Page 111 - 无损检测2025年第四期
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陈书翔，等：
某储气库压缩机管线的服役应力监测数据分析
储气库安全运行。 （2）调峰、采注转换、多机组切换等工艺模式下
目前储气库应力研究多关注于地下储层应力敏 的压缩机和管线振动、应力特征需要尽快摸清，振动
感性，对管线应力的研究较少。特别是沉降、振动协 特征与应力波动复合作用需要进一步研究。
同作用对管线应力分布的影响仍不明确，获取现场 因此，需要开展长时间连续应力监测的试验研究。
实际应力数据的变化规律对于安全评估具有重要意
2 储气库管线在线应力监测系统
义 [1-3] 。近年油气储运设施多在特定工艺窗口、时间
段对重点关注位置进行应力检测，对承载动载管线 2.1 应力监测系统
的长期应力变化跟踪不及时、不连续 [4-8] 。 采用的分布式在线应力监测系统具有轻便小
某含硫气藏型储气库，地面注采集输工艺采用 巧、通讯可靠、传输距离远，测试精度高、噪声低、漂
“注采井口双向计量，水平井两级降压，直井高压集 移小，环境适应性强、可维护性高等特点，适用于工
气，开工注醇，加热节流，三甘醇脱水 ” 的主体工艺 程测试领域的长期在线监测，可用于油气管线、桥梁
技术；管线易腐蚀，进口压力低于设计值，部分管线 建筑、轨道交通等的状态监测，满足恶劣环境下应
会发生局部剧烈振动现象。 变、应力、位移、振动等物理量的监测。
文章基于应变法的动态应力监测方法，设计、建 应力在线监测系统由前端传感器、采集器、控制
立了一套储气库管线在线应力监测系统，基于该含 器和计算机构成，每个采集器支持4路信号输入，各
硫气藏型储气库场站管线应力、振动检测的大量前 个采集器之间、采集器与控制器均采用RS485总线
期数据，选取重点位置，开展应力长期监测，对压缩 通讯，每台控制器支持4路总线信号输入，每一路总
机切换、地层波动等多种条件下的应力变化进行监 线最多支持8个采集器 （满通道128通道），采集器最
测、分析，促进实现数字化管理。文章研究结果为压 大 同步采样频率为100 Hz，支持控制器之间同步扩
缩机维护、储气库安全运行提供了技术支撑，为油气 展。数据通过数采设备和通讯模块发送至主机。监
管线运行、评估提供了一种有效的辅助方法。 测软件部署在主机，实现对采集数据的分析、存储、
展示。传感器安装在指定点位，信号线连接数采模
1 某储气库工作特点
块，数采模块内置通信模块接入站内局域网，数据通
某储气库是我国低渗、含硫气藏型储气库，采出 过光缆发送至监测软件，实现对数据的在线采集，以
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气含H 2 S、CO 2 等酸性气体，该库储气约3. 7×10 m ， 及分析、存储、展示。
调峰期每天可最大供气4×10 m ，具备季节调峰和 2.2 现场安装、传感器及防爆设计
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应急储备双重功能。根据规范SY/T 0599《天然气 为满足此项目的多点应力检测要求，开发了一
地面设施抗硫化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金 致性高的金属应变计，每个传感器进行了延长接
属材料要求》的规定，计算H 2 S分压，确定管线输送 线的校准试验；对部分高温测点，进行了温度补偿
原料天然气属于SSC3级，管线材料选取L360钢级 校准试验。对多种黏合剂进行了优选试验，优选满
S类(高质量等级)，其弹性模量为260 GPa，泊松比 足大气暴露、风沙打击、高温管线、长时连续耦合
为0. 3，屈服强度约为530 MPa。考虑到管线输送原 要求的优质稳态黏合剂，保障传感器的高质量信号
料气和储气库管线要求、设计使用年限，此储气库的 状态。开发了多通道及通道编组技术，远程应力监
管线钢采用QS等级 （对原材料进行正火＋回火热处 测系统可并行进行多个点位的应力在线测量，也可
理），采气系统全部采用抗硫材料管材，确保储气库 进行任意点位信号的编组、切换。系统可进行两种
安全平稳运行。 跟踪测量，一种是连续测量，即在监测过程中连续
目前，此储气库工作特征表现为：进口压力值低 监控管体动态应力变化；另外一种为间隔测量，即
于设计值、3台压缩机组振动状态有差异、除油器局 在固定时间段内，对指定观察点的应力进行静态测
部管线振动较大、廊架管线短时振动大。其运营状 量，跟踪水压试验对管体残余应力的释放效果。
态有以下需求。 所有电源线、数据线采用金属套管防护，埋入
（1）注采井场内管道和双向输气管道均属注采 地下；主机箱为防爆配电柜，设防水外壳，防护等级
同管，管道在强注强采的同时将长期承受交变应力， 为IP65，机壳、信号、电源均接地处理。爆炸危险区
需要开展抗硫管材在交变应力影响下的状态监测。 域内安装的电动仪表、电动执行机构等电气设备均
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2025 年 第 47 卷 第 4 期
无损检测
