Page 82 - 无损检测2022年第十二期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202212010

基于柔性阵列压电传感的页岩气管道壁厚监测

王 珅 , 王仕强 , 伍剑波 , 罗 阳 , 何 莎 , 牛子奕 , 潘小凤 , 颜 荣 1
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( 1. 四川大学 机械工程学院, 成都 610065 ;

2. 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 安全环保质量监督检测研究院,广汉 618300 )

摘 要:页岩气管道结构复杂, 存在曲面、 弯头、 三通、 四通等结构, 而且冲蚀与腐蚀造成的壁

厚变化区域较大且规律不均匀, 导致常规单点超声监测方法难以实现页岩气管道壁厚全覆盖有效
监测, 带来壁厚变化危险点漏检的风险。为此, 针对页岩气管道大面积、 高精度、 高温( 100 ℃ ) 壁厚

在线监测难点, 提出了基于柔性阵列压电传感的页岩气管道壁厚监测方法, 初步设计制作了耐高温
多通道柔性阵列压电传感系统, 并进行高温、 振动、 精度和长期监测试验。试验结果表明, 该监测方
法具有较高的精度和稳定性, 可实现页岩气管道壁厚长期大面积监测, 为页岩气管道的安全运行与
维护提供了一定参考。

关键词:页岩气管道; 压电超声; 柔性阵列传感器; 干耦合; 在线监测

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 12-0048-06

Wallthicknessmonitorin g ofshale g as p i p elinebasedonflexiblearra yp iezoelectricsensor

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,
WANGShen , WANGShi q ian g 2 , WUJianbo , LUOYan g 1 , HESha , NIUZi y i , PANXiaofen g YANRon g 1

( 1.SchoolofMechanicalEn g ineerin g , SichuanUniversit y , Chen g du610065 , China ;

2.Safet yEnvironmentQualit ySurveillanceandIns p ectionResearchInstituteof

CNPCChuan q in gDrillin g & Ex p lorationCo. , Ltd. , Guan g han618300 , China )

Abstract : Thestructureofshaleg asp i p elinesiscom p lex , withsurfacestructuressuchascurvedsurfaces ,

elbows , tees , crosses , etc. , andthewallthicknessvariationareacausedb yerosionandcorrosionislar g eand

irre g ular.Thismakesitdifficultforconventionalsin g le- p ointultrasonicmonitorin gmethodstoachievefull-covera g e

monitorin gofshaleg asp i p elinewallthickness , whichma yresultinundetecteddan g erousp ointsofwallthickness

chan g e.Therefore , aimin g atthedifficultiesinonlinemonitorin g oflar g e-area , hi g h- p recisionandhi g h-tem p erature

( 100 ℃ ) wallthicknessofshaleg as p i p elines , a wallthickness monitorin g method based onflexiblearra y

p iezoelectricsensorwasp ro p osed.A hi g htem p eratureresistantmulti-channelflexiblearra yp iezoelectricsensin g

s y stem wasdesi g nedandfabricated , andhi g htem p erature , vibration , p recisionandlon g -term monitorin gtests

werecarriedout.Thetestresultsshowthatthenew monitorin g methodhashi g haccurac yandstabilit y , andcan

realizelon g -termlar g e-areamonitorin gofthewallthicknessofshaleg asp i p elines , whichp rovidesconferencefor

thesafeo p erationandmaintenanceofshaleg asp i p elines.

Ke ywords : shaleg asp i p eline ; p iezoelectricultrasonic ; flexiblearra y sensor ; dr y cou p lin g ; onlinemonitorin g
页岩气是一种重要的清洁能源, 在页岩气开采 和运输过程中, 页岩气管道长期受内部介质腐蚀和
冲蚀的作用, 会出现管道壁厚减薄, 如不及时处理会
收稿日期: 2022-06-17 发生刺漏穿孔现象 [ 1 ] , 进而导致页岩气泄漏, 严重影

基金项目: 四川省科技计划项目资助 ( 2022YFS0524 )
响页岩气开发和生产的正常进行。因此, 为保证页

作者简介: 王 珅( 1997- ),男, 硕士研究生,主要研究方向为

岩气的安全开采, 需要对管道质量状况进行监测。
无损检测仪器与系统
目前, 页岩气管道壁厚监测的主要方式是定期
通信作者: 伍剑波( 1986- ), 男, 副教授, 博士生导师, 主要从事
进行人工超声检测, 该方式具有劳动强度大、 检测效
结构健康监测技术研究与系统开发工作, wu j ianbo@scu.edu.cn
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2022 年 第 44 卷 第 12 期
无损检测