经过焊缝时，释放沿管子在两个方向上行进的压力波。脉冲的频率取决于焊缝的间距和清洁器的速度。在这种情况下，将理解，脉冲源的位置沿着管子逐渐移动，然而这不会不利地影响监控方法。此外注意，当随时间在管子中形成另外的约束或不均勻性，例如碳氢化合物积累(build up)或者机械变形时，清管器可以生成较高的声信号。在实施例中这些可以通过在重复的清洁器经过上查找所生成的声信号中的局部增加而得以识别。管道中的声或压力脉冲的另外的可能源是突然的开裂或泄漏。所得到的压力脉冲可以被检测且用于识别和/或定位该源以及由此开裂或泄漏的位置。本专利技术的另外的方面因此提供一种用于监控流体承载管道的方法，该方法包含询问沿着所述管道的路径定位的光纤以提供分布式声感测；在多个分立纵向感测部分中的每一个处检测声脉冲；以及确定所述检测脉冲的源。管子的状况轮廓不需要明确地分析以确定对应的物理特性(尽管这是可能的)。可以通过在一时间周期上监控管线以获得一个或多个轮廓且比较这些轮廓以确定特性中的变化，来导出更多的使用。因而，可以获得对应于具有已知时间分隔的两个日期的两个管线轮廓。轮廓中的差异可以使用数据分析技术来确定，以获得与管子的哪些部分经历了物理变化相关的信息以及因此这些改变的位置。如果随时间积累多个轮廓的集合，则可以进行对轮廓的更复杂的统计分析，且出于该目的将典型地以规则的间隔获得轮廓。此外或备选地，可以在计划的维护或维修工作之前或之后取得轮廓以特性化管线的已知变化。因此可以在时间间隔上监控管子(以及可能地管子周围的地面状况)中的变化，且可以提供与那些改变相关的位置和特性化信息。该信息可以提示另外的动作，诸如维护、清洁、物理检查或维修。在一些实施例中，测量对声脉冲的幅度响应。这可以通过在针对每个信道的可用带宽上积分而执行。然而，在某些实施例中从分布式感测返回的数据的另外分析允许提供每个信道的频谱内容，以实现增强的状况监控能力。在本专利技术的实施例中的分布式声感测感测从0Hz-5kHz带宽内的地震信号(P压力波和S剪切振动波二者)。然而，更高的频率普遍地被强烈衰减，且更普遍地监控从OHz至IkHz的范围。在各种不同的实施例中，用于分布式感测的感测光纤(fibre)可以位于管道内部、 位于管道的外表面上、直接埋在与管道相邻的地方或者位于分离的相邻管道中。对于感测光纤而言不存在规定的位置，只要其位置是使得其能够检测对声脉冲的足够响应。因为光纤光学(fibre optic)感测中可能的高灵敏度，由此可以使用干涉测量技术来测量诱导的相位差，用于定位光纤的潜在范围或者用于选择现有光纤的范围很大。然而，一般而言，优选的是光纤位于流体承载管道处或其约:3m内，且更优选地位于待被监控的管道的中心线处或者离其约1.5m内。在很多实施例中，通过用以不同频率的光脉冲询问光纤来提供光纤光学分布式声感测。单一长度的光纤典型地是单模光纤，且优选地没有任何反射镜、反射器、光栅或者光学属性沿着其长度的变化。这提供了这样的优点可以使用未经修改、基本连续长度的标准光纤，至于使用而要求很少或没有修改或准备。这种实施例典型地通过检测来自感测光纤的瑞利(Rayleigh)反向散射光且使用询问脉冲的频率关系来确定沿着光纤长度入射到光纤上的声信号而进行操作。然而，可以采用任何合适的分布式感测技术。例如，在GB 2442745中描述合适的DAS系统。由于光纤没有不连续性，所以对应于每个信道的光纤片段的长度和布置通过光纤的询问来确定。这些可以根据光纤的物理布置来选择，且也根据所需监控的类型来选择。以这种方式，可以通过对改变输入脉冲宽度和输入脉冲占空比的询问器的调节而对光纤没有任何改变，容易地改变沿着光纤的距离和每个光纤片段的长度或者信道分辨率。在实施例中，可以基本同时提供来自多个信道的数据。分布式光纤光学感测的空间分辨率在很多实施例中小于或等于30m，且在某些实施例中小于或等于20m或10m。在某些实施例中，光纤被询问以在大于或等于20km的距离上提供感测的数据，且在其他实施例中大于或等于30km或40km的距离是可实现的。本专利技术的另外的方面提供管线监控设备，其包含光纤询问器，适于询问光纤且提本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种用于监控流体承载管道的方法，包含：询问沿着所述管道的路径定位的光纤以提供分布式声感测；将声脉冲引入到该管道中；在多个分立纵向感测部分中的每一个处通过分布式声感测来测量对所述声脉冲的响应；以及从所述多个测量中导出管道状况轮廓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ希尔，
申请(专利权)人：秦内蒂克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB