分布式光纖石油天然氣管道泄漏檢測系統(tǒng)

在供應(yīng)的完整性從未如此重要的時候，沿著越來越偏遠(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)控解決方案無法為您提供實時，連續(xù)，非侵入式的DTS監(jiān)控，您需要避免昂貴的運(yùn)營風(fēng)險和延遲。的數(shù)字管道泄漏檢測系統(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)，無操作延遲或風(fēng)險。

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

DTS監(jiān)測系統(tǒng)可用于長距離石油和天然氣管道，沿管道每60公里處有一個額外的站點(diǎn)，提供整個管道的全面覆蓋。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管道泄漏方面證明了它們的預(yù)測能力

在涉及天然氣，石油或液化天然氣等危險產(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)和爆炸對生命和財產(chǎn)造成的明顯風(fēng)險以及環(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)，最終是其股票價值。正是考慮到所有這些問題，總部位于英國的Sensornet公司在應(yīng)變和壓力測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創(chuàng)新系統(tǒng)進(jìn)行了試驗。復(fù)雜。

結(jié)果證明了兩個系統(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)測應(yīng)變和溫度變化，不僅可以檢測模擬泄漏，還可以預(yù)測可能發(fā)生此類管道故障的位置。試驗證明了實時光纖傳感系統(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)變的變化來檢測和測量不同類型的流動。使用從該項目收集的大量數(shù)據(jù)，現(xiàn)在正在開發(fā)實時管道監(jiān)測系統(tǒng)，以檢測水合物的形成，這可能導(dǎo)致堵塞，并處理可能導(dǎo)致泄漏的問題 – 這是一個更大的問題。

分布的差異

分布式光纖系統(tǒng)不是測量沿管道的多個預(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)公里的長度上精確到30厘米。這是在煉油廠管道上進(jìn)行測試的技術(shù)，在十一月的寒冷天氣中，兩個獨(dú)立的系統(tǒng)證明了它們能夠在各種操作條件下檢測應(yīng)變和溫度的微小變化。兩個系統(tǒng)共享相同的外形，包括一個可移動的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的長距離分布式溫度傳感，但DTS能夠同時測量分布式應(yīng)變和溫度，并且 – 至關(guān)重要 – 完全獨(dú)立。進(jìn)行測試的管道是在兩個儲罐之間運(yùn)送汽油，通過部分打開通向第三個罐的閥門來模擬泄漏。為了證明其檢測潛在泄漏的能力，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。

這樣可以清楚地識別模擬泄漏，并提供數(shù)據(jù)集，用于進(jìn)一步增強(qiáng)對泄漏過程中管道內(nèi)壓力，應(yīng)變和溫度變化的理解，從而提高未來系統(tǒng)預(yù)測的準(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測試提供管道中流體流動的優(yōu)異定性圖像，證明了在模擬泄漏之前和之后提供過程控制數(shù)據(jù)的能力。

測量

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

為未來

這項對分布式傳感技術(shù)的實際測試證明了分布式傳感能夠為過程工廠和管道操作員提供有關(guān)其整個系統(tǒng)的可靠信息 – 實時檢測堵塞和泄漏 – 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)容器中的過程監(jiān)控，高溫過程和混合容器。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

該項目的目的是使用DTS使??用壓縮空氣檢測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，用于氣體泄漏檢測試驗定制結(jié)構(gòu)，用于在天然氣管道周圍安裝DTS電纜

測試程序概要

• ?DTS系統(tǒng)用于監(jiān)測由于泄漏發(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 – 通過打開閥門，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)確檢測結(jié)果，使用框架將電纜連接到一起，便于安裝。
• 通過在埋地管道中打開閥門（通過使用閥門的手柄延伸部分）來產(chǎn)生泄漏。

通過將壓縮空氣注入燃?xì)夤艿酪员O(jiān)測溫度變化進(jìn)行模擬泄漏時氣體管道的溫度變化以及垂直視圖中的時間通過（120 l / min）隨著時間的推移，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有效地檢測泄漏，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。

DTS為額外的提供乙烯管道的數(shù)字泄漏檢測監(jiān)測

安裝并調(diào)試了一個分布式溫度傳感（DTS）系統(tǒng)，用于監(jiān)測乙烯管道。使用單個DTS系統(tǒng)監(jiān)控此安裝，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r檢測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，并通過住宅區(qū)附近。乙烯管道的完整性不僅對運(yùn)營商的生產(chǎn)力至關(guān)重要，而且對當(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帶來潛在的環(huán)境和安全隱患。這種管道必須通過全面的泄漏檢測系統(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)量評估的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一，并以最高標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)營。

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。對于這個項目，使用了長距離單模DTS系統(tǒng)（還提供基于多模光纖的系統(tǒng)，可以覆蓋> 60km）。

監(jiān)測空缺

使用現(xiàn)有技術(shù)的客戶最大的問題是無法確定泄漏的位置。在使用數(shù)字泄漏檢測系統(tǒng)之前，操作員使用基于質(zhì)量流量的泄漏檢測算法。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)，并基于計算算法估計系統(tǒng)中是否存在泄漏。另一個問題是該算法需要在3-6個月的時間內(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)定期飛行管道的長度以提供視覺檢查，這是一項昂貴的任務(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能夠檢測到這樣的溫度變化，并將位置精確到米內(nèi)。使用智能報警軟件，該路線被劃分為特定區(qū)域，并使用智能算法來考慮瞬態(tài)溫度變化并最大限度地減少誤報。由于監(jiān)測站是一個遠(yuǎn)程站點(diǎn)，因此確?，F(xiàn)有系統(tǒng)的全部能力是一個優(yōu)先事項。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報告和警報功能與第三方HMI集成。

重大利益

數(shù)字泄漏檢測系統(tǒng)可在整個管道長度上提供保護(hù)，是一種非侵入式檢測系統(tǒng)。如果發(fā)生泄漏，可以實時檢測到這一點(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)。

可測量的性能

DTS提供當(dāng)今最先進(jìn)的性能。測量時間可以是10秒，并且可以檢測到小于0.1℃的溫度變化。對于60公里的管道，每2米可以測量一次點(diǎn)，沿管道的整個長度提供超過100,000個點(diǎn)，從而為操作員提供整個管道長度的完整性。

LNG管道泄漏檢測監(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，其LNG工廠和船舶卸貨設(shè)施嵌套在風(fēng)景如畫的海灣。目的是實施一個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，方法是通過向工廠SCADA / DCS系統(tǒng)傳遞的一系列報警來警告工廠控制室人員。

監(jiān)測差距

除非在兩端之間存在顯著的壓降，否則容器和管道的設(shè)備端部處的流量計不能捕獲沿管道長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)致破壞的地面移動活動。這些活動的最輕微跡象需要在它們升級為重大泄漏之前被捕獲和遏制。DTS能夠測量0.01oC的溫度變化，在流體泄漏時作為預(yù)警工具。

解決方案

開展了LNG管道監(jiān)測研究，利用LNG的低溫特性作為監(jiān)測LNG管道在發(fā)生泄漏時的直接環(huán)境溫度變化的基礎(chǔ)。美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會（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泄漏檢測系統(tǒng)，可以通過監(jiān)測真空空間溫度的變化來檢測夾套和內(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流體泄漏。

吹制光纖系統(tǒng)的安裝允許在纖維吹過管道，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8通道多路復(fù)用器單元連接到DTS，在光纖斷裂時為系統(tǒng)提供進(jìn)一步的冗余。

實質(zhì)性好處

?LNG數(shù)字泄漏檢測系統(tǒng)在整個管道長度上提供非侵入式保護(hù)。在發(fā)生泄漏的情況下，可以實時檢測這些泄漏，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環(huán)境的危害。

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

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

可衡量的表現(xiàn)

DTS提供當(dāng)今最先進(jìn)的性能。DTS實時測量并提供0.01oC的分辨率。DTS能夠從單個設(shè)備監(jiān)測長達(dá)240公里的管道，測量點(diǎn)每2米，從而在管道的整個長度上提供超過100,000個點(diǎn)，使操作員可以完全控制整個管道的完整性。