关于红外成像技术在油气管道防盗应用中的可行性探讨.docVIP

基于红外成像技术的油气管道防盗技术研究 丁兆伟 （大庆油田头台有限责任公司） 摘要 本文简要介绍了红外成像技术的工作原理和发展史，探讨了该项技术在油气管道防盗应用中的原理与物理前提。通过简要的分析，说明了该项技术在油气管道防盗中的应用前景,客观地分析了该项技术的应用潜力与局限性，强调了成像条件好坏是导致油气管道防盗调查成败的关键，进一步分析了红外成像技术在油田管道防盗领域的应用前提及条件，为未来在油田应用提供了理论依据。 关键词　红外成像技术 油气管道 防盗 1. 前言 随着我国能源消耗的不断加大和能源政策的不断调整, 管道在输送原油、天然气中起到的作用与日俱增。然而随着管道运输的发展,我国输油气管道频繁发生重大破坏案件。近几年来，管道盗油的案件呈逐年上升趋势。仅大庆油田2000年以来，管线遭盗油898起，经济损失达到5.12亿元。已经严重影响正常生产秩序，给国家财产造成了严重的损失。天然气分公司油气管网被打孔、栽头、接线现象也十分猖獗，造成了分公司资源的损失，给分公司的安全生产带来较大影响。虽然分公司在管理和技术上采用了一些先进手段，奏效较大。但就目前而言，一些暗藏的接头和管线（尤其象塑料等非金属复合管道）还难以发现，新打孔、新栽头及盗气盗油现象还难以及时捕捉到。油田管道防盗检测手段多种多样，但也存在许多不足之处。红外成像技术是一项科技含量高、能快速检测物体温度的先进技术，该技术采用非接触式的检测手段，能在瞬间或比较短的时间内获取大面积地面温度场信息,具有连续采样(面扫描)、信息量大、检测精度高(高精度的可达到0.03℃)、一致性好、直观形象、速度快、成本低和不受地面通行条件限制等许多众所周知的特点。因此,从它问世来，引起众多科学工作者的极大兴趣,并将这项技术广泛的应用到各行各业中,取得了丰硕的应用经验,同时在理论探讨方面也在逐步深化,展现出它的应用前景。 2.工作原理和发展过程 红外成像技术实质上是一种波长转换技术，即把红外辐射转换为可见光的技术，利用景物本身各部分辐射的差异获得图像的细节。通常采用3—5μｍ和8—14μｍ两个波段。这种成像技术既克服了主动红外夜视仪需要人工红外辐射源，并由此带来容易自我暴露的缺点，又克服了被动微光夜视仪完全依赖于环境自然光的缺点。红外成像系统具有一定的穿透烟、雾、雨、雪等限制以及识别伪装的能力，受环境影响干扰较小。 红外成像技术在20世纪60年代开始应用研究，当时主要应用于发动机喷管、金属、玻璃等胶接质量的检验。中国的红外线技术起步于1985年，现与西方相比有10年左右差距，红外影像技术更有15年左右的差距，70年代上海第11和211技术物理研究所首先对这方面进行研究。3.管道检测原理与物理前提 地球上所有的物质,都具有向外辐射能量的能力,其辐射能量大小与其自身的温度和辐射率成正比。目前，由于受技术的限制和自然环境的影响,红外成像设备所使用的光谱影像范围,主要是0.4～14μｍ这个波段,对地表常温物体的探测通常使用8～14μｍ波段。 红外成像设备可以对地面辐射温度进行扫描成像,并能以模拟方式或定量方式给出地面辐射温度图像,目前红外成像设备的温度分辨率一般都可达到0.1℃,较高精度可达到0.03℃。因此, 红外成像设备可以探测出地面微小的温度变化。埋地管道的地表面温度主要来自于太阳的辐射加温作用,其次是来源于地球内部热源和管道的散热影响。太阳以辐射形式进行热传递,它对地球表面的增热起主导作用,而且存在于地球表面的所有地方。后者则以热传导方式进行热量传递,它主要受大地温度场和埋地管道的影响,属于局部增温现象。在埋地管道输送流体达到相对平衡之后，地表面温度场变化是不明显的，在出现打孔盗油气管道时，该区域局部温度场发生了明显的变化，这种地面热异常才对寻找打孔盗油气管道具有实际意义。这种热异常很容易被红外成像设备检测出来，而且红外成像技术可以精确地提供该区域的位置和热异常的分布特征，因此，应用红外成像技术进行油气管道防盗检测是具有相当潜力的。 应用红外成像技术进行油气管道防盗检测的物理前提条件可以归纳如下: 首先，地表面必须有热异常存在,这种异常通常是管道通过热对流或热传导方式在地表形成的高温热异常。因为红外成像设备所记录的图像仅是地表面温度。 其次，具备合适的成像时间和良好的天气条件。上述条件非常复杂,地表温度分布受地形、天气环境等各种自然因素影响较大。成像条件的选择易受人的主观认识影响较大，同时受自然条件变化影响也非常明显，因此有时因这些条件不一定同时具备而影响检测效果,或因缺少某些前提条件使检测工作失败。 最后，应用红外成像技术进行油气管道防盗检测，红外成像设备必须满足最基本的精度要求。4.管道检测的潜力与局限性 红外成像技术作为油气管道防盗的一种检测方法,不论