Модернизация системы обнаружения утечек в нефтепроводах
Цель диссертационной работы является повышение эффективности автоматизированной системы обнаружения утечек из нефтепровода.
В процессе исследования проводились анализ методов и способов современных систем обнаружения утечек и тестовый слив нефтепродукта для тестирования улучшенного метода.
В результате исследования разработан новый метод, основанный на разнице скоростей, в котором два датчика установлены на одном конце трубопровода с небольшим расстоянием между ними. Улучшенный метод позволяет более точно определения координаты утечки.
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………….12
1. Обзор и анализ современных методов и систем обнаружения утечек …………………………….14
1.1 Классификация систем обнаружения утечек……………………………………………………………15
1.2 Методы обнаружения утечек ……………………………………………………………………………………17
1.2.1 Алгоритм на основе балансового метода …………………………………………………………..17
1.2.2 Алгоритм по волне давления …………………………………………………………………………….18
1.2.3 Алгоритм по анализу профиля давления ………………………………………………………….20
1.2.4 Алгоритм по отклонению состояния технологического оборудования от
установившегося ……………………………………………………………………………………………………………..21
1.2.5 Алгоритм при зарегистрированных утечках …………………………………………………….22
1.2.6 Акустический корреляционный метод ……………………………………………………………..24
1.2.7 Волокно-оптический метод ……………………………………………………………………………….25
1.2.8 Метод дифференциальных давлений ………………………………………………………………..29
1.2.9 Визуальный метод ……………………………………………………………………………………………..29
1.2.10 Радиоактивный метод ……………………………………………………………………………………….29
1.2.11 Традиционный способ определения утечек …………………………………………………………..30
1.2.12 Расчет места утечки по временной задержке сигналов. ………………………………………..33
1.3 Средства диагностики утечек …………………………………………………………………………………..36
1.3.1 Компания ООО «Энергоавтоматика» ……………………………………………………………….36
1.3.2 Компания PSI …………………………………………………………………………………………………….41
1.3.3 Компания «Комбит» ………………………………………………………………………………………….42
1.3.4 ОАО «Нефтеавтоматика» ………………………………………………………………………………….43
1.3.5 Компания Group LB…………………………………………………………………………………………..46
2. Описание объекта исследования ……………………………………………………………………………………..49
2.1 Описание процесса транспортировки жидкости в трубопроводе…………………………….54
2.2 Математическое описание движения жидкости ………………………………………………………57
2.3 Анализ скорости распространения возмущения в трубопроводе …………………………….61
2.4 Улучшенный способ определения утечки ………………………………………………………………..63
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……………………….71
4 Социальная ответственность…………………………………………………………………………………………..82
Заключение……………………………………………………………………………………………………………………………106
Приложение А ……………………………………………………………………………………………………………………….107
Раздел ВКР, выполненный на иностранном языке ………………………………………………………………107
Список используемой литературы ……………………………………………………………………………………….116
Трубопроводные системы являются одним из самых экономичных и
безопасных способов транспортировки газов, нефти, нефтепродуктов и
других жидкостей. В качестве средства транспортировки на большие
расстояния трубопроводы имеют высокую степень безопасности, надёжности
и эффективности. Большая часть трубопроводов в независимости от
транспортируемой среды разрабатываются исходя из срока эксплуатации
порядка 25 лет. По мере старения они начинают отказывать, появляются
утечки в конструкционно слабых местах соединений, точках коррозии и
участках, имеющих небольшие структурные повреждениях материала. Кроме
того, есть и другие причины, приводящие к появлению утечек, такие как
случайное повреждение трубопровода, террористические акты, диверсии,
воровство продукта из трубопровода и т. д.
Главной причиной плохой герметизации трубопровода является
устаревшее оборудование: 35 % трубопровода эксплуатируются более 20 лет
и ещё 30 % трубопровода находятся в возрасте от 15 до 18 лет.
В настоящее время немаловажной задачей является эффективная
борьба с несанкционированными врезками [2, 27, 31, 47]. За последнее 5 лет
в России обнаружено более 3000 незаконных врезок. Кроме материального
ущерба, наносимого криминальным отбором, несанкционированная врезка
нарушает целостность трубопровода и его эксплуатационные
характеристики.
Использование современных SCADA систем [46] и микропроцессорной
автоматики [7, 12] в магистральной перекачке нефтепродуктов привело к
разработке систем диспетчерского контроля и управления (СДКУ) [19, 54,
32].
СДКУ позволяет:
оперативно принимать решения;
отслеживать тренд развития технологических процессов в
нефтепроводах;
снимать параметры технологического процесса транспортировки
и интерпретировать данные на понятном для пользователя языке для
дальнейшего анализа и принятия решений на этапах контроля и диагностики.
В состав СДКУ включают систему, контролирующую герметичность
трубопроводной магистрали, иначе её называют системой обнаружения
утечек (далее СОУ).
Объектом исследования является нефтепровод с постоянным
диаметром трубы, пролегающий между двумя перекачивающими станциями,
не имеющий отводы и самотечные участки, по которому перекачивается
однородный нефтепродукт преимущественно одним режимом
транспортировки.
Предметом исследования является герметичность нефтепровода,
нарушаемая при появлении в нем утечек, возникших вследствие
эксплуатационных работ, старения труб.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности
автоматизированной системы обнаружения утечек нефтепроводов.
Основные задачи исследования:
1. Исследование и анализ методов и способов современных систем
обнаружения утечек.
2. Внедрение в существующую систему улучшенный способ
обнаружения утечки.
Научная новизна заключается в разработке улучшенного метода
обнаружения утечки в нефтепроводе, позволяющий увеличить точность
определения координаты утечки, снизить потери нефтепродукта, уменьшить
негативное экологическое воздействие на почву и питьевую воду, снизить
экономические затраты на простой предприятия и риски возникновения
чрезвычайных ситуаций.
1. Обзор и анализ современных методов и систем обнаружения
утечек
1. Системы обнаружения утечек комбинированного типа на
магистральных нефтепроводах. Общее техническое задание на
проектирование, изготовление и ввод в эксплуатацию – M.: ОАО «АК
«Транснефть», 2009. – 99
2. Некрасова А.П. О статистике аварий и несанкционированных врезок
на магистральных нефтепродуктопроводах и мероприятия по снижению их
числа / А.П. Некросова // Транспорт и хранение нефтепродуктов, 2000. – №8-
9. – С. 9-11
3. Причиной утечки в трубопроводе BP на Аляске стали ледяные
пробки. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://eco.ria.ru/danger/20091210/198506496.html
4. Человеческий фактор стал причиной утечки нефти из трубы ВСТО.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dv-zvezda.ru/11309-
chelovecheskij-faktor-stal-prichinoj-utechki.html
5. Медведев В.С., Потёмкин В.Г. Нейронные сети. MATLAB 6 / В.С.
Медведев, В.Г. Потёмкин – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2002. – 496с.
6. Лапшев Н.Н. Гидравлика: учебник для студ. высш. учеб. заведений /
Н.Н. Лапшев. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 272 с.й78
7. Утечка нефтепродуктов в Новгородской области ликвидирована.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.aif.ru/crime/939104
8. Климовский Е. М. Очистка и испытание магистральных
трубопроводов /Е.М. Климатовский, Ю.В. Колотилов — М.: Недра, 1987. –
173 с.
9. Мустафин Ф. М. Защита трубопроводов от коррозии: в 2- т. / Ф.М.
Мустафин, М.В. Кузнецов. – СПб.: Недра, 2005. Т.2.–708 с.
10. Придуман эффективный метод поиска мест незаконной откачки
продуктов из трубопровода, скрытого под землёй. [Электронный ресурс]. –
Режим доступа: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4186.html
11. Ковардаков А.В. Построение математической модели малых утечек
с учётом реальных свойств объектов магистрального трубопровода / А. В.
Ковардаков // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и
нефтепродуктов, 2011, №1 с. 48-54
12. Власов А.Н. Способ диагностики состояния магистральных
трубопроводов с использованием радиоактивных индикаторов / Власов, А.Н.;
Долгих, В.И.; Дроздов, В.Д.; Маслов, Б.В. Патент №2159930
13. Волоконные брэгговские решётки // Физика в анимациях
[Электронный ресурс] – http://physics.nad.ru
14. Вайншток, С.М. Трубопроводный транспорт нефти. Том 2. /
Васильев, Г.Г.; Коробков, Г.Е.; Коршак, А.А. и др. под ред. Вайншток, С.М. –
М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”, 2004. – 621 с.
15. Бунчук В.А. Транспорт и хранение нефти, нефтепродуктов и газа /
В.А. Бунчук. – М.: Недра, 1977. – 366 с.
16. Официальный сайт компании «PSI» – http://www.psioilandgas.com
17. Официальный сайт компании ОАО «Нефтеавтоматика» –
http://www.nefteavtomatika.ru
18. Муфтахов Е. М. Проектирование нефтегазопроводов: учебное
пособие / Е.М. Муфтахов, М.М. Гареев, В.Н. Муфтахова. – Уфа: Изд-во
УГНТУ, 2011. – 112с.
19. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов / И.Т. Ишмухаметов,
С.Л. Исаев, М.В. Лурье, С.П. Макаров. – М.: Нефть и газ, 1999. – 300 с.
20. Коршак А.А. Технологический расчет магистрального
нефтепровода: учебное пособие / А. А. Коршак, Е. М. Муфтахов — Уфа:
ООО “ДизайнПолиграфСервис”, 2005. — 98 с.
21. Проектирование и эксплуатация магистральных нефтепроводов.
Основные факторы, влияющие на особенности эксплуатации и выбор
проектных параметров магистральных нефтепроводов: учеб. пособие / Ю. А.
Краус– Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010 – Ч.1 – 109 с.
22. Лурье М.В. Математическое моделирование процессов
трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: учебное пособие
/ М. В. Лурье – М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им.
И.М.Губкина, 2003. – 336 с
23. Селезнев В.Е. Основы численного моделирования магистральных
трубопроводов / В. Е. Селезнев, В. В. Алешин, С. Н. Прялов; под. ред. В.Е.
Селезнёва. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: МАКС Пресс, 2009. – 436 с.
24. Селезнев В.Е. Современные компьютерные тренажеры в
трубопроводном транспорте: математические методы моделирования и
практическое применение / В. Е. Селезнев, В. В. Алешин, С. Н. Прялов; под.
ред. В.Е. Селезнёва. – М.: МАКС Пресс, 2007. –200 с.
25. Ковардаков А.В. Влияние параметров технологического процесса
на величину возможных отклонений давления в установившимся режиме /
А.В. Ковардаков, Л. Р. Лукманов, А.М. Ширяев // Наука и технологии
трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, 2011 – №3 – с. 46-49
25. Ковардаков А.В. Построение математической модели малых утечек
с учётом реальных свойств объектов магистрального трубопровода / А. В.
Ковардаков // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и
нефтепродуктов, 2011, №1 с. 48-54
26. Ковардаков А.В. Разработка методов построения и реализация
аналитической информационной системы технологического мониторинга
сложных промышленных объектов: дис. … канд. техн. наук: 05.13.01 /
Ковардаков Алексей Викторович. – Краснодар, 2007 – 316 с.
27. Рабинович, Е.З. Гидравлика / Е. 3. Рабинович, А. Е. Евгеньев. – 3-е
изд., перераб. и доп. – М. : Недра, 1987. – 224 с.
28. Слез, JI.Г. Экспериментальные и теоретические исследования
гидроударногоспособавосстановленияпропускнойспособности
магистральных трубопроводов/ Л.Г. Слез, A.A. Григорьев // Инженерные
системы. Донбасская нац.академия стр.-ва и арх.-ры. – №2. – 2009.
29. Омельченко, A.B. Дифференциальные характеристики потока за
ударной волной // Журнал технической физики -Спб.: -том 72. -вып.1. – 2002.
30. Тугунов, П.И. Определение ударного давления в нефтепроводе с
газонасыщенной нефтью при переходнх режимах / П.И. Тугунов, P.A. Брот,
С.Е. Кутуков // Нефтегазовое дело. -2005. -том 3. -с.199-205
31. Гольянов, A.A. Обнаружение места утечек в магистральных
нефтепродуктопроводах с помощью сканирующих импульсов: автореферат
дис. канд. техн. наук : 25.00.19 : защита 21.10.04 / Уфа. -2004. -22 с.
32. Бергман, Л. Ультразвук / Л. Бергман. – М.: Изд-во иностр. литры.-
1956. -728 с
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (30 отзывов)
5 (174 отзыва)
5 (49 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
4.8 (13 отзывов)
5 (8 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.5 (9 отзывов)
4.9 (37 отзывов)
