[实用新型]一种适用于长距离海管泄漏监测的传感器

说明书

本实用新型涉及海底油气管道泄漏监测技术领域，所要解决的技术问题是提供一种适用于长距离海管泄漏监测的传感器，在长距离海管的各个泄漏监测点上均设置振动传感光纤干涉仪，干端信号处理设备通过主干光缆向各个监测点的振动传感光纤干涉仪输入光信号；输入光信号经过各个监测点的振动传感光纤干涉仪后，输出干涉光，并通过主干光缆输出至干端信号处理设备；干端信号处理设备从各个监测点的振动传感光纤干涉仪输出的干涉光的光强的变化中解调出振动敏感线圈中光相位的变化，获得引起光相位变化的振动信号的大小；通过信号的分析和处理，将振动信号超过预警值的振动传感光纤干涉仪识别出来，对泄漏点的位置进行定位。

技术领域

本实用新型涉及海底油气管道泄漏监测技术领域，具体涉及一种适用于长距离海底油气管道泄漏监测的传感器。

背景技术

海底管道是海上石油、天然气运输方式中最为经济合理的选择。截至2015年底，我国共建设海底管道336条，累计长度约6307km，担负着海洋原油、天然气等重要能源的输送任务。然而，随着海底管道的不断建造以及服役时间的不断增长，海水腐蚀和第三方破坏等对海底管道造成损伤的潜在风险也在不断累积，造成海底油气管道泄漏事故的不断发生。据统计，我国近年来共发生38起海底管道事故：其中第三方破坏15起，占39.5％；内腐蚀11起，占比28.9％；外腐蚀3起，占比7.9％。海底管道一旦发生泄漏，如未能及时察觉并采取相应的处理措施，势必造成巨大的经济损失和社会问题。

经过国内外相关研究机构多年的研究和实践，目前管道泄漏监测方法大致可以分为内部监测法和外部监测法两大类。其中内部监测法主要有压力梯度法、压力点分析法、负压波法、流量平衡法、次声波法等；外部监测法主要有光纤监测法、气体成像法、气体监测法等。其中，光纤传感技术因为具有探测跨度大、环境适应性好、水下电无源、灵敏度高等特点，近年来已经逐渐取代一些传统的监测技术，成为管道泄漏监测的主流技术之一。目前适用长距离管道泄漏监测的光纤传感技术主要分为分布式温度/振动传感技术和准分布式振动传感技术。

分布式温度传感技术将传感光缆和油气管道相邻并排安装，并采用分布式光纤测温技术测量传感光缆上的温度分布。当油气管道发生泄漏后，高压液体/气体由于内外压差向外泄漏，会导致泄漏点附近温度发生变化。通过管道相邻的传感光缆测量泄漏时的温度变化就可以识别泄漏的发生并进行定位。

分布式振动传感技术将传感光缆和油气管道相邻并排安装，采用干涉原理或者后向散射原理测量传感光缆沿途的振动信号。当油气管道发生泄漏时会产生管壁异常振动声波。通过管道相邻的传感光缆测量泄漏时发出的振动信号来识别泄漏的发生并进行定位。分布式传感技术的优点在于传感端结构相对简单，并且能够实现长距离的连续测量。但由于其利用光纤中的弱反射信号进行探测，信号分辨能力较弱，所以虚警率比较高。同时，较长的探测距离也限制了其探测的频率响应范围。

专利名称为《一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测方法》CN102997063A的专利文本公开了一种准分布式管道泄漏监测系统。该系统在管道上隔一定距离安装一个光纤振动传感器，并采用频分/空分复用的方式组成准分布式传感阵列，监测管道上泄漏产生的振动信号，通过信号的分析处理，识别泄漏的发生并定位。其中光纤振动传感器由弹性结构及光纤干涉仪所构成。上述监测系统具有比分布式传感系统更高的灵敏度。但其机械结构比较复杂，并且由于不同的传感单元需要采用不同的光程差，光路结构相对复杂。

以上技术都有在陆上油气管道监测的相关报道，而海洋环境的特殊性以及铺管工艺流程的制约，使得这些适用于陆上油气管道泄漏监测的光纤传感技术并不完全适用于海管的泄漏监测。