Совершенствование методов обнаружения мест утечек в нефтепродуктопроводах и борьба с несанкционированными врезками

1. «СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ МЕСТ УТЕЧЕК В НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДАХ И БОРЬБА С НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫМИ ВРЕЗКАМИ»

Выполнил: студент группы НДМ-В-21/1 М.В.Несин
Руководитель: ктн, профессор
А.И. Кузнецов
1

2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВКР

• Цель:
Анализ и совершенствование методов обнаружения утечек и
борьбы с несанкционированными врезками в трубопровод.
.
• Задачи:
Изучить общую характеристику трубопровода и его роль в
ТЭК
Рассмотреть причины утечек нефтепродуктов из
магистральных трубопроводов
Проанализировать существующие методы и системы
обнаружения утечек из магистральных трубопроводов
Раскрыть способы и средства борьбы с
несанкционированными врезками в трубопровод
• Дать предложения по совершенствованию методов и средств
обнаружения утечек и несанкционированных врезок
2

3.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА
Магистральный трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливноэнергетического комплекса России. В стране создана разветвленная сеть магистральных
нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов, которые проходят по местности
большинства субъектов Российской Федерации.
К трубопроводному транспорту относятся магистральные нефте- и газопроводы, а также
продуктопроводы. Значимость трубопроводного транспорта для Российской Федерации
определяется большой удаленностью главных месторождений нефти и газа от потребителей, а
также высокой долей нефти, нефтепродуктов и газа в экспортном балансе России.
Трубопроводный транспорт обладает большим количеством достоинств:
- возможность подачи практически неограниченного потока нефти, автобензинов, дизельных и
реактивных топлив в любом направлении;
- последовательная перекачка нефти разных сортов или нефтепродуктов;
- непрерывность работы в любое время года, суток;
- трасса трубопровода значительно короче, чем трассы других видов транспорта;
- значительная автоматизация систем управления технологическими процессами (АСУ ТП);
- лучшие технико-экономические показатели по сравнению с другими видами транспорта
нефтяных грузов;
- высокая надежность и простота в эксплуатации;
- разгрузка традиционных видов транспорта.
3

4.

ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ И СООРУЖЕНИЯ
ТРУБОПРОВОДА
• Магистральный нефтепродуктопровод, в общем случае, состоит из
следующих комплексов сооружений :
- подводящие трубопроводы;
- головная и промежуточные нефтеперекачивающие станции (НПС);
- конечный пункт;
-линейные сооружения.
Состав сооружений магистрального нефтепродуктопровод: 1 – подводящий трубопровод; 2 –
головная нефтеперекачивающая станция; 3-промежуточная нефтеперекачивающая станция; 4 –
конечный пункт; 5-линейная часть; 6 – линейная задвижка; 7 – подводный переход; 8 – надземный
переход; 9 – переход под автодорогой; 10 – переход под железной дорогой; 11 - станция катодной защиты; 12
4– дренажная установка; 13 – дом обходчика; 14 - линия связи; 15 – вертолетная площадка; 16 –
вдольтрассовая дорога

5.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ УТЕЧЕК
Причинами возникновения утечек жидкости на магистральных трубопроводах являются :
• - дефекты труб;
- технологические нарушения при проведении сварочных работ;
- плохая защищенность трубопровода от воздействия
почвенной коррозии и коррозии,
вызванной блуждающими токами;
- механические повреждения из-за производства работ вблизи трубопровода;
- использование не того типа изоляционного покрытия или же его неправильное нанесение;
- нарушения технологии перекачки и правил эксплуатации трубопровода;
- изгибы труб вследствие изменения температуры грунта;
- стихийные явления (наводнения, оползни, землетрясения и т.п.).
Распределение утечек
Причина аварии на магистральных
трубопроводах
Несанкционированная врезка
Доля причин
аварий
69,1
Заводской брак трубы
10,3
Причины организационного характера
7,4
Брак строительно-монтажных работ
5,9
Механическое воздействие при
5,8
проведении земляных работ
3
5
Коррозия
1,5

6. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК

Важнейшими требованиями, которые предъявляются к средствам и
методам обнаружения утечек нефти и нефтепродуктов на трубопроводных
системах с учетом условий их эксплуатации являются :
- быстродействие;
- точность определения утечки;
- высокая чувствительность;
- безопасность в эксплуатации;
- способность контроля протяженных трубопроводов;
- экономичность;
- не создание помех при различных режимах перекачки;
- высокая надежность и достоверность;
- возможность внесения в схему технологических изменений;
- возможность работы при любых погодных и климатических условиях.
6

7. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Методы обнаружения утечек на нефте- и нефтепродуктопроводах
подразделяются по критериям:
А.Режиму работы трубопровода:
-динамические, сопровождающиеся остановкой трубопровода:
= постанционное сравнение расходов;
= количественное сравнение расхода (линейный баланс);
= дифференциальное измерение мгновенного расхода;
= измерение давления вдоль трассы трубопровода;
= отрицательной ударной волны;
= радиоактивный;
= акустической эмиссии;
= акустический (в том числе ультразвуковой) и др.
- статические без остановки трубопровода:
= измерение падения давления;
=измеренияе дифференциального давления.
7

8. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Методы динамического контроля:
Метод постанционного сравнения расходов основан на постоянстве мгновенного расхода продукта
вдоль трубопровода при отсутствии утечки. Метод позволяет оперативно определять утечки с
расходом более 20 м3/ч, но имеет следующие недостатки: не определяет место утечки и не
обнаруживает малые утечки. Размер утечки, которую можно обнаружить по изменению расходов,
зависит от точности измерений и колебаний этих параметров..
Метод количественного сравнения расходов (линейного баланса) основан на сравнении суммарного
баланса продукта в начале и в конце трубопровода за определенный промежуток времени (1-2 ч).
Метод оперативно определяет утечки с расходом более 20 м3/ч.
Дифференциальный метод основан на постоянстве величины измеренного мгновенного расхода
продукта при отсутствии утечки. Этот метод очень оперативно (от долей До нескольких секунд)
определяет крупные утечки с расходом более 100 м3/ч..
Метод измерения давления вдоль трассы трубопровода основан на измерении и сопоставлении
давлений вдоль трассы до утечки и после нее. Метод оперативно определяет утечки. Предел
чувствительности утечки - 50 м3/ч.
Метод отрицательной ударной волны основан на фиксации волны понижения давления,
распространяющейся вдоль трубопровода при возникновении утечки. Достоинство этого метода оперативно (10-30 с) определять утечки с расходом более 1,5- 5,0 м3/ч.
Радиоактивный метод основан на регистрации радиоактивного излучения закачанного в
трубопровод небольшого количества жидкого изотопа, проникающего через сквозное повреждение
трубопровода
вместе с продуктом. Метод определяет малые утечки с расходом более 10 л/ч,
8
определяет место утечки с погрешностью 1 м,..

9. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Методы динамического контроля:
Метод акустической эмиссии основан на регистрации сигналов звуковой эмиссии при истечении
продукта во время повышения (увеличения) давления в трубопроводе. Метод определяет утечки с
расходом более 1 м3/ч, определяет место утечки с погрешностью 10 м.
Метод измерения падения давления основан на измерении уменьшения давления в отдельной
секции трубопровода при наличии утечки. Это основной метод контроля герметичности
трубопроводов при их пуске после капитального ремонта и в процессе эксплуатации. Этот метод
предусмотрен СНиП при сооружении трубопроводов. При опрессовке учитываются влияние
температуры окружающей среды и заполняющего трубу вещества, атмосферного давления..
Метод дифференциального давления основан на измерении учений давления в трубопроводе по обе
стороны закрытой линейной задвижки. При наличии утечки в одной из секций трубопровода
происходит изменение перепада давления, измеренного в трубопроводе по разные стороны закрытой
задвижки. Метод определяет утечки с расходом более 4 л/ч, но требует остановки перекачки на
длительное время и высокую герметичность запорной арматуры.
Б.По периодичности применения:
= периодического контроля;
= постоянного контроля.
В.По характеру взаимодействия с перекачиваемой средой:
- активные методы;
-пассивные методы;
-методы косвенного способа;
-методы прямого способа.
9

10. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Методы динамического контроля:
Г. По конструктивному исполнению и условиям применения:
- стационарные (встроенные системы и приборы);
- патрульные;
-транспортируемые по трубопроводу.
-Д. По различным физическим явлениям, таким как:
-- понижение давления продукта в случае утечки
-скорость распространения волны понижения давления продукта;
изменение расхода (метод сравнения скорости расходов);
- расход продукта (метод сравнения расходов);
- введение жидкого изотопа (радиоактивный метод);
- количество продукта (метод линейного баланса);
- шумы утечки (акустический метод и ультразвуковой метод);
- газ (газоаналитический метод);
-изменение поверхности трассы магистрального нефте- и нефтепродуктопровода ;
абсолютное давление (опрессовка);
-скорость понижения значения давления ;
- изменение перепада значений давления (зондовый метод);
- скорость перепада значений давления .
10

11. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Методы динамического контроля:
Е. По параметрам диагностирования и принципу действия:
- физические;
-параметрические.
-Ж.По принципам действия и типам применяемого оборудования:
•Непрерывный контроль трубы в реальном масштабе времени:
•.Контроль с использованием средств измерения технологических параметров:
= метод материального баланса;
= метод сравнения скорости изменения расходов;
= метод линейного баланса вещества;
=метод гидравлической локации места утечки нефти;
= метод отрицательных волн давления;
= метод давление-расход.
*.Контроль с использованием измерения дополнительных параметров.
- акустическо-эмиссионный;
- волоконно-оптический.
* периодический контроль состояния трубы:
-.визуальное наблюдение трубы;
-. использование диагностических устройств;
-.акустический;
- лазерный газоаналитический метод;
-.метод гидравлических испытаний (опресовка);
-. тепловой.
11

12. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Акустические методы идентификации утечек
Акустические или ультразвуковые методы обнаружения утечек отнесем в отдельную группу. Под
акустическими методами понимают контроль энергетических колебаний, которые дает представление
о состоянии исследуемого объекта и спектрально-акустический анализ, с помощью которого
определяют изменение в широком диапазоне частот амплитуд вибрации, определяют характер и место
повреждения.
К группе акустических методов обнаружения утечек относят
-метод акустической эмиссии,
-акустический метод
- ультразвуковой метод.
Основан данный метод на регистрации звукового эффекта, который возникает при истечении нефти и
нефтепродуктов через сквозное повреждение (трещину, свищ) в стенке магистрального трубопровода.
Акустический метод обнаружения утечек
12

13. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Акустические методы идентификации утечек
Метод акустической эмиссии. Основан данный метод на регистрации сигналов акустической
эмиссии возникающих от микротрещин, напряженного состояния стенок трубопровода и утечек
перекачиваемой жидкости при помощи сверхчувствительных пьезоэлектрических датчиков,
располагаемых на исследуемом участке трубопровода. Акустическая эмиссия – результат процесса
высвобождения энергии из находящегося в напряженном состоянии материала.
Ультразвуковой метод. Данный метод, также называемый зондовым, основан на звуковом эффекте,
который возникает при истечении перекачиваемого продукта через сквозное повреждение (трещину) в
стенке магистрального трубопровода.
Улавливается акустический
шум высокочувствительными
зондовыми устройствами,
которые запускаются по
трубопроводу для поиска мест
утечек перекачиваемого
продукта
Ультразвуковой метод обнаружения утечек
13

14. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Волоконно-оптический(дифракционный на брегговских решётках) метод
Волоконная брэгговская решетка - оптический элемент, основанный на периодическом изменении
показателя преломления сердцевины или оболочки оптического волокна.
Волоконные решётки изготавливаются путём облучения фоточувствительного одномодового волокна
интенсивным излучением УФ-лазера. Два луча лазера сбиваются таким образом, чтобы волокно
оказалось в зоне интерференции. В местах экспонирования коэффициент преломления необратимо
увеличивается и в волокне, таким образом, формируется периодическая структура полос с
чередующимся показателем преломления. Волокно с продольной вариацией показателя преломления
называется Брэгговской решёткой. Каждая полоса решётки отражает назад малую часть излучения.
Волоконно-оптический
дифракционный метод
Коэффициент передачи в зависимости
от длины волны
14

15. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Волоконно-оптический(дифракционный на брегговских решётках) метод Для
реализации данного метода используются волоконно-оптические датчики.
Датчики на основе Рамановского рассеяния. Эффект вынужденного комбинационного
рассеяния (ВКР) обусловлен присутствием в среде термических молекулярных колебаний.
Соответственно, отраженный сигнал содержит информацию о температуре в точке рассеяния.
Рамановское излучение состоит из двух спектральных компонент, смещенных по частоте
относительно исходного сигнала. Эти две частоты выделяются из отраженного сигнала с помощью
фильтрации, после этого находится отношение их спектральных интенсивностей, которое и позволяет
определить температуру в точке рассеяния. Поскольку мощность Рамановского излучения очень мала,
в качестве чувствительного элемента используются многомодовые волокна с большой апертурой.
Такие волокна обладают высоким коэффициентом затухания, и длина ВОК, таким образом,
ограничена величиной 10 км.
Влияние температуры на
спектр рассеянного излучения
при прохождении по световоду
узкополосного оптического
сигнала
15

16. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Волоконно-оптический(дифракционный на брегговских решётках) метод
Для реализации данного метода используются волоконно-оптические датчики.
Датчики на основе рассеяния Мандельштама-Бриллюэна. Бриллюэновское рассеяние в
световодах возникает в результате взаимодействия излучения с акустическими волнами
(звуковыми волнами) гигагерцового диапазона. Этот эффект можно рассматривать как
дифракцию света на движущейся решетке, созданной акустической волной. Таким
образом, отраженный сигнал испытывает доплеровский сдвиг по частоте, поскольку
решетка движется со скоростью звука. Скорость звука напрямую связана с плотностью
материала и зависит как от его температуры, так и от внутреннего механического
напряжения. В результате величина частотного Бриллюэновского сдвига несет
информацию о температуре и напряжении в точке рассеяния..
Таким образом, в датчиках на основе РМБ измеряется частота, в датчиках на основе ВКР
– интенсивность отраженного сигнала. Частотные измерения можно осуществить с
высокой точностью, в то время как интенсивность рассеянного излучения подвержена
случайным флуктуациям. Бриллюэновские датчики позволяют измерять распределение
температуры и механического напряжения в волокне, в то время как Рамановские – только
распределение температуры.
Поэтому волоконно-оптические датчики, использующие эффект РМБ, обладают лучшей
точностью и стабильностью во времени.
16

17. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Метод отрицательных ударных волн. Данный метод основан на распространении вдоль
магистрального трубопровода отрицательных ударных волн в обе стороны от места повреждения со
скоростями примерно равными скорости звука в жидкости. Причем, скорость отрицательных ударных
волн против направления потока меньше скорости звука на величину скорости потока, а скорость
распространения отрицательных ударных волн по направления потока больше скорости звука на эту
же величину. Плотность перекачиваемой жидкости и величина утечки влияют на величину падения
давления. Свойства перекачиваемой жидкости и производительность трубопровода влияют на
величину затухания отрицательной ударной волны. Частичное отражение волны возникает в тех
точках трассы, в которых амплитуда.
Измерительные
устройства
1
расположены
вдоль
трассы
магистрального трубопровода 3 .
Ими
фиксируется
изменение
давления и передается сигнал на
ЭВМ диспетчерского пункта 2.
Определение места утечки при помощи
метода отрицательных ударных волн
17

18. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Метод понижения давления со скользящей или фиксированной установкой.
Данный метод основан на том факте, что в случае возникновения утечки с расходом q искажается и
становится ломанной линия гидравлического уклона . Следует заметить, что гидравлический уклон в
интервале от нефтеперекачивающей станции до места утечки перекачиваемой жидкости
увеличивается, а что гидравлический уклон в интервале от места утечки нефти и нефтепродуктов до
следующей перекачивающей станции – уменьшается. О месте утечки перекачиваемой жидкости судят
по точке пересечения линий гидравлического уклона i1, i2 , определенных по количеству откачанного
и поступившего на конечный пункт нефтепродукта соответственно, а о величине утечки судят по
величине искажений..
Гидравлический уклон
при возникновения
утечки
18

19. СИСТЕМАМЫ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ

Метод сравнения расходов. Данный метод основан на неизменности значения расхода нефти
в начале и конце магистрального трубопровода 1 в случаях установившегося режима перекачки и
отсутствии утечки. Расходомеры объемного или турбинного типа 2 устанавливаются на входе и
выходе каждого из участков магистрального трубопровода. На ЭВМ диспетчерского пункта 3
поступает информация с данных расходомеров пропорциональная расходу нефти. В ЭВМ непрерывно
происходит процесс сравнения расходов нефти в начале и конце трубопровода с учетом
температурной поправки. При превышении разности расходов допустимого предела срабатывает
аварийная сигнализация, которая оповещает о появлении утечки на определенном участке
магистрального трубопровода.
Схема обнаружения
утечек методом сравнения
расходов
19

20. АНАЛИЗ ПАТЕНТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

В ходе анализа патентной информации было установлено, что большая часть разработок для
обнаружения утечек на нефте- и нефтепродуктопроводах приходится на разработку параметрических
систем контроля и внутритрубных аппаратов. Рассмотрим ряд примеров:
Система, основанная на контроле параметров перекачиваемого продукта "Pipeline
leak detection system». Относительно места утечки в двух точках, верхней и нижней точке потока,
осуществляется непрерывный контроль трех параметров - скорости протекания жидкости,
температуры и давления. На основе температуры окружающей трубопровод среды и вышеназванных
параметров осуществляется построение временной функции массового секундного расхода жидкости.
Станция мониторинга на основе данных, полученных от датчиков давления, устанавливает
нормальный профиль давления при отсутствии утечки. В случае несоответствия данным какого-либо
датчика давления нормальному профилю давления выдается сигнал тревоги.
Структурная схема системы обнаружения утечек: 10 - система обнаружения утечек; 12 –
трубопровод; 14 - датчики давления, равномерно расположенные вдоль трубопровода; 16 –
станция мониторинга; 17– беспроводной передатчик для передачи данных на станцию
мониторинга.
20

21. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК

Система мониторинга целостности трубопровода «101 OLD» Система включает в
себя локальные станции с «накладными» ультразвуковыми расходомерами, и
головную станцию, в которой происходит сбор и анализ информации, поступающей от
локальных станций. В системе определяются два параметра жидкости, вязкость и
плотность, учитываемые при расчете расходов.
В головной станции осуществляется идентификация утечек на основе объемного
балансового метода с учетом эпюр температур и давлений вдоль трассы трубопровода.
Для этого с локальных станций собирается следующая информация:
- объем действительный и приведенный к стандартной температуре;
- скорость потока жидкости в массовых и объемных единицах;
- температура жидкости и окружающей среды;
- масса;
- параметры жидкости: вязкость, плотность и степень аэрации;
-скорость звука в жидкости.
-Система «101 OLD» на основе вычисления разностей объемов жидкости, которые
входят и выходят из сегмента нефте- и нефтепродуктопровода между двумя
локальными станциями, ежеминутно ведет учет объемного баланса жидкости.
-При превышении объемным дисбалансом уставки в каком-либо сегменте
магистрального трубопровода за 1, 2, 15 или 60 минут срабатывает аварийная
21
сигнализация.

22. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК

Система обнаружения утечек от компании «КОМБИТ». Система собирает, обобщает и
анализирует все доступные технологические данные. В результате этого комплексного анализа
система выдаёт аварийный сигнал о наличии утечки и её координате. Оператор имеет возможность
проанализировать технологические данные, предоставляемые системой и на их основании принять
окончательное решение о факте утечки.. Система Appius LD может создаваться как с максимальным
использованием средств телемеханики, СДКУ и КИП, существующих на объекте Заказчика, так и
полностью автономно. Система представляет собой сложный технический комплекс, состоящий из
следующих уровней:
- нижний уровень (средства измерения);
-средний уровень (локальные станции СОУ, расположенные на КП трубопровода);
-верхний уровень (сервер СОУ и АРМ СОУ).
Структурная схема системы
Appius LD
22

23. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК

Система обнаружения утечек от компании «КОМБИТ».
Нижний уровень. Appius LD позволяет максимально использовать возможности современных средств
измерения таких как:-ультразвуковые расходомеры;датчики давления;
датчики температуры. Средства нижнего уровня СОУ, выбранные с учётом требований к
характеристикам системы, обеспечивают достоверное измерение технологических параметров, что
является залогом высокой чувствительности и эффективной работы системы в целом.
Средний уровень. Локальные измерительные станции собирают технологические данные, измеренные
средствами нижнего уровня. С помощью специализированного программного обеспечения
определяются значения давления, плотности и вязкости жидкости, которые учитываются при расчете
расходов. Дополнительно учитывается влияние изменения температуры на жидкость и
геометрические размеры трубы, что очень важно для длинных участков трубопровода.
Верхний уровень состоит из сервера СОУ и одного или нескольких АРМ СОУ. Обнаружение утечек
выполняется ПО сервера СОУ с помощью волнового и объемно-балансового методов с учетом эпюр
давлений и распределения температуры вдоль трубопровода на основе информации, получаемой от
локальных станций. Также система может взаимодействовать с СДКУ, используя имеющуюся
информацию (статусы линейных объектов, показания средств измерения и т.п.) для более детального
анализа ситуации, что позволяет значительно повысить надёжность системы и заметно улучшить её
точностные характеристики. Сигналы тревоги, значения технологических параметров, состояние
отдельных элементов трубопровода отображаются на мнемосхемах АРМ СОУ.
Характеристики системы могут варьироваться в широком диапазоне и зависят от состава и
точности используемых средств измерения и технологических особенностей конкретного
трубопровода. При оптимальных условиях система способна обнаруживать утечки величиной до 0,5
% от номинального расхода за 2-3 минуты и локализовать место образования утечки с точностью до
23
100 м.

24. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК

Система обнаружения утечек конструкции САМПО. В основе конструкции САМПО лежит
использование принципа рефлектометрии оптоволоконного кабеля. В данном случае оптоволоконный
кабель играет роль распределенного датчика виброакустических возмущений окружающей среды.
Действие системы основано на изменении положения световода, проложенного вдоль
контролируемого объекта. Фактически, чувствительным элементом системы является сам световод,
при этом одна такая система заменяет множество точечных датчиков. Кабель-датчик выполнен на базе
серийного оптического кабеля, не содержит проводников электрического тока и не требует особых
условий по его размещению.
Схема размещения датчика
Схема одиночного модуля САМПО
24

25. БОРЬБА С НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫМИ ВРЕЗКАМИ

Самыми неблагополучными регионами с точки зрения незаконных врезок в трубопроводы являются
Самарская область, республика Дагестан, а также Иркутская и Ленинградская области, на которые
приходится 50 % всех несанкционированных заборов нефти. Поэтому существует необходимость на
стадии проектирования или реконструкции задуматься о безопасности трубопроводов . Помимо того,
что кража нефти является причиной того что компания не досчитывается десятков миллионов
ежегодно, так еще выделяются огромные денежные средства на восстановительные работы после
врезок, в основном это средства на предохранительные патрубки
Предохранительный патрубок
Количество врезок по регионам
России
25

26. БОРЬБА С НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫМИ ВРЕЗКАМИ

Несанкционированная врезка (НВ) – это врезка в нефтепровод, проводимая третьими лицами
без согласования с эксплуатирующей организацией.
Необходимо отличать врезку от аварии. Вследствие аварии происходит непрерывно экологическое
изменение окружающей среды под действием нефтепродукта в месте поломки. При
несанкционированной врезке нефтепродукт не контактирует с окружающей средой, нефтепровод
прокладывается на несколько сотен метров от места подключения, и момент работы врезки
происходит непосредственно во время откачки продукта (от 1 часа до 6), все остальное время врезка
отключена, чтоб не быть обнаруженной, при этом место и отвод тщательно маскируют .
Порядок установки
- в верхнюю образующую устройства
приваривается патрубок средним
диаметром 50 … 65 мм, и длиной не
более 150 мм, к которому через
фланцевое соединение присоединена
фланцевая задвижка или шаровый кран
с похожим диаметром 50 … 65 мм;
- после этого сверху задвижки
устанавливается устройство для
производства холодной врезки
Конструкция холодной врезки
26

27. СРЕДСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК И НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ ВРЕЗОК

Ультразвуковой прибор АЭТ-1МСС. Принцип работы ультразвуковых приборов основан
на регистрации акустического шума, возникающего при истечении жидкости через
сквозное отверстие в стенке трубопровода, находящегося под давлением.
Внутритрубный магнитный дефектоскоп предназначен для внутритрубной диагностики
трубопроводов, транспортирующих природный и промышленный газы, нефть и нефтепродукты.
Внутритрубный магнитный дефектоскоп
Прибор АЭТ-1МСС
27

28. СРЕДСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК И НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ ВРЕЗОК

Георадар «ОКО-2» – это новая серия скоростных, высокопроизводительных георадаров,
позволяющая проводить зондирование, как под землей, так и под водой. С помощью данного
оборудования можно определить отводы на глубине до 30 метров. Принцип работы следующий,
БПЛА перемещается вдоль изучаемой местности, в исследуемую среду излучается электромагнитный
импульс, который отражается от раздела сред или включения, отражённый сигнал принимается и
записывается прибором, полученный результат отображается на экран компьютера.
Эксперимент по обнаружению
отводов:
1 – камера; 2 – георадар; 3 –
квадракоптер; 4 – отвод; 5 – врезка;
6 – природный грунт; 7 –
трубопровод; 8 – основание под
трубу; 9 – подсыпка;10 – основание
для траншеи
28

29. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СОУ И НВ

Беспроводной видеоконтроль трубопроводов с помощью встроенной системы
обнаружения утечек.
Pipe-Inspector – это контрольно-измерительное устройство, оснащенное несколькими датчиками и
способное перемещаться в воде на расстояние до 50 км как в напорном трубопроводе, так и в
открытом канализационном канале. Прибор совмещает в себе систему телевидения замкнутого
контура (CCTV), датчик измерения давления, а также датчик акустического обнаружения даже
незначительных течей. Главным предназначением устройства является обнаружение и локализация
скрытых течей, обусловливающих потерю давления в водопроводной сети, а также обеспечение
визуального оптического обзора внутри трубопровода
Контрольно-измерительное устройство
Pipe- Inspector 1 – ID-камера; 2 –
светодиодная подсветка; 3 – система
измерения расстояния и передатчик
обнаружения; 4 – обслуживающий элемент;
5 – датчики температуры и давления; 6 –
аккумуляторы; 7 – регистратор данных и
управляющая электроника; 8 – крепление
для парашюта
29

30. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СОУ И НВ

Беспроводной видеоконтроль трубопроводов с помощью встроенной системы
обнаружения утечек. Pipe-Inspector
При проведении обследования контрольно- измерительное устройство Pipe-Inspector запускается в
напорный трубопровод через фитинги с помощью специального выдвижного шлюза и извлекается в
заранее заданной конечной точке. Диаметр фитингов должен быть, по крайней мере, вдвое меньше,
чем диаметр трубопровода.
Для изъятия прибора из напорного трубопровода используется механизм с защитной сеткой
Ввод прибора в напорный трубопровод:
1 – механизм для ввода; 2 – входной
шлюз; 3 – тройник с шибером; 4 –
трубопровод; 5 – Pipe-Inspector
Изъятие прибора из напорного трубопровода
1 – механизм с защитной сеткой; 2 – выходной
шлюз; 3 – тройник с шибером; 4 – трубопровод;
5 – Pipe-Inspector
30

31. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СОУ И НВ

Способ обнаружения несанкционированных врезок в подземный трубопровод .
Предлагаемый способ относится к области трубопроводного транспорта и может быть использован
для обнаружения местоположения несанкционированных врезок в трубопровод. Предлагаемый
способ обеспечивает повышение точности и оперативности определения месторасположения на
местности несанкционированных врезок.. Это достигается установкой на конце контролируемого
участка трубопровода акустического преобразователя, возбуждением акустических колебаний в теле
трубы и жидкости внутри трубопровода, и отвода врезки.
Возбуждение акустических колебаний в трубопроводе:
1 - трубопровод;2 - отвод несанкционированной врезки;3
- преобразователь акустических колебаний;4 - приемник
акустических колебаний аправленного действия;5 электронный блок;6 - модуль GPS приемника
акустических колебаний;7 - модуль GPS преобразователя
акустических колебаний;8 - жидкая среда продукта
перекачки по трубопроводу;9 - возбужденные
акустические колебания;10 - колебания в грунте,
возбужденные акустическими колебаниями стенки и
жидкой среды трубопровода; 11 - колебания в грунте,
возбужденные акустическими колебаниями жидкой
среды отвода несанкционированной врезки;12 - грунт;13
- направление поиска отвода несанкционированной
врезки.
31

32. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СОУ И НВ

Способ обнаружения несанкционированных врезок в подземный трубопровод .
Пример определения месторасположения на местности отвода несанкционированной врезки
представлен на рисунке,
Определение месторасположения на
местности отвода несанкционированной
врезки: 14 - точка установки в грунте
электрода приемника акустических колебаний
при поиске отвода несанкционированной
врезки;15 - интерфейс электронного блока
приемника акустических колебаний;16 диаграмма направленности акустических
колебаний в грунте от трубопровода;17 диаграмма направленности акустических
колебаний от отвода врезки.
32

33. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выпускной квалификационной работе рассмотрена общая характеристика
трубопровода и его основные объекты, проанализированы причины аварий на
линейной
части
магистрального
нефтепродуктопровода,
рассмотрена
классификация современных методов и систем обнаружения утечек и
несанкционированных врезок в трубопровод, выявлены и проанализированы их
основные недостатки. Рассмотрены и даны предложения по совершенствованию
способов и средств обнаружения утечек и несанкционированных врезок.
Проведенный патентный поиск и анализ научно-технической литературы в
области способов и средств обнаружения утечек показал, что в настоящее время,
несмотря на большие число разнообразных систем обнаружения утечек и
несанкционированных врезок, не существует универсальной методики. Каждый
из методов не лишён недостатков. Основными недостатками являются
дороговизна реализации, низкая точность локализации, большое число ложных
срабатываний, сложность реализации.
33

34. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!