Geum.ru

Научно-техническая конференция

Вид материалаТезисы
Подобный материал:


Научно-техническая конференция

«Диагностика технического состояния оборудования и сооружений в технологических системах добычи, подготовки и трубопроводного транспорта нефти и газа».


Тезисы к докладу:

«Диагностика технического состояния трубопроводов с помощью комплекса бесконтактной магнитометрической диагностики КМД-01М. Опыт работы».

ЗАО «ПОЛИИНФОРМ», Санкт-Петербург.


В настоящее время остро стоит вопрос диагностики и определения технического состояния магистральных и промысловых нефте-и-газопроводов. Находящиеся в эксплуатации трубопроводы в большинстве своем не имеют технических средств для внутритрубной диагностики. Средства контактной диагностики требуют проведения дорогостоящих мероприятий по обеспечению доступа к трубопроводу, а иногда и временного останова. Между тем, потери нефтепродуктов при транспортировке наносят большой экологический и материальный ущерб и могут представлять опасность для человеческой жизни.

Цель проекта КМД-01М - улучшение экологической обстановки и уменьшение вероятности техногенных катастроф, связанных с транспортировкой и переработкой углеводородного сырья, при одновременном снижении затрат на производство диагностики, повышение достоверности и репрезентативности получаемых результатов и увеличение доступности диагностики, особенно для промышленных предприятий и жилищно-коммунального сектора. Для этого выбран метод бесконтактной магнитометрии, позволяющий избежать большого объема подготовительных работ на трубопроводе, как-то: шурфовки участков трубопровода, установки загрузочных камер и прямоходных вентилей, изменения режима работы или полного отключения транспортировки продукта.

Метод бесконтактной магнитометрии широко применяется в геофизике, для поиска и определения параметров аномалий магнитного поля земли и рудных проявлений. Задача диагностики трубопровода требует значительного повышения параметров магнитометрического оборудования и разработки принципиально новых методов изучения флуктуаций магнитных полей.

Прежде всего, необходимо повысить чувствительность первичных преобразователей (датчиков) для уверенной регистрации незначительных флуктуаций магнитного поля. По сравнению с геофизическими магнитометрами, регистрирующими значительные по протяженности магнитные аномалии, диагностический магнитометр должен иметь на порядок более высокое быстродействие (частоту опроса датчиков), чтобы обеспечить высокую скорость движения по трубопроводу. Массив предоставляемых данных должен быть очень большим, т.к. аномалии магнитного поля должны не только регистрироваться с определением амплитуды, но важно знать и закон, по которому изменяется магнитное поле (форму магнитограмм) с большой точностью, т. к. именно вид магнитограмм позволяет не только выявлять дефекты, но и правильно их интерпретировать для определения типа и степени опасности повреждения трубопровода. Диагностический магнитометр должен быть компактным, иметь небольшую массу и малое энергопотребление.

На основании этих требований рассматривались различные типы первичных преобразователей магнитного поля. Разработки велись в различных направлениях, но в результате наилучшие характеристики показал магниторезистивный преобразователь субмикронного класса. Однако, как выяснилось, лучших результатов можно достичь путем значительного уменьшения толщины феррорезисторной пленки, до величин менее 10 нм. В результате был разработан первичный высокочувствительный преобразователь на основе тонкопленочных наноструктур с анизотропным магниторезистивным эффектом.

Метод магнитометрической дефектоскопии был дополнен способом градиентометрических измерений, для реализации которого полный вектор магнитной индукции определяется не на одном, а одновременно на нескольких расстояниях от трубопровода с последующей математической обработкой полученных результатов. Этот метод защищен несколькими патентами.

Для реализации цели проекта разработан комплекс бесконтактной магнитометрической диагностики, не требующий подготовки трубопровода к обследованию и изменения режима транспортировки углеводородов. Принцип бесконтактной магнитометрии требует применения высокочувствительных датчиков, способных регистрировать крайне слабые магнитные поля на удалении от металла трубопровода. Для этого были разработаны и внедрены трехкомпонентные векторные датчики на магниторезистивных тонкопленочных наноструктурах, где основным чувствительным элементом является феррит, выполненный в виде нанопленки толщиной от 2 до 10 нанометров на кремниевой подложке. Размеры феррита определяют его высокую чувствительность, избирательность, и быстродействие, что и позволяет реализовать высокие характеристики комплекса КМД-01М. Свойства разработанных магниторезистивных векторных датчиков позволяют:
  • Увеличить диапазон измерения от -150мкТл до +150 мкТл .
  • Снизить собственные шумы до 0,1 нТл по размаху.
  • Довести погрешности ортогональности магнитных осей каждого векторного датчика до 10 угловых минут.
  • Уменьшить приведенную погрешность до 0,03%.
  • Получить нестабильность нуля векторного датчика не более 0,1 нТл за 8 часов, а температурную нестабильность не более 0,2 нТл/С.
  • Довести диапазон измерения разности одноименных компонент от -10мкТл до +10мкТл.
  • Уменьшить спектральную плотность шумов до 2 фТл/Гц1/2
  • Высокие параметры разработанных векторных датчиков позволили реализовать следующие функции комплекса КМД-01М:
  • Сократить состав и массу полевого оборудования, уменьшить энергопотребление.
  • Производить диагностику без доступа к трубопроводу, на расстоянии, с поверхности земли.
  • Получить высокую частоту зондирования, что позволяет при детализации регистрировать дефекты, имеющие малые геометрические размеры.
  • Увеличить число датчиков, что позволяет регистрировать большое количество информации.
  • Наблюдать магнитограммы по 6 различным компонентам магнитного поля в реальном времени, что увеличивает производительность процесса диагностики.
  • Повысить чувствительность комплекса по сравнению с наиболее распространенными способами магнитометрии не менее чем в 10 раз.
  • Обеспечить высокую избирательность по отношению к мешающим факторам, как-то: наличие линий электропередачи, подземных кабельных сетей, промышленных установок и т.п.
  • Достичь высокой скорости проходки.
  • Обеспечить более точную координатную привязку выявленных дефектов за счет автоматизации измерений и сопряжения с системой позиционирования «Глонасс» (GPS), что позволяет уменьшить объем вскрышных и шурфовочных работ.

Комплекс позволяет выявить и определить размеры дефектов трубопровода, как-то: различные виды деформации и коррозии, микротрещины, напряженно-деформированные состояния, дефекты сварных соединений; а так же выявлять места несанкционированных врезок и техногенных повреждений. На основании полученных данных определяется общее техническое состояние трубопровода, и разрабатываются рекомендации по его дальнейшей эксплуатации.

Внедрение комплекса магнитометрической бесконтактной диагностики позволит повысить безопасность эксплуатации трубопроводного транспорта, снизить стоимость диагностики, повысить ее доступность. Реализация проекта способствует развитию высокотехнологических секторов российской экономики. Экономический эффект от внедрения комплекса базируется в первую очередь на значительном снижении себестоимости диагностики за счет высокой производительности комплекса, отсутствии подготовительных мероприятий, универсальности и мобильности.