АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ МОНИТОРИНГА УТЕЧЕК ГАЗА НА ПОДВОДНОМ ДОБЫЧНОМ КОМПЛЕКСЕ

ANALYSIS OF THE EFFECTIVENESS OF EXISTING TECHNICAL SOLUTIONS FOR MONITORING GAS LEAKS AT AN UNDERWATER MINING COMPLEX

Kirill Volkov

master's degree, Department of oil and Gas engineering and petrochemistry, Far Eastern Federal University

Russia, Vladivostok

Konstantin Markov

master's degree, Department of oil and Gas engineering and petrochemistry, Far Eastern Federal University,

Russia, Vladivostok

АННОТАЦИЯ

В статье проведен анализ эффективности существующих технических решений мониторинга утечек газа на подводном добычном комплексе. Методология исследования – анализ научной литературы по заданной проблеме, а также практического отечественного опыта.

ABSTRACT

The article analyzes the effectiveness of existing technical solutions for monitoring gas leaks at an underwater mining complex. Research methodology-analysis of scientific literature on a given problem, as well as practical domestic experience.

Ключевые слова: эффективность, технические решения, мониторинг, утечка газа.

Keywords: efficiency, technical solutions, monitoring, gas leakage.

Обеспечение безопасной эксплуатации объектов инфраструктуры при добыче газа является приоритетным направлением. В то же время подводные добычные комплексы имеют свои особенности, что осложняет ситуацию с применением технических решений мониторинга утечек газа. Основу обеспечения безопасности представляет подводное оборудование, элементы мнемосхем универсальны и просты в использовании. Составными элементами в универсальной мнемосхеме являются 2 входа и 1 выход, привод и сигнализация, информационный элемент и положение. Плюсом является простота технологической мнемосхемы, а существенным недостатком - частые ложные срабатывания и необходимость проверки сообщения об утечке человеком для принятия решения. Перспективной технологией является аэрокосмическая съемка, которая позволяет собирать данные в режиме реального времени. В этом случае составными элементами технологической схемы являются: оборудование для аэрокосмической съемки, каналы передачи данных, приемное оборудование и программное обеспечение для автоматизированной обработки полученных данных.

Подразумевается передача информации в диспетчерский пункт. Плюсом применения этой технологии является возможность большого охвата территории, а сложность заключается в зависимости от метеорологических условий. Аэрокосмическая съемка не может осуществляться при плохой видимости, при высокой мутности воды и т. д. Поэтому возможности для применения такой технологии в мониторинге утечек газа ограничены. Обратимся к усовершенствованной технологии, разработанной специально для подводных добычных комплексов. В основу системы мониторинга входит несколько элементов - трубопровод с закрепленными на нем датчиками вибрации, датчики температуры и определения вертикали по отношению к поверхности, электронная плата, подводный кабель и береговая аппаратура.

В состав технологической схемы включено причальное устройств и автономный необитаемый аппарат. На электронной плате вышеуказанных датчиков дополнительно находится ультразвуковой толщиномер с датчиками утечки продукта. В схеме предусматривается встроенный автономный источник питания и первичное устройство для приема-передачи данных от датчиков. На автономном аппарате находится вторичное устройство для приема-передачи информации, а также цифровая фотосистема, которая осуществляет съемку в высоком разрешении. Здесь же находится приемная часть для бесконтактного заряда батарей. Передающая часть находится на донном устройстве, с него информация передается по подводному кабелю на береговую аппаратуру. Такая система мониторинга является комплексной, в случае утечки позволяет не только обнаружить конкретное место, но и установить причину, по которой она произошла. Через применение системы можно осуществить ремонтные мероприятия.

Рисунок 1. Технологическая схема мониторинга утечек газа на подводном добывочном комплексе

На схеме системы мониторинга указаны все элементы. В нижней части схемы находится трубопровод. На нем располагаются датчики вибрации, датчики температуры и датчики для определения вертикали по отношению к поверхности земли. Все указанные элементы располагаются на электронной плате датчиков. На уровне выше находится береговая аппаратура, где происходит обработка и регистрация информации. Через береговой блок обеспечивается дистанционное питание, обмен информацией осуществляется через подводный кабель. Такая технологическая схема отличается от обычной тем, что в ее состав включен подводный аппарат и причальное устройство.

Причальное устройство в этой схеме может быть установлено на манифольде. Все элементы подводной системы мониторинга (датчики, электронные платы и т. д.) установлены в герметичных стаканах. Прием и передача информации осуществляется через радиоканал. Автономные датчики в этой схеме установлены на каждом объекте подводного добычного комплекса. На донном причальном устройстве находится передающая часть и блок информационной связи. Обмен информацией с подводным аппаратом осуществляется бесконтактным способом. Описанная схема предназначена для обнаружения утечек из трубопроводов, которые могут быть обусловлены в том числе несанкционированным отбором газа.

Еще одной перспективной технологией в мониторинге утечек является применение оптической телеметрии. В технологической схеме системы мониторинга на ее основе представлен высококогерентный лазер, импульсный модулятор, циркулятор, волоконно-оптический кабель для передачи по токоведущим жилам оптических импульсов. В составе схемы также представлены оптические усилители, сенсорно-оптический участок. Локальные изменения при использовании этой технологической схемы выявляются на основе сравнительного анализа амплитуды сигналов обратного рассеяния. Конкретная координата утечки, в том числе по причине внешнего воздействия в этой схеме определяется на основе определения положения этих изменений на рефлектограмме. При изменении сигналов обратного рассеяния подразумевается изменение виброакустических характеристик трубопровода.

Поэтому через систему мониторинга можно контролировать возмущения на трубопроводе, которые и приводят к изменениям этих характеристик. Чтобы определить, является ли ситуация аварийной, нужно провести анализ донного грунта. Это позволит выявить провисания отдельных участков трубопровода или его замывы грунтом. Минусом указанной технологической схемы является то, что она не позволяет контролировать процессы коррозии металла и состояние других объектов, что тоже может являться причиной утечки на объектах подводного добычного комплекса. Таким образом, описанная выше система мониторинга с датчиками, береговым оборудованием, подводным аппаратом и прибрежным устройством является наиболее эффективной для мониторинга утечек газа.

Список литературы:

1. ПБ 08-624-03. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности.
2. Production Performance Services. Product & Services: presentation. - FMC Technologies, January 2018. № 3 (14) / 2018
3. Y. Bai. Subsea Engineering Handbook / Y. Bai, Q. Bai. - Elsevier Inc., 2015.
4. Welcome to the Next Generation of All-Electric Subsea Production: presentation. - Cameron.