СПЕЦПРОЕКТ

Mining World Russia 2020

ПЕРЕЙТИ

Мониторинг коррозии внутренней поверхности трубопровода

70% российских нефтегазовых инфроструктур построены более 30 лет назад. Сама по себе нефть — не корозийно-активная среда, но в чёрном золоте непременно есть сопутствующая вода с примесями, и это делает нефтепроводы уязвимыми для разрушения.

Можно ли предотвратить появление этой проблемы? Мы попросили прокомментировать ситуацию руководителя отдела коррозионного мониторинга АО «Арктех» Сергея Субочева.

  Руководитель отдела коррозионного мониторинга АО «Арктех»  Сергей Субочев
Руководитель отдела коррозионного мониторинга АО «Арктех» Сергей Субочев

— Насколько актуальна проблема коррозийного износа для нефтегазовой отрасли?

— Безусловно, это одно из самых актуальных направлений, в целом посвящено множество российских и международных конференций.

Но как таковую статистику сложно привести, потому что в разных компаниях и в различных нефтегазовых предприятиях, данные о количестве нештатных ситуаций и аварий, связанных с внутренней коррозией, как правило, отличаются. Единственно, что можно сказать с уверенностью: цифры ущерба достаточно значительны.

Поэтому в большинстве компаний разрабатываются и внедряются мероприятия антикоррозионной защиты. Направлены они на снижение скорости коррозии и продление сроков эксплуатации трубопровода.

— От чего зависит активность коррозионного износа? Какая инфраструктура страдает больше всего?

— Коррозия и эрозия угрожают металлическим трубопроводам. Если мы говорим про коррозию внутренней поверхности трубопроводов, то расположение под землёй или на поверхности в этом случае мало влияет на процесс коррозионной активности.

Скорость коррозии во многом зависит от «загруженности» трубопровода (объёма жидкости и скорости потока), а также ряда других факторов, в частности обводнённости, температуры жидкости, минерализации воды, кислотности среды, от перепада высот и др.

— Что представляет собой мониторинг коррозионного износа труб? Как организован этот процесс?

— На сегодняшний день существует несколько методов мониторинга внутренней коррозии, при этом каждый производитель данного оборудования, безусловно, отстаивает свой метод.

Но, объективно говоря, тот или иной способ в разных условиях и на различных объектах может быть эффективнее другого.

Иногда одного метода недостаточно, и требуется установка сразу нескольких систем, так называемый «комплексный подход».

— Расскажите о существующих методах поподробнее.

— Можно выделить три метода мониторинга коррозии, которые получили наибольшее распространение.

Гравиметрический метод — один из самых известных и распространённых. Связано это, прежде всего, с простотой конструкции и невысокой стоимостью решения.

Мониторинг коррозии внутренней поверхности трубопровода

Принцип работы следующий: внутри трубопровода размещают образец-свидетель, который изготавливают из такой же марки стали (или близкой по составу).

Образец-свидетель находится какое-то время в агрессивной среде трубопровода и подвергается тем же коррозионным процессам, что и стенка трубы.

Через определённый период образец извлекают, обрабатывают, взвешивают и по изменению массы делают расчёт потери металла и скорости коррозии.

Для мониторинга различных процессов гравиметрическим методом важно расположение внутри трубопровода, поэтому применяют разные формы и размеры образцов-свидетелей.

Конструкция системы позволяет вводить и извлекать образец-свидетель без остановки перекачки среды. При этом максимально возможное давление при таком методе — до 42 МПа, что позволяет применить данную технологию на большинстве нефтегазовых объектах.

Метод электрического сопротивления схож с гравиметрическим методом, но вместо образца-свидетеля используется чувствительный элемент — ER-датчик. Принцип работы построен на изменении электрического сопротивления на чувствительном элементе зонда.

Зонд вводят в исследуемую среду и на основании изменения сопротивления чувствительного элемента делают вывод о скорости процесса коррозии.

Физический принцип ER-систем заключается в том, что в результате коррозионных процессов на поверхности чувствительного элемента измерительного зонда происходит постепенное уменьшение площади поперечного сечения чувствительного элемента, а его длина остаётся неизменной.

Сопротивление меняется и выполняется пересчет в потерю металла.
При этом дополнительных лабораторных исследовании уже не требуется и можно контролировать состояние зондов в режиме реального времени.

Полученные данные фиксируют специализированные измерительные приборы, которые производят расчёт скорости коррозии и также экспортируют данные в программное обеспечение для более подробной обработки и анализа. Форму и толщину ER-датчика подбирают индивидуально для места установки, эти параметры зависят от транспортируемой среды, расположения и предполагаемой скорости коррозии.

Мониторинг коррозии внутренней поверхности трубопровода

Разрешающая способность ER-датчика очень высока — до 0,001 мм (зависит от выбранной толщины чувствительного элемента). Как и в гравиметрическом методе, конструкция системы позволяет вводить и извлекать ER-датчик без остановки перекачки среды. Максимально возможное давление до 42 МПа.

Ультразвуковой метод — я бы назвал одним из самых современных способов мониторинга внутренней коррозии, но при этом используется уже хорошо зарекомендовавший себя метод регистрации отраженных импульсов.

По сути, это накладные ультразвуковые датчики, которые могут быть размещены в наиболее уязвимых местах трубопровода. Полученные отражённые сигналы обрабатываются в микропроцессорном устройстве и регистрируют толщину стенки трубопровода с высокой точностью — до 0,0025 мм.

Ультразвуковая система отличается модульной конструкцией, простотой установки, к тому же она не препятствует проведению регламентных работ внутри объекта. Ультразвуковые датчики легко демонтируются и перемещаются. Врезка в трубу при таком методе не требуется, поэтому установка безопасна для монтажа на любые давления. Применение высокотемпературных датчиков позволяет устанавливать ультразвуковую систему на поверхность с рабочей температурой до 500 °С.

— Каким образом происходит сбор данных?

— Данные можно получать несколькими способами: как в ручном режиме оператором, так и при помощи автоматизированных систем управления. И здесь, в основном, приходится отталкиваться от непосредственных бюджетов и возможностей заказчика, но при этом не стоит забывать о той информации, которые мы хотим получить на выходе. Принципиально и то, насколько объём/качество данных будет достаточным для анализа и принятия правильных решений.

В первую очередь, особое внимание следует уделить объектам, расположенным в труднодоступных местах (заболоченная местность, подземные участки, места на большой высоте и так далее) и работающим в особо сложных условиях. Размещение систем автоматизации в данных местах будет оправданным и сэкономит в будущем немало сил, времени и денежных средств.

Если говорить о гравиметрическом методе, то, безусловно, все данные собираются «вручную». Обработка и анализ полученных данных зависит от эффективности организации процесса сбора и обработки данных на конкретном объекте. К сожалению, в данном случае не последнюю роль играет «человеческий фактор».

В свою очередь, ультразвуковой метод и метод электрического сопротивления могут быть полностью автоматизированы, автономны и работать в режиме реального времени.

ER и ультразвуковой датчики выдают цифровые сигналы, которые можно накапливать и передавать по современным каналам связи. Для этого в местах установки датчиков размещают автоматизированные регистраторы данных, которые могут работать в 2-х режимах:

  • off-line — включение по времени, измерение, сохранение данных в памяти и выключение;
  • on-line — включение по времени или удаленному запросу оператора, измерение, сохранение и передача полученных данных, выключение.

Благодаря оперативно полученной информации, а также данных о скоростях коррозии в определённые промежутки времени оператор может сопоставить различные технологические процессы с реальными изменениями в толщине стенки и агрессивности среды, проверить эффективность работы ингибитора и внести необходимые корректировки.

Возможна установка определённых пороговых значений, так называемых «сигналов тревоги», когда система сама оповещает оператора о превышении уровня коррозии (или эрозии).

— Насколько сегодня популярны системы мониторинга? Это уже современные, широко распространенные решение или технология будущего?

— Для многих крупных нефтегазовых месторождений применение данных систем — это уже нормальная практика, но некоторые компании только недавно стакнулись с такой проблемой.

К сожалению, только ряд крупных аварий, вызванных внутренней коррозией, заставил многих проанализировать внутренние регламенты, создать новые службы и основательно пересмотреть свой подход.

Конечно, системы мониторинга коррозии — это не автомобили или смартфоны, но, как и всё в современном мире, системы постоянно совершенствуются, адаптируются к новым технологиям и поставленным задачам.

С каждым годом элементы системы становятся точнее, быстрее, надёжнее, начинается использование беспроводной связи, время автономной работы увеличивается.

Полагаю, что в будущем данные системы мониторинга коррозии могут стать одним из элементов «Умного месторождения».

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №6, 2019

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.