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油气管道伴行光缆运维管理问题及对策

摘要:油气管道伴行光缆的运维管理问题，一直是各基层单位极为关注的一个话题，各单位负责人都被下定了死指标以督促安全管理执行到位。本文结合董东线现场的一些实践经验，对光缆运维中存在的问题及影响因素进行了分析。结合山东省公司管道光缆维护的若干经验教训，分析近年来光缆中断的主要原因，重点对光缆维护提出相应的管理和技术措施建议

关键词：管道光缆；光纤震动探测技术；光缆运维；安全管理

随着我国城市化和油气管道建设步伐的不断加速，管道建设和操作所处的外部环境变得越来越复杂，油气管道隐患给社会公共安全带来了巨大的考验。近几年，管道运营所面临的风险因素较多，尤其是在涉及第三方进行占压施工的情况下，这些风险不时出现，对国家的能源安全和稳定供应构成了多重不安全威胁。

智能管道建设的关键在于通过增强对管道风险的感知，确保管道的安全、高效和稳定运作。为了传递管道的生产信息，沿着管道的同沟铺设了通信光缆，从而构建了专门的网络。作为管道工程的重要配套设施，长输光缆不仅为油气管道的日常运营、巡查紧急维修和生活后勤提供了多样化的通信服务，同时，也为管道信息化、数字化的发展奠定了坚实的物质基础。遵照集团公司数字化转型流程架构统一要求，采用光纤预警示系统探索管道巡线创新模式，可实现全域告警统筹管理，风险信息可视可管可控，协助作业区精准识别入侵事件，快速进行现场溯源和排查，及时阻止打孔盗油、施工破坏等高危行为。

基于振动的光纤预警系统已经在董东等管道实现工业应用，利用光纤震动探测技术对全线进行光缆位置排查，可找到光缆位置，误差不超过0.5m，可精确找到盘缆位置，成功地应对了与管道周边第三方施工有关的安全隐患，并基于这些问题制定了SY/T6827—2020《油气管道安全预警系统技术规范》这一行业标准。

1光纤振动传感概述

光纤传感技术是一种利用光波作为载体和光纤作为介质来“感知”和“传递”外部测量信号的传感方法，被广泛应用于油气爆炸、管道泄漏、非法入侵、施工破坏等场景，具有如下特点：

（1）光纤传感的功能与人体的“感觉神经”功能类似。

（2）不同的光纤传感产品类似于不同的“感觉接收器”。

（3）具有实时、多点报警、精确定位、易部署的特点。

分布式光纤传感具有传感元件只有光纤、灵敏度高、抗电磁干扰和测量范围大的主要特点。分布式光纤传感的主要分类为：

（1）分布式振动传感：探测振动/声音并进行声纹识别，用于监测外物入侵、结构振动的健康监测等。

（2）分布式温度传感：监测温度动态分布与变化，用于温度控制与火灾预防等。

（3）分布式应力传感：监测应力变形动态分布与变化，用于土木工程的健康检查和地质危害的预防等。

光纤即传感器，基于光在光纤中传播时其强度、频率、相位、偏振态等光参数受光纤状态及光纤周边环境影响而导致变化的机制，利用光时域反射（OTDR）等尖端技术，可以对光纤周边的物理特性进行准确的测定、分析、观测和定位。

布里渊散射入射光瑞利散射~10-11GHz

布里渊散射

入射光

瑞利散射

~10-11GHz

频率

强度

拉曼散射

~13THz

图1光在光纤中传输时的光散射谱示意图

检测光纤的断点主要是针对光在光纤内传播过程中后向散射光的变化模式进行的。由于光纤材料存在的不均匀性等多种因素，激光器释放的光线在光纤内部的传播可能会受到一定程度的干扰。在光子与纤芯晶格发生碰撞的情况下，会触发多种散射现象，如图1所示。其中瑞利散射对光强度具有较大贡献，而拉曼光谱和布里渊散射对光分布特征较为敏感，可用于监测长距离光纤通信系统的损耗状态及故障位置。当光纤链路出现断点时，这些断点位置上的光会触发菲涅尔反射效应。利用此现象可判断出激光源和接收器之间距离是否正确，并能确定出该位置附近的光缆状态以及可能存在的隐患，从而及时采取应急措施避免事故扩大或造成更大危害。光时域反射仪具备探测相关信号的能力,实现对故障点的定位与检测。

2光缆运维的主要问题

虽然长距离传输光缆给人们带来了诸多便利，但是从近几年的事故统计来看存在着较大的问题。当前，光缆保养所面对的核心难题包括：

（1）材料：部分伴随线路的光缆并没有金属测试芯或加强芯，因此缺少针对光缆的路由测试方法；

（2）敷设：部分光缆的埋设深度和与管道的间距都不能满足设计标准，因此非常容易被挖断；

（3）衰减：当光缆出现过多的断点或断裂，或者接头盒出现水浸导致接头损耗超过标准值，间接导致无法准确测试光缆位置；

（4）监测：新铺设的电缆因缺少监视标记或监视标记相距太远而不能精确定位；

（5）标识：电缆识别密度不够或埋置地点错误，则不能精确识别出电缆的确切定位；

（6）其他：由于专项验收所需的资料并不完备，对于光缆方向存在不明确之处，因此需要大量使用手工挖掘方法来寻找合适的光