分布式光纖石油天然氣管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)

在供應(yīng)的完整性從未如此重要的時(shí)候，沿著越來(lái)越偏遠(yuǎn)的石油和天然氣管道的泄漏顯然具有嚴(yán)重的環(huán)境和安全影響。然而，傳統(tǒng)的管道監(jiān)控解決方案無(wú)法為您提供實(shí)時(shí)，連續(xù)，非侵入式的DTS監(jiān)控，您需要避免昂貴的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)和延遲。的數(shù)字管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)能夠在幾秒鐘內(nèi)將最微小的泄漏精確定位在1米內(nèi)，無(wú)操作延遲或風(fēng)險(xiǎn)。

我們的數(shù)字管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)是一種極其通用的DTS解決方案，可用于檢測(cè)各種工業(yè)應(yīng)用中的液體和氣體泄漏，例如：

DTS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可用于長(zhǎng)距離石油和天然氣管道，沿管道每60公里處有一個(gè)額外的站點(diǎn)，提供整個(gè)管道的全面覆蓋。我們提供完整的DTS監(jiān)控解決方案包，包括初始應(yīng)用設(shè)計(jì)輸入，系統(tǒng)安裝和集成，調(diào)試以及數(shù)據(jù)可視化和解釋。

布式光纖傳感器在檢測(cè)管道泄漏方面證明了它們的預(yù)測(cè)能力

在涉及天然氣，石油或液化天然氣等危險(xiǎn)產(chǎn)品的地方，管道完整性至關(guān)重要 – 尤其是那些管道位于海上，偏遠(yuǎn)地區(qū)或環(huán)境敏感區(qū)域的地方。在任何這些情況下，泄漏的管道承擔(dān)的負(fù)擔(dān)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)品本身的損失。

除了火災(zāi)和爆炸對(duì)生命和財(cái)產(chǎn)造成的明顯風(fēng)險(xiǎn)以及環(huán)境破壞的可能性之外，管道故障導(dǎo)致在維修，恢復(fù)和修復(fù)方面產(chǎn)生重大的直接成本 – 以及可能對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重破壞性影響。組織的公眾聲譽(yù)，最終是其股票價(jià)值。正是考慮到所有這些問(wèn)題，總部位于英國(guó)的Sensornet公司在應(yīng)變和壓力測(cè)量方面率先使用光纖技術(shù)，在歐洲煉油廠和石化公司的產(chǎn)品管道上使用其兩個(gè)創(chuàng)新系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)。復(fù)雜。

結(jié)果證明了兩個(gè)系統(tǒng)的能力 – 傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式溫度和應(yīng)變傳感器（DTS）和分布式溫度傳感器（DTS） – 以高分辨率監(jiān)測(cè)應(yīng)變和溫度變化，不僅可以檢測(cè)模擬泄漏，還可以預(yù)測(cè)可能發(fā)生此類管道故障的位置。試驗(yàn)證明了實(shí)時(shí)光纖傳感系統(tǒng)能夠根據(jù)不同工作條件下管道內(nèi)發(fā)生的溫度和應(yīng)變的變化來(lái)檢測(cè)和測(cè)量不同類型的流動(dòng)。使用從該項(xiàng)目收集的大量數(shù)據(jù)，現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以檢測(cè)水合物的形成，這可能導(dǎo)致堵塞，并處理可能導(dǎo)致泄漏的問(wèn)題 – 這是一個(gè)更大的問(wèn)題。

分布的差異

分布式光纖系統(tǒng)不是測(cè)量沿管道的多個(gè)預(yù)定位置的溫度和應(yīng)變（稱為離散傳感），而是提供連續(xù)的數(shù)據(jù)，其空間分辨率可以在數(shù)公里的長(zhǎng)度上精確到30厘米。這是在煉油廠管道上進(jìn)行測(cè)試的技術(shù)，在十一月的寒冷天氣中，兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)證明了它們能夠在各種操作條件下檢測(cè)應(yīng)變和溫度的微小變化。兩個(gè)系統(tǒng)共享相同的外形，包括一個(gè)可移動(dòng)的19英寸機(jī)架式機(jī)箱，內(nèi)置PC，上翻監(jiān)視器，鍵盤，不間斷電源和網(wǎng)絡(luò)連接。

雖然DTS提供分辨率低至0.01°C的長(zhǎng)距離分布式溫度傳感，但DTS能夠同時(shí)測(cè)量分布式應(yīng)變和溫度，并且 – 至關(guān)重要 – 完全獨(dú)立。進(jìn)行測(cè)試的管道是在兩個(gè)儲(chǔ)罐之間運(yùn)送汽油，通過(guò)部分打開(kāi)通向第三個(gè)罐的閥門來(lái)模擬泄漏。為了證明其檢測(cè)潛在泄漏的能力，DTS系統(tǒng)的靈敏度設(shè)置為5米的空間分辨率，其中沿2千米長(zhǎng)的光纖能夠?qū)崿F(xiàn)約2με的應(yīng)變分辨率。

這樣可以清楚地識(shí)別模擬泄漏，并提供數(shù)據(jù)集，用于進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)泄漏過(guò)程中管道內(nèi)壓力，應(yīng)變和溫度變化的理解，從而提高未來(lái)系統(tǒng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性 – 從而防止 – 潛在的泄漏。DTS系統(tǒng)還證明了它能夠通過(guò)測(cè)試提供管道中流體流動(dòng)的優(yōu)異定性圖像，證明了在模擬泄漏之前和之后提供過(guò)程控制數(shù)據(jù)的能力。

測(cè)量

總共三條光纖連接到管道，兩個(gè)單模式由 DTS系統(tǒng)監(jiān)控，第三個(gè)是多模光纖用于DTS。在為期兩天的測(cè)試中，證明了它們能夠準(zhǔn)確，快速地獲得非常精細(xì)的分辨率測(cè)量結(jié)果。DTS顯示溫度精度優(yōu)于0.1oC，快速一分鐘測(cè)量，甚至能夠捕獲流體沿管道移動(dòng)時(shí)的熱特征。DTS系統(tǒng)還在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中提供了精確的測(cè)量，并且定期實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于2με的應(yīng)變分辨率。

為未來(lái)

這項(xiàng)對(duì)分布式傳感技術(shù)的實(shí)際測(cè)試證明了分布式傳感能夠?yàn)檫^(guò)程工廠和管道操作員提供有關(guān)其整個(gè)系統(tǒng)的可靠信息 – 實(shí)時(shí)檢測(cè)堵塞和泄漏 – 允許采取低成本的補(bǔ)救措施，而不是泄漏發(fā)生后的高成本修復(fù)工作。潛在的操作應(yīng)用包括催化劑反應(yīng)容器中的過(guò)程監(jiān)控，高溫過(guò)程和混合容器。在其他地方，技術(shù)正積極應(yīng)用于石油和天然氣行業(yè)的許多其他領(lǐng)域 – 無(wú)論是在海上還是在海上 – 以及土木工程，電力公用事業(yè)，隧道和航空航天領(lǐng)域。

氣體管道泄漏檢測(cè)

該項(xiàng)目的目的是使用DTS使??用壓縮空氣檢測(cè)天然氣管道中的泄漏。注意壓縮空氣溫度變化非常?。ㄅc環(huán)境條件相差2°C）。

DTS電纜安裝圖，用于氣體泄漏檢測(cè)試驗(yàn)定制結(jié)構(gòu)，用于在天然氣管道周圍安裝DTS電纜

測(cè)試程序概要

• ?DTS系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)由于泄漏發(fā)生的氣體膨脹導(dǎo)致的系統(tǒng)溫度熱響應(yīng)
• 壓縮空氣用作管道中含有的氣體。由于管道的壓縮泄漏，它在膨脹時(shí)冷卻 – 但只是少量（2°C）
• 在管道附近安裝了光纜的一段管道埋在地下。管道包含閥門，可以模擬泄漏事件 – 通過(guò)打開(kāi)閥門，可以產(chǎn)生氣體泄漏。
• 光纖電纜盡可能靠近管道安裝，以準(zhǔn)確檢測(cè)結(jié)果，使用框架將電纜連接到一起，便于安裝。
• 通過(guò)在埋地管道中打開(kāi)閥門（通過(guò)使用閥門的手柄延伸部分）來(lái)產(chǎn)生泄漏。

通過(guò)將壓縮空氣注入燃?xì)夤艿酪员O(jiān)測(cè)溫度變化進(jìn)行模擬泄漏時(shí)氣體管道的溫度變化以及垂直視圖中的時(shí)間通過(guò)（120 l / min）隨著時(shí)間的推移，天然氣管道泄漏的溫度變化。

DTS僅使用由于氣體膨脹引起的非常小的溫度變化來(lái)有效地檢測(cè)泄漏，導(dǎo)致周圍環(huán)境（面積40cm x 100cm）的溫度下降（約2°C），持續(xù)約一小時(shí)。

DTS為額外的提供乙烯管道的數(shù)字泄漏檢測(cè)監(jiān)測(cè)

安裝并調(diào)試了一個(gè)分布式溫度傳感（DTS）系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)乙烯管道。使用單個(gè)DTS系統(tǒng)監(jiān)控此安裝，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)泄漏并將位置精確定位在幾米之內(nèi)。

客戶要求

乙烯供應(yīng)管道在100bar的壓力下運(yùn)行，并通過(guò)住宅區(qū)附近。乙烯管道的完整性不僅對(duì)運(yùn)營(yíng)商的生產(chǎn)力至關(guān)重要，而且對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)和生態(tài)環(huán)境也至關(guān)重要，而且這種管道的任何泄漏都會(huì)帶來(lái)潛在的環(huán)境和安全隱患。這種管道必須通過(guò)全面的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，該系統(tǒng)也必須得到批準(zhǔn)。工業(yè)解決方案獨(dú)立安全和質(zhì)量評(píng)估的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一，并以最高標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)營(yíng)。

應(yīng)用

子地面管道安裝完整路徑的單模光纖電纜，在路線中間有一個(gè)控制站。多芯電纜用于數(shù)據(jù)，電信和分布式溫度傳感器系統(tǒng)。因此，控制站是HMI和DTS設(shè)備部署的自然選擇，站點(diǎn)的布置將電纜路線分為26和31km。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，使用了長(zhǎng)距離單模DTS系統(tǒng)（還提供基于多模光纖的系統(tǒng)，可以覆蓋> 60km）。

監(jiān)測(cè)空缺

使用現(xiàn)有技術(shù)的客戶最大的問(wèn)題是無(wú)法確定泄漏的位置。在使用數(shù)字泄漏檢測(cè)系統(tǒng)之前，操作員使用基于質(zhì)量流量的泄漏檢測(cè)算法。該質(zhì)量流量系統(tǒng)監(jiān)視流量輸入和輸出的物理參數(shù)，并基于計(jì)算算法估計(jì)系統(tǒng)中是否存在泄漏。另一個(gè)問(wèn)題是該算法需要在3-6個(gè)月的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，并且非常復(fù)雜。因此，除了質(zhì)量流量系統(tǒng)之外，操作員還必須委托直升機(jī)定期飛行管道的長(zhǎng)度以提供視覺(jué)檢查，這是一項(xiàng)昂貴的任務(wù)。

傳感器解決方案

解決方案基于在管道中存在泄漏的情況下檢測(cè)環(huán)境中的溫度變化。如果發(fā)生泄漏，乙烯將冷卻至-110°C并恢復(fù)其天然氣態(tài)。DTS能夠檢測(cè)到這樣的溫度變化，并將位置精確到米內(nèi)。使用智能報(bào)警軟件，該路線被劃分為特定區(qū)域，并使用智能算法來(lái)考慮瞬態(tài)溫度變化并最大限度地減少誤報(bào)。由于監(jiān)測(cè)站是一個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)，因此確保現(xiàn)有系統(tǒng)的全部能力是一個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)。這不僅意味著使用為數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)指定的單模光纖基礎(chǔ)設(shè)施，還將DTS報(bào)告和警報(bào)功能與第三方HMI集成。

重大利益

數(shù)字泄漏檢測(cè)系統(tǒng)可在整個(gè)管道長(zhǎng)度上提供保護(hù)，是一種非侵入式檢測(cè)系統(tǒng)。如果發(fā)生泄漏，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到這一點(diǎn)，并將位置精確定位在幾米之內(nèi)。因此，響應(yīng)團(tuán)隊(duì)可以立即做出反應(yīng)，并且可以毫不拖延地處于泄漏位置，從而最大限度地減少潛在的環(huán)境和安全隱患。代表回應(yīng)了這種觀點(diǎn)，他們獨(dú)立批準(zhǔn)并認(rèn)可DTS系統(tǒng)。

可測(cè)量的性能

DTS提供當(dāng)今最先進(jìn)的性能。測(cè)量時(shí)間可以是10秒，并且可以檢測(cè)到小于0.1℃的溫度變化。對(duì)于60公里的管道，每2米可以測(cè)量一次點(diǎn)，沿管道的整個(gè)長(zhǎng)度提供超過(guò)100,000個(gè)點(diǎn)，從而為操作員提供整個(gè)管道長(zhǎng)度的完整性。

LNG管道泄漏檢測(cè)監(jiān)控為社區(qū)和環(huán)境提供了平和點(diǎn)

為人口稠密城市郊區(qū)邊緣的LNG管道提供泄漏檢測(cè)監(jiān)控。這些設(shè)施由一家主要的石油和天然氣公司運(yùn)營(yíng)，其LNG工廠和船舶卸貨設(shè)施嵌套在風(fēng)景如畫的海灣。目的是實(shí)施一個(gè)光纖分布式溫度傳感（DTS）系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提醒工廠操作員注意流體泄漏到周圍環(huán)境，為公司提供預(yù)警系統(tǒng)，只要有最小的泄漏跡象，并提供當(dāng)?shù)氐木用窈凸景残?，環(huán)境不會(huì)被污染。

客戶要求

在LNG工廠和卸貨艙的正常運(yùn)行期間，應(yīng)監(jiān)測(cè)兩條真空絕緣管（VIP）LNG運(yùn)輸管道和Burn Off Gas（BOG）管道的泄漏情況，這些泄漏可能是管道工程中的任何破壞造成的。該監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于防止流體從管道泄漏到環(huán)境中至關(guān)重要，方法是通過(guò)向工廠SCADA / DCS系統(tǒng)傳遞的一系列報(bào)警來(lái)警告工廠控制室人員。

監(jiān)測(cè)差距

除非在兩端之間存在顯著的壓降，否則容器和管道的設(shè)備端部處的流量計(jì)不能捕獲沿管道長(zhǎng)度的輕微泄漏或破裂。閥門位置和管道連接也呈現(xiàn)出易受攻擊的區(qū)域，以及可能導(dǎo)致破壞的地面移動(dòng)活動(dòng)。這些活動(dòng)的最輕微跡象需要在它們升級(jí)為重大泄漏之前被捕獲和遏制。DTS能夠測(cè)量0.01oC的溫度變化，在流體泄漏時(shí)作為預(yù)警工具。

解決方案

開(kāi)展了LNG管道監(jiān)測(cè)研究，利用LNG的低溫特性作為監(jiān)測(cè)LNG管道在發(fā)生泄漏時(shí)的直接環(huán)境溫度變化的基礎(chǔ)。美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）已經(jīng)批準(zhǔn)了Sensornet用于真空絕緣管道（VIP）系統(tǒng)的監(jiān)控方法。

在這種情況下，LNG管道是VIP管道，而解決方案提供了一個(gè)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)真空空間溫度的變化來(lái)檢測(cè)夾套和內(nèi)管中的泄漏。在這種安裝中，微管道管道被埋在每個(gè)LNG管道和BOG管道附近。然后使用壓縮空氣將纖維吹入位置。傳感光纖以這樣的方式配置，以便在內(nèi)管破裂的情況下檢測(cè)從主VIP管進(jìn)入排氣管的任何流體。將傳感電纜環(huán)繞，使得返回路徑與2“排氣管相鄰，以在閥門故障的情況下檢測(cè)流體泄漏。

吹制光纖系統(tǒng)的安裝允許在纖維吹過(guò)管道，連接和終止之前完成持續(xù)的管道安裝工作。光纖環(huán)路通過(guò)8通道多路復(fù)用器單元連接到DTS，在光纖斷裂時(shí)為系統(tǒng)提供進(jìn)一步的冗余。

實(shí)質(zhì)性好處

?LNG數(shù)字泄漏檢測(cè)系統(tǒng)在整個(gè)管道長(zhǎng)度上提供非侵入式保護(hù)。在發(fā)生泄漏的情況下，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)這些泄漏，并將位置精確定位在幾米內(nèi)。這使響應(yīng)團(tuán)隊(duì)能夠立即做出反應(yīng)，以最大限度地減少潛在的安全隱患和對(duì)環(huán)境的危害。

該項(xiàng)目的亮點(diǎn)是系統(tǒng)能夠在預(yù)先確定的閾值下測(cè)量，記錄和激活警報(bào)。警報(bào)設(shè)置為在-10oC激活，表示LNG泄漏。液化天然氣通常會(huì)在-196攝氏度時(shí)流過(guò)管道，任何裂口都會(huì)迅速冷卻光纜的周圍環(huán)境。通過(guò)使用集成軟件，管道上的感興趣區(qū)域通過(guò)客戶的系統(tǒng)直接進(jìn)行標(biāo)記和中繼，從而允許在工廠控制室中實(shí)時(shí)查看管道上的事件。

沿著管道的溫度分布的可視化還通過(guò)能夠控制冷卻操作來(lái)提供防止管道中的鋼疲勞的額外益處。極其友好的報(bào)警軟件意味著報(bào)警可以通過(guò)手機(jī)或控制室顯示屏之外的遠(yuǎn)程桌面?zhèn)鬟f給管理組，讓您高枕無(wú)憂。LNG數(shù)字泄漏檢測(cè)解決方案 – 為L(zhǎng)NG管道和終端提供全面的泄漏檢測(cè)。

可衡量的表現(xiàn)

DTS提供當(dāng)今最先進(jìn)的性能。DTS實(shí)時(shí)測(cè)量并提供0.01oC的分辨率。DTS能夠從單個(gè)設(shè)備監(jiān)測(cè)長(zhǎng)達(dá)240公里的管道，測(cè)量點(diǎn)每2米，從而在管道的整個(gè)長(zhǎng)度上提供超過(guò)100,000個(gè)點(diǎn)，使操作員可以完全控制整個(gè)管道的完整性。