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一、背景分析

    輸油管道運(yùn)輸作為目前主要運(yùn)輸方式之一，直接關(guān)系著國計(jì)民生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)近10年公開報(bào)道的輸油輸氣管道安全事故，外部風(fēng)險(xiǎn)因素是引起管道事故的主要原因，其中人為影響（偷盜油氣）引起的事故占10％。打孔盜油問題給管道油氣企業(yè)帶來的風(fēng)險(xiǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

    在輸油管道的管理方面做得是否好，牽涉到企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營狀態(tài)，同時(shí)也嚴(yán)重威脅輸油管道沿線百姓財(cái)產(chǎn)安全及人身安全，所以在輸油管道生產(chǎn)運(yùn)營方面的安全問題不容小覷，必須做到高效和安全。

盜油分子實(shí)施盜油過程中往往時(shí)間倉促，焊接質(zhì)量低下，很容易發(fā)生油氣泄漏事故，不僅存在巨大的安全隱患，還會對周圍的環(huán)境和生態(tài)造成破壞?？芍苯訉?dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失。

    打孔盜油事件可導(dǎo)致管道運(yùn)營公司面臨巨大社會輿論壓力，產(chǎn)生惡劣社會影響。

    研究者對目前國內(nèi)已有的打孔盜油氣監(jiān)檢測技術(shù)的技術(shù)原理及在生產(chǎn)時(shí)間中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了綜述，并對視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無人機(jī)巡護(hù)以及基于管道電位分析識別焊接類打孔盜油等技術(shù)應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

二、打孔盜油氣類型

國內(nèi)常見的打孔盜油氣作業(yè)方式主要有焊接式、抱箍式、鋼釬式和粘接式等。

（1）焊接式

焊接式盜油閥是目前ZUI為常見的盜油方式，盜油分子在挖開的管道上面直接焊接一短管，短管帶有螺紋，通過螺紋連接安裝一個(gè)鉆孔控制閥，然后打盜油孔，盜油分子根據(jù)需要的長短，在鉆孔控制閥門上裝上一定長度的管子，管子末端再裝一個(gè)放油控制閥。此種盜油裝置安裝兩個(gè)閥門，鉆孔控制閥通常打開，盜油分子通過操作放油控制閥來盜取原油。設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：首先，設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝后很難發(fā)生泄漏，而且很容易隱藏盜油點(diǎn)。

（2）抱箍式

盜油分子一般用較大規(guī)格的扁鋼（一般寬12～300mm），做成環(huán)形管卡狀盜油裝置，扁鋼上焊接短節(jié)，短節(jié)上帶有螺紋，螺紋連接安裝上盜油閥門，利用鉛塊容易擠壓變形的特點(diǎn)作為密封，通過擰緊環(huán)形管卡狀裝置兩端的螺絲，使盜油裝置嚴(yán)密貼合在管道上，然后打孔盜油。該設(shè)備的主要特征：首先，設(shè)備的施工困難，施工工藝繁瑣，耗時(shí)長；其次，采用鉛制壓力來實(shí)現(xiàn)封堵作用，確保原油不泄漏，其危險(xiǎn)性極高，因此在采油作業(yè)中極易出現(xiàn)泄漏事故。2000年左右比較普遍，近年來逐步下降。

（3）鋼釬式

通常情況下，盜油者都會選擇一條長度更大的無縫鋼管，然后將其制成一把帶有圓錐的焊頭，外形類似于運(yùn)動中的長矛，在圓錐的一側(cè)有一個(gè)小洞，在圓筒的一端裝有一個(gè)閥門。盜油者在油管上挖了一個(gè)不能鉆的洞，再用大錘子把鉆頭鉆進(jìn)去，盜油。該設(shè)備的主要特點(diǎn)：一是安裝簡單，二是地面管線占地少，耗時(shí)少，不易被人察覺。第三：由于鉆頭自身的粗細(xì)，鉆進(jìn)管子會對管子產(chǎn)生很大的傷害。第四：由于鉆孔鉆進(jìn)管線的長度比較大，很容易在管線中形成堵塞，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的原油泄漏。第五：這些年來，該方式運(yùn)用并不多，不過它所帶來的傷害卻很大。

（4）粘接式

盜油分子把盜油閥通過墊板直接粘接在管道上，再開孔盜油。

三、打孔盜油氣檢測技術(shù)

有些輸油氣管道鋪設(shè)在偏遠(yuǎn)地區(qū)，石油企業(yè)監(jiān)管人力少，不能及時(shí)對偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行監(jiān)督管理，需要一定的自動化技術(shù)來監(jiān)控這些偏遠(yuǎn)地區(qū)，減少盜油事件的發(fā)生。石油企業(yè)可以建立一個(gè)智能化的盜油監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)有人在鉆井和盜油時(shí)，及時(shí)報(bào)警顯示，油氣企業(yè)快速定位，減少對油氣管道造成的損失。目前，國內(nèi)主要的打孔盜油監(jiān)測技術(shù)手段有以下這些方面：

（1） 管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)電學(xué)式法

該管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)是目前打孔盜油氣識別的主要檢測技術(shù)，目前國內(nèi)油氣管道正在使用的管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)主要為負(fù)壓波法、音波法和流量平衡法，以及這３種方法的復(fù)合方法。

其中負(fù)壓波法的技術(shù)原理是采集管道沿線各站場和閥室的壓力、流量等管道運(yùn)行參數(shù)，通過監(jiān)測管道泄漏所產(chǎn)生的負(fù)壓波和流量輸差進(jìn)行管道泄漏事件的識別和定位。

管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)電學(xué)式法負(fù)壓波檢漏定位原理圖

優(yōu)點(diǎn)

可實(shí)時(shí)識別定位出管道油氣泄漏時(shí)間和泄漏的大體位置，結(jié)合現(xiàn)場排查確定是否為打孔盜油。

缺點(diǎn)

對于泄漏量小很小的情況，該系統(tǒng)的預(yù)警和定位存在一定的誤差,可能漏報(bào)或者誤報(bào)。

（2） 分布式光纖管道泄漏監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

分布式光纖管道泄漏監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是近幾年發(fā)展起來的一種技術(shù)，其技術(shù)原理是利用與輸油氣管道同溝敷設(shè)的通信光纜中的光纖作為分布式振動傳感器，監(jiān)測管道伴行光纜沿線的振動聲波信號，實(shí)現(xiàn)對第三方施工或人為破壞等管道安全的威脅事件的識別和定位。

分布式光纖管道泄漏監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)工作原理

優(yōu)點(diǎn)

可實(shí)時(shí)對第三方施工或人為破壞等管道安全的威脅事件的識別和定位，能夠?qū)Υ蚩妆I油氣不法作業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)測和報(bào)警。

缺點(diǎn)

無法應(yīng)用早期建設(shè)的部分沒有光纖的管道。

（3）管道外檢測技術(shù)

常用的管道外檢測技術(shù)有皮爾遜測試法( Pearson)、多頻管中電流法(PCM)、直流電位梯度法(DCVG)、標(biāo)準(zhǔn)管地電位測試技術(shù)(P/S)、密間隔電位測試法（CIPS/CIS）。

管道外檢測技術(shù)檢測原理是，采用管道防腐層檢漏設(shè)備（PCM）檢測出管道上的外接金屬物的位置及方向，結(jié)合開挖驗(yàn)證，找出打孔盜油設(shè)施。PCM設(shè)備檢測系統(tǒng)示意圖如圖所示。

管道外檢測技術(shù)管道防腐層檢漏設(shè)備PCM檢測系統(tǒng)示意圖

優(yōu)點(diǎn)

可檢測出管道上的外接金屬物，結(jié)合開挖驗(yàn)證，能夠識別打孔盜油點(diǎn)。

缺點(diǎn)

但該方法僅僅能夠識別外接支管為金屬管道類型的打孔盜油氣設(shè)施，而對于黏結(jié)的非金屬管道無法檢出；外檢測作業(yè)一般檢測周期為3年，存在因檢測周期導(dǎo)致檢測時(shí)效性差的問題。

（4）管道內(nèi)檢測技術(shù)

管道內(nèi)檢測技術(shù)主要有漏磁檢測、超聲測厚檢測、超聲裂紋檢測、幾何線檢測、中心線檢測（ inertial measurement unit, IMU)等。管道內(nèi)檢測技術(shù)識別原理是通過管道內(nèi)檢測器檢測安裝盜油閥門時(shí)在管壁上形成的孔洞或者外接支管情況來識別盜油閥門。管道內(nèi)檢測器裝置結(jié)構(gòu)如圖所示。

管道內(nèi)檢測器裝置結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)

可識別理已經(jīng)存在的打孔盜油閥門或者支管等設(shè)隔。

缺點(diǎn)

識別時(shí)效性較差，一些管道由于輸量或者管道內(nèi)部環(huán)境因素，導(dǎo)致不能開展內(nèi)檢測。

（5）管道噪聲檢測儀技術(shù)

該技術(shù)是采用增敏結(jié)構(gòu)的超高靈敏度壓電式傳感技術(shù)原理制造而成的專用于長輸管道打孔盜油檢測技術(shù)，輸油管道泄漏(泄露)噪聲(噪音)監(jiān)測的儀器。

優(yōu)點(diǎn)

吸附式，方便安裝，可快速識別鉆孔振動信號并確認(rèn)鉆孔位置。

缺點(diǎn)

管道噪聲檢測儀放置位置明顯易于被發(fā)現(xiàn)。

四、技術(shù)展望

隨著智慧管網(wǎng)、智能管道的建設(shè)，長輸管道打孔盜油氣監(jiān)檢測技術(shù)出現(xiàn)了新的研究方向。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1） 視頻監(jiān)控識別系統(tǒng)

基于對管道上方第三方活動破壞的監(jiān)測報(bào)警，目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)在管道上進(jìn)行了安裝應(yīng)用，尤其是在管道高后果區(qū)，并呈現(xiàn)逐漸增多的態(tài)勢。

功能

目前人工智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)對管道狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測的同時(shí)，可同步識別出監(jiān)測范圍內(nèi)的管道的第三方破壞事件，包括對打孔盜油不法作業(yè)的實(shí)時(shí)識別和報(bào)警。

局限性

受限于視頻監(jiān)控設(shè)施的監(jiān)控范圍以及識別報(bào)警算法的精度，視頻監(jiān)控系統(tǒng)識別打孔盜油不法行為報(bào)警準(zhǔn)確率還有待進(jìn)一步提升。

（2） 無人機(jī)巡護(hù)

應(yīng)用范圍

對于一些處于地形復(fù)雜的無人區(qū)、原始森林、山川等地域的管道安全管理，可使用無人機(jī)進(jìn)行巡護(hù)。

局限性

由于無人機(jī)自身的續(xù)航里程以及識別分析算法的不成熟，無人機(jī)巡護(hù)識別打孔盜油行為技術(shù)需進(jìn)一步研發(fā)。

（3） 基于管道電位分析識別技術(shù)

將輸油氣管道分為多個(gè)監(jiān)測段；監(jiān)測每個(gè)監(jiān)測段上的管地電位偏移量，電位偏移量包括正向偏移量和負(fù)向偏移量；若監(jiān)測段同時(shí)具有正向偏移量和負(fù)向偏移量，并根據(jù)監(jiān)測的管地電位偏移情況的特征，將對應(yīng)的監(jiān)測段確定為疑似打孔盜油氣段；對所有疑似打孔盜油氣段進(jìn)行排查，以確定出實(shí)際打孔盜油氣段。

現(xiàn)場應(yīng)用表明該技術(shù)可及時(shí)識別和報(bào)警出焊接類打孔盜油氣作業(yè)，保障管道安全高效運(yùn)行。

    總之，打孔盜油行為給油氣企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也增加了額外的工作量，打孔盜油行為如果不及時(shí)制止，就會導(dǎo)致油氣泄漏等重大事故，而事故的后果很難彌補(bǔ)，所以要從源頭入手，把盜油行為放在搖籃里。