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油田管道集群化泄漏监测建模标准

目次

1范围1

2负压波法建模标准1

2.1技术原理1

2.2适用范围1

2.3算法说明2

2.4代码说明4

3流量平衡法建模标准7

3.1技术原理7

3.2适用范围7

3.3算法说明7

3.4半管流管道监测算法7

3.5代码说明9

3.6算法流程12

4模式识别法建模标准13

4.1技术原理13

4.2适用范围13

4.3算法说明13

53D流体力学算法建模标准16

6多算法融合建模标准20

1范围

本标准规定了本公司油田管道集群化泄漏建模建设标准的内容、方法及操作

规程。

2负压波法建模标准

2.1技术原理

当管道发生泄漏时，由于流体迅速流失，在泄漏点处的压力迅速下降，产生

负压波，负压波以声波的速度向管道两端传播（不同介质中出传播速度不一致，

再原油中的传播速度大约在1000m/s）。通过在管道两端安装压力变送器，可以

监测到负压波引起的压力下降，利用负压波到达管道两端的时间差即可实现泄漏

点的定位（由于时间精度无法保证本次不考虑定位）。泄漏点位置X为：

+

=

2

式中:c为负压波在管道中的传播速度m/s;

Δt为上游压力变送器接收到负压波的时刻t1与下游压力变送器接收到负

压波的时刻t2的差值；

L为所监测管道的长度，m。

2.2适用范围

适用于满管运行的管道；半管流管道以及含气量较高的管道由于液体不满，

1

负压波无法传递，压力监测波动较大，该方法不适用。并且再实际工况中，增压

站接转战复杂的输油环境，负压波常被淹没，适用范围较小。

2.3算法说明

2.3.1常规负压波算法

对于负压波的监测，通常设定一个监测阈值，固定时间内的压降超过阈值后，

即认为管道发生泄漏。当管道泄漏小或缓慢增大时，压力下降不明显，容易产生

漏报警，如果减小阈值，则又会引起过多的误报警。在相同时长的观测时间段内，

缓慢泄漏和快速泄漏均存在一个压力持续下降的过程，主要区别是快速泄漏存在

一个明显的压力下降拐点，而缓慢泄漏只有一个压力持续下降的趋势。采用瞬态

微分法、小波分析和降噪等算法可以解决快速泄漏的管道泄漏压力信号拐点识别，

但对于管道缓慢泄漏的监测效果较差。

2.3.2改进后负压波算法

为实现管道缓慢泄漏的监测，将压力由平稳状态向持续下降转变的过程作为

管道缓慢泄漏的监测依据，通过监测压力状态的变化监测泄漏。实际应用中，取

监测管段上、下游压力数据进行处理，具体步骤如下：

（1）取3min的压力数据，对该数据归一化得到时间序列s(t)，将s(t)等

间隔分成21段，得到s，(t)，其中i=0,1,2,…,20。

（2）计算每段数据的最大值ai最小值bi及均值mi，其中i=0,1,2,…,20。

（3）将前一段数据的最大值与后一段数据的最小值相减得到di=ai-bi+1

其中i=0,1,2,…,19。

（4）求出di的最大值的索引k，如果管道出现泄漏，压力会持续下降，di

存在极大值，为了便于计算压力下降的拐点用于定位，须保证压力下降点位于该

2

段数据的中间位置附近，因此令9≤k≤11并且mi＜k＞mi＞k时，认为管道压力

异常。

（5）当上、下游压力数据均存在下降趋势即发生异常时，认为存在管道泄

漏。

利用上述方法对每3min上、下游压力数据进行分析，k=11和k=9均满足9

≤k≤11和mi＜k＞mi＞k的条件，满足上、下游压力数据均存在下降趋势的条

件，可以判断管道发生泄漏。