Чухарева Н.В., Рудаченко А.В., Бархатов А.Ф., Федин Д.В. Транспорт скважинной продукции

Подождите немного. Документ загружается.

• дефекты геометрии, примыкающие к сварным швам или располо-

женные на сварных швах;

• дефекты геометрии в комбинации с потерей металла;

• потери металла точечные сплошные;

• риски, царапины, задиры;

• расслоения, расслоения в околошовной зоне;

• расслоения с выходом на поверхность;

• смещения поперечного сварного шва труб;

• недопустимые конструк

тивные элементы, ремонтные конструк-

ции и методы ремонта [92].

Ультразвуковые дефек

тоскопы можно классифицировать по на-

значению в соответствии с рис. 5.27 [94].

Рис. 5.27. Классификация ультразвуковых дефектоскопов по назначению

Система управления и контроля дефектоскопа обеспечивает:

управление сбором и накоплением диагностической информации, реги-

страцию данных от ультразвуковых датчиков, регистрацию пройденно-

го пути, регистрацию времени работы, передачу информации на внеш-

ние накопители после извлечения дефектоскопа из трубопровода для

дальнейшей обработки и интерпретации полученных данных, автомати-

ческую настройку и калибровку систем дефектоскопа.

Измерение пройденного дефектоскопом расстояния и привязка

аномалий трубопровода к дистанции основывается на одометрической

системе, состоящей из нескольких одометрических колес, полный обо-

рот которых сопровождается выработкой оп

ределенного количества

импульсов. Расстояние автоматически определяется дефектоскопом при

известном диаметре одометрического колеса.

Для коррекции дистанции с целью более точного определения мес-

та расположения аномалий, а также для обнаружения местоположения

дефекто

скопа в трубопроводе дефектоскоп оснащен временной маркер-

ной системой приема-пер

едачи низкочастотных электромагнитных сиг-

налов. Для привязки к угловому положению относительно продольной

оси трубопровода дефектоскоп имеет в своем составе маятниковую сис-

тему, позволяющую учесть вращение дефектоскопа при движении. Сис-

271

тема записи данных выполнена на основе Flash-памяти. Накопители на

её основе не имеют механического привода, что позволяет обеспечить

надёжную работу, устойчивость к вибрациям и ударам. Энергетический

блок на основе литиевых батарей обеспечивает возможность автоном-

ной работы дефектоскопа [94].

Ультразвуковой комбинированный дефектоскоп (рис. 5.28) предна-

значен для внутритрубного ультразвукового обследования магистраль-

ных трубопроводов с це

лью измерения остаточной толщины стенки и

обнаружения продольных или поперечных дефектов, в том числе в по-

перечных и продольных сварных швах.

Рис. 5.28. Ультразвуковой комбинированный дефектоскоп [94]

Дефектоскоп позволяет осуществлять, как комбинированное (одно-

временное), так и раздельное обследование трубопроводов, при котором

проводится только измерение остаточной толщины стенки (вариант

толщиномера) или только выявление дефектов, продольных или попе-

речных (вариант детектора дефектов).

В дефектоскопах используется метод, основанный на акустическом

эхо-импульсном зондировании стенки трубопровода с использованием

ультразвуковых иммерсионных преобразователей совмещенного типа с

перпендикулярным (толщиномер) и наклонным (детектор дефектов)

вводом луча в стенку трубопровода.

Ультразвуковой толщиномер представлен на рис. 5.29, а ультразву-

ковой детектор дефектов на рис. 5.30.

Рис. 5.29. Ультразвуковой толщиномер

[94]

Рис. 5.30. Ультразвуковой де-

тектор дефектов [94]

272

Действие приборов ультразвукового контроля основано на посылке

ультразвуковых импульсов и регистрации отраженных акустических

эхосигналов или ослабленных сигналов (в случае нахождения приемни-

ка сигналов в акустической тени, созданной дефектом).

Посылка ультразвуковых импульсов и прием ультразвуковых сиг-

налов производится пьезоэлементами (пьезоэлектрическими преобразо-

вателями), преобразующим переменное электрическое поле в акустиче-

ское поле и наоборот.

Расположение датчиков на комбинированном ультразвуковом де-

фектоскопе предст

авлено на рис. 5.31.

Рис. 5.31. Расположение датчиков на комбинированном ультразвуковом

дефектоскопе

Магнитные дефектоскопы. Дефекты, обнаруживаемые магнит-

ным дефектоскопом:

• дефекты геометрии без дополнительных дефектов и примыкания

к сварным швам;

• дефекты геометрии, примыкающие к сварным швам или располо-

женные на сварных швах;

• дефекты геометрии в комбинации с потерей металла;

• потери металла точечные, сплошные;

• риски, царапины, задиры (поперечно ориентированные);

• трещины по телу трубы или в сварном шве (поперечно ориентиро-

ванные);

• дефекты поперечного шва;

• смещ

ения поперечного шва.

Физическая сущность метода магнитной дефектоскопии основана

на регистрации рассеяния магнитного потока.

273

Магнитный контроль основан на индикации эффекта взаимодейст-

вия магнитного поля с контролируемым объектом, изготовленным из

ферримагнитного материала. Если в намагниченном металле встреча-

ются области с дефектами несплошностями, магнитная проницаемость

которых отличается от магнитной проницаемости основного металла, то

появляются магнитные поля рассеяния, выходящие наружу. Индикация

этих полей позволяет получить информацию о дефектах [93].

Магнитные дефектоскопы по принципу намагничивания можно

классифицировать следующим образом (рис. 5.32).

Рис. 5.32. Классификация дефектоскопов по принципу намагничивания

Магнитный дефектоскоп высокого и сверхвысокого раз-

решения с продольным намагничиванием (технология MFL)

Магнитная система, входящая в состав дефектоскопа (рис. 5.33),

осуществляет намагничивание участка трубопровода с помощью посто-

янных магнитов и гибких проволочных щеток. Наличие трещин или де-

фектов, связанных с потерей металла (коррозия, задиры), приводит к

изменению величины и распределения магнитной индукции вблизи де-

фекта. Для измерения магнитной индукции служат датчики высокого

сверхвысокого разрешения (датчики типа I), расположенные между

щетками магнитной системы.

Рис. 5.33. Магнитный дефектоскоп высокого и сверхвысокого разрешения с

продольным намагничиванием (ЗАО «Нефтегазкомплектсервис»,г.Москва)

[95]

Специальная аппаратура, входящая в состав дефектоскопа, регист-

рирует сигналы датчиков во время движения дефектоскопа. Накоплен-

274

ная информация используется затем для обнаружения дефектов и опре-

деления их размеров.

Магнитный дефектоскоп способен обнаруживать широкий спектр

серьезных дефектов: внешнюю и внутреннюю коррозию, дефекты "по-

тери металла" в поперечных и спиральных сварных швах, дефекты "по-

тери металла" тела трубопровода; дефекты, связанные с вмятинами

(включая идентификацию самих вмятин); дефекты, находящиеся под

кожухами; дефекты, находящиеся под ремонтными муфтами.

Также дефектоскоп позволяет обнаруживать: производственные

(металлургические) дефекты; повреждения, возникшие при строитель-

стве трубопровода (риски, задиры); металлические предметы

, находя-

щиеся вблизи трубопровода (например, муфты, кожухи) и представ-

ляющие угрозу целостности изоляционного покрытия или эффективно-

сти системы катодной защиты.

Принцип намагничивания трубопровода и регистрации сигналов

датчиками типа 1, представлен на рис. 5.34.

Рис. 5.34. Принцип намагничивания трубопровода и регистрации сигналов

датчиками (датчик типа I) [95]

Принцип намагничивания трубопровода и регистрации сигналов

датчиками типа I осуществляется следующим образом:

• в стенке трубы создается магнитное поле высокой напряженно-

сти;

• силовые линии магнитного поля будут отклоняться, если на на-

ружной или внутренней поверхности трубы есть потеря металла;

• датчики типа I регистрируют изменение индукции магнитного

поля, вызванное потерей металла или другой аномалией.

Для определения местоположения поте

ри металла на поверхности

трубопровода предназначены специальные датчики (датчики типа II),

расположенные вне магнитной

системы. Эти датчики содержат встро-

енные постоянные магниты. Магниты создают локальное магнитное по-

ле, сфера действия которого ограничивается внутренней поверхностью

трубопровода. Таким образом, эти датчики реагируют только на потери

металла, расположенные на внутренней поверхности трубопров

ода.

275

Принцип регистрации сигналов датчиками типа 2 представлен на

рис. 5.35.

Рис. 5.35. Принцип регистрации сигналов датчиками типа II [95]

Магнитный дефектоскоп высокого и сверхвысокого разрешения

с поперечным намагничиванием (технология TFI)

В отличие от дефектоскопов с продольным намагничиванием

(MFL) дефектоскопы, построенные по технологии поперечного намаг-

ничивания (рис. 5.36) (TFI), обнаруживают узкие продольно ориентиро-

ванные дефекты, включая трещины в продольных сварных швах, про-

дольную внешнюю коррозию, вызванную отслоением покрытия, а так-

же такие непредсказуемые и, таким образом, критичные сочетания де-

фектов, как «продольная риска во вмятине».

Рис. 5.36. Магнитный дефектоскоп высокого и сверхвысокого разрешения с

поперечным намагничиванием (ЗАО «Нефтегазкомплектсервис»,г.Москва)

[95]

Надежное обнаружение продольно ориентированных дефектов мо-

жет быть обеспечено только в том случае, если намагничивание трубо-

провода производится в направлении перпендикулярном плоскости

расположения дефектов. Типовая магнитная система, которая позволяет

намагничивать трубопровод в направлении поперечном по отношению

к продольной оси трубопровода, содержит несколько секторов, образо-

ванных постоянными магнитами и гибкими проволочными щетками. В

промежутках между щетками расположены датчики высокого разреше-

ния типа I для измерения магнитной индукции [90]

276

Принцип поперечного намагничивания трубопровода и регистра-

ции сигналов датчиками типа I, представлен на рис. 5.37. Описание

принципа соответствует пояснению, приведенному к рис. 5.28.

Рис. 5.37. Принцип поперечного намагничивания трубопровода и регистрации

сигналов датчиками типа I

Комбинированный магнитный дефектоскоп сверхвысокого раз-

решения с продольным и поперечным намагничиванием

Технология комбинированной магнитной диагностики (рис. 5.38)

сочетает в себе преимущества технологии, как продольного, так и попе-

речного намагничивания. Дефектоскопы, построенные по этой техноло-

гии (сверхвысокого разрешения), осуществляют намагничивание трубо-

провода в продольном и поперечном направлениях. Дефектоскоп спо-

собен за один прогон собрать всю информацию о дефектах тела трубы и

сварных швов вне зависимости от их ориентации.

Рис. 5.38. Комбинированный магнитный дефектоскоп сверхвысокого разре-

шения с продольным и поперечным намагничиванием

(ЗАО «Нефтегазкомплектсервис»,г.Москва) [95]

Системы внутритрубных магнитных дефектоскопов построены

следующим образом:

277

• размеры дефектов определяются по характеристикам магнитных

полей рассеяния при помощи, специально разработанных матема-

тических моделей;

• угловое положение зарегистрированных особенностей трубопро-

вода определяется с помощью маятниковой системы;

• система измерения пройденного расстояния основана на регист-

рации импульсов одометрических колес;

• привязка дефектов производится к ближайшим точкам-

ориентирам (маркерным пунктам, задвижкам, вантуза

м), а так-

же к ближайшим поперечным кольцевым сварным швам.

Бесконтактное магнитометрическое обследование

Одним из новых перспективных методов определения техническо-

го состояния промысловых трубопроводов является бесконтак

тный

магнитометрический метод, основанный на выявлении местоположения

дефектов за счет регистрации изменения магнитной проницаемости при

изменении напряжений под действием механических нагрузок или

структурных изменений металла трубопровода (деформация трубы,

внутренняя и наружная коррозия, провисы, оползневые нагрузки и т.п.).

Аналогичный принцип лежит в основе выявления дефектов по регист-

рации магнитных полей насыщения при работе магнитного снаряда-

дефектоскопа. Эффективно

сть выявления дефектов металла при этом

сопоставима с аналогичным показателем внутритрубной дефектоскопии

и составляет не менее 75 %.

Магнитометр бесконтактный сканирующий СКИФ МБС-04, разра-

ботанный предприятием ООО «Транскор-К» НТЦ г. Москва [96] (рис.

5.39), позволяет:

• с поверхности Земли без вскрытия выявлять местоположение

дефектов металла

и изоляционного покрытия (в линейных и угло-

вых координатах) с точностью ± 0.25 м;

• оценивать характер дефектов металла трубопровода, прово-

дить мониторинг их развития и формировать базу данных по ре-

альному техническому состоянию;

• осуществ

лять паспортизацию трубопроводных систем с внесе-

нием данных по местоположению выявленных дефектов в систе-

ме абсолютных географических координат (GPS),

уточнением

оси и глубины заложения трубопровода, врезок и т.п.

278

Рис. 5.39. Внешний вид магнитометра бесконтактного сканирующего

СКИФ МБС – 04 [96]

Обследование трубопроводов (диаметром от 56 до 1420 мм и

толщиной стенки 2,8...22 мм) с применением СКИФ МБС-04 осуществ-

ляется без остановки, а также не требует выполнения большого объема

подготовительных работ, необходимых для проведения внутритрубной

диагностики.

Прибор СКИФ МБС-04 позволяет идентифицировать как дефекты

металла более 80 % выявленных магнитных аномалий, при этом оста-

ются не идентифицированными менее 10 % из них, около 10 % прихо-

дится на аномалии напряженно-деформированного состояния в области

провисов, прогибов, карстовых явлений, а также посторонних металли-

ческих объектов в непосредственном контакте с трубопроводом. Типы

выявляемых дефектов: трещиноподобные дефекты (закат, плена, риски,

трещины

КРН); дефекты сварных швов, локальные коррозионные язвы;

изменения толщины стенок труб; вмятины, гофры; отклонения от про-

ектной оси залегания.

Из опыта специалистов, выполнивших большой объем работ в об-

ласти диагностиров

ания технического состояния старых ПТ с использо-

ванием СКИФ МБС-04, засвидетельствовано, что среди выявленных

дефектов металла преобладают локальные коррозионные поражения

под изоляционным покрытиемПТ, потерявшим адгезию.

Основные технические характеристики приведены в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Технические характеристики СКИФ МБС-04

№

п/п

Наименование показателя Значение

Минимальная длина выявляемых дефектов от 10 мм

Раскрытие выявляемых дефектов 300 мкм

Глубина выявляемых дефектов

начиная с 15 % от толщи-

ны стенки трубы

Скорость контроля до 2 м/с

Диапазон рабочих температур от-15 °С до + 40 °С

279

Применение таких приборов позволяет значительно повысить опе-

ративность проведения обследования, точность обнаружения дефектов

на трубопроводе с поверхности земли, сократить объем земляных работ.

Кроме того, применение средств магнитометрии необходимо при диаг-

ностировании технического состояния опор вантовых переходов трубо-

проводов через реки, для получения информации об их реальном техни-

ческом состоянии и выборе метода ремонта. Также предоставляется

возможность определения «профиля» подводного трубопровода, за-

глубленного в грунт [96].

Контрольные задания

Входной контроль

1. Какие трубы наиболее перспективны при строительстве системы сбора

скважинной продукции: а) – трубы из коррозионно-стойкой стали; б) –

композитные трубы; в) – стальные трубы; г) – стальные трубы с внут-

ренним антикоррозионным покрытием;

2. Какой средний срок службы трубопроводов обеспечивает ингибиторная

защита: а) – 15 лет; б) – 30 лет; в) – 25 лет; г) – 20 лет;

3. Какой средний срок экспл

уатации композитных труб: а) – 15 лет; б) – 30

лет; в) – 50 лет; г

) – 20 лет;

4. Назовите наиболее перспективный метод повышения эксплуатационной

надежности промысловых трубопроводов: а) – пробковая подача инги-

битора; б) – ингибирование; в) – внутритрубная очистка; г) – примене-

ние труб с внутренним защитным покрытием.

5. С какой скоростью потока рекомендуется производить внутритрубную

очистку нефтепроводов: а) – 1…3 м/с; б) – 3…

5 м/с; в) – 4…7 м/с.

6. С какой скоростью потока рекомендует

ся производить внутритрубную

очистку нефтепроводов: а) – 1…3 м/с; б) – 3…5 м/с; в) – 4…7 м/с.

Текущий контроль

7. Что такое ингибитор и на чем основан принцип его действия?

8. Какие трубы применяются при строительстве промысловых систем сбо-

ра скважинной продукции?

9. Перечислите основные методы борьбы с отложениями парафина?

10. Какие очистные устройства вы знаете?

11. Принцип технологии внутритрубной очистки?

12. Принцип технологии пробковой подачи ингибитора?

13. Назовите основные преиму

щества пробковой подачи ингибитора?

14. Назовите основные методы борьбы с гидратообразо

ванием?

15. Для чего необходимо проводить периодическую внутритрубную диагно-

стику?

16. Какие виды диагностики вы знаете?

280