Контроль герметичности подводного перехода
Существует много различных методов выявления утечек нефти и нефтепродуктов из трубопроводов. Все известные методы контроля подразделяются на две группы: динамический (непрерывный) контроль, осуществляемый без остановки перекачки, и статический контроль, осуществляемый во время остановки перекачки продукта по трубопроводу. К группе динамического контроля относятся следующие методы:
• постанционного сравнения расходов;
• количественного сравнения расхода (линейный баланс);
• дифференциальный метод измерения мгновенного расхода;
• измерения давления вдоль трассы трубопровода;
• отрицательной ударной волны;
• акустический (в т.ч. ультразвуковой) метод;
• метод акустической эмиссии;
• радиоактивный.
К группе статического контроля относятся следующие методы:
• измерения спада давления;
• дифференциального давления.
Метод постанционного сравнения расходов основан на постоянстве мгновенного расхода продукта вдоль трубопровода при отсутствии утечки. Метод оперативно определяет утечки с расходом более 20 м. куб/час, но имеет следующие недостатки: не определяет место утечки и не обнаруживает малые утечки. На практике расход редко является установившимся вследствие колебаний температуры, давления и плотности. Размер утечки, которую можно обнаружить по изменению расходов, зависит от точности измерений колебаний этих параметров.
Метод количественного сравнения расхода (линейный баланс) основан на сравнении суммарного баланса продукта в начале и в конце трубопровода за определенный промежуток времени (1-2 часа). Метод оперативно определяет утечки с расходом более 20 м. куб/час, но имеет следующие недостатки: не определяет место утечки и не обнаруживает малые утечки.
Дифференциальный метод основан на измерении мгновенного расхода продукта при отсутствии утечки. Этот метод очень оперативно (от долей секунд до нескольких секунд) определяет крупные утечки с расходом более 100 м. куб/час, но имеет следующие недостатки: не определяет место утечки и не обнаруживает малые утечки.
Метод измерения давления вдоль трассы трубопровода основан на измерении и сопоставлении давлений вдоль трассы до утечки и после него. Метод оперативно определяет крупные утечки с расходом более 50 м. куб/час, но имеет следующие недостатки: не определяет точное место утечки и не обнаруживает малые утечки.
Метод отрицательной ударной волны основан на измерении амплитуды волны понижения давления, распространяющейся вдоль трубопровода при возникновении утечки. Этот метод очень оперативно (10...30 сек.) определяет крупные утечки с расходом более 100...200 м3 /час. Имеет большую погрешность определения места утечки. Регистрация утечки по этой волне давления затруднительна, так как требуется сложная система идентификации ложных сигналов, являющихся следствием происходящих при перемещении волны давления переходных процессов при изменении режима перекачки. Не обнаруживает малые и медленно нарастающие утечки.
Акустический (в т.ч. ультразвуковой) метод основан на регистрации шумов различной частоты, возникающих при истечении продукта через сквозной дефект под давлением. Он определяет утечки с расходом более 50... 100 л/час, погрешность определения места утечки составляет -10...15 м.
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 л/час, определяет место утечки с погрешностью 0,1 м. Но имеет следующие недостатки: большую длительность обследования, невозможность применения на трубопроводах, находящихся в труднодоступной местности, необходимость создания напряженного состояния (повышения давления) обследуемого трубопровода, сложность обработки сигналов эмиссии.
Радиоактивный метод основан на регистрации радиоактивного излучения закаченного в трубопровод небольшого количества жидкого изотопа, проникающего через сквозное повреждение трубопровода вместе с продуктом. Метод определяет малые утечки с расходом более 10 л/час, определяет место утечки с погрешностью 1 м, но имеет следующие недостатки: большую длительность поиска утечки по трассе, опасен для окружающей среды и человека.
Метод измерения спада давления основан на измерении падения давления в отдельной секции трубопровода при наличии утечки. Он определяет утечки с расходом более 10... 100 л/час, но имеет следующие недостатки: требуется остановка перекачки и не определяет точное место утечки.
Метод дифференциального давления основан на измерении значений 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/час, позволяет определить величину утечки. Но требует остановки перекачки на несколько суток.
Непрерывный контроль за герметичностью и целостностью ПП на судоходных реках производится с помощью специальных систем постоянного контроля (мониторинга) ПП с целью своевременного обнаружения утечек продукта и повреждений трубы. Информация об аварийном состоянии ПП от систем контроля за герметичностью и целостностью передается по телеметрической системе или по радиочастотному каналу в диспетчерскую предприятия, эксплуатирующего контролируемый объект.
Из всех приведенных выше методов выявления утечки и определения ее местонахождения наиболее приемлемым является акустический (ультразвуковой) метод, относящийся к группе динамического (непрерывного) контроля герметичности ПП. Как чувствительность (расход более 50... 100 л/час), так и погрешность определения места утечки (20...30 м) этого метода достаточны для того, чтобы на подводных переходах трубопроводов использовать системы, разработанные на основе этого метода.
Одним из разработанных систем постоянного контроля герметичности и целостности ПП, разработанных на основе акустического метода является система «УНИфон».
Система «УНИфон» предназначена для непрерывного контроля за герметичностью и целостностью подводных переходов трубопроводов с целью своевременного обнаружения утечек продукта и повреждений трубопровода.
После завершения наружного обследования ПП производится обработка и анализ полученных данных, которые вносятся в паспорт (учетную карточку) ПП. В паспорт ПП должны заноситься следующие данные:
• техническое состояние трубопровода (толщина стенки, повреждения изоляции, протяженность обнаживщихся и провисающих участков и др.);
• профиль по створу перехода с нанесением положения трубы;
• состояние сооружений защиты трубопровода от воздействий потока, волновых и ледовых воздействий;
• план или схема участка ПП;
• характерные черты и особенности руслового и берегового процесса;
• состояние створных знаков и знаков ограждения;
• наличие завалов трубы посторонними предметами;
• сохранность планово-топографической и высотной основы;
• сохранность и высотные отметки уровнемерных устройств свайного или реечного типа;
• профили береговых склонов с указанием размера смещения линии берега и береговых склонов за время между завершением строительства и обследованием перехода;
• влияние ледовых явлений на состояние трубопровода;
обоснование предложений по проведению ремонтно-восстановительных и дополнительных инженерных изысканий.
По результатам наружного обследования составляется технический отчет, в котором приводятся все материалы обследования ПП МП. В технический отчет должны быть включены:
• пояснительная записка (информация об обследуемом объекте, технические данные использованных приборов и оборудования, выполнение работ по обследованию и др.);
• обработанные результаты обследований: графическая схема (профиль и план) фактического планово-высотного положения ПП МП в сравнении с проектной и исполнительной; параметры, определяемые при водолазном обследовании;
параметры, определяющие состояние изоляционного покрытия и работы ЭХЗ; изменения -толщины стенки трубы с привязкой расположения дефектов к местности (пикетам); акты сдачи наблюдения за сохранностью установленных реперов; прогноз плановых и глубинных деформаций; техническое заключение; копия лицензии на проведение технического диагностирования; техническое задание на проведение обследования (в том числе и на водолазное обследование); акты обследования ПП МП по видам работ; дополнительные материалы, поясняющие техническое состояние обследуемого объекта и проведение работ по обследованию.
•Мероприятия по результатам наружного обследования за техническим со стоянием ПП могут включать в себя:
• расчет на остаточный ресурс (по утвержденной Госгортехнадзором РФ методике);
• расчет на прочность размытых и провисших участков труб ПП;
• рекомендуемые мероприятия по ремонту и реконструкции ПП.
Порядок выполнения работ при обследовании с применением внутритрубных средств технической диагностики
Работы по обследованию подводных переходов МН внутритрубными средствами технической диагностики выполняются специализированными предприятиями и их подразделениями, оснащенными соответствующими техническими средствами. Эти предприятия должны иметь лицензию Госгортехнадзора РФ (или региональных управлений ГГТН РФ) на проведение технического диагностирования трубопроводов неразрушающими методами контроля.
Выбор и порядок применения тех или иных внутритрубных средств технической диагностики (соответственно и методов неразрушающего контроля) должны определяться в каждом конкретном случае с учетом необходимости, технологичности применения средств технической диагностики, их разрешающей способности, выявляемости дефектов, производительности контроля.
При выполнении диагностических работ необходимо руководствоваться:
• «Положением о проведении работ по диагностированию магистральных трубопроводов внутритрубными инспекционными снарядами»;
• «Технологией проведения работ по диагностированию действующих магистральных нефтепроводов внутритрубными инспекционными снарядами»;
• «Инструкциями по эксплуатации соответствующих технических средств».
Диагностика основной нитки ПП обычно осуществляется при обследовании всей линейной части МП (если диаметр основной нитки ПП и самого трубопровода совпадают).
Основная (совместно с трубопроводом) и резервная нитки ПП для судоходных и сплавных рек должны быть оборудованы камерами запуска и приема внутритрубных средств технической диагностики.
Камеры запуска и приема могут быть стационарными и передвижными и обычно устанавливаются на трубопроводах при ширине реки в русловой части более 75 м и диаметре более 219м. Обследуемый ПП должен иметь постоянный внутренний диаметр и равнопроходную линейную арматуру без выступающих вовнутрь трубопровода узлов и деталей. При этом необходимо знать: длину обследуемого участка ПП, внутренний диаметр и другую информацию, приводимую в опросном листе.
Основными этапами обследования ПП с помощью внутритрубных средств технической диагностики являются:
1 этап - очистка внутренней поверхности ПП от остатков электродов, окалины, от посторонних предметов и парафиносмолистых веществ с помощью очистных устройств (скребков). Качество очистки должно соответствовать рекомендациям предприятий, которые проводят обследование внутритрубными средствами технической диагностики.
Для резервных ниток ПП, где очистка внутренней поверхности трубы производится крайне редко, рекомендуется метод прогрессивной очистки с использованием набора различных скребков. Прогрессивная очистка состоит из прогона (первоначально) скребка с мягкими манжетами из пенистого полиуретана (подушки) или мягких конусных манжет, затем следует серия прогонов в последовательности с прогрессивно возрастающей плотностью и (или) размеров манжет до тех пор, пока трубопровод не будет очищен и не появится возможность использовать для очистки стандартный скребок. В некоторых случаях этот метод может оказаться единственным практическим средством.
2 этап - определение минимального проходного сечения трубы ПП на всем протяжении перехода (от камеры запуска до камеры приема).
Минимальное проходное сечение определяется путем пропуска специального сна-ряда-калибра (ОКП) с калибровочными дисками (изготавливаются из мягкой стали или алюминия) на соответствующий диаметр ПП. Калибровочные диски монтируются впереди второй манжеты, если на снаряде две манжеты; впереди третьей, если на снаряде три; перед четвертой, если на снаряде четыре манжеты. Минимальный радиус кривизны, который может пройти снаряд с двумя манжетами и одним калибровочным диском составляет трехкратный размер номинального размера трубы (3R). Снаряды с тремя или четырьмя манжетами проходят изгиб не менее пятикратного размера от номинального размера трубы (5R).
Пропуск снаряда-калибра позволяет получить первую информацию о трубопроводе, определить, нет ли в нем сужений и препятствий, и может ли по нему беспрепятственно пройти внутритрубный прибор для выявления дефектов геометрии (профилемер).
При проведении этих двух этапов на запускаемые очистные устройства (ОУ) и снаряды-калибры необходимо монтировать специальные приборы - передатчики сигналов, предназначенные для определения местонахождения ОУ и снарядов в случае их застревания.
В зависимости от модификации передатчик монтируют непосредственно на снаряд (для трубопроводов диаметром 530 мм и более) или совмещают со снарядом в виде очистных калибров (для трубопроводов диаметром 159...377 мм) и запускают в трубопровод. Продвигаясь по трубопроводу вместе с потоком перекачиваемого продукта передатчик излучает электромагнитные волны, улавливаемые с помощью приемной антенны, подключенной к приемнику. Информация о времени прохождении снаряда сохраняется в памяти микропроцессорной системы и выводится при необходимости на жидкокристаллический индикатор.
При поиске застрявших снарядов включенный приемник с антенной перемещают вдоль участка трубопровода, в котором предполагается нахождение снаряда.
При прохождении над застрявшим снарядом антенна улавливает излучение передатчика, о чем будут свидетельствовать звуковая и визуальная сигнализации. Для поиска снаряда в подводном переходе или морском трубопроводе передатчик прибора оснащается ультразвуковым излучателем.
Также необходимо периодически опережая движение снарядов сопровождать (контролировать) его от камеры запуска и до камеры приема во избежание потери их в трубопроводе.
Технические характеристики приборов для определения местонахождения и контроля движения снарядов с любой точки трассы МТ приведены в таблицах 5,6.
Таблица 5