一、技術來源：

　　大慶油田工程有限公司自主研發。

　　二、基本原理

　　在凍土區輸油管道應力與溫度場長期監測技術中，針對多年凍土區的環境特點，提前進行風險監測預警，以便及時作出準確判斷，對多年凍土區管道的安全運行具有重要意義。監測技術分為多年凍土區輸油管道周邊溫度場監測和管道應力監測兩部分，溫度場監測是為了能夠掌握輸油管道周邊凍土融化圈變化情況，進而判研管道受到的影響，以便及時采取對應措施。在應力監測中，采用振弦、光柵光纖技術，對多年凍土區管道受凍土融沉等影響帶來的應力變化情況進行監測，并對數據上傳，進行分析整理，實現對管道的定量風險評價和風險控制，對提升管道完整性管理水平具有重要的現實意義。

　　三、工藝過程

圖1 基于風險的管道應變監測技術架構

　　凍土區管道應變監測是對管道實施定量風險評價和風險控制的過程。其重點是針對凍土作用引起的管道應力失效的風險評估和管理，主要通過應變監測和強度校核來實現。中俄原油二線管道監測中分別采用光纖光柵應變監測、截面振弦應變監測以及截面振弦應變監測+斷面溫度場監測來實現。

　　管道周圍溫度場測溫系統在低溫和惡劣環境下，要求具備精度高、功耗低、長期穩定性好、高低溫適應性強、自動化程度高、數據存儲和發送安全可靠等特點，并能夠同時測量6路168支數字溫度傳感器的傳感信號。多年凍土區管道周圍溫度場監測系統采用綜合現場總線集成、計算機、通信、網絡控制等技術手段，開了發適用于多年凍土區管道周圍溫度場監測的分布式、多傳感器、智能采集測溫系統。

　　管道凍土災害監測預警信息系統是基于BS架構的管理平臺，系統由數據采集子系統、數據傳輸子系統、數據處理子系統、分析預警子系統、綜合管理子系統、信息發布子系統等七個功能模塊組成，實現數據釆集與預處理、數據的分析計算、風險評價與預警功能。

　　圖2管道凍土災害監測預警信息系統功能圖

　　四、技術特點

　　1)明確了多年凍土區管道周邊溫度場監控設備、振弦、光柵光纖應力監測設備的選用、安裝、技術性能指標等要求。

　　2)建成了我國首個管道凍土災害監測預警信息系統，通過分析監測所獲取的動態數據和基礎信息數據，建立管道位移監測預警系統，能夠及時、方便地掌握應變、位移等相關的關鍵數據和發展趨勢;

　　五、技術水平

　　1)國內首創“基于風險的凍土區管道應變監測技術”

　　汲取國外先進技術手段，在科學研究和實踐應用的基礎上，形成完整的基于風險的凍土區管道應變監測技術。達到了國內領先、國際先進水平。用新的模式對管道應變測量技術和管道應變監測分析與評價技術進行了方法的更新。

　　2)建立管道周圍溫度場監測系統

　　針對大興安嶺多年凍土現狀及其對氣候變化和漠大線、中俄二線管道工程相疊加作用下的響應，進行管道周圍土壤地溫監測的研究，創新性采用一線總線方式進行多點測溫的關鍵技術，開發適用于多年凍土區的管道周圍溫度場監測測溫系統。

　　3)建成了我國首個管道凍土災害監測預警信息系統

　　首次實現了我國凍土地段管道應力、土壤溫度變化的信息采集、傳輸、管理、分析、預報預警、發布的一體化，全面提升了我國凍土區管道風險監測預警技術水平。

　　六、能源消耗

　　本技術在有RTU閥室依托的管段，光纖光柵傳感技術利用閥室用電，僅用于數據傳輸，能耗較小。其他地區采用太陽能供電。

　　七、節能減排

　　本技術在工程中應用后，可有效地反應管道的受力狀態，適當減少內檢測次數。

　　八、技術應用條件

　　該技術適用于油氣儲運工程多年凍土區的長輸油氣管道建設,也可用于其他地質災害治理指導和評價的設計和實施。

　　九、應用實例

　　該技術在2010年漠大線建設中，設立了12套溫度場及應力監測系統。在2017年中俄二線建設中，共設立了40套溫度場及應力應變監測系統。目前監測系統運行正常，數據實時采集后，通過數據預警系統進行分析、預報、發布，該系統不僅用于監控地質災害條件下管道的安全狀態，為管道完整性管理的風險評價系統提供科學、有效的支持，還可以直接用于指導和評價災害治理的設計和實施，成為漠大線及中俄二線進行風險治理決策的輔助工具。

　　十、經濟效益

　　應用此項技術，提高了管道的完整性管理和失效控制水平，為管道科學管理和資源的合理調配提供了有力支撐;對于降低管道運行成本、提高管道輸送效能作用明顯，具有良好的經濟效益。

　　(來源：中國石油和化工勘察設計協會)