События

Назад к Событиям
Oil_125127095
Отправлено: 27 янв, 2014

Atmos LDS улучшает работу систем обнаружения утечек, перечисленных в Исследовании по вопросу об обнаружении утечек Министерства транспорта США (Department of Transportation, DOT)

Рабочее резюме

Подавляющее большинство действий операторов, упоминаемых в Исследовании по вопросу об обнаружении утечек – DTPH56-11-D-000001 [1], которыми сообщалось о утечках в период с 1 января 2010 г. по 7 июля 2012 г., не использовали в системах мониторинга трубопровода (Сomputational pipeline monitoring, CPM) системы обнаружения утечек (Leak detection systems, LDS) или же использовали LDS лишь с самыми простыми функциями. Количество газовых операторов, не использующих никаких систем CPM, составило 43%, причем эти газовые операторы полагаются на данные контроля степени изменений, отображаемые в SCADA.

Большинством из немногих жидкостных трубопроводов, оборудованных более современными системами CPM, использовались Динамические модели функционирования в режиме реального времени (Real Time Transient Models, RTTM), многие из которых с задачей обнаружения утечек не справлялись. В отчете причиной невыполнения этой задачи указываются регулярно повторяющиеся ложные сигналы тревоги и неспособность указанных систем CPM обеспечивать чувствительность при работе в переходном режиме. Некоторые из этих компаний в настоящее время осуществляют установку Atmos Pipe, чтобы повысить свои шансы на обнаружение и локализацию утечек.

Другие методы, включая RTTM, с этим не справлялись, поскольку при работе в переходном режиме выдавали ложные тревожные сигналы о возникновении утечек либо автоматически снижали уровень чувствительности или приостанавливали работу функции обнаружения утечек. Частые ложные тревожные сигналы о возникновении утечек нарушают доверие операторов. Подобная ситуация возникла, когда аналитики CPM не поверили системе CPM, поднявшей тревогу по поводу крупной утечки, о которой сообщалось в отчете.

В полную противоположность этому, запатентованные статистические алгоритмы позволяют системе Atmos Pipe при работе в переходном режиме самостоятельно минимизировать количество ложных тревожных сигналов о возникновении утечек, не снижая при этом уровня чувствительности. Высокая степень надежности и высокий уровень чувствительности, в особенности при работе в переходном режиме, позволили Atmos Pipe со 100% успешностью справляться с задачей обнаружения реальных утечек, в том числе четырех недавних утечек. 23 января 2014 г. Atmos Pipe обнаружила реальную утечку на трубопроводе по перекачке медного концентрата, и трубопровод был немедленно перекрыт, что свело ущерб от утечки к минимуму.

Atmos Pipe ни разу не дала сбой в обнаружении реальной утечки размером, превышающим приведенный минимальный обнаруживаемый размер утечки. В период с 7 июля 2012 г. по 27 января 2014 г. четыре оснащенные Atmos Pipe трубопроводы не пострадали от утечек, все из которых обнаружила и обо всех из которых просигнализировала Atmos Pipe, позволив операторам немедленно прекратить операции. Кроме того, три эксплуатирующие трубопроводы компании, у которых серьезные утечки возникли после составления настоящего отчета DOT, на сегодняшний день осуществляют установку системы Atmos Pipe.

Основные результаты исследования

Исследование показало, что очень важно использовать надежные системы обнаружения утечек для оперативного выявления фактов их возникновения с тем, чтобы можно было быстро инициировать соответствующие контрмеры. Быстрота принятия этих мер может помочь сократить ущерб. Результаты исследования приводят к выводу о том, что многие работающие с опасными жидкостями операторы внедряют некоторые формы LDS, но рассмотренные отчеты о происшествиях, полученные из базы данных о происшествиях PHMSA, свидетельствуют о том, что это может быть не так, и что многие из внедренных CPM для этой задачи были непригодны.

Исследование показало, что тревожные сигналы о возникновении утечек редко подавались в ситуациях с четко определенными условиями или же в ситуациях, требующих включения/отключения. Продолжительность времени, необходимого для принятия мер при поступлении тревожного сигнала о возникновении утечки, зависит от уверенности оператора в надежности работы CPM, а частые ложные тревожные сигналы о возникновении утечек эту уверенность разрушают. Операторам трубопроводов, оснащенных системами Atmos CPM, удалось свести последствия возникновения утечек к минимуму, поскольку высокая степени надежности системы придавала операторам уверенности в решении перекрывать трубопроводы при подаче системой Atmos Pipe тревожного сигнала о возникновении утечки.

В отчете сказано, что степень надежности можно повысить путем сочетания технологий, т.е. использования нескольких, резервных и независимых, LDS. Компания Atmos избрала этот путь несколько лет назад с разработкой в дополнение к системе Atmos Pipe других методов CPM, в том числе метода обнаружения утечек на базе отрицательного давления/волны разрежения и метода обнаружения утечек на базе RTTM. Их можно сочетать, тем самым сокращая время обнаружения и повышая уровень чувствительности, обеспечиваемый высоконадежной системой Atmos Pipe. В отчете указывается, что LDS являются специализированными системами. Это означает, что одна и та же технология, примененная на двух различных трубопроводах, может иметь очень разные результаты. Этим подтверждается философия компании Atmos о необходимости иметь команду профессиональных и опытных инженеров, понимающих принцип функционирования трубопроводов и имеющих знания, позволяющие рекомендовать оптимальное решение по каждому трубопроводу.

В отчете отмечается, что многие технологии были взяты из других перерабатывающих отраслей промышленности, связанных с перемещением жидкостей, включая их хранение, химико-технологических отраслей, водохозяйственной и атомной промышленности. Система Atmos Pipe была задумана и создана Управляющим директором компании Atmos Д-ром Джун Жань (Jun Zhang) в рамках исследований под эгидой компании Shell специально для обеспечения обнаружения утечек как при динамическом, так и при фиксированном режиме эксплуатации трубопроводов в нефтегазовой отрасли, чтобы свести к минимуму количество ложных сигналов тревоги и поддержания уровня чувствительности размера утечки в процессе выполнения динамических операций. Таковы все функции, рекомендованные настоящим отчетом DOT.

Отчет показывает, что лишь очень небольшой процент от всех упомянутых трубопроводов (14%) были оснащены какой-либо CPM. 1337 трубопроводов с зафиксированными происшествиями подразделены на 766, 295 и 276 трубопроводов, осуществляющих, соответственно, перекачивание опасных жидкостей, транспортировку и распределение газа. Из 795 сообщений о происшествиях, случившихся на перекачивающих опасные жидкости трубопроводах, о наличии СРМ указывалось в 192 (25%), об отсутствии СРМ – в 286 (38%), а в 281 (37%) не указывалось ничего. Ни один из газопроводов согласно сообщениям CPM не оснащен.

Таким образом, в действительности лишь 14% из всех происшествий произошло на трубопроводах, оснащенных системой обнаружения утечек CPM (Рисунок 1). Многие из систем CPM на этих трубопроводах – это малоэффективные системы, а именно системы, действующие по принципу контроля степени изменения, объемного баланса или RTTM.

undefined

Рисунок 1: Только 14% из всех трубопроводов были оснащены хоть какими-либо CPM (Газопроводы не были оснащены CPM)

Количество фактов обнаружения утечки системами CPM составило 28 (4%). Причиной такой низкой производительности является то, что многие из упомянутых систем CPM на момент возникновения утечки не функционировали. В качестве примера, см. приведенную ниже таблицу, взятую из исследования [1] по происшествиям на сборных жидкостных трубопроводах.

undefined

Результаты исследования приводят к выводу о том, что многие операторы жидкостных трубопроводов внедряют некоторые разновидности LDS, но рассмотренные отчеты о происшествиях, полученные из базы данных о происшествиях PHMSA, свидетельствуют о том, что это может быть не так. Результаты исследования также приводят к выводу о том, что многие газовые операторы применяют SCADA в качестве LDS.

В самой категории таких внедренных систем CPM в исследовании дается следующая разбивка данной технологии:

undefined

Настоящие результаты показывают, что системами CPM, установленными на исследуемых трубопроводах, были в основном Динамические модели функционирования в режиме реального времени и простые системы на базе SCADA, к примеру, системы, основанные на принципе объемного баланса, контроля давления/расхода. Эти системы не справлялись с обнаружением утечек в трубопроводах размером, превышающим рекомендованное минимальное пороговое значение в 1% от расхода.

И действительно очевидно то, что неспособность Динамических моделей функционирования в режиме реального времени, технологий с использованием принципов объемного баланса и степени изменения обнаруживать утечки при работе в переходном режиме без ложных тревожных сигналов о возникновении утечек зачастую ограничивает их возможности в обнаружении даже крупных утечек и разрывов.

Вывод

Подавляющее большинство трубопроводов, в которых в ходе исследования возникла утечка, либо не были оснащены никакими технологии обнаружения утечек CPM, либо были оснащены технологиями обнаружения утечек более низкого качества. Простые системы, функционирующие на базе SCADA, устанавливаются по причине своей дешевизны и простоты своей установки. Более сложные LDS, функционирующие на базе RTTM, являются системами прежнего поколения, которые данным отчетом были полностью дискредитированы. В этих системах отсутствуют ключевые, рекомендованные исследованием, характеристики, а именно способность поддерживать надлежащий уровень чувствительности при работе в переходном режиме, а также минимальное количество ложных сигналов тревоги, что придает оператору уверенности в решении перекрыть трубопровод при выдаче тревожного сигнала о возникновении утечки. Исследованием указано, что, поскольку функция обнаружения утечек является первой линией обороны, запускающей другие механизмы реагирования на внештатные ситуации, особую ценность представляет система обнаружения утечек, в которой приоритетными являются быстрота обнаружения и высокий уровень чувствительности. Система Atmos Pipe требуемую функцию обеспечивает, так как операторы трубопроводов недавно с уверенностью перекрыли четыре различных трубопровода, сведя тем самым последствия утечек к минимуму. Система Atmos Pipe отвечает строгим немецким требованиям, при этом она может быть использована в сочетании с любой иной системой из ряда других CPM-решений компании Atmos с целью выполнения рекомендации исследования по установке на трубопроводе двух или более систем обнаружения утечек.

Судя по приведенным в исследовании фактам возникновения утечек, многие операторы трубопроводов устанавливают CPM-системы Atmos, обеспечивая тем самым высокую степень надежности, высокий уровень чувствительности и быстроту обнаружения утечек.

Источники информации

1. Министерство транспорта США, Управление по вопросам безопасности трубопроводов и обращения с опасными материалами, Заключительный отчет № 12-173, «Исследование проблем обнаружения утечек – DTPH56-11-D-000001» (U.S. Department of Transportation, Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration, Final Report No. 12-173, “Leak Detection Study – DTPH56-11-D-000001”), Д-р Дэвид Шоу (David Shaw), Д-р Мартин Филлипс (Martin Phillips), Рон Бейкер (Ron Baker), Эдуардо Муньйос (Eduardo Munoz), Хамуд Рехман (Hamood Rehman), Кэрол Гибсон (Carol Gibson), Кристин Майерник (Christine Mayernik), от 10 декабря 2012 г.