Анализ методов сопровождения и возможности применения оптоволоконной системы мониторинга трубопровода для очистного устройства

1. МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ на тему: «Анализ методов сопровождения и возможности применения оптоволоконной системы мониторинга

трубопровода для
сопровождения очистного устройства и
внутритрубных инспекционных приборов»
Выполнил: магистрант 3-ИНГТ-22ИНГТ-241М
Семенов Д.А.
Руководитель: Багдасарова Ю.А.
к.п.н., доцент
Самара 2024

2. Основные цели и задачи диссертации

Цели:
Рассмотреть,
проанализировать
и
обосновать
возможность
применения
оптоволоконной системы мониторинга трубопровода для контроля прохождения
средств
очистки
(внутритрубной
и
диагностики
при
диагностики)
проведении
магистрального
плановой
очистки
трубопровода
Задачи:
Рассмотрение видов внутритрубной очистки и диагностики
Рассмотрение различных типов СОД.
Анализ и рассмотрение существующих методов и оборудования для контроля
СОД на примере магистрального трубопровода БТС-2.
Рассмотрение
оптоволоконной
системы
мониторинга
трубопровода
и
возможность ее применения для сопровождения СОД.
Оформление технико-экономического обоснования внедрения решений.
Выполнение расчета по контролируемой остановке ПРВ2 для вытеснения нефти
с применением ИГС, определяя местоположение ПРВ2 оптоволоконной системой.
2

3. Асфальтосмолопарафиновые (АСПО) отложения в трубопроводном транспорте

Накопление АСПО приводит к снижению пропускной способности нефтепроводов, увеличению
энергозатрат в процессе эксплуатации. Отложения на внутренней поверхности труб
существенно влияют на достоверность результатов внутритрубной ультразвуковой
дефектоскопии. Для очистки трубопроводов от АСПО применяют различные методы, на
примере трубопровода БТС-2 это механический метод (использование различных по
конструкции и материалу скребков и поршней)
При интенсивном образовании АСПО
увеличивается и количество пропусков
очистных
устройств,
повышаются
расходы и снижается эффективность
рабочего процесса. При выполнении
работ по пропуску средств очистки и
диагностики
(СОД)
необходимо
выполнять
их
сопровождение,
затрачивать людские и технические
ресурсы
3

4. Виды и периодичность внутритрубной очистки и диагностики

Виды очистки и периодичность:
периодическая (плановая);
внеочередная (внеплановая);
преддиагностическая.
Периодичность очистки определяется
индивидуально для каждого нефтепровода
в зависимости от особенностей его
эксплуатации и свойств перекачиваемого
продукта, но не реже 1 раза в квартал
Периодичность ВТД:
Периодическое внутритрубное
диагностирование ВИП ДКК
следует проводить каждые
шесть лет, а ВИП ДМК —
каждые три года, начиная с
даты предыдущего
диагностирования
4

5. Основные виды средств очистки и диагностики

ПРВ2
ПРВ1
СКР15
УКО
5

6. Основные виды средств очистки и диагностики

ПРН
ДМК
ДМУ
ВИП
MFL
6

7. Существующие методы контроля местоположения СОД

7

8. Существующие методы контроля местоположения СОД

ПДС
НЧЛ.00
АКЛ
НЧЛ.01
8

9. Существующие методы контроля местоположения СОД

По результатам исследования типов
диагностических приборов, очистных устройств
и методов контроля их местоположения можно
сделать следующие выводы: для различных
типов внутритрубных снарядов необходимо
применят разные виды средств контроля
местоположения, возможность контроля зависит
от геологических и географических условий
прохождения трассы трубопровода, глубины его
залегания, наличия внешних факторов.
Дополнительно на протяженных участках ни
один из способов контроля не дает возможность
определить место положения СОД в любой
момент времени, что необходимо в случае его
застревания или разрушения
9

10. Оптоволоконная система мониторинга трубопровода (ОСМТ) БТС-2

В основе системы лежит оптоволоконный кабель-датчик, который укладывается
вдоль трассы трубопровода и фиксирует данные по двум каналам: температурному и
виброакустическому.
Оптоволокно улавливает
любые изменения в
охранной
зоне
и
передаёт информацию
для
анализа
в
логические модули. Они
отвечают за обработку
сигналов,
хранение
данных
и
передачу
информации о событиях
технологическим
и
охранным службам
10

11. Структурная схема ОСМТ

Состав ОСМТ:
волоконно-оптический датчик, уложенный вдоль трассы трубопровода, реагирующий на
виброакустические эффекты, создаваемые утечками и источниками активности;
логический модули, установленные в ПКУ, каждый из которых конструктивно выполнен в отдельном
аппаратном шкафу, где размещены 2 виброакустических блока, электронный блок, блок температурной
регистрации, источник бесперебойного питания, коммутатор и кроссовая панель;
серверные стойки, установленные в серверных эксплуатирующих подразделений;
автоматизированное рабочее место оператора ОСМТ
11

12. Индикация активности ОСМТ

Активность при работе шанцевым инструментом
12

13. Индикация активности ОСМТ

Активность при работе землеройной техники
13

14. Применение ОСМТ для контроля прохождения СОД

При запуске диагностических снарядов, очистных устройств в трубопроводе, вокруг
движущегося снаряда большой массой возникает вибрационное воздействие
трубопроводе, которое будет передаваться через стенку трубопровода в землю. В
связи с чем ОСМТ автоматически идентифицировать запуск/пропуск/прием
диагностического снаряда и обеспечить его отслеживание для исключения
идентификации вибрации, вызванной снарядом, в качестве несанкционированной
активности на трассе.
14

15. Индикация прохождения СОД

Необходима доработка ПО в части более наглядного изображения движения СОД
15

16. Сравнение методов сопровождения СОД

Применение ОСМТ для сопровождения ОУ при выполнении плановой очистки
ежегодно экономит 5 627 961,6 рублей и 1 раз в 3 года при ВТД - 5 208 019,2 рублей
16

17. Контролируемая остановка ПРВ2 для освобождения трубопровода с применением ИГС

Приложение
2. Профиль МН «БТС-2», Ду 1000 от 361 км до 391 км
при производстве работ Отключению перемычки на 373,642 км
Отключению перемычки
373км + 642м, H = 187,22 м
Задв.
V общий = 18 970 м3
361, Ду 1050
361км + 437м
H = 191,87 м
Задв.
Задв.
Задв.
4.2, Ду 1050
373км + 617м
H = 187,22 м
4.1, Ду 1050
373км + 637м
H = 187,22 м
391, Ду 1050
390км + 647м
H = 190,45 м
Вантуз В384 Дотв = 125 мм
383км + 650м
Q = 4597 м3/ч, H = 200,6 м
Вантуз 374,2вр Дотв = 150 мм
373км + 751м
Q = 4810 м3/ч, H = 187,05 м
Вр. ванту з
7 Дотв = 125 мм
361км + 700м
Q = 4810 м3/ч, H = 193,59 м
Вантуз 374вр Дотв = 150 мм
373км + 503м
Q = 4810 м3/ч, H = 186,39 м
Вантуз В384 Дотв = 200 мм
383км + 650м
Q = 8897 м3/ч, H = 205,38 м
МО
3: V = 18970 м3, t = 01:18
АБ = L1 = 22900 м,
V1 = 18970 м3
360,5
362,5
Задв.
361, Ду 1050
361км + 437м
Вр. ванту з
7 Дотв = 125 мм
361км + 700м
Q = 4810 м3/ч, H = 193,59 м
Унеча-Усть-Луга
365
367,5
370
372,5
375
НПС
4
Задв.
377,5
380
382,5
385
387,5
390
4.2, Ду 1050 Задв.
4.1, Ду 1050
373км + 617м
373км + 637м
391
Задв.
391, Ду 1050
390км Дотв
+ 647м
Вр. вантуз 11-13
= 125 мм
390км + 647м (закачка)
Вант уз 374вр Дотв = 150 мм
373км + 503м
Q = 4810 м3/ч, H = 186,39 м
Вант уз 374,2вр Дотв = 150 мм
373км + 751м
Q = 4810 м3/ч, H = 187,05 м
ПНУ
ПНУ
ПНУ
ПНУ
ПНУ
150 м
Для вытеснения нефти применяют поршень-разделитель ПРВ2, для чего необходимо выполнить
контролируемое торможение и остановку ПРВ2 в заданной точке (на небольшом расстоянии от
вантуза закачки ИГС по ходу нефти)
17

18. Контролируемая остановка ПРВ2 для освобождения трубопровода с применением ИГС

Расчет прихода ПРВ2 в заданную точку выполняется в следующей последовательности:
Угол наклона каждой трубной секции
Расчет перетока нефти через СОД при его движении по трубопроводу
Расчет скорости движения СОД в каждой секции трубы участка МТ
Расчет времени прихода СОД в заданную точку участка МТ
18

19. Контролируемая остановка ПРВ2 для освобождения трубопровода с применением ИГС

Схема контролируемой остановки очистного устройства 42-ПРВ2
Точки
сопровождения
1. Пуск 42-ПРВ2 01.09.2024 в 12:07 из камеры пуска КП СОД НПС-3.
2. Контрольная точка - точка на оси МН, при достижении которой, выполняется остановка МН в строгом порядке, согласно схемы отключения МНА.
11.09.2024
Пуск 20:51
УЗ А 327
Д ист анция
89689 м
Секция
66580
УЗ А 350
Д ист анция
112514 м
Секция 86060
Марк ер М114
354 км .знак
Д ист анция
119274 м
Секция 92080
Знак 354 км
Марк ер М116
356 км .знак
Д ист анция
121402 м
Секция 93990
Марк ер М117
357 км .знак
Д ист анция
122381 м
Секция 94860
Знак 356 км
03.09.2024
План 11:52
Контрольная
точка.
Начало остановки
МТ
План 12:10
80 м по ходу
нефт и от
Марк ера М120
Д ист анция
125510 м
Секция 97620
УЗ А 361
Д ист анция
126114 м
Секция
98174
Марк ер М119
359 км .знак
Д ист анция
124734 м
Секция 96600
Знак 359 км
Знак 357 км
Контрольная точка
Место
остановки ОУ
План 12:18
После
прохождения
УЗА 361,
пустить УЗА
391 на
закрытие
После
прохождения ОУ
УЗА 361, пустить
её на закрытие
Знак 360 км
В ант уз В361
Камер а
пуск а
1
КТ
2
3
7
6
4
80 м
22925 м
979 м
2353 м
8м
80 м
Бригада переключения
запорной армат уры
614 м
Контроль за прохождением ПРВ-2 проводится с помощью оптоволоконной
системы мониторинга трубопровода
Бригада для
переключения запорной
арматуры
Бригада контроля
места остановки
ПРВ2
19

20. Заключение

1.
Рассмотрены существующие типы очистных устройств и
внутритрубных инспекционных приборов, применяемых для проведения
плановой очистки или внутритрубной диагностики магистрального
трубопровода;
2.
Рассмотрены и проанализированы существующие методы и
оборудование для контроля СОД на примере выполнения работ по
периодической очистке магистрального трубопровода БТС-2;
3.
На примере трубопровода БТС-2 нами рассмотрено устройство,
принципиальная схема и возможности по контролю активности
оптоволоконной системы мониторинга трубопровода;
4.
Выполнен оценочный расчет экономии денежных средств при
применении ОСМТ для сопровождения очистных устройств при плановой
очистке и при внутритрубной диагностике с пропуском ВИП;
5. Проведены практические работы по пропуску ОУ для оценки
способности оптоволоконной системы отслеживать местоположение
очистных устройств и контролируемое торможение ПРВ2 для вытеснения
нефти с применением ИГС.
Оптоволоконной система мониторинга трубопровода уже готова к
применению, но желательна доработка отображения движения снаряда по
трубопроводу и дополнительного машинного обучения с пропуском ОУ для
более четкой и простой идентификации виброакустических воздействий от
движения СОД.
20

21.

СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ