Разработка ПНИПУ и «НефтеГазДиагностики» снизит аварийность газопроводов

Новая конструкция клапана инспекционного снаряда для газопроводов низкого давления, разработанная специалистами Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и московского ООО «ПСО „НефтеГазДиагностика“, поможет своевременно обнаружить дефекты трубопровода, сообщает 4 декабря пресс-служба ПНИПУ,

Чтобы своевременно обнаружить дефекты трубопроводов низкого давления, по которым попутный газ от нефтяных скважин подается в места хранения и переработки, используют инспекционный снаряд, представляющий собой перемещаемое внутри трубы устройство, оснащенное специальными приборами и датчиками

Качественная диагностика состояния газопровода требует сохранения постоянной скорости движения снаряда. Однако при низком давлении газа шероховатости трубы приводят к тому, что снаряд начинает двигаться рывками.

Чтобы этого не происходило, исследователи ПНИПУ и «НефтеГазДиагностики» разработали клапан обтекаемой формы, который позволяет точно контролировать скорость снаряда, что предотвращает потери диагностических данных.

Исследование влияния новой конструкции клапана на работу инспекционного снаряда авторы разработки представили в статье «Гидравлическое сопротивление системы управления движением инспекционного снаряда с клапаном обтекаемой формы в газопроводе низкого давления», опубликованной в журнале «Вестник Пермского университета. Физика», № 3, 2023.

Дефекты газопровода, возникающие при изготовлении или эксплуатации труб, такие как некачественные сварные швы, трещины, вмятины, ржавчина и пр., могут приводить к потере герметичности трубы и утечке газа, что вредит окружающей среде, а также создает опасность взрыва, который может привести к повреждениям сооружений, коммуникаций, а также человеческим жертвам.

Чтобы этого не произошло, внутрь трубы запускают инспекционный снаряд, который скользит по всей длине трубы, собирая информацию о ее состоянии, поступающую с датчиков. После чего снаряды извлекаются, а данные выгружаются и анализируются.

Существующие инспекционные снаряды хорошо работают на магистральных газопроводах и не подходят для диагностики трубопроводов низкого давления, которое не может обеспечить постоянную скорость движения снаряда.

Торможение снаряда шероховатостями внутренних стенок замедляет его скорость, что приводит к возрастанию давления сзади, которое в какой-то момент резко толкает снаряд, и этот рывок приводит к потере или искажению снимаемых со стенок трубы данных. Кроме того, неконтролируемый разгон снаряда, масса которого достигает сотен килограммов, может повредить или даже разрушить трубопровод.

Разработанная в 2022 году в Пермском Политехе конструкция инспекционного снаряда подходит для диагностики газопроводов низкого давления, а новое ее усовершенствование позволяет более экономично и эффективно управлять скоростью движения снаряда.

Прежняя конструкция инспекционного снаряда, созданная пермяками, трехсекционная. Первая секция управляет скоростью движения, во второй находятся измерительные приборы, а в третьей — аккумуляторы для питания механизмов управления движением и приборов.

В первой, головной секции расположен канал, через который проходит поток газа. Его скорость и, соответственно, скорость снаряда регулировалась с помощью поворотной заслонки, расположенной внутри канала.

Испытания показали, что поворотная заслонка не обеспечивает качественный контроль движения снаряда. А дополнительные устройства управления ею загромоздят конструкцию.

Поэтому учеными ПНИПУ и специалистами «НефтеГазДиагностики» было решено заменить заслонку клапаном обтекаемой формы. Используя математическое моделирование, они определили, что оптимальной формой клапана является каплевидная.

Этот клапан, двигаясь вдоль оси канала, частично или полностью его перекрывает, тем самым регулируя поток газа и его силу, действующую на снаряд, гибко контролируя тем самым скорость снаряда без резких торможений и ускорений.

Заведующий кафедрой общей физики ПНИПУ, доктор физико-математических наук Анатолий Перминов пояснил суть новой разработки:

«Использование каплевидного клапана поддерживает стабильную скорость движения снаряда и обеспечивает качество диагностической информации. При этом механизм управления можно разместить в самом клапане, что позволит существенно сэкономить пространство внутри управляющей секции. Размеры снаряда ограничены, и оптимизация его внутреннего пространства является важной инженерной задачей».

Как считают разработчики, новая конструкция инспекционного снаряда обеспечит качественную диагностику дефектов газопроводов низкого давления, что повысит их надежность за счет сокращения число аварий, позволив, таким образом, избежать ущерба от их последствий и вреда для окружающей среды. Теперь дело за инвесторами для создания опытных образцов разработанного снаряда.