一、技术来源：
大庆油田工程有限公司自主研发。
二、基本原理
在冻土区输油管道应力与温度场长期监测技术中，针对多年冻土区的环境特点，提前进行风险监测预警，以便及时作出准确判断，对多年冻土区管道的安全运行具有重要意义。监测技术分为多年冻土区输油管道周边温度场监测和管道应力监测两部分，温度场监测是为了能够掌握输油管道周边冻土融化圈变化情况，进而判研管道受到的影响，以便及时采取对应措施。在应力监测中，采用振弦、光栅光纤技术，对多年冻土区管道受冻土融沉等影响带来的应力变化情况进行监测，并对数据上传，进行分析整理，实现对管道的定量风险评价和风险控制，对提升管道完整性管理水平具有重要的现实意义。
三、工艺过程
图1 基于风险的管道应变监测技术架构
冻土区管道应变监测是对管道实施定量风险评价和风险控制的过程。其重点是针对冻土作用引起的管道应力失效的风险评估和管理，主要通过应变监测和强度校核来实现。中俄原油二线管道监测中分别采用光纤光栅应变监测、截面振弦应变监测以及截面振弦应变监测+断面温度场监测来实现。
管道周围温度场测温系统在低温和恶劣环境下，要求具备精度高、功耗低、长期稳定性好、高低温适应性强、自动化程度高、数据存储和发送安全可靠等特点，并能够同时测量6路168支数字温度传感器的传感信号。多年冻土区管道周围温度场监测系统采用综合现场总线集成、计算机、通信、网络控制等技术手段，开了发适用于多年冻土区管道周围温度场监测的分布式、多传感器、智能采集测温系统。
管道冻土灾害监测预警信息系统是基于BS架构的管理平台，系统由数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统、分析预警子系统、综合管理子系统、信息发布子系统等七个功能模块组成，实现数据釆集与预处理、数据的分析计算、风险评价与预警功能。
图2管道冻土灾害监测预警信息系统功能图
四、技术特点
1)明确了多年冻土区管道周边温度场监控设备、振弦、光栅光纤应力监测设备的选用、安装、技术性能指标等要求。
2)建成了我国首个管道冻土灾害监测预警信息系统，通过分析监测所获取的动态数据和基础信息数据，建立管道位移监测预警系统，能够及时、方便地掌握应变、位移等相关的关键数据和发展趋势;
五、技术水平
1)国内首创“基于风险的冻土区管道应变监测技术”
汲取国外先进技术手段，在科学研究和实践应用的基础上，形成完整的基于风险的冻土区管道应变监测技术。达到了国内领先、国际先进水平。用新的模式对管道应变测量技术和管道应变监测分析与评价技术进行了方法的更新。
2)建立管道周围温度场监测系统
针对大兴安岭多年冻土现状及其对气候变化和漠大线、中俄二线管道工程相叠加作用下的响应，进行管道周围土壤地温监测的研究，创新性采用一线总线方式进行多点测温的关键技术，开发适用于多年冻土区的管道周围温度场监测测温系统。
3)建成了我国首个管道冻土灾害监测预警信息系统
首次实现了我国冻土地段管道应力、土壤温度变化的信息采集、传输、管理、分析、预报预警、发布的一体化，全面提升了我国冻土区管道风险监测预警技术水平。
六、能源消耗
本技术在有RTU阀室依托的管段，光纤光栅传感技术利用阀室用电，仅用于数据传输，能耗较小。其他地区采用太阳能供电。
七、节能减排
本技术在工程中应用后，可有效地反应管道的受力状态，适当减少内检测次数。
八、技术应用条件
该技术适用于油气储运工程多年冻土区的长输油气管道建设,也可用于其他地质灾害治理指导和评价的设计和实施。
九、应用实例
该技术在2010年漠大线建设中，设立了12套温度场及应力监测系统。在2017年中俄二线建设中，共设立了40套温度场及应力应变监测系统。目前监测系统运行正常，数据实时采集后，通过数据预警系统进行分析、预报、发布，该系统不仅用于监控地质灾害条件下管道的安全状态，为管道完整性管理的风险评价系统提供科学、有效的支持，还可以直接用于指导和评价灾害治理的设计和实施，成为漠大线及中俄二线进行风险治理决策的辅助工具。
十、经济效益
应用此项技术，提高了管道的完整性管理和失效控制水平，为管道科学管理和资源的合理调配提供了有力支撑;对于降低管道运行成本、提高管道输送效能作用明显，具有良好的经济效益。
(来源：中国石油和化工勘察设计协会) |
