СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК НЕФТИ ИЛИ НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2010 года по МПК F17D5/02 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефти и нефтепродуктов, в частности к диагностированию целостности стенки трубы посредством обнаружения утечек нефти из линейного участка трубопровода.

Известно техническое решение (см. Лурье М.В., Макаров П.С. Гидравлическая локация отборов нефтепродукта на участке магистрального трубопровода. // Транспорт и хранение нефтепродуктов, №12, 1998) для выявления утечки или несанкционированного отбора жидкости на участке нефтепродуктопровода, основанное на анализе гидравлических характеристик работы последнего и включающее расчетные формулы, позволяющие на основе измерения гидравлических уклонов на двух специально отобранных базисных сегментах оценить расход утечки по изменению гидравлических уклонов на этих сегментах.

Недостаток - известное техническое решение базируется на расчетных формулах, в которых изначально должна быть известна номинальная или текущая производительность перекачки.

Кроме того, при выбранной базе измерений фиксация дифференциального напора, имеющего относительно малые величины, требует высокой точности измерения изменения дифференциального напора, что проблематично в производственных условиях.

Наиболее близким техническим решением является способ обнаружения утечек жидкости из трубопровода «по балансу перекачки» - определение факта и места утечки по излому линии гидравлического уклона путем графического ее построения или путем аналитического расчета, например, по формуле

,

где Р_н - давление в начале трубопровода; ρ - плотность жидкости; g - ускорение силы тяжести; i_н-у, i_у-к - гидравлические уклоны до и после течи; x - расстояние до места повреждения; Δz - разность геодезических высот начала и конца трубопровода (см. Кублановский Л.Б. Определение мест повреждений напорных трубопроводов. М.: Недра, 1971, 134 с.).

Недостаток - величины гидравлических уклонов могут быть рассчитаны только из известных расходов жидкости в начале и конце трубопровода, которые в свою очередь должны быть найдены экспериментально на одинаковых расходомерах (диафрагмах и т.д.).

Способ гидравлической локации (выявления) утечек жидкости из линейного участка трубопровода, включающий обнаружение утечек жидкости из трубопровода «по балансу перекачки» - по изменениям расхода жидкости и линии гидравлического уклона трубопровода путем графического построения или аналитического расчета, в котором контролируемый линейный участок трубопровода, не оснащенный системой расходомеров, разбивают на два соседних сегмента и с помощью датчиков давления, размещенных на концах каждого из них, производят измерение потерь давления на трение (гидравлические уклоны каждого сегмента), по которым определяют массовые расходы жидкости на каждом сегменте G_1-2(i_1-2), G_2-3(i_2-3) и производят периодический контроль значения дебаланса массовых расходов в выражении

G_1-2(i_1-2)-G_2-3(i_2-3)=|ε_пор|,

где ε_пор - пороговое значение дебаланса расходов жидкости,

определяют по параметрам перекачки в штатном режиме (до утечки), а массовые расходы определяют по формулам

- для области гладкого трения;

- для области смешанного трения;

где А=g·(ρ·π)^1,75·d^4,75·4^0,25;

В=0,3164·8·ν^0,25;

ρ - плотность жидкости, кг/м³; d - диаметр трубы, м; ν - кинематическая вязкость жидкости, м²/с; P - давление, Н/м²; z - геодезическая отметка, м; L - длина трубопровода (сегмента), м; g - ускорение свободного падения, м/с²; k - коэффициент шероховатости трубы; i - гидравлический уклон, м/м; «н», «к» - индексы, соответственно начала и конца контролируемого сегмента - для первого сегмента «1-2», для второго сегмента «2-3».

Причем, пороговое значение дебаланса ε_пор определяют на основе использования и анализа базы данных, характеризующих параметры перекачки (давление, температура, плотность, вязкость жидкости) в течение периода, предшествующего возникновению нештатной ситуации (утечки), с привлечением статистической методологии.

Использование предлагаемого изобретения позволит значительно упростить определение места утечки, не имея информации о расходе жидкости на определяемом участке.

Изобретение может быть использовано при диагностике целостности стенки трубы посредством обнаружения утечек нефти из линейного участка трубопровода. Технический результат изобретения - повышение эффективности способа путем упрощения определения места утечки, не имея информации о расходе жидкости на определяемом участке. Контролируемый линейный участок трубопровода разбивают на два соседних сегмента и с помощью датчиков давления, размещенных на концах каждого из них, производят измерения потерь давления на трение (гидравлические уклоны каждого сегмента), по которым определяют массовые расходы жидкости на каждом сегменте G_1-2(i_1-2), G_2-3(i_2-3) и производят периодический контроль значения дебаланса массовых расходов в выражении

G_1-2(i_1-2)-G_2-3(i_2-3)=|ε_пор|,

где ε_пор - пороговое значение дебаланса расходов жидкости,

определяют по параметрам перекачки в штатном режиме (до утечки), а массовые расходы определяют по формулам

- для области гладкого трения;

- для области смешанного трения;

где А=g·(ρ·π)^1,75·d^4,75·4^0,25;

В=0,3164·8·ν^0,25;

ρ - плотность жидкости, кг/м³; d - диаметр трубы, м; ν - кинематическая вязкость жидкости, м²/с; P - давление, Н/м²; z - геодезическая отметка, м; L - длина трубопровода (сегмента), м; g - ускорение свободного падения, м/с²; k - коэффициент шероховатости трубы; i - гидравлический уклон, м/м; «н», «к» - индексы, соответственно начала и конца контролируемого сегмента - для первого сегмента «1-2», для второго сегмента «2-3». 1 з.п. ф-лы.

1. Способ гидравлической локации (выявления) утечек жидкости из линейного участка трубопровода, включающий обнаружение утечек жидкости из трубопровода «по балансу перекачки» - по изменениям расхода жидкости и линии гидравлического уклона трубопровода путем графического построения или аналитического расчета, отличающийся тем, что контролируемый линейный участок трубопровода, не оснащенный системой расходомеров, разбивают на два соседних сегмента и с помощью датчиков давления, размещенных на концах каждого из них, производят измерение потерь давления на трение (гидравлические уклоны каждого сегмента), по которым определяют массовые расходы жидкости на каждом сегменте G_1-2(i_1-2), G_2-3(i_2-3) и производят периодический контроль значения дебаланса массовых расходов в выражении
G_1-2(i_1-2)-G_2-3(i_2-3)=|ε_пор|,
где ε_пор - пороговое значение дебаланса расходов жидкости,
определяют по параметрам перекачки в штатном режиме (до утечки), а массовые расходы определяют по формулам
- для области гладкого трения;
- для области смешанного трения;
где А=g·(ρ·π)^1,75·d^4,75·4^0,25;
B=0,3164·8·ν^0,25;


ρ - плотность жидкости, кг/м³; d - диаметр трубы, м; ν - кинематическая вязкость жидкости, м²/с; Р - давление, Н/м²; z - геодезическая отметка, м; L - длина трубопровода (сегмента), м; g - ускорение свободного падения, м/с²; k - коэффициент шероховатости трубы; i - гидравлический уклон, м/м; «н», «к» - индексы, соответственно начала и конца контролируемого сегмента - для первого сегмента «1-2», для второго сегмента «2-3».

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пороговое значение дебаланса ε_пор. определяют на основе использования и анализа базы данных, характеризующих параметры перекачки (давление, температура, плотность, вязкость жидкости) в течение периода, предшествующего возникновению нештатной ситуации (утечки), с привлечением статистической методологии.