Хотя трубопроводный транспорт считается самым безопасным и быстрым способом транспортировки опасных продуктов, существует множество потенциальных проблем. Независимо от того, работает ли трубопровод в верхнем, среднем или нижнем течении, мониторинг трубопроводов является неотъемлемой частью нефтегазовой промышленности. Под воздействием транспортных потоков и динамичных условий окружающей среды трубопроводы подвержены различным структурным повреждениям, таким как коррозия, трещины, утечки, отслоения и т. д.
Помимо серьезных потерь ресурсов, утечки на трубопроводах могут оказывать серьезное, необратимое воздействие на окружающую среду и дикую природу, а также угрожать безопасности работников и населения. Согласно исследованию 2018 года, только в США инциденты на трубопроводах с жидкостями ежегодно обходятся в $326 миллионов, из которых $140 миллионов составляют затраты на охрану окружающей среды и восстановление. Исследования также показывают, что обычно требуется девять часов для выявления инцидента и еще пять часов для реагирования операторов.
Многие трубопроводные системы начинаются в удаленных местах разведки, где наземные сети ненадежны или вообще отсутствуют. В результате возможности мониторинга ограничиваются трудоемкими ручными проверками или дорогостоящими спутниковыми сетями, ни одна из которых не позволяет собирать данные с требуемой степенью детализации. Даже при наличии наземных сетей, таких как мобильная связь и Wi-Fi, они очень энергоемки и требуют дорогостоящих тарифных планов, навязываемых конечным устройствам. Как правило, датчики собирают очень малые объемы данных и должны отправлять сообщения только тогда, когда значения выходят за пределы заданного диапазона. Поэтому традиционные планы передачи данных являются избыточными, что увеличивает стоимость внедрения и обслуживания крупномасштабных сетей мониторинга.
Интернет вещей (IoT) использует новые сенсорные и коммуникационные технологии, чтобы сделать мониторинг активов более простым и доступным, чем когда-либо. Широкополосные сети с низким энергопотреблением (LPWAN), в частности, представляют собой недорогой и энергоэффективный метод сбора подробных телеметрических данных. Благодаря широкому диапазону характеристик и топологии "звезда" LPWAN может соединять крупные, географически разнесенные точки учета с минимально необходимой инфраструктурой. Частная сеть LPWAN наиболее идеальна в нефтегазовом секторе, поскольку ее сетевое покрытие может быть гибко адаптировано к специфическим потребностям компании в открытом море и труднодоступных районах.
В сочетании с миниатюрными многочувствительными интеллектуальными датчиками мощные маломощные сети с широкой зоной действия позволяют получить множество критически важной информации о состоянии конструкции трубопроводов и условиях их эксплуатации. Данные с датчиков могут передаваться на человеко-машинный интерфейс для немедленного реагирования или в центральную систему управления или облачную платформу для долгосрочного хранения и анализа.
Эта сеть мониторинга трубопроводов на основе IoT может многократно улучшить методы работы нефтегазовых компаний, сократить затраты и время простоя, минимизировать воздействие на окружающую среду, повысить безопасность и соответствие нормативным требованиям.
1. Ускорение устранения неисправностей и реагирования
Круглосуточное наблюдение за целостностью трубопровода означает, что о любых аномалиях или отклонениях можно немедленно сообщить. Хотя падение давления явно указывает на утечку, другие параметры датчиков могут помочь выявить структурные проблемы в трубопроводе раньше, до того как произойдет серьезная утечка или фатальный взрыв. Например, ультразвуковые и звуковые датчики могут сообщать об аномальных звуковых волнах, которые намекают на появление трещин, диффузии и расслоения. Аналогичным образом магнитные датчики могут обнаружить изменения толщины стенок трубы, вызванные коррозией.
Интеллектуальные датчики сообщают не только о ранних повреждениях, но и об их местонахождении и степени тяжести, чтобы определить и ускорить необходимые действия. Сокращение времени между выходом из строя и ремонтом является ключевым фактором для минимизации потерь материалов и загрязнения в результате утечки продукта. Кроме того, обнаружение повреждений на начальном этапе упрощает процесс ремонта, тем самым сокращая расходы и время простоя, связанные с ремонтом.
2. Автоматизируйте ручные задачи
Сети мониторинга состояния на базе IoT снижают необходимость регулярных проверок на объекте и устраняют хлопоты, связанные с ручной регистрацией данных. Помимо минимизации человеческих ошибок, это также помогает экономить средства и повышает производительность труда работников, поскольку они могут сосредоточиться на более важных задачах. Сокращение количества выездов на объекты, особенно в отдаленные районы, также уменьшает общее время поездок грузовиков, тем самым снижая расход топлива и выбросы CO2.
3. Использование передовых стратегий технического обслуживания
Собирая данные о целостности и состоянии трубопроводов, можно даже прогнозировать и предотвращать отказы с помощью стратегий предиктивного обслуживания. Благодаря анализу прошлых режимов отказов можно разработать модели прогнозирования роста дефектов и оценки рисков. Кроме того, оценка долгосрочного ухудшения целостности помогает рассчитать реальный оставшийся срок службы трубопровода. Это позволяет диагностировать узкие места в конструкции и стратегически планировать техническое обслуживание и замену деталей, чтобы избежать повреждений. Предиктивное обслуживание помогает не только избежать дорогостоящих незапланированных простоев, но и избыточных плановых простоев, которые часто возникают в результате того, что компании используют умозрительный, плановый подход к профилактике.
4. Оптимизация использования активов и будущего дизайна
Данные датчиков IoT позволяют компаниям анализировать и понимать поведение трубопроводов в различных внешних условиях, включая структурные нагрузки, погодные изменения, свойства почвы, влажность, pH и т. д. Эта информация может помочь улучшить будущие инженерные и строительные практики для оптимизации эффективного срока службы трубопроводов. Кроме того, для старых трубопроводов, которые эксплуатируются уже несколько десятилетий, данные датчиков позволяют проверить их целостность, чтобы они продолжали безопасно работать.
Появление IoT обеспечивает беспрецедентную видимость активов и превосходит возможности традиционных промышленных сетей. Развертывание решений IoT не обязательно требует больших первоначальных инвестиций или опасных и громоздких модификаций устаревших систем. Новые беспроводные решения, такие как маломощные глобальные сети (LPWAN) и новые сенсорные технологии, могут легко и с минимальными затратами превратить трубы в критически важные активы, поддерживающие IoT.