Классификация методов контроля утечек нефти

Контроль дефектов и утечек на магистральных нефтепроводах

Классификация методов контроля утечек нефти

Появление утечки сопровождается целым рядом изменений физико-технического состояния трубопровода и пространства вблизи места их появления. Возникает характерный акустический шум, изменяются давление и скорость потока перекачиваемого продукта, потребляемая мощность перекачивающих агрегатов. Ощущается загазованность над поверхностью линий. Изменяются температура, магнитное поле и электропроводность грунта в зоне выхода продукта из трубопровода и др. В этой связи, используя различные принципы регистрации изменений тех или иных параметров, сопутствующих утечкам, разрабатывают большое число систем эксплуатационного контроля технического состояния трубопроводов (см. табл. 7.1). Дефекты, которые можно выявлять с помощью методов диагностирования, указаны в табл. 7.2.

К настоящему времени опубликовано достаточно много различного рода работ, в которых описаны методы, способы и средства контроля и поиска места утечек и дефектов. Можно отметить исследования Зверевой Т.В., Шумайлова А.С., Гумерова А.Г., Джарджиманова А.С., Максимова И.Л., Черняева К.В., Валевича М.И., Парамонова В.Д., Сарнова Н.И., Молдаванова Н.Г., Васина Е.С., Галюка В.Х., Яковлева Е.И., Зайцева Л.А., Галеева В.Б., Тугунова П.И., Новоселова В.Ф., Коршака А.А., Новоселова В.В., Щербаковой Р.П., Вязунова Е.М., Дымщица Л.А. и др.

В данной главе приведем только краткое описание и некоторые характеристики систем контроля, часто используемых в мировой практике и, возможно, представляющим интерес отечественным специалистам. За более подробной информацией рекомендуем обратиться к работам и публикациям отмеченных выше ученых и специалистов.

Общие требования к системам обнаружения утечек и дефектов можно сформулировать следующим образом: максимальная точность обнаружения малых повреждений; оперативность обнаружения крупных утечек; непрерывность контроля во всем диапазоне режимов работы трубопровода; окупаемость затрат на стадиях создания и эксплуатации системы контроля; обеспечение возможности локализации места аварии; прогнозирования состояния трубопровода и последствий аварий. На практике именно эти параметры имеют превалирующее значение. В зарубежной литературе учитываются и такие показатели, как возможность внесения технологических изменений в рабочие схемы, доступность на рынке, частота выдачи ложных сигналов, объем технического обслуживания и стоимость.

Таблица 7.2

Дефекты, обнаруживаемые различными методами дефектоскопии ( Зверева Т.В.)

Известны различные приемы и средства диагностики и обнаружения утечек, к которым, в частности, относятся внешний (визуальный или инструментальный) и внутренний инструментальный контроль состояния трубопровода, сравнение параметров работы трубопровода (линейного баланса, давления, расхода и др.). В последнее десятилетие быстро развиваются новые направления неразрушающего контроля напряженно-деформационного состояния трубопроводов, основанные на голографическом методе и явлении акустической эмиссии. Они позволяют определять повреждения стенки трубопровода, выявлять дефекты поверхности и структуры металла.

Современные диагностические устройства (внутреннего контроля за состоянием трубопроводов) можно подразделить на средства, приводящиеся в движение транспортируемой нефтью и самодвижущие, или буксируемые аппараты. Использование систем первой группы не требует остановки перекачки и дополнительных источников энергии. Скорость выявления дефектов этими системами соответствует скорости потока перекачиваемой по трубопроводу среды. Системы второй группы выгодны при контролировании коротких трубопроводов. Они имеют собственные источники энергии или получают ее по кабелю. При их применении получаемая информация не накапливается в аппарате, а передается сразу по кабелю. Скорость дефектоскопии таких аппаратов обычно меньше, чем у аппаратов первой группы, но в случае сомнительных результатов они могут сразу же производить повторные измерения.

Методы и средства контроля следует подбирать, соотнося их с конструктивными особенностями трубопроводов. Особое внимание должно уделяться совершенствованию и разработке новых методов постоянного мониторинга трубопроводов.

В табл. 7.1 в качестве примера приведены результаты анализа систем контроля утечек в трубопроводах. сравнение эффективности средств обнаружения утечек осуществлено методом Дельфы по величине ранжированных экспертных оценок, проставленных экспертами, представлявших службы эксплуатации, диспетчерские и АСУ. Особенностью примененного метода является полный отказ от личных контактов и коллективных обсуждений, обеспечение экспертов априорной информацией о задачах анкетирования, сохранение анонимности и опроса экспертов. Кроме того, анкетирование осуществлялось по опросным листам при трехтуровой процедуре до получения воспроизводимости ответов. На первой стадии формулирования вопросов экспертам было предложено выбрать 13 наиболее эффективных методов контроля утечек. На второй – определить критерии оценки и их количество. Следует заметить, что в число значимых показателей эксперты не внесли такие, как стоимость, возможность выдачи ложных сигналов и объем технического обслуживания. наиболее перспективным обеспечивающим достаточно оперативный и точный контроль нефтепроводов, по экспертной оценке оказался метод математического моделирования гидравлического состояния трубопровода. Метод обеспечивает непрерывное сравнение измеренных гидравлических параметров со значениями, смоделированными в реальном времени с помощью ЭВМ.

Среди большого числа способов и методов обнаружения утечек (см. табл. 7.3) в трубопроводах к наиболее эффективным относятся методы постоянного контроля трубопровода. Из этой группы как способ детекции утечек можно выделить современный метод математического моделирования гидравлического состояния трубопровода – непрерывное сравнение измеренных гидравлических параметров со значениями, смоделированными в реальном времени с помощью ЭВМ. В случае их расхождения утечка имеет место, а ее размер и место определяются расчетным путем.

Современное развитие техники математического моделирования гидравлических потоков в переходном режиме позволяет имитировать гидравлический режим трубопровода, прогресс в области информатики обеспечивает быстроту расчета при использовании ПЭВМ. Кроме того, имеются эффективные средства передачи данных.

Одна из возможных систем классификации, предложенная в опубликованных работах с учетом признаков контроля утечек по физическим методам и условиям их применения, представлена на рис. 7.1.

Классификация методов контроля утечек по режиму работы МТ:

· методы контроля, применяемые в статическом режиме работы трубопровода, когда перекачка остановлена, а отдельные секции его находятся под гидравлическим давлением;

· динамические.

Классификация методов контроля утечек по режиму контроля (периодичности):

· методы непрерывного контроля утечек, действующие постоянно (к ним относятся стационарные системы для обнаружения значительных утечек);

· методы периодического контроля утечек, осуществляющиеся через определенные промежутки времени (от нескольких суток до нескольких месяцев и лет). К ним относятся: зондовые, радиоактивные, гидравлические, газовые и патрульные для обнаружения мест незначительных утечек.