[发明专利]管道监控

说明书

技术领域

本发明涉及管道监控和检查，且更具体地涉及地下管线监控。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是提供改进的管道监控。

在第一方面中，本发明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匀性，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。本发明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。