Внутритрубный сканер для нефтепроводов, разработанный петербургскими горняками, успешно прошел первичную апробацию на учебном полигоне вуза «Саблино». Внедрение изобретения поможет нефтетранспортным предприятиям во всем мире существенно снизить энергозатраты на перекачку нефти по магистральным и межпромысловым трубопроводам за счет своевременного выявления скоплений воды. Например, только на предприятиях «Транснефти» за год можно получить дополнительную прибыль в размере около 380 миллионов рублей.
Экономия достигается за счет точной локализации участков образования воды в трубопроводе. Они снижают эффективное проходное сечение трубы, препятствуя току нефти. Также устройство выявляет самотечные участки, на протяжении которых жидкость движется неполным сечением трубопровода, в верхней части образуется неподвижный насыщенный пар. Перечисленные осложнения приводят к значительному росту энергозатрат на транспортировку углеводородов. Внутритрубный сканер позволяет точно локализовать проблемный участок, чтобы ликвидировать скопления воды и устранить самотечный поток.
«Наш шарик диаметром около 10 сантиметров свободно движется в потоке нефти. По разнице диэлектрической проницаемости он определяет, что попал в воду, записывает эти данные на карту памяти, после чего они обрабатываются оператором.
На полигоне «Саблино» мы запустили опытный образец сканера в специально сконструированную обвязку трубопроводов, и он успешно прошел самые сложные с точки зрения геометрии участки. На данном этапе испытаний нам важно было убедиться в способности устройства преодолевать различные углы поворота трубы, подъемы, спуски. Было получено дополнительное подтверждение заявленных параметров датчиков.
Вторая функция сканера – локализация утечек нефти или газа. Сквозные отверстия в трубе он выявляет с помощью акустических датчиков. В этой части наша разработка имеет иностранный аналог – устройство SmartBall от канадской компании PureTechnology. Но оно способно лишь локализовать утечки, а участки скопления воды внутри трубы обнаруживает сегодня только наш сканер» – рассказал один из авторов изобретения, ассистент кафедры «Транспорта и хранения нефти и газа Санкт-Петербургского горного университета Энвер Джемилёв.
На следующем этапе реализации проекта, по словам разработчиков, планируется создание промышленного образца в сотрудничестве с одной из заинтересованных компаний. Его испытание будет проведено на реальном участке и магистрального и технологического трубопроводов.
Компрессорные и нефтеперекачивающие станции расположены на расстоянии 90-120 километров друг от друга, в зависимости от рельефа местности, по которой проложен трубопровод. Сканер запускается в трубу на такой станции, проходит в активном режиме весь перегон и вынимается в камере приема на следующей станции. Эксплуатационный ресурс изделия практически неограничен, особенно если его металлический корпус будет снабжен сменным поролоновым покрытием.
Затраты на создание промышленного образца составляют около 3 миллионов рублей. В том числе изготовление металлического корпуса, приобретение датчиков и программное обеспечение. Экономический эффект за счет экономии на энергоснабжении только по одному из дочерних обществ «Транснефти» («Транснефть-Балтика») составит 32-38 миллионов рублей в год. На всех предприятиях компании расчетная дополнительная прибыль - 380 миллионов за двенадцать месяцев.
Значительный эффект также будет получен благодаря снижению риска потерь в результате коррозии металлических стенок трубы. Выявление скоплений воды позволит своевременно проводить ремонт проблемных участков, что намного сократит его стоимость. Кроме того мы предотвращаем утечку нефти, а значит избавляемся от расходов на рекультивацию земель и снижаем другие экологические риски.
Созданный учёными Горного университета внутритрубный сканер может эффективно использоваться любыми компаниями, которые занимаются транспортировкой нефти по магистральным и технологическим трубопроводам по всему миру. Сегодня для внутритрубной диагностики компании используют дефектоскопы, но они не выявляют воду. Теоретически на них может быть установлен датчик диэлектрической проницаемости, однако дефектоскоп не способен двигаться по сложным участкам трубопровода.
Рынок применения разработки только в России – все вертикально интегрированные компании, такие как «Роснефть», «Газпром-нефть», «Сургутнефтегаз», «Лукойл», «Татнефть», «Башнефть» и другие.
А вообще, общая протяженность магистральных нефтепроводов в мире составляет более 4 миллионов километров. Так что потенциал использования сканера практически неограничен. В нем могут быть заинтересованы и такие мировые гиганты, как китайская China National Petroleum Corporation (CNPC), и компании западных соседей России: «Гомельтранснефть — Дружба» (Беларусь), «КазТрансОйл» (Казахстан), Transpetrol (Словацкая республика), MOL (Венгрия). Не стоит сбрасывать со счетов и BP, Shеll, Shevron.
Авторские права на внутритрубный сканер для нефтепроводов уже получили патентную защиту. В прошлом году разработчики представили своё изобретение на XXIX Международной выставке инноваций «HI-TECH» в «Экспофоруме» и стали лауреатами конкурса, который проводился в её рамках. Кроме того оно было высоко оценено жюри XXVI Московского международного салона изобретений и инновационных технологий «Архимед».
В дальнейшем ученые Горного университета планируют повысить уровень автоматизации обработки данных, измеренных своим устройством, за счет подключения нейросетей к этому процессу.