一、技術(shù)來源

　　自主研發(fā)。

　　二、基本原理

　　多年凍土區(qū)輸油管道的施工和運(yùn)行對其周圍和沿線凍結(jié)巖土的水熱狀態(tài)影響巨大，凍、融土的水熱狀態(tài)變化將直接影響到其物理力學(xué)特性，進(jìn)而對管道整體穩(wěn)定性、安全性和結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生威脅。提前進(jìn)行風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警，以便及時作出準(zhǔn)確判斷，對多年凍土區(qū)管道的安全運(yùn)行具有重要意義。針對多年凍土區(qū)的環(huán)境特點，監(jiān)測多年凍土區(qū)輸油管道周邊溫度場和管道應(yīng)力，能夠掌握輸油管道周邊凍土融化圈變化情況，判研管道受到的影響，以便及時采取對應(yīng)措施。采用振弦、光柵光纖技術(shù)，對多年凍土區(qū)管道受凍土融沉等影響帶來的應(yīng)力變化情況進(jìn)行監(jiān)測，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，分析整理，實現(xiàn)對管道的定量風(fēng)險評價和風(fēng)險控制。

　　三、工藝過程

　　首先建立管道周圍溫度場監(jiān)測系統(tǒng)，針對大興安嶺多年凍土現(xiàn)狀及其對氣候變化和漠大管道工程相疊加作用下的響應(yīng)，進(jìn)行管道周圍土壤地溫監(jiān)測的研究，創(chuàng)新性采用一線總線方式進(jìn)行多點測溫的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)適用于漠大管道周圍溫度場監(jiān)測的測溫系統(tǒng)。其次采用振弦、光柵光纖技術(shù)，對多年凍土區(qū)管道受凍土融沉等影響帶來的應(yīng)力變化情況進(jìn)行監(jiān)測，并上傳數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析整理，實現(xiàn)對管道的定量風(fēng)險評價和風(fēng)險控制。

　　四、技術(shù)特點

　　(1) 確定了多年凍土區(qū)管道周邊溫度場監(jiān)控設(shè)備、振弦、光柵光纖應(yīng)力監(jiān)測設(shè)備的選用、安裝、技術(shù)性能指標(biāo)等要求。

　　(2)創(chuàng)新性采用一線總線方式進(jìn)行多點測溫的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)適用于漠大管道周圍溫度場監(jiān)測的測溫系統(tǒng)。

　　(3)分析監(jiān)測所獲取的動態(tài)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，建立管道位移監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，能夠及時、方便地掌握應(yīng)變、位移等相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和發(fā)展趨勢。

　　(4)實現(xiàn)了我國凍土地段管道應(yīng)力、土壤溫度變化的信息采集、傳輸、管理、分析、預(yù)報預(yù)警、發(fā)布的一體化。

　　五、技術(shù)水平

　　國內(nèi)首創(chuàng)“基于風(fēng)險的凍土區(qū)管道應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)”。汲取國外先進(jìn)技術(shù)手段，在科學(xué)研究和實踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上，形成完整的基于風(fēng)險的凍土區(qū)管道應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)。達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。用新的模式對管道應(yīng)變測量技術(shù)和管道應(yīng)變監(jiān)測分析與評價技術(shù)進(jìn)行了方法的更新。

　　首次實現(xiàn)了我國凍土地段管道應(yīng)力、土壤溫度變化的信息采集、傳輸、管理、分析、預(yù)報預(yù)警、發(fā)布的一體化。為智慧管道建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。全面提升了我國凍土區(qū)管道風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警技術(shù)水平。

　　六、能源消耗

　　該技術(shù)在2010年漠大線建設(shè)中，設(shè)立了12套溫度場及應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。在2017年中俄二線建設(shè)中，共設(shè)立了41套溫度場及應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)。采用太陽能電池組件進(jìn)行供電，充分考慮大興安嶺地區(qū)冬季可能出現(xiàn)的-45℃左右的極端低溫，使用65AH的耐低溫聚能電池作為補(bǔ)充電源。供電要求：每臺二次表功率為 3.6W(每單元 6 臺)，總 21.6W;系統(tǒng)電壓 12VDC;每天工作 20 分鐘;電池規(guī)格 12V60AH。

　　七、節(jié)能減排情況

　　用太陽能電池組件替代專用電源(容量≥100AH)為數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)供電，采用65AH的耐低溫聚能電池作為補(bǔ)充電源，適應(yīng)在大興安嶺地區(qū)冬季可能出現(xiàn)的極端低溫，減少了人工的投入。

　　八、技術(shù)應(yīng)用條件

　　該技術(shù)適用于凍土區(qū)長輸管道的建設(shè)，可以在國內(nèi)、外凍土區(qū)埋地管道項目中使用。

　　九、應(yīng)用實例

　　該技術(shù)在漠大線和中俄二線建設(shè)中，均設(shè)立了溫度場及應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)。目前監(jiān)測系統(tǒng)仍正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)實時采集后，通過數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行分析、預(yù)報、發(fā)布，該系統(tǒng)不僅用于監(jiān)控地質(zhì)災(zāi)害條件下管道的安全狀態(tài)，為管道完整性管理的風(fēng)險評價系統(tǒng)提供科學(xué)、有效的支持，還可以直接用于指導(dǎo)和評價災(zāi)害治理的設(shè)計和實施，成為漠大線及中俄二線進(jìn)行風(fēng)險治理決策的輔助工具。

　　十、經(jīng)濟(jì)效益

　　應(yīng)用此項技術(shù)，提高了管道的完整性管理和失效控制水平，為管道科學(xué)管理和資源的合理調(diào)配提供了有力支撐;對于降低管道運(yùn)行成本、提高管道輸送效能作用明顯，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時，可有效推進(jìn)油氣管道隱患整改的信息化建設(shè)，提升我國油氣管道安全預(yù)警能力，實現(xiàn)在大數(shù)據(jù)的時代背景下我國油氣管道風(fēng)險監(jiān)控的數(shù)字化預(yù)警，對維護(hù)和保障國家能源與人民生命財產(chǎn)安全具有明顯的社會效益。