Модернизация системы обнаружения утечек в нефтепроводах

Бирюков, Антон Андреевич Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Робот для картографирования местности на базе стереокамеры
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Универсальный мехатронный модуль для мобильного робота
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Искусственные мускулы на основе капиллярной нити
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка автоматизированной системы обезвешивания на гибком подвесе
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Система навигации автономного мобильного робота для работы на Крайнем Севере
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Система виденья для людей с нарушением зрения
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)