Повышение эффективности и надежности трубопроводного транспорта на основе создания единой системы комплексного мониторинга состава, количества нефти и состояния нефтепроводов

Improving the efficiency and reliability of pipeline transport by creating a measuring system of the oil quantity and quality and the condition of pipelines Kopteva A.

Повышение эффективности и надежности трубопроводного транспорта на основе создания единой системы комплексного мониторинга состава, количества нефти и

состояния нефтепроводов Коптева А. В.

Коптева Александра Владимировна /Kopteva Alexandra - кандидат технических наук, ассистент, кафедра электротехники, электроэнергетики, электромеханики,

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург

Аннотация: в статье описана необходимость создания единой автоматизированной измерительной системы для обеспечения достоверного мониторинга качества и количества транспортируемой нефти трубопроводами, а также толщины отложений внутри трубопровода. Приведен основной алгоритм. Abstract: the article describes the need to create an automated system for measuring the quality and quantity of transported oil by pipelines, as well as the thickness of the deposits inside the pipe. The article presents the basic algorithm.

Ключевые слова: трубопроводный транспорт, нефть, мониторинг, расходомер, парафиновые отложения. Keywords: pipelines, oil monitoring, flow meter, paraffin deposits.

В настоящее время трубопроводный транспорт является основным, наиболее производительным и экологически безопасным способом транспортировки жидких веществ, в частности нефтепродуктов, в Российской Федерации. Обусловлено это многими достоинствами данного способа, основными из которых являются: возможность повсеместной укладки трубопровода, высокая производительность и непрерывность процесса транспортировки.

Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов неразрывно связано с применением систем учета и контроля процесса транспортирования, в рамках которого возникает необходимость интеллектуализации средств измерения, а также разработки принципиально новой, единой и достоверной системы, обеспечивающей непрерывное измерение компонентного состава и расхода нефти, а также диагностики состояния трубопроводов на всех узлах предприятия одновременно. Создание такой системы позволит разработать единый, централизованный и открытый отдел по контролю качества нефти и условий транспортирования, что позволит повысить уровень производства, обеспечить высокую точность измерений и избежать возможные аварийные ситуации на трубопроводе [1].

В современных условиях нефтедобычи, из добычной скважины, как правило, извлекается не чистая нефть, а нефте-газо-водяная эмульсия. Потребность в непрерывном определении качественных показателей нефти, а также концентрации включений, например, свободного газа в потоках в измерительных линиях коммерческих узлов учета на нефтеперекачивающих станциях магистральных нефтепроводов сегодня -наиглавнейшая проблема [2]. Это вызвано многими факторами, связанными, как, например, с необходимостью разработки новых и совершенствованием старых технологий добычи и переработки сырья, так и с дисбалансом количества нефти, который представляет собой существенное различие показателей с расходомеров нефтедобывающего предприятия и заказчика. Имеется в виду тот факт, что свободный газ, содержащийся в нефти, регистрируется турбинными расходомерами как объем нефти, а газ в процессе транспортировки на нефтеперекачивающих станциях выходит в атмосферу, что и создает несоответствие в показаниях добытой нефти и её количества. Эти несоответствия дестабилизируют обстановку внутри страны, обостряют отношения, создают противоречия на международной арене. Актуальность решения проблемы дисбаланса количеств транспортируемого сырья, учтенных при товарно-транспортных операциях, для российской экономики в настоящее время очевидна. С учетом изложенного, это обуславливает необходимость получения оперативных точных и достоверных данных о реальном фазовом составе нефти в измерительных линиях коммерческих узлов учета основных нефтетранспортных магистралей.

Известно, колебания температуры окружающей среды, неоднородность состава транспортируемого потока, криволинейность отдельных участков и др., приводят к возникновению отложений на внутренней стенке трубопровода, уменьшая его проходной диаметр. Это снижает производительность всей транспортной системы, сокращает межремонтный период эксплуатации, приводит к авариям, повышает энергозатраты, увеличивает издержки производства, а также нарушает теплообмен с окружающей средой, что негативно влияет на экологическую обстановку [3]. Осажденный слой в системе, к примеру, снижая проходной диаметр, может вызвать прорыв трубопровода, загрязняя окружающую среду и приводя к многомиллионным потерям для предприятия. На сегодняшний день в области трубопроводного транспорта наибольшее внимание уделяется мерам по профилактике и борьбе с отложениями. Однако вопрос измерения и точного определения местоположения уже существующих отложений на внутренней поверхности трубопровода является до сих пор нерешенным, а применяемые методы не обеспечивают на практике надежной работы системы. Обеспечение точной и достоверной системы диагностики трубопроводов

существенно помогло бы решить заданную задачу и обеспечить высокоэффективную и надежную работу всей транспортной системы, а своевременное обнаружение и измерение толщины и состава осажденного слоя - снизить капитальные вложения на замену труб и обеспечить эффективную систему очистки. Это обуславливает необходимость создания приборов и методов по детектированию и измерению толщины отложений в процессе транспортировки нефти с помощью трубопроводов. На рисунке 1 представлен алгоритм качественного и количественного диагностирования нефтепроводов для предприятий РФ [1].

Рис. 1. Алгоритм мониторинга нефтяных потоков радиоизотопной измерительной системой

С учетом вышеизложенного очевидна необходимость разработки комплексной системы диагностирования состояния трубопроводов и мониторинга транспортируемых потоков с применением достоверных и конкурентоспособных средств измерения, что позволит обеспечить эффективное использование топливно-энергетических ресурсов на территории Российской Федерации.

Таким образом, для решения данной задачи необходимо разработать комплексную автоматизированную систему диагностики состояния трубопроводов и измерения компонентного состава и расхода нефтяных потоков, что позволяет решить целый ряд задач, связанных с актуальными вопросами энергосбережения, в частности, повышение эффективности систем транспортировки нефти, сокращение потерь углеводородов, разработка средств диагностики и приборов системы учета качества и расхода энергоресурсов на основе применения точных и высокоэффективных измерительных систем, основанных на радиоизотопном излучении. В будущем разработанная система обеспечит дистанционный контроль и управление всеми промысловыми объектами и транспортными узлами, чтобы иметь информацию о точном расходе нефти, ее реальном фазовом составе, что позволит разрабатывать и применять эффективные методы добычи, диагностировать состояние трубопроводов, обнаруживать местонахождение и измерять толщину парафиновых отложений внутри трубопровода, препятствовать возникновению аварийных ситуаций.

Литература

1. Коптева А. В. Многопараметрический мониторинг магистральных нефтепроводов на основе радиоизотопного излучения.: Автореферат диссертации кандидата технических наук: 05.11.13. / минерально-сырьевой ун-т «Горный». Санкт-Петербург, 2013. 20 с.

2. Ибрагимов Г. З. Техника и технология добычи и подготовки нефти и газа. / Г. З. Ибрагимов, В. Н. Артемьев, А. И. Иванов, В. М. Кононов. - М.: Изд-во МГОУ, 2005 - 243 с.

3. Галонский П. П. Борьба с парафином при добыче нефти. М., 1955.