image
energas.ru

Газовая промышленность № 02 2018

Ремонт и диагностика

01.02.2018 11:00 Магистральные газопроводы: развитие диагностических работ
В статье представлен краткий анализ становления и современного состояния диагностики магистральных газопроводов. Показаны развитие отечественных внутритрубных дефектоскопов и масштабы их промышленного применения, даны примеры создания наружных сканеров-дефектоскопов для использования при проведении капитального ремонта. Дана информация о стандартных и проблемных участках газопроводов с позиции использования внутритрубной дефектоскопии. Показана область применения типовых дефектоскопов в зависимости от диаметра газопровода и рабочего давления. Перечислены вопросы, возникающие при использовании современных внутритрубных средств на газопроводах, включая технические, экономические и организационные аспекты. Наряду с внутритрубной дефектоскопией предлагается использовать наземные комплексы для бесконтактной диагностики, позволяющие определять пространственное положение трубопроводов, дефекты изоляции, параметры токов и намагниченности. Показаны возможности таких средств с точки зрения производительности, охвата диагностикой газопровода в целом и проведения работ в течение года, что повышает точность обследований и дает возможность оперативно выполнить оценку надежности газопровода от промысла до потребителя. Отмечено, что применение наземных комплексов для диагностики газопроводов позволяет обследовать любые участки магистральных и технологических газопроводов при сравнительно небольших затратах. Область их использования при выполнении соответствующих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ может быть расширена, включая оценку напряженно-деформированного состояния. Сформулирована концепция развития диагностических работ, основной целью которой является получение оперативной информации о техническом состоянии газопровода в целом и на этой основе – повышение эффективности и снижение затрат на капитальный ремонт. Предложены подходы к диагностике газопроводов, включающие принцип оперативного обследования каждого газопровода, автоматизированную обработку данных и формирование критериев приоритетности диагностических и ремонтных работ в режиме онлайн.
Ключевые слова: МАГИСТРАЛЬНЫЙ ГАЗОПРОВОД, АНАЛИЗ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ РАБОТ, КОНЦЕПЦИЯ, НОВЫЙ ПОДХОД, КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ.
Открыть PDF


Диагностика магистральных газопроводов (МГ) является неотъемлемой частью работ по техническому обслуживанию и ремонту (ТОиР). При этом постановка диагностических работ в отечественной газотранспортной системе (ГТС) имеет принципиальные особенности по сравнению с европейскими газопроводами в связи с ее значительной протяженностью и эксплуатацией в регионах со сложными природно-климатическими условиями.
В технологическом плане также необходимо отметить, что ГТС функционирует в едином гидравлическом режиме, значительное число транзитных газопроводов большой протяженности (3–4,5 тыс. км)
диаметром 1420 мм проходят из районов Крайнего Севера в центральную часть России и Европу.
В числе особенностей конструктивных решений газопроводов следует выделить неравнопроходные участки, крутоизогнутые отводы, прямые врезки, а также обратить внимание на значительное число газопроводов-отводов (около 36 тыс. км), в том числе однониточных. Все эти факторы, с учетом единства требований по надежности и безопасной эксплуатации ГТС, потребовали разработки концепции диагностики МГ и технических решений по ее реализации.

По-видимому, впервые цели и задачи диагностики МГ были сформулированы в работе [1]. Непосредственно концепция диагностики и ее формирование как системы были изложены в 1994 г. в Отраслевой программе «Комплексная система диагностики и технической инспекции магистральных газопроводов России», разработанной на основе анализа практического отечественного
и зарубежного опыта, выполнения научно-исследовательской работы (НИР) и натурных обследований. Реализация программы позволила перейти от отдельных разноплановых работ по диагностике к комплексной инспекции в рамках отрасли, что представлено на схеме на рис. 1.

При выполнении программы диагностических работ были выявлены новые темы, касающиеся эффективности проведения диагностики, оценки работоспособности газопроводов при наличии дефектов и определения срока службы газопроводов. Указанные задачи были в основном реализованы в Отраслевой программе «Диагностическое обслуживание и повышение надежности магистральных газопроводов, объектов добычи и переработки газа» (1998–2003 гг.), в которой в отдельном разделе было предусмотрено создание и плановое применение внутритрубной инспекции.

1.png 

ВНУТРИТРУБНАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ

В 2000–2003 гг. были разработаны и получили промышленное внедрение отечественные внутритрубные магнитные дефектоскопы компаний НПО «Спецнефтегаз» и ДОАО «Оргэнергогаз», которые можно отнести к дефектоскопам первого поколения.

В настоящее время в парк дефектоскопов вошли устройства третьего поколения с использованием магнитного и ультразвукового принципа, в том числе для обнаружения стресс-коррозионных трещин. Одно из таких устройств – магнитный дефектоскоп диаметром 1420 мм с продольным намагничиванием – представлено на рис. 2. Были созданы и наружные сканеры-дефектоскопы, позволяющие выполнять диагностику труб при проведении капитального ремонта участков газопроводов (рис. 3).

Для диагностики газопроводов используется парк современных дефектоскопов, способных проводить инспекцию стандартных участков. Но возможности внутритрубной дефектоскопии (ВТД) ограниченны, основные трудности ее применения относятся к анализу проблемных участков (рис. 4).

Следует обратить внимание на представленные в нижней части рис. 4 дефектоскопы с электромагнитно-акустической технологией (ЭМАТ) для оценки состояния защитного покрытия трубопроводов и дефектоскопы с высоким разрешением для уточнения гео-метрии трубы с последующим расчетом напряженно-деформированного состояния (НДС), разработанные фирмой ROSEN Group (Германия). Эти дефектоскопы расширяют область применения ВТД, но значительно удорожают диагностические обследования. В этой же компании также сформулированы рекомендации по выбору типа дефектоскопов для диагностики трубопроводов различных диаметров и величин рабочего давления, что показано на рис. 5 [2].

Отдельной составляющей в диагностике является электрометрия, направленная на оценку состояния электрохимической защиты, коррозионной активности грунтов и прогноз коррозионной опасности отдельных участков. Следует отметить многообразие электрометрических методов, включая методы переменного и постоянного тока, сопротивлений и электрохимические методы. Также в ПАО «Газпром» выполняются работы по геотехнической диагностике для контроля положения трубопроводов, состояния участков трассы, анализа возможных процессов эрозии, размывов траншеи, вертолетные обследования газопроводов с использованием лазерных и тепловизионных комплексов в целях поиска утечек, видеосъемки и анализа состояния охранных зон и минимально безопасных расстояний [2].

Таким образом, в техническом плане в отрасли сложилась система комплексной диагностики МГ, позволяющая контролировать состояние ГТС.

1_1.png 

ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ

В то же время необходимо проанализировать «узкие места» и, исходя из анализа, рассмотреть концепцию развития диагностических работ с позиций повышения надежности и экономичности. Внутритрубная диагностика как основа инспекции имеет следующие принципиальные ограничения:

• около 40 % эксплуатируемых газопроводов (проблемные участки) не охвачено ВТД (рис. 4), около 36 тыс. км газопроводов-отводов не могут обследоваться методами ВТД;

• область применения стандартных ВТД ограничена диапазоном давлений не ниже 2 МПа, диаметрами и толщинами стенок (рис. 5);

• применение усовершенствованных ВТД, например ЭМАТ, относится к дорогостоящим мероприятиям (в 2–3 раза дороже стандартных ВТД).

В организационном плане недостаточно видна оперативная связь планирования диагностических и ремонтных работ. На практике по результатам диагностики выбираются приоритетные для ремонта участки, а во времени исполнения диагностических работ имеются разрывы в год и более, что существенно снижает их эффективность.

На основе диагностических работ выявляются отдельные потенциально опасные участки, но оценка надежности газопровода в целом – от промысла до потребителя – не выполняется.

На транзитных газопроводах или в коридорах газопроводов инспекцию технического состояния выполняют разные исполнители с применением различных технических средств, что приводит к погрешностям как по привязке дефектов к месту измерений, так и по оценке их опасности.

Опыт показывает, что формирование и оценка результатов (технический отчет) по газопроводу в целом занимают длительное время, и этот факт не позволяет получить реальную картину технического состояния на текущий год и затрудняет планирование.

В настоящее время в технико-экономическом плане внутритрубная диагностика достигла своего предела. В связи с этим наряду с ВТД необходимо рассмотреть перспективные диагностические работы с использованием наземных средств.

1_1_1.png 

НАЗЕМНЫЕ СРЕДСТВА ДИАГНОСТИКИ

В настоящее время в нефтегазовой отрасли имеется ряд современных наземных комплексов для бесконтактной диагностики трубопроводов с поверхности земли, позволяющих выявлять дефекты изоляционного покрытия, пространственное положение, параметры токов и намагниченности. В числе таких приборов можно отметить отечественные приборные комплексы «Орион», КМД-01М, М1, магнитометры, измерители концентраторов напряжений.

Среди зарубежных средств получил распространение комплекс, использующий метод измерения градиента напряжения постоянного тока (метод DCVG), который позволяет достаточно точно выявлять повреждения изоляции и ранжировать их по степени опасности, при этом комплекс имеет высокую производительность – до 10–12 км в день.

В последние годы в нефтяной отрасли и, частично, в ПАО «Газпром» применяется высокоскоростной метод дистанционной магнитной локации, разработанный отечественными специалистами в компании ООО НПП «Техносфера-МЛ» (Зеленоград, Россия) [3]. Этот метод на базе автоматизированного комплекса «Орион-3» позволяет в одном приборе за один проход с высокой точностью и скоростью обследования производить автоматический сбор данных о состоянии изоляционного покрытия, пространственном положении трубопровода и имеет низкие затраты.

Анализ технических характеристик указанных приборных комплексов показывает, что их возможности при соответствующей доработке могут быть расширены, в том числе включая зарубежный метод DCVG, а также оценку НДС участков газопроводов с коррозионными дефектами. Несколько бригад за рабочий сезон одним типом комплекса могут выполнить обследование транзитного газопровода и выдать результаты о техническом состоянии газопровода в целом с высокой точностью и низкими, по сравнению с ВТД, затратами. При этом с применением наземных комплексов можно обследовать фактически любые участки газопроводов, перемычки, подводные и автомобильные и железнодорожные переходы газопроводов, а также газопроводы-отводы.

В целях оптимизации диагностических работ следует провести сравнительные испытания современных наземных комплексов для выявления мобильного автоматизированного комплекса, отвечающего требованиям точности, скорости обследований, перечня измерительных параметров.

В итоге сочетание использования наземных комплексов с ВТД при централизованном планировании дает возможность на новом уровне оценить работоспособность МГ.

1_1_2.png 

КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ РАБОТ

Концепция развития диагностических работ направлена на совершенствование проведения диагностики, уровня ее планирования и снижение затрат при выполнении инспекции и капитального ремонта. Основной целью концепции является получение знаний о надежности каждого газопровода в целом – от промысла до потребителя – и обеспечение оперативной информацией о техническом состоянии газопроводов для планирования ремонтных работ.

Для реализации концепции следует применить новый подход к диагностическим работам, а именно:

• осуществлять планирование работ на основе принципа обследования газопровода в целом за один сезон с применением скоростных наземных комплексов и использованием стандартных ВТД (там, где это возможно);

• выявить области работ наземных средств и ВТД для конкретных газопроводов и составить реестр диагностических работ в рамках ГТС;

• обеспечить на основе автоматизированной обработки данных в этот же сезон оперативную связь диагностики и планирования ремонтных работ;

• сформулировать критерии приоритетности проведения диагностических и ремонтных работ, исходя из того, что обоснование и планирование этих работ должно выполняться на основе принципа оперативности (в режиме онлайн) и комплексного анализа.

1_1_3.png

Выполнение указанных работ позволит охватить диагностикой все магистральные и технологические газопроводы, газопроводы-отводы и различные проблемные участки, что, в свою очередь, даст возможность усовершенствовать систему управления техническим состоянием и целостностью ГТС.

Таким образом, разработка новой концепции диагностических работ на МГ позволит сформировать оперативную и экономичную систему контроля технического состояния, в которой акцент сделан на оценке надежности и безопасности транзитных газопроводов и коридоров в целом – от промысла до потребителя. При этом в режиме реального времени обеспечивается эффективная база для проведения ремонта, что в итоге создает условия для оптимизации режимов транспорта газа. 



← Назад к списку