Разработка методов и алгоритмов автоматизированного комплекса мониторинга и управления магистральными нефтепроводами

• Автор: Красовский, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 с. : ил.

1.1. Классификация и анализ существующих в настоящее время систем обнаружения утечек и врезок в трубу нефтепровода

1.1.1. Обзор систем обнаружения утечек различных производителей

1.1.2. Акустикоэмиссионный метод поиска утечек

1.1.3. Акустический метод поиска утечек

1.1.4. Методы анализа давления и расхода

1.1.5. Тепловой метод поиска утечек

1.1.6. Метод регистрации утечек сканирующими импульсами .

1.2. Недостатки существующих методов обнаружения утечек,

профилактики и предотвращения разливов нефти

1.3. Модель возникновения акустических шумов при истечении транспортируемого продукта сквозь дефект

1.4. Цели и задачи исследования

ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 2. КЛАССИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.
2.1. Анализ микросейсмических колебаний и ограничений по рабочему диапазону частот систем контроля СВ.
2.2. Анализ сейсмических волн
2.3. Анализ существующих технических средств регистрации.
2.4. Шкалы интенсивности и магнитуды землетрясения.
2.5. Метод детектирования фронта сейсмической волны
2.6. Метод обратных корреляционных функций.
2.7. Недостатки существующих технических средств и методов СКСВ
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ И АКУСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК .
3.1. Дифференциальные уравнения движения и неразрывности при переходном режиме
3.2. Анализ скорости распространения возмущения в трубопроводе
3.3. Локализация утечек по временной задержке сигналов
3.4. Обнаружение утечки методом анализа волны давления
3.4.1. Анализ распространения и затухания волны давления.
3.4.2. Алгоритм локализации утечки по затуханию волны давления
3.5. Подтверждение наличия утечки и уточнение результатов локализации гидроакустическим методом
3.5.1. Виртуальная модель гидроакустического метода
3.5.2. Описание алгоритма измерения скорости звука.
3.6. Анализ данных реальной утечки гидроакустическим методом
3.6.1. Общее описание эксперимента.
3.6.2. Частотновременной анализ сигналов утечки.
3.6.3. Цифровая фильтрация входных каналов.
3.6.4. Результаты работы акустического метода применительно к
записи реальной утечки
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
4.1. Повышение качества входных сигналов
4.1.1. Анализ статистических характеристик шума
4.1.2. Анализ частотного диапазона сейсмического сигнала.
4.1.3. Фильтрация сейсмосигнала и результаты обработки
4.2. Разработка алгоритма детектирования сейсмовоздействия.
4.2.1. Анализ алгоритмов расчета функции детектора БТАЬТА
4.2.2. Адаптация алгоритма детектирования к условиям вариаций
4.3. Разработка алгоритма идентификации сейсмовоздействия
4.3.1. Разработка математической модели сейсмосигнала
4.3.2. Аппроксимация экспериментальных данных МНК
4.4. Алгоритм работы детектораидентификатора
4.5. Разделение входного сейсмосигнала на поддиапазоны.
4.6. Результаты натурных испытаний сегмента контроля СВ
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫМИ НЕФТЕПРОВОДАМИ, РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СЕГМЕНТОВ СКСВ И СОУ
5.1. Разработка структуры нроскгируемой системы
5.2. Использование универсальных средств регистрации сигналов
5.2.1. Сбор и обработка данных сегмента СКСВ.
5.2.2. Сбор и обработка данных сегмента СОУ
5.3. Алгоритм совместной работы СКСВСОУ и интеграция в АСУ ТП 1 ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы


Метод детектирования сейсмических событий, основанный на применении синхронизированных сигналов трехкомпонентного датчика с адаптацией к условиям суточных и сезонных вариаций на основе модифицированного алгоритма ЭТАЬТА и расчета времени начала события аппроксимацией функции детектора полиномом третьего порядка с последующим поиском точки перегиба, соответствующей началу сейсмического события. Метод обработки сейсмического события непосредственно на нижнем уровне сейсмостанции с передачей флага состояния на верхний уровень сервера СКСВ и АРМ оператора. Алгоритм расчета фактической скорости распространения звука методом взаимного корреляционного анализа сигналов двух соседних гидрофонов. Алгоритмы обнаружения и локализации утечек акустическим и параметрическим методами на основе корреляционного анализа и анализа давления в трубопроводе. Международная специализированная выставкаконференция Газ. Нефть. Международная специализированная выставкаконференция Нефть, газ. Автором опубликовано научных трудов, основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах, из них 4 работы в журналах, рекомендованных ВАК, 3 тезиса докладов научнотехнических конференций, одна из статей переведена и опубликована на английском языке. Все работы по теме диссертации опубликованы без соавторов. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 3 наименований, приложений и двух актов использования результатов диссертационной работы. Работа содержит 8 страниц основного текста, рисунков и таблиц. Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи диссертационной работы, методы исследований, научная новизна, практическая значимость, личный вклад автора, результаты внедрения, достоверность полученных результатов, апробация и публикации работы, и приведено краткое содержание по главам. В первой главе производится обзор и анализ систем мониторинга и управления нефтепроводом, основывающихся на различных методах обнаружения утечек. В данной главе поставлены цели и задачи исследований, перечислены основные используемые в настоящее время системы обнаружения утечек. Проанализированы основные методы, на которых основаны существующие СОУ. Сделан вывод о том, что многие системы не обеспечивают решение поставленной задачи но профилактике, предотвращению и локализации разливов нефти. Некоторые из них нацелены па обнаружение врезок в магистральный нефтепровод, с цслыо хищения нефти. На наш взгляд, это является одним из недостатков существующей системы мониторинга состояния нефтепровода и управления с целью обеспечения его эффективной работы и экологической безопасности. Проанализирована нормативная документация но устранению разливов и действия персонала в случае утечки. Из произведенного анализа следует, что отключение аварийного участка происходит от до минут для крупной утечки, и до нескольких часов для малой утечки, начиная с момента ее возникновения. Исходя из вышеперечисленного, предлагается произвести интеграцию нескольких методов, основанных на различных физических принципах и на различных алгоритмах поиска утечек в рамках автоматизированного комплекса мониторинга и управления магистральными нефтепроводами. Показано, что при этом время реакции системы управления на события может быть существенно сокращено. Также, в главе производится разработка модели возникновения и распространения акустических шумов при истечении транспортируемого продукта сквозь дефект. Данная модель взята за основу акустического метода обнаружения и локализации утечек. Во второй главе проводится классификация и анализ существующих в настоящее время технических средств и методов контроля сейсмического воздействия. В данной главе произведен анализ физики распространения сейсмической волны, проанализированы существующие методы и технические средства контроля сейсмических воздействий, причислены их преимущества и недостатки. Сделан вывод о целесообразности применения алгоритма БТАЬТА для обнаружения сейсмического события.