Система детектирования "ручейковой" коррозии
Владельцы патента RU 2744349:
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Сонар" (ООО НПП "Сонар") (RU)
Изобретение относится к неразрушающему контролю объектов нефтегазовой сферы и может быть использовано для измерения параметров процессов коррозии в трубопроводах, транспортирующих промысловые среды. Система детектирования «ручейковой» коррозии включает установленные в трубопроводе в непосредственной близости друг от друга датчики скорости коррозии, реализующие метод электрического сопротивления и метод сопротивления линейной поляризации, причем первый измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, установлен в центральной части трубопровода, а второй измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, и измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, установлены заподлицо с нижней образующей трубопровода, при этом измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, соединен с измерительным преобразователем датчика скорости коррозии, реализующим метод сопротивления линейной поляризации, а также обеспечивающим реализацию функции оценки минерализации среды, при этом в нее дополнительно введен процессор, выполненный с возможностью передачи данных в компьютерную сеть, а датчик скорости коррозии, реализующий метод электрического сопротивления, выполнен многоканальным и содержит несколько дополнительных измерительных зондов, установленных заподлицо с нижней образующей трубопровода, соединенных своими выходами с многоканальным измерительным преобразователем датчика, датчики скорости коррозии через свои измерительные преобразователи имеют постоянную связь с процессором посредством резидентных интерфейсов. Техническим результатом изобретения является обнаружение в промысловых нефтегазопроводах «ручейковой» коррозии на ранних стадиях ее возникновения. 2 ил.
Изобретение относится к неразрушающему контролю объектов нефтегазовой сферы и может быть использовано для измерения параметров процессов коррозии в трубопроводах, транспортирующих промысловые среды.
Согласно литературным источникам (Белобов В.И., Попов Г.Г. Возможные причины «ручейковой» коррозии промысловых нефтепроводов // Сборник XII Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2017») основной причиной отказов (около 90%) нефтепромысловых трубопроводов является интенсивное коррозионное разрушение внутренней поверхности трубы, основной вклад в которое (до 70%) вносит специфический вид коррозии, так называемая «канавочная» или «ручейковая» коррозия. Свое название она получила из-за того, что коррозионное разрушение металла происходит на нижней образующей трубы в виде отдельных язв и канавок, либо продолговатого ручейка.
Традиционными средствами контроля здесь выступают гравиметрические кассеты (Маркин А.Н., Низамов Р.Э. СО2 - коррозия нефтепромыслового оборудования. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ». - 2003. - 188 с.) После экспозиции и соответствующей обработки результатов с такой кассеты снимается практически полная информация о коррозионной активности транспортируемой промысловой среды.
К недостаткам гравиметрических кассет следует отнести длительность экспозиции, трудоемкость обработки результатов.
Наиболее оперативными являются электронные приборы - коррозиметры, реализующие метод сопротивления линейной поляризации (патент РФ №2225594, G01D 9/00, G01N 17/00, G01N 27/20, опубл. 10.03.2004) или метод электрического сопротивления (патент США №4217544, G01R 27/02, опубл. 12.08.1980; патент США №4338563, G01R 27/02, опубл. 06.07.1982).
Однако объем информации, снимаемой с одиночного такого прибора, не позволяет с достаточной полнотой судить о динамике зарождающихся коррозионных процессов в трубопроводе.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению, т.е. прототипом, является устройство измерения скорости коррозии (патент РФ №2685055, G01N 17/00, опубл. 16.04.2019, Бюл. №11), включающее установленные в трубопроводе в непосредственной близости друг от друга три датчика скорости коррозии, причем измерительный зонд первого датчика, реализующего метод электрического сопротивления, установлен в центральной части газопровода, измерительный зонд второго аналогичного датчика и измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, установлены заподлицо с нижней образующей газопровода, при этом измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, соединен с измерительным преобразователем датчика скорости коррозии, реализующим метод сопротивления линейной поляризации, а также обеспечивающим реализацию функции оценки минерализации среды.
Применение в устройстве-прототипе системы датчиков, реализующих различные методы измерения скорости коррозии, позволило реализовать оценку динамики коррозионных процессов, имеющих место по нижней образующей промысловых газопроводов. Однако, в промысловых нефтепроводах транспортируемая среда оказывает и достаточно сильное абразивное воздействие, которое дополнительно провоцирует возникновение локальной коррозии.
В устойстве-прототипе отсутствует механизм учета эрозионного воздействия. Поэтому ранняя стадия «ручейковой» коррозии не фиксируется.
Целью настоящего изобретения является обнаружение в промысловых нефтегазопроводах «ручейковой» коррозии на ранних стадиях ее возникновения.
Поставленная цель достигается тем, что в системе детектирования «ручейковой» коррозии, включающей установленные в трубопроводе в непосредственной близости друг от друга датчики скорости коррозии, реализующие метод электрического сопротивления и метод сопротивления линейной поляризации, причем первый измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, установлен в центральной части трубопровода, а второй измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, и измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, установлены заподлицо с нижней образующей трубопровода, при этом измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, соединен с измерительным преобразователем датчика скорости коррозии, реализующим метод сопротивления линейной поляризации, а также обеспечивающим реализацию функции оценки минерализации среды, согласно предлагаемому изобретению дополнительно введен процессор, выполненный с возможностью передачи данных в компьютерную сеть, а датчик скорости коррозии, реализующий метод электрического сопротивления, выполнен многоканальным и содержит несколько дополнительных измерительных зондов, установленных заподлицо с нижней образующей трубопровода, соединенных своими выходами с многоканальным измерительным преобразователем датчика, датчики скорости коррозии через свои измерительные преобразователи имеют постоянную связь с процессором посредством резидентных интерфейсов.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично представлена установка системы детектирования «ручейковой» коррозии в промысловом трубопроводе.
На фиг. 2 представлен вид разрушений в промысловом трубопроводе, обусловленный «ручейковой» коррозией.
Система содержит (фиг. 1) первый измерительный зонд 1 многоканального датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления (ЭС), установленный в центральной части трубопровода 2, транспортирующего промысловую среду 3. Здесь наиболее приемлемая конфигурация чувствительного элемента измерительного зонда 1 - цилиндрическая или ленточная. По нижней образующей трубопровода 2 в непосредственной близости от измерительного зонда 1 установлены остальные измерительные зонды 4, 5, 6 многоканального датчика скорости коррозии, реализующего метод ЭС. Чувствительные элементы 7, 8, 9 измерительных зондов 4, 5, 6 должны иметь плоскую конфигурацию - под установку заподлицо с нижней образующей трубопровода 2. Измерительный зонд 10 датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации (СЛП) устанавливается рядом, также заподлицо. Предпочтительная конфигурация электродов 11 измерительного зонда 10 - дисковая.
Измерительный преобразователь 12 многоканального датчика скорости коррозии, реализующего метод ЭС, выполнен многоканальным и своими входами подключен к измерительным зондам 1, 4, 5, 6. Измерительный зонд 10 подключен к измерительному преобразователю 13 датчика скорости коррозии, реализующего метод СЛП. Цифровые выходы измерительных преобразователей 12, 13 подключены к процессору 14, выполненному с возможностью передачи данных в компьютерную сеть.
Работа устройства.
В промысловых газопроводах: если интенсивной конденсации воды и движения потоком (правильнее сказать - пленкой) ее по нижней образующей газопровода не происходит, то электроды 11 измерительного зонда 10 не покрываются проводящей средой, вследствие чего показания измерительного преобразователя 13 датчика скорости коррозии, реализующего метод СЛП, будут нулевые. При изменении условий транспортирования газа, приводящих к интенсивной конденсации воды, электроды 11 измерительного зонда 10 будут полностью покрыты минерализованной водой, и измерительный преобразователь 13 датчика скорости коррозии, реализующего метод СЛП, начнет регистрировать ненулевые значения скорости коррозии и минерализации среды. В это же время измерительный преобразователь 12 многоканального датчика скорости коррозии, реализующего метод ЭС, измерительные зонды 4, 5, 6 которого располагаются рядом с измерительным зондом 10 датчика скорости коррозии, реализующего метод СЛП, покажет по соответствующим измерительным каналам (зондам 4, 5, 6) значительное увеличение скорости коррозии по сравнению с предыдущими значениями и показаниями измерительного канала, соответствующего измерительному зонду 1 многоканального датчика скорости коррозии, реализующего метод ЭС, который расположен на оси газопровода. Использование двух методов СЛП и ЭС для измерения скорости коррозии в минерализованной воде позволяет верифицировать получаемые результаты - проверять их истинность, а сочетание получаемых значений минерализации воды и скоростей коррозии в различных точках (низ, середина) газопровода - прогнозировать характер развивающейся коррозии.
Данные, снимаемые с измерительных каналов, соответствующих измерительным зондам 4, 5, 6, многоканального датчика скорости коррозии, реализующего метод ЭС, обеспечивают количественную оценку уровня локальной коррозии. Чем выше локализация коррозии, тем разительнее отличия значений скоростей данных каналов.
Если условия в газопроводе изменятся и вода перестанет образовывать сплошную пленку на нижней образующей его, то это будет видно не только по показаниям измерительного преобразователя 13 датчика скорости коррозии, реализующего метод СЛП, но и при сравнении результатов измерений в различных измерительных каналах измерительного преобразователя 12 многоканального датчика скорости коррозии, реализующего метод ЭС, - через некоторое время их показания должны стать близкими. Процедура измерений в измерительных преобразователях, последующая обработка их результатов и приведение к форме, удобной для передачи в компьютерную сеть, производится под управлением и с помощью процессора 14.
В промысловых нефтепроводах: когда в результате установившегося гидродинамического режима происходит расслоение промысловой перекачиваемой среды на газовую нефтяную и водную фазу, содержащую абразивные частицы и коррозионно-активные примеси, то измерительный преобразователь 13 датчика скорости коррозии, реализующего метод СЛП, и многоканальный измерительный преобразователь 12 (точнее - его измерительные каналы, обслуживающие измерительные зонды 4, 5, 6) многоканального датчика скорости коррозии, реализующего метод ЭС, регистрируют значения скоростей коррозии, отличные от фоновых (т.е. считанных с измерительного зонда 1). По мере развития процесса «ручейковой» коррозии, значение скорости коррозии, снимаемое с измерительного преобразователя 13, растет, также увеличивается разница показаний скоростей коррозии с каналов измерительного преобразователя 12, обслуживающих зонды 4, 5, 6 (характеризующие эрозионно-коррозионную активность среды по нижней образующей трубопровода). Представление об эрозионно-коррозионной активности среды можно получить, обратившись к фиг. 2, где приведен фрагмент участка трубопровода с явно выраженной «ручейковой» коррозией (Вероятные причины образования ручейковой коррозии в промысловых нефтепроводах, выявленной при техническом диагностировании / Клисенко Л.Б., Лапшин А.П., Кудрин Д.В. // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения, 2307-8782, 9 (22) 58-61, Россия, Липецк. Общество с ограниченной ответственностью «Максимал информационные технологии», 2015).
При изменении гидродинамического режима, приводящего к блокированию расслоения перекачиваемой среды, или изменении в среде концентраций (в сторону уменьшения) коррозионно-активных примесей, или в результате ингибирования среды, данные, снимаемые с измерительных преобразователей 12 и 13, постепенно будут выравниваться.
Чувствительность устройства (системы) к началу проявления «ручейковой» коррозии можно настраивать. Для этого следует запрограммировать (с помощью процессора 14) в устройстве (системе) пороги реагирования. В качестве таковых можно принять значения следующих величин:
- усредненная совокупная скорость коррозии и эрозии по нижней образующей трубопровода;
- показатель уровня неравномерной коррозии,
где n - число измерительных каналов измерительного преобразователя 12, обслуживающих измерительные зонды многоканального датчика скорости коррозии, реализующего метод ЭС, которые установлены по нижней образующей трубопровода,
- скорость коррозии, измеренная в i-ом канале (i ≤ n) измерительным преобразователем 12;
- скорость коррозии, измеренная измерительным преобразователем 13;
σ - удельная проводимость среды, измеренная измерительным преобразователем 13.
Таким образом, предлагаемая система детектирования обеспечивает обнаружение в промысловых нефтегазопроводах «ручейковой» коррозии на ранних стадиях ее возникновения за счет введения дополнительных измерительных зондов и многоканального измерительного преобразователя датчика скорости коррозии, реализующего метод ЭС, а также процессора, обеспечивающих количественную оценку уровня эрозии и неравномерной коррозии.
Система детектирования «ручейковой» коррозии, включающая установленные в трубопроводе в непосредственной близости друг от друга датчики скорости коррозии, реализующие метод электрического сопротивления и метод сопротивления линейной поляризации, причем первый измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, установлен в центральной части трубопровода, а второй измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, и измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, установлены заподлицо с нижней образующей трубопровода, при этом измерительный зонд датчика скорости коррозии, реализующего метод сопротивления линейной поляризации, соединен с измерительным преобразователем датчика скорости коррозии, реализующим метод сопротивления линейной поляризации, а также обеспечивающим реализацию функции оценки минерализации среды, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен процессор, выполненный с возможностью передачи данных в компьютерную сеть, а датчик скорости коррозии, реализующий метод электрического сопротивления, выполнен многоканальным и содержит несколько дополнительных измерительных зондов, установленных заподлицо с нижней образующей трубопровода, соединенных своими выходами с многоканальным измерительным преобразователем датчика, датчики скорости коррозии через свои измерительные преобразователи имеют постоянную связь с процессором посредством резидентных интерфейсов.
