В статье проанализированы методы мониторинга трассы магистральных трубопроводов Изучены особенности проведения мониторинга трасс магистральных трубопроводов. Рассмотрены возможности перспективных методов контроля за трубопроводами.
Ключевые слова: мониторинг, космическое зондирование, магистральный трубопровод.
Внештатные ситуации на линейных объектах трубопроводных систем не только могут нанести большой экономический ущерб из-за потерь продукта и нарушения непрерывного процесса производства в смежных отраслях, но могут сопровождаться загрязнением окружающей среды, возникновением пожаров и представлять угрозу для жизни людей. В сложных криологических условиях при транспортировке больших объемов нефти и газа под высоким давлением предъявляются высокие требования к обеспечению надежности и безопасности системы. Этим и объясняется актуальность.
Для качественной работы любой системы, трубопровод не исключение, нужен постоянный контроль исправности и целостности. Огромная протяжённость и прокладка в сложных природных условиях и в удалённых местах значительно усложняют обслуживание и контроль состояния трубопроводов. Эти моменты определяют собой основные направления совершенствования системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций в отрасли. К одному из таких направлений относят внедрение системы мониторинга технического состояния системы магистральных трубопроводов.
Сегодня на смену традиционным способам мониторинга (регулярное патрулирование пилотируемой авиацией и транспортными средствами высокой проходимости) приходят беспилотные летательные аппараты (БПЛА), оснащаемые аппаратурой для ведения фото- и видеосъемки, что позволяет в режиме реального времени транслировать получаемые данные на пульт управления, а также записывать их на карту памяти. Применение БПЛА повышает безопасность эксплуатации инфраструктуры компании и значительно сокращает время реагирования на нештатные ситуации
Анализируя полученные данные с помощью такого метода мониторинга, возможно обнаружения участков с нарушением проектного положения, когда труба подвергнута продольному сжатию.
Наиболее интересным методом является зондирование трассы трубопровода. Основные задачи, решаемые с помощью методов дистанционного зондирования земли:
— выявление нарушений и отклонений в конструктивных элементах;
— контроль состояния природной среды вдоль трассы;
— выявление и последующее изучение геологических процессов и их последствий (активные тектонические разломы, оползневые, селевые процессы, последствия сейсмических событий и др.);
— картирование района;
— определение потенциально опасных участков трассы для последующей оценки рисков воздействия на среду.
Важным природным фактором, часто вызывающим преждевременную коррозию и разрушение трубопроводов, является избыточная увлажненность грунта. Наличие коррозии объекта может быть обнаружено специальной спектрометрической обработкой снимка по наличию спектральных компонентов оксидов железа. Избыточная увлажненность хорошо фиксируется в коротковолновом участке видимого диапазона (0,4–0,5 мкм).
Характерной особенностью спектрального излучения паров углеводородов является повышенная излучательная способность в дальнем инфракрасном диапазоне, связанная с нагревом под действием солнечной радиации.
Причины возникновения температурных контрастов на поверхности:
— различие в интенсивности поглощения солнечной радиации;
— различие свойств грунта на трассе трубопровода по сравнению со смежными участками почвы;
— передача тепла от подповерхностного объекта поверхностному слою почвы.
Система непрерывного мониторинга основана на применении волоконно-оптического кабеля. Генерируемый лазером поток света проходит по оптическому волокну и изменяется под воздействием температурных и физических факторов: на этом принципе созданы уникальные распределенные датчики. По сути, распределенный датчик представляет собой участок оптического волокна, способный заменить тысячи независимых сенсоров. Кроме того, распределенный датчик вобрал в себя функции и совокупности чувствительных элементов, и среды передачи информации. Информация эта касается, в частности, изменения температуры.
Среди преимуществ волоконно-оптической системы следует отметить возможность контроля объектов большой протяженности при ограниченном доступе к дешевому электропитанию, а также возможность его применения в условиях Крайнего Севера и в труднодоступных местах. А использование функции контроля температуры позволяет определить координаты места утечек (повреждений) трубопровода.
Недостатки волоконно-оптической системы:
— Хрупкость;
— высокую стоимость работ при укладке;
— сложность процедуры сращивания и ремонта в полевых условиях (требуется применение дорогостоящего устройства для сварки волокон);
— снижение чувствительности при промерзании грунта;
— усложнение аппаратуры для локализации места нарушения с достаточной точностью.
Метод радарной интерферометрии основывается на анализе разности фаз двух принимаемых спутником дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) сигналов, отраженных от земной поверхности в разное время. Разность фаз принятых сигналов при первом пролете спутника дает информацию о рельефе поверхности, а при втором пролете — данные об изменении состояния земной поверхности. В рамках этого метода применяются измерение по специально установленным искусственным отражателям радиосигнала. Существенными преимуществами такого метода является его всепогодность, высокая точность и разрешающая способность, широкий охват, оперативность получения данных, вплоть до реального времени, а также возможность получения принципиально новой полезной информации о земной поверхности.
Недостатком уголкового отражателя является его невысокая прочность, влияющая на конструкционную целостность устройства при воздействии совокупности статистических ветровых и снеговых нагрузок, возникающих в сложных климатических условиях.
Внедрение аэрокосмических технологий не только обеспечит безопасность эксплуатации, но и дает конкретный экономический эффект. Так, обоснованная замена наземных традиционных нивелирных измерений спутниковыми позволяет экономить около 80 % затрат на мониторинг при получении существенно большей информации об объекте.
Таким образом, проведен анализ современных методов мониторинга, рассмотрены недостатки и преимущества каждого из методов. И наиболее перспективным на данный момент является совершенствование системы космического зондирования.
Литература:
- Погорелов В. А. Перспективы применения беспилотных летательных аппаратов в строительстве // Инженерный вестник Дона, 2016, № 1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2016/3571.
- Лисин Ю. В., Александров А. А., Сущев С. П. Система автоматизированного мониторинга магистральных трубопроводов на участках сложных геологических условий // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2012 № 3 С. 73–79.
- СП 36.13330.2012. Магистральные трубопроводы (Актуализированная редакция СНиП 2.05.06–85*). / Госстрой. — М.: ФАУ «ФЦС», 2013. — 93с.
