Hoewel het transport via pijpleidingen wordt beschouwd als de veiligste en snelste manier om gevaarlijke producten te vervoeren, zijn er veel potentiële problemen. Of pijpleidingen nu stroomopwaarts, stroomafwaarts of stroomafwaarts worden getransporteerd, de bewaking van pijpleidingen is een integraal onderdeel van de olie- en gasindustrie. Onder invloed van transportstromen en dynamische omgevingsomstandigheden zijn pijpleidingen gevoelig voor allerlei structurele schade, zoals corrosie, scheuren, lekken en losraken.
Naast ernstig verlies van hulpbronnen kunnen lekkages in pijpleidingen dramatische, onomkeerbare gevolgen hebben voor het milieu en de wilde fauna, terwijl de veiligheid van werknemers en het publiek in gevaar wordt gebracht. Volgens een onderzoek uit 2018 kosten incidenten met vloeistofpijpleidingen alleen al in de Verenigde Staten jaarlijks $326 miljoen, waarvan $140 miljoen aan milieu- en herstelkosten. Onderzoek toont ook aan dat het doorgaans negen uur duurt om een incident te identificeren en nog eens vijf uur voordat operators reageren.
Veel pijpleidingsystemen beginnen op afgelegen exploratielocaties waar oppervlaktenetwerken onbetrouwbaar of onbestaand zijn. Als gevolg daarvan zijn de bewakingsopties beperkt tot arbeidsintensieve handmatige inspecties of dure satellietnetwerken, die geen van beide gegevens met de gewenste mate van granulariteit kunnen verzamelen. Zelfs als ze beschikbaar zijn, zijn terrestrische verbindingen zoals mobiele telefoons en Wi-Fi erg energieverslindend en vereisen ze dure data-abonnementen die aan de eindpunten worden opgelegd. Sensoren verzamelen meestal zeer kleine hoeveelheden gegevens en hoeven alleen berichten te sturen als waarden buiten een vooraf gedefinieerd bereik vallen. Daarom zijn traditionele data-abonnementen overbodig, wat de kosten van het implementeren en onderhouden van grootschalige meetnetwerken verhoogt.
Het Internet of Things (IoT) maakt gebruik van nieuwe sensor- en communicatietechnologieën om het monitoren van activa eenvoudiger en betaalbaarder dan ooit te maken. Vooral low-power wide area networks (LPWAN) introduceren een goedkope, energie-efficiënte methode om granulaire telemetriegegevens te verzamelen. Dankzij de kenmerken van het grote bereik en de stertopologie kan LPWAN grootschalige, geografisch verspreide meetpunten verbinden met minder infrastructuur. Particulier LPWAN is het meest ideaal in de olie- en gassector omdat de netwerkdekking flexibel kan worden aangepast aan de specifieke behoeften van een bedrijf offshore en in ontoegankelijke gebieden.
In combinatie met geminiaturiseerde, multi-sensing slimme sensoren, kunnen krachtige low-power wide-area netwerken een schat aan kritieke informatie ontsluiten over de structurele gezondheid van pijpleidingen en hun bedrijfsomstandigheden. Sensorgegevens kunnen worden doorgestuurd naar een mens-machine-interface op locatie voor onmiddellijke reactie, of naar een centraal beheersysteem of cloudplatform voor langetermijnopslag en analyse.
Dit op IoT-gebaseerde netwerk voor pijpleidingbewaking kan de operationele werkwijzen van olie- en gasbedrijven op meerdere manieren verbeteren om kosten en stilstand te verminderen, de ecologische voetafdruk te verkleinen en de veiligheid en naleving van de regelgeving te verbeteren.
1. Probleemoplossing en respons versnellen
24/7 zicht op de integriteit van de pijpleiding betekent dat eventuele afwijkingen onmiddellijk kunnen worden gemeld. Terwijl een drukdaling duidelijk op een lek wijst, kunnen andere sensorparameters helpen om structurele problemen met de pijpleiding eerder te identificeren, voordat een ernstig lek of een fatale explosie optreedt. Ultrasone en sonische sensoren kunnen bijvoorbeeld abnormale geluidsgolven melden die wijzen op het begin van scheuren, diffusie en gelaagdheid. Evenzo kunnen magnetische sensoren veranderingen in de dikte van de buiswand detecteren als gevolg van corrosie.
Slimme sensoren communiceren niet alleen vroegtijdige schade, maar ook de locatie en ernst ervan om vereiste acties te identificeren en te versnellen. Het minimaliseren van de tijd tussen defect en reparatie is de sleutel tot het minimaliseren van materiaalverlies en besmetting door productlekkage. Bovendien vereenvoudigt het detecteren van schade vanaf het begin het reparatieproces, waardoor de kosten en uitvaltijd voor reparaties worden beperkt.
2. Handmatige taken automatiseren
Op IoT-gebaseerde conditiebewakingsnetwerken verminderen de noodzaak voor regelmatige inspecties op locatie en elimineren het gedoe van het handmatig registreren van gegevens. Naast het minimaliseren van menselijke fouten helpt dit ook om kosten te besparen en de productiviteit van werknemers te verhogen, omdat ze zich op belangrijkere taken kunnen richten. Het verminderen van bezoeken aan locaties, vooral in afgelegen gebieden, vermindert ook de totale reistijd van vrachtwagens, waardoor het brandstofverbruik en de CO2-uitstoot afnemen.
3. Geavanceerde onderhoudsstrategieën mogelijk maken
Door gegevens over de integriteit en gezondheid van pijpleidingen te verzamelen, kunnen storingen zelfs worden voorspeld en voorkomen door voorspellende onderhoudsstrategieën. Door het analyseren van storingen in het verleden kunnen modellen voor het voorspellen van de groei van defecten en risicobeoordeling worden ontwikkeld. Daarnaast kan de verslechtering van de integriteit op lange termijn worden beoordeeld om de werkelijke resterende levensduur van de pijpleiding te berekenen. Hierdoor kunnen structurele knelpunten worden gediagnosticeerd en kunnen onderhoud en vervanging van onderdelen strategisch worden gepland om schade te voorkomen. Voorspellend onderhoud helpt niet alleen kostbare ongeplande stilstand te voorkomen, maar ook overbodige geplande stilstand die vaak het gevolg is van een speculatieve, planmatige benadering van preventie door bedrijven.
4. Optimaliseer het gebruik van bedrijfsmiddelen en toekomstig ontwerp
Dankzij IoT-sensorgegevens kunnen bedrijven het gedrag van pijpleidingen analyseren en begrijpen onder verschillende externe omstandigheden, waaronder structurele belastingen, weersveranderingen, bodemeigenschappen, vocht en pH, enz. Deze informatie kan toekomstige engineering- en constructiepraktijken helpen verbeteren om de effectieve levensduur van pijpleidingen te optimaliseren. Bovendien kunnen sensorgegevens bij oudere pijpleidingen die al tientallen jaren in gebruik zijn, de integriteit ervan controleren zodat ze veilig blijven werken.
De opkomst van het IoT zorgt voor een ongekende zichtbaarheid van bedrijfsmiddelen en overtreft de mogelijkheden van traditionele industriële netwerken. Het implementeren van IoT-oplossingen vereist niet noodzakelijkerwijs grote investeringen vooraf of gevaarlijke, omslachtige aanpassingen aan oude systemen. Opkomende draadloze oplossingen zoals low-power wide area networks (LPWAN) en nieuwe sensortechnologieën kunnen pijpleidingen eenvoudig en kosteneffectief omvormen tot kritieke bedrijfsmiddelen die het IoT ondersteunen.
