Флотационное оборудование
Узнать больше Свернуть
Развернуть

АО «НПО «РИВС» – российский разработчик технологических решений и поставщик флотационного оборудования.
Компания производит и поставляет собственное оборудование РИФ и запасные части, которые применимы для флотационного оборудования любых производителей.

Подробнее Свернуть
Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали

Потери на трубопроводах: ищем утечки и врезы

31.08.2022

Трубопроводы — один из символов нефтегазовой отрасли. Достаточно сказать, что в нашей стране по ним от районов добычи до мест переработки и потребления перемещается до 95% нефти и газа.

И хотя трубопроводы — сложное инженерное сооружение, которое строят с большим запасом прочности, даже самое надёжное оборудование с годами ветшает и становится менее надёжным. Отсюда утечки, которые не только означают потерю ценного продукта, но и несут большой вред окружающей среде.

Трубопровод
Фото: freepik.com

Утечки на трубопроводах: не допустить катастрофы

По словам главного научного сотрудника ООО «Фонон», кандидата технических наук, разработчика течеискательной аппаратуры для нефтегазовой промышленности Бориса Лапшина, несмотря на самые современные технологии при строительстве трубопроводов и соблюдение всех правил эксплуатации, утечки всё равно будут происходить.

В этой ситуации главной задачей становится их своевременное обнаружение. В противном случае утечки могут стать причиной самого серьёзного экономического, экологического и техногенного ущерба.

«Например, взрыв газа из-за утечки ШФЛУ (широких фракций легких углеводородов) из продуктопровода Западная Сибирь — Урал — Поволжье 4 июня 1989 года (под Уфой) на 1710 километре Транссиба стал причиной крупнейшей железнодорожной катастрофы в СССР. Горело всё: лес, рельсы, вагоны и люди. Погибло более 600 человек», — рассказывает Борис Лапшин.

Надо понимать, что кроме риска для жизни людей и потери ценного продукта выход нефти и газа наносит серьёзный ущерб окружающей среде. Так, при разливе нефти по грунту живые организмы гибнут из-за физического удушья и токсического воздействия.

При разливе нефти в водоёмах образуется плёнка, которая не пропускает в воду кислород, а растворённые или эмульгированные тяжёлые фракции нефти, адсорбированные грунтами, делают воду непригодной для использования.

«Уже при содержании нефтяных загрязнений более 0,05 мг/л портятся вкусовые качества воды, а рыба приобретает неприятный вкус нефти. Концентрация нефти выше 0,5 мг/л опасна для рыб, а равная 1,5 мг/л вызывает гибель личинок, икры, планктона, приводит к нарушению мест нереста и миграции рыб.

Загрязнение нефтепродуктами водоёмов приводит к гибели водоплавающих птиц: нефть смачивает их оперение, и они уже не в состоянии взлетать», — перечисляет Борис Лапшин.

Опасен и выход газа из трубопроводов. При определённой концентрации газа с воздухом создаётся взрывоопасная смесь. После — искра и «пространственный» взрыв большой мощности. Например, сила взрыва на трубопроводе под Уфой, по оценке специалистов, равнялась 300 тоннам в тротиловом эквиваленте.

Многообразие методов

Чтобы предотвратить подобную катастрофу, нужно быстро обнаружить утечку. Как именно это сделать? Какое оборудование лучше использовать? Выбор непростой, учитывая, что современная наука предлагает целый набор методов и приборов по поиску утечек и врезов на трубопроводах.

«В теории и в учебниках достаточно большое количество методов обнаружения утечек. Классические виды на сегодня: параметрические системы, «волна давления», материальный баланс, инфразвуковые методы и оптоволоконные сенсоры.

Для стационарных СОУ (система обнаружения утечки) по «волне давления» используются датчики давления, для материального баланса — расходомеры. Кроме того, есть и портативные приборы — течеискатели, которые работают по принципу акустической эмиссии, и такие приборы также хороши в комплексе со стационарными СОУ для поиска более точного места утечки.

Однако присутствуют и достаточно экзотические методы, такие как высадка растений определённого вида, листва которого меняет свой цвет на фоне углеводородного присутствия», — перечисляет генеральный директор ООО «Ликнет Систем» Владимир Мельников.

Борис Лапшин классифицирует методы поиска утечек по двум категориям. К первой относятся методы так называемого непосредственного контроля, основанные на наблюдении за падением давления и потерей расхода, регистрации ударных волн, сравнении притока и расхода продукта.

Во вторую категорию входят методы, основанные на косвенном контроле по физическим признакам, которые появляются в связи с образованием утечек. Сюда входят визуальный осмотр и акустический контроль трубопроводов.

«Методы первой категории нашли применение главным образом для обнаружения крупных утечек (аварий), влияющих на процесс перекачки продукта, и характеризуются низкой чувствительностью к величине утечек.

Так, «модель неустановившихся процессов в трубопроводе» имеет чувствительность в пределах 0,2–0,5% от величины расходных характеристик трубопровода, что при диаметре нефтепровода 1220 мм составит 7х103 – 18х103 л/ч.

Другим недостатком методов непосредственного контроля является отсутствие информации о местоположении утечки. В лучшем случае точность локализации определяется расстоянием установки датчиков.

Тем не менее любой работающий трубопровод оснащается в обязательном порядке средствами непосредственного контроля за герметичностью, работающими в автоматическом или полуавтоматическом режиме», — отмечает Борис Лапшин.

В свою очередь, для обнаружения малых утечек, в том числе на подводных трубопроводах, используются визуальный, акустический активный и акустический пассивный (акустической эмиссии) методы.

Трубопровод
Фото: freepik.com

«Визуальный метод позволяет обнаружить любые утечки, включая капельные. Вместе с тем ему присущи недостатки, например, в ночное время, при тумане и зимой, когда поверхность воды покрыта льдом, он неприменим.

К тому же регулярное патрулирование связано с большими материальными затратами. Наконец, течение воды, отслоение антикоррозионной изоляции, наличие футеровки и грунтовой засыпки приводят к выходу нефти в стороне от реального положения утечки, что ухудшает точность и достоверность получаемых результатов, в связи с чем в дальнейшем местоположение утечки приходится уточнять другими методами», — констатирует Борис Лапшин.

С тем, что визуальные методы имеют свои ограничения, согласен и Владимир Мельников.

«Визуальные методы не распространены, поскольку на всех участках трубопровода нужно устанавливать камеры, и достаточно сложно в автоматическом режиме определить наличие утечки и её место, особенно при наличии защитных оболочек с утеплением. А при подземном залегании трубопровода визуальные методы вовсе не применимы.

Как мне кажется, видеосъёмка, в том числе из космоса, позволит обнаружить достаточно крупные утечки или утечки, которые успели сформировать достаточно крупные и видимые истечения продукта на расстоянии», — считает генеральный директор ООО «Ликнет Систем».

БПЛА для отслеживания утечки на трубопроводах
Фото: freepik.com

Современные альтернативы

Впрочем, технологии не стоят на месте, и для поиска утечек существуют и другие современные технологии. Так, в ООО «Фонон» делают ставку на метод акустической эмиссии. Он основан на  регистрации акустического излучения, возникающего при истечении жидкости или газа через сквозной дефект, при наличии в трубе избыточного давления. Метод подходит для непрерывного контроля герметичности подводных переходов нефтегазопроводов через реки и транспортные магистрали.

«Участок нефтепровода, проложенного по дну через реку Обь длиной 1200 м и диаметром 1020 мм, в процессе гидравлических испытаний показал негерметичность. Найти местоположение утечки визуальным методом не удалось.

Было решено использовать метод акустической эмиссии. Акустический преобразователь регистратора, заключённый в герметичный корпус, перемещался за плавсредством на кабеле по линии параллельной оси трубопровода на высоте 0,5 м от поверхности водоёма и на удалении±3 м от оси трубопровода.

Трубопровод был заполнен водой под давлением 1,5 мПа. Скорость перемещения плавсредства составляла 1–3 км/ч. Акустическое излучение регистрировалось в частотном диапазоне 48±1,5 кГц. Утечка в трубопроводе была обнаружена, её местоположение установлено с точностью 0,5 м на глубине 8 м», — делится примером применения технологии Борис Лапшин.

Ещё один метод поиска утечек, на этот раз метана, предлагает инженерно-технический центр «Авикон».

«Мы используем не датчики, а тепловизор, который визуализирует утечку, то есть показывает, из какого места исходит газ. В приборе установлена специализированная инфракрасная матрица, которая работает в определённом спектральном диапазоне, с помощью которого можно визуализировать газ.

В этом наше главное преимущество. Большинство методов основано на простой детекции смеси в воздухе. То есть мы получаем информацию, что есть превышение метана в воздухе. А где именно? Откуда утечка? Мы не можем понять.

А с помощью тепловизионной камеры мы своими глазами можем увидеть, откуда идёт истечение газа», — объясняет инженер отдела оборудования ИТЦ «Авикон» Алексей Шумилов.

Точная локализация позволяет компаниям не только избежать лишних затрат, но и в некоторых случаях доказать свою «невиновность» перед проверяющими органами. Зачастую бывает сложно определить природу утечки метана: техногенная она или природная, связанная, например, с таянием вечной мерзлоты. На помощь приходят тепловизоры.

«На месторождении одной из компании в ноябре прошлого года мы проводили обследование месторождения по поиску утечек газа. Параллельно с  нами другая компания искала утечки с беспилотников методом лазерной детекции.

Мы зафиксировали утечки в определённых местах, а лазерная система показывала наличие газа везде. Потому что идёт испарение болотных газов, в  том числе метана, соответственно, лазерный детектор показывает, что здесь есть газ.

Хотя там нет какого-то оборудования, которое может пропускать этот газ», — рассказывает коммерческий директор ИТЦ «Авикон» Олег Абдраманов.

Впрочем, нужно понимать, что тепловизоры не получится использовать для обследования трубопроводов, расположенных на морском дне или под землёй.

Утечка нефти
Фото: freepik.com

Сверху виднее

Впрочем, и визуальные методы рано списывать со счетов, в последние годы они обрели «второе дыхание» за счёт внедрения дронов.

«В России сотни тысяч километров трубопроводов. Регулярно, качественно и с допустимым бюджетом обследовать такую протяжённость традиционными методами просто невозможно, и это является одной из причин тысяч ежегодных инцидентов, которые сопровождаются выбросами газо- и нефтепродуктов в окружающую среду.

Сейчас до сих пор используются такие неэффективные методы мониторинга, как наземные бригады, которые обследуют единицы километров в день, и пилотируемая авиация, расходы на которую составляют более тысячи долларов за лётный час.

И наземные бригады, и авиация используют различные приборы для мониторинга утечек: оптические, инфракрасные камеры, акустические датчики, газоанализаторы, лидары и так далее. При этом любой из этих приборов возможно разместить и на беспилотнике.

В целом применение дронов экономически выгоднее наземных обследований и пилотируемой авиации в десятки раз. Например, по данным аналитического агентства Ernst & Young, потенциальный эффект от использования дронов в российской энергетике может составлять 54 млн долларов в год, причём эффект в России выражен сильнее других стран за счёт особенностей территорий и неравномерно развитой инфраструктуры», — считает сооснователь и директор по развитию КБ Optiplane Кирилл Яковенко.

Впрочем, не каждый беспилотный аппарат эффективно использовать в нефтегазовой промышленности. Свой отпечаток накладывают большие расстояния, удалённость, суровые климатические условия. А значит, и техника должна быть специализированной.

«Популярные дроны имеют недостатки, которые не позволяют использовать их массово. У электрических коптеров малая дальность, в среднем до 10 км. У беспилотных самолетов хорошая дальность, но им требуется бригада квалифицированных пилотов и взлётно-посадочная площадка, что часто недоступно вблизи трубопроводов.

Кроме того, самолёт не может лететь низко и выполнить детальную съёмку с высоким разрешением. Бензиновые коптеры, конвертопланы, тейлситтеры ненадёжны, сложны и капризны в эксплуатации», — перечисляет Кирилл Яковенко.

В этих условиях в компании сделали ставку на развитие винтокрылов, которые сочетают преимущества коптеров и самолётов: вертикальный взлёт, дальность свыше 50 километров, полностью автоматический полёт и надёжную конструкцию.

Вопросы автономности особенно актуальны для районов Крайнего Севера, где расположено большое количество нефтяных и газовых месторождений.

«Для этих территорий особенно актуально наладить полностью автоматические обследования, которые возможно реализовать с помощью комплексов с беспилотными летательными аппаратами, автоматическими зарядными станциями и умными программами обработки данных.

Понимая проблемы удалённых промышленных объектов, мы в последние годы уделяем много внимания подобным технологиям и уже имеем опыт интеграции винтокрылов с зарядными станциями и программами автоматической обработки, распознавания, подсчётов объёмов и  т.  д. Размещение таких комплексов в  районах трубопроводов позволяет проводить полностью автоматические обследования, покрывая тысячи километров», — рассказывает Кирилл Яковенко.

Утечка нефти
Фото: freepik.com

А что санкции?

Последние санкции фактически отрезали российские компании от западных технологий и оборудования. А как обстоит дело в сфере диагностики утечек и врезов? Из ответов экспертов можно сделать вывод, что отрасль, конечно, столкнулась с проблемами, однако ничего критичного не произошло.

«По нашему опыту популярное навесное оборудование для беспилотников поставляется из-за рубежа, в частности из Китая. Сейчас мы не наблюдаем сложностей с поставками, кроме увеличения сроков», — констатирует Кирилл Яковенко.

Ужесточение санкций сказалось на работе ИТЦ «Авикон», но из сложившейся ситуации специалисты нашли выход.

«В России, если говорить именно о приборах оптической визуализации, к сожалению, аналогов нет. До этого мы сотрудничали с американскими производителями; когда началась эта история, они сразу же отказались от продолжения совместной работы. Но мы нашли другого производителя, который может поставлять нам оборудование. Это французская компания, то есть контакты с европейскими партнёрами сохраняются», — рассказывает Алексей Шумилов.

Владимир Мельников считает, что степень зависимости от импорта колеблется у разных компаний.

«Мы, например, мало импортозависимы, поскольку ядро системы — программное обеспечение собственного производства. Для нашей системы могут быть применены измерительные приборы любого вендора, более того, есть опыт использования российских производителей. В настоящий момент уже найдены альтернативные замены ПЛК»,  — отмечает руководитель ООО «Ликнет Систем».

Однако даже компании, которые уделяли большое внимание локализации оборудования и технологий или закупались в Китае, всё равно ощутят влияние санкций.

«Вопрос зависимости от импорта встанет в любом случае: в части элементной базы (чипов), операционных систем, компьютеров. Санкции в любом случае скажутся, но как именно, история покажет. С одной стороны, зарубежные конкуренты будут терять рынок.

С другой стороны, будет ли сохраняться рынок СОУ в РФ на общем политическом и экономическом фоне — это вопрос.

Есть предположение, что актуальность естественных утечек — порывов — не исчезнет, а на фоне возможного экономического спада может развиться деятельность ОПГ по несанкционированным врезкам и хищениям, которые дадут импульс для рынка СОУ», — рассуждает Владимир Мельников.

Утечка нефти
Фото: freepik.com

В любом случае, прогресс технологий не остановить, и сфера диагностики трубопроводов не исключение. Кирилл Яковенко видит генеральную линию развития в дальнейшей автоматизации всех процессов. По его мнению, будущее за беспилотными летательными аппаратами и комплексными системами «безлюдного» мониторинга.

Владимир Мельников, в свою очередь считает, что будущее — за гибридными методами и технологиями.

«Наша компания уже заканчивает проектирование гибридной СОУ для одного из заказчиков в ЯНАО, где будут объединены методы внутреннего мониторинга (волна давления, материальный баланс) и волоконно-оптическая система мониторинга (система внешнего контроля). Это будет первый такой проект на рынке СОУ в России, а возможно, и в мире», — рассказывает г-н Мельников.

Таким образом, в нашей стране представлены самые современные методы поиска утечек на трубопроводах. Заказчику есть из чего выбирать, учитывая свою специфику и финансовые возможности.

Начавшийся кризис, конечно, ставит новые вызовы перед отраслью. Однако в тяжёлые времена эффективность и снижение потерь становятся ещё более важными, а значит, и поиск утечек и врезов станет ещё актуальнее.

Всё это даёт повод для оптимизма для отечественных диагностических компаний, которые сейчас достаточно успешно перестраиваются на работу в условиях возросшего санкционного давления.

Мнения экспертов

Борис Лапшин, главный научный сотрудник ООО «Фонон», канд. техн. наук, разработчик течеискательной аппаратуры для нефтегазовой промышленности
Борис Лапшин, главный научный сотрудник ООО «Фонон», канд. техн. наук, разработчик течеискательной аппаратуры для нефтегазовой промышленности

Борис Лапшин, главный научный сотрудник ООО «Фонон», канд. техн. наук, разработчик течеискательной аппаратуры для нефтегазовой промышленности

«Появления новых, прорывных методов и технологий поиска утечек и врезок в ближайшее время ожидать не следует, и введённые санкции здесь ни при чём. До перестройки проблемами утечек занимались научно-исследовательские институты, начинающиеся со слов «всесоюзный» или «центральный»: ВНИИСТ, ВНИИсПТ нефть, ВНИИТнефти, ЦНИИТ-маш и другие — с бюджетным финансированием.

Сегодня этими задачами занимаются малые предприятия, где все исследования и разработки осуществляются за счёт своих заработанных средств, которые ограничены. Кредиты российских банков для них недоступны и  неподъёмны.

Кроме этого, магистральная труба нефти и  газа стала недоступной для проведения каких-либо исследований и внедрения новых технологий и приборов. Например, для продажи нового прибора в структурное подразделение ПАО «Транснефть» необходимо, чтобы прибор находился в «сводной ведомости единиц оборудования и материалов, закупаемых ПАО «Транснефть», а чтобы попасть в эту ведомость даже с испытанным прибором, нужны годы переписки и предоставления разного рода документов».

Олег Абдраманов, коммерческий директор ИТЦ «Авикон»
Олег Абдраманов, коммерческий директор ИТЦ «Авикон»

Олег Абдраманов, коммерческий директор ИТЦ «Авикон»

«Есть несколько причин, почему нужно следить за утечками метана. Во-первых, это борьба за экологию. В июле 2021 года в РФ вышел федеральный закон о сокращении выбросов парниковых газов. Сейчас это особенно актуально и в связи с выходом на международные рынки. Крупнейшие нефтегазовые компании подписали соглашение о сокращении углеродного следа, и в его рамках они обязаны развивать технологии, которые выявляют и сокращают утечки газа.

Во-вторых, это промышленная безопасность: утечка газа может привести к взрыву, пожару, отравлению персонала. Ну и экономический эффект. Мы месяц назад проверяли одну ГРЭС, где утечка газа была 300 литров в час. То есть клиент терял 300 литров газа в час, за который платил. Умножьте это на 24 часа. А всего мы нашли более 70 утечек».

Кирилл Яковченко, сооснователь и директор по развитию КБ Optiplane
Кирилл Яковченко, сооснователь и директор по развитию КБ Optiplane

Кирилл Яковченко, сооснователь и директор по развитию КБ Optiplane

«Кроме того, важной задачей является оперативное обнаружение несанкционированных врезок. Ввиду огромной протяжённости линейной части магистральных нефтепроводов, достигающих в длину нескольких тысяч километров, на трубопроводах одновременно могут существовать десятки, а то и сотни несанкционированных врезок.

Работа по выполнению врезки и подключению отводящего трубопровода происходит не мгновенно: роют котлован, осуществляют врезку и подключения, засыпают котлован, проводят рекультивацию грунта на участке противоправного подключения.

К тому же необходимо добавить время на восстановление повреждённого травяного покрова на месте землеройных работ, которое не должно отличаться от окружающей поверхности. На всё это уходит до 1 недели. После методом визуального мониторинга врезку найти крайне сложно. Поэтому так важно проводить мониторинг не реже 1–2 раз в неделю».

Владимир Мельников, генеральный директор ООО «Ликнет Систем»
Владимир Мельников, генеральный директор ООО «Ликнет Систем»

Владимир Мельников, генеральный директор ООО «Ликнет Систем»

«Утечки на трубопроводах происходят тем чаще, чем старше инфраструктура перекачки продукта. Кроме того, на возникновение утечек, особенно на старом фонде, влияет эксплуатация трубопроводного транспорта, режимы эксплуатации. Любой существенный гидроудар может привести к разгерметизации трубопровода.

Также имеют место и другие факторы, такие как стихийные бедствия, животные. Обнаружение утечек на ранних стадиях способно снизить ущерб окружающей среде и размер убытков условно пропорционально времени реакции Системы обнаружения утечек (СОУ). Особенно это актуально для водных переходов, где поражение от утечки может в разы превышать зону поражения на суше».


Текст: Андрей Халбашкеев


Поделиться:
Статья опубликована в журнале Нефтегазовая Промышленность №2 2022
Еще по теме

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спецпроекты
Уголь России и Майнинг 2022
Проект «Уголь России и Майнинг – 2022» глазами dprom.online. Обзор XXX Международной специализированной выставки в Новокузнецке: обзоры техники,...
MiningWorld Russia 2022
Обзор технических решений для добычи, обогащения и транспортировки полезных ископаемых, представленных на площадке МВЦ «Крокус Экспо» в Москве....
Рудник Урала 2021
Главные события выставки «Рудник Урала-2021» в рамках спецпроекта dprom.online. Полный обзор мероприятия: «живые» материалы об участниках и их...
В помощь шахтёру
Путеводитель по технике и технологиям, которые делают работу предприятий эффективной и безопасной.
Уголь России и Майнинг 2021 | Обзор выставки
Спецпроект dprom.online, посвящённый международной выставке «Уголь России и Майнинг 2021» в Новокузнецке. Репортажи со стендов компаний-участников,...
Mining World Russia 2021 | Обзор выставки
Спецпроект MiningWorld Russia 2021: в прямом контакте. Читайте уникальные материалы с крупной отраслевой выставки международного уровня, прошедшей...
День Шахтёра 2020
В последнее воскресенье августа свой праздник отмечают люди, занятые в горной добыче. В День шахтёра 2020 принимают поздравления профессионалы своего...
Уголь России и Майнинг 2019
Спецпроект dprom.online: следите за выставкой в режиме реального времени.

Ежедневно: репортажи, фотоотчеты, обзоры стендов участников и релизы с...

COVID-2019
Спецпроект DPROM-НОНСТОП. Актуальные задачи и современные решения. Достижения и рекорды. Мнения и прогнозы. Работа отрасли в условиях новой...
Mining World Russia 2020 | Репортаж и обзор участников выставки
Международная выставка в Москве Mining World Russia 2020 – теперь в онлайн-режиме. Показываем весь ассортимент машин и оборудования для добычи,...
популярное на сайте
Пройди квиз ко Дню Шахтёра 2022, узнай какой ты горняк! Свернуть

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.