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海洋輸油管線監測系統 不再給環境添堵

輸油管線自動檢漏系統 不再給環境添堵

原油輸送管道是油田生產的生命線,如果管線發生穿孔,將會導致原油(天然氣)泄漏、環境污染等一系列不良后果,而針對原油輸送管線的巡線、停產、搶險、補漏都需動用大量人力物力,其經濟消耗巨大。如果存在一種能夠對輸油管線進行實時監測的技術,就能迅速準確的判斷出泄漏位置,及時處理突發事件,使損失降到最低限度。

HEADS管線自動檢漏系統

萊普索石油公司(Repsol)和西班牙英德拉公司(Indra)共同合作研發了輸油管線全自動檢漏系統,這是行業內首套管線自動監測產品。石油圈原創www.h29736.cn

海洋環境監測工具對技術的要求非常高,比如,該工具應具有準確描述傳感器數據的能力,能夠識別信號特征,能夠根據實際情況做出快速反應。然而,即便監測工具能達到所有的技術要求,人為誤差仍是一大風險。通常用于檢測泄露的紅外攝像機和雷達在一些惡劣氣候條件下可能會發生不能正常工作的現象,甚至發出假警報。

Repsol和Indra兩公司新研發的系統被稱為石油泄漏早期自動檢測系統(HEADS),其包含了紅外攝像技術、雷達裝置以及對數據進行計算的高級算法。開發人員表示,這款自動檢測系統能夠顯著降低人為誤差帶來的風險,其提供的信息也更加可靠。

Repsol公司的Antonio Perez 說:“我們開發出了一種能夠監測泄漏的高精密系統”。

HEADS通過紅外成像和雷達技術監測、獲得了大量的數據,Repsol公司技術中心經理Antonio Perez說:“盡管HEADS系統仍采用了傳統技術,但該系統的集成方式非常新穎,通過集成傳感器,我們開發出一種能夠確定是否泄漏的高精密系統?!?/span>

由紅外和雷達獲取的數據通過軟件自動處理,從而實現持續監測,HEADS系統包括控制室內的操作臺,該控制室主要負責監控常規操作。如果監測到有泄漏,HEADS將自動報警并收集相關數據,同時記錄并分析相關參數。

數據經過自動處理后被傳輸至控制室內的控制裝置,控制室主要負責監控常規操作,控制室內屏幕會顯示安裝的HEADS裝置所傳送回來的雷達圖像。

數據驅動系統石油圈原創www.h29736.cn

Perez說:“與單獨管理的系統相比,集成系統能夠進行更加精確的采集數據。傳感器一直是該系統最關鍵的部分,以往經常發生傳感器誤報的情況,而我們的系統確保了誤報不會發生,因為我們采用了具有不同算法的兩種傳感器,這也是監測系統的核心部分,目前該行業的環保政策都傾向于預防泄漏(比如加強設備完整性和運輸環節的控制)和發生泄漏事故時的緊急情況快速反應。

Perez還說道,“我們所做的就是想彌補系統預防與應對決策之間的空缺,這個系統的目的不是在泄漏發生后追蹤泄漏的原油。其真正的意義在于時刻密切監測輸油管道系統,任何會對資產和環境造層危害的小事故都在監測范圍之內,這就是該系統的獨特之處,這使得它更實用?!?/span>

各個傳感器能夠很好的啟到相互補充的作用,雷達系統能夠監測到水面微小的烴類化合物濃度變化,紅外裝置能夠識別水于油之間的溫差。該技術也存在著一定的局限性,當海面溫度與空氣溫度相同時,紅外技術將受到限制,如果沒有產生反向散射效應的風存在,雷達的工作效率也會降低。

Perez解釋道,“這兩種設備時根據兩種不同的物理現象進行監測,因此兩者對結合使該系統應用范圍更廣,這種組合也降低了誤報的概率?!?span style="color: #ffffff;">石油圈原創www.h29736.cn

“該程序的難點在于建立一個識別信息真假的算法?!?/span>公司技術部門定價經理Jose Solano說,“Repsol和Indra公司的20多名科學家和研究人員所組成的團隊從2009年開始致力于HEADS信息分辨系統的研究?!?/span>

“我們一直尋求的是可以檢測泄漏并防止事故發生的技術,現存的大多數監測系統都是依靠工作人員分析傳感器信號并作出決斷?!?/span>他說道,“這些都不是我們想要的監測技術?!?/span>

在決定采用紅外成像與雷達傳感器之前,研究人員測試了30多種不同類型的傳感器。新算法是在在實驗室條件下開發的,隨后在西班牙Tarragona口岸的Repsol公司廠區進行了測試。

首次應用石油圈原創www.h29736.cn

HEADS在2014年初開始進行試用,其中一個監測系統安裝在西班牙Tarragona碼頭,另一個安裝在距離卡薩布蘭卡海岸40公里的海上生產平臺。Perez說,“在進行了一些必要的微調后,這兩個的系統均運行良好”。這些公司現已將HEADS系統進行商業化應用,計劃安裝在西班牙和秘魯等國的海岸使用。Repsol公司一直期待著將HEADS應用在海上設施,在去年以83億美元收購塔利斯曼能源集團(Talisman Energy)之后,這種愿望終于得到了實現。

該系統在海上的應用大多是由兩個不同的紅外攝像機和兩個雷達所組成。根據各自裝置分辨率,雷達探測范圍為3-4海里,紅外攝像機覆蓋面積為平臺方圓200m,最高可達5000m。

Perez說,“這個裝置非常小,很容易安裝在平臺的角落,數據傳輸可通過光纖或無線完成?!焙Q髿庀髷祿兄诖_定裝置的設置參數,使用初期的微調對系統的監測也具有優化作用。在每個裝置安裝時都要根據海洋環境和其他干擾因素進行微調以確保系統的準確性,適當的微調能夠確保該系統的準確性?!?/span>

他接著說道,“在該系統剛開始設計時,我們就考慮到一件非常重要的事,那就是我們并不希望監測系統需要專門的工作人員24小時的對數據進行監控,我們希望監控系統是個集成系統,在普通控制室就能實現控制。

“如果采用了HEADS系統,以上提到的難題就可以通過算法解決,并將結果集成到控制室。

HEADS系統采用了自動識別功能,能夠識別附近的所有船只并確定漏油是否來自這些船只。HEADS還能夠紀錄數據以用于審計和追蹤,功能類似于飛機上的黑匣子,反應時間低于兩分鐘。

對于大型泄漏事故來說,該技術作用有限,但是對于相對少量的液體泄漏還是很有效的。Perez說,“這是關鍵所在,因為我們相信在大型事故發生時之前,總會有一些小型泄漏的出現,可能是兩公升、五公升。這個系統還有助于保護設備,因為它可以告訴你日復一日的操作是怎樣運行的,例如你的輸油管道老化了,或是你的密封圈接觸不良。相對于泄漏反應功能,HEADS的保護功能也非常重要。石油圈原創www.h29736.cn

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