Ein von St. Petersburger Bergleuten entwickelter Inline-Scanner für Ölpipelines hat die ersten Tests auf dem Sablino-Schulungsgelände der Universität erfolgreich bestanden. Die Umsetzung der Erfindung wird Öltransportunternehmen in aller Welt dabei helfen, den Energieverbrauch für das Pumpen von Öl durch Haupt- und Zwischenfeldpipelines aufgrund der rechtzeitigen Erkennung von Wasseransammlungen erheblich zu senken. So können beispielsweise allein die Unternehmen der Transneft einen zusätzlichen Gewinn von rund 380 Millionen Rubel pro Jahr erzielen.
Die Einsparungen werden durch die genaue Lokalisierung von Wasseransammlungen in der Pipeline erzielt. Sie verringern den effektiven Querschnitt der Leitung und verhindern so den Ölfluss. Das Gerät erkennt auch Schwerkraftabschnitte, in denen sich die Flüssigkeit mit einem unvollständigen Querschnitt der Rohrleitung bewegt und sich im oberen Teil ein fester gesättigter Dampf bildet. Diese Komplikationen führen zu einem erheblichen Anstieg der Energiekosten beim Transport von Kohlenwasserstoffen. Mit dem Inline-Scanner kann der Problembereich genau lokalisiert werden, um Wasseransammlungen zu beseitigen und die Schwerkraftströmung auszuschalten.
„Unser Ballon, der einen Durchmesser von etwa 10 Zentimetern hat, bewegt sich frei im Ölstrom. Anhand des Unterschieds in der Dielektrizitätskonstante stellt er fest, dass er auf das Wasser gestoßen ist, zeichnet diese Daten auf einer Speicherkarte auf und wird anschließend vom Bediener verarbeitet.
Auf dem Sablino-Testgelände haben wir einen Prototyp des Scanners in eine speziell konstruierte Pipelineeinbindung eingesetzt, und er hat die geometrisch schwierigsten Abschnitte erfolgreich passiert. In dieser Testphase war es für uns wichtig, die Fähigkeit des Geräts zu überprüfen, verschiedene Rohrwinkel, Steigungen und Gefälle zu überwinden. Die angegebenen Sensorparameter wurden zusätzlich bestätigt.
Die zweite Funktion des Scanners ist die Lokalisierung von Öl- oder Gaslecks. Er erkennt mit Hilfe von akustischen Sensoren Durchgangslöcher in der Rohrleitung. In diesem Bereich hat unsere Entwicklung ein ausländisches Analogon - das SmartBall-Gerät der kanadischen Firma PureTechnology. Es ist jedoch nur in der Lage, Lecks zu lokalisieren, und die Bereiche, in denen sich Wasser im Rohr ansammelt, werden heute nur von unserem Scanner erkannt“, sagte Enver Dzhemilev, einer der Autoren der Erfindung und Assistent der Abteilung für Öl- und Gastransport und -lagerung an der Bergbauuniversität St. Petersburg.
In der nächsten Phase des Projekts, so die Entwickler, ist geplant, in Zusammenarbeit mit einem der interessierten Unternehmen ein industrielles Muster zu erstellen. Es soll an einem realen Abschnitt von Haupt- und Prozessleitungen getestet werden.
Die Kompressor- und Ölpumpstationen befinden sich in einem Abstand von 90-120 Kilometern voneinander, je nach dem Gelände, durch das die Pipeline verlegt ist. Der Scanner wird an einer solchen Station in das Rohr eingeführt, durchläuft die gesamte Strecke im aktiven Modus und wird an der nächsten Station in der Aufnahmekammer wieder entfernt. Die Lebensdauer des Geräts ist praktisch unbegrenzt, insbesondere wenn sein Metallgehäuse mit einer austauschbaren Schaumstoffabdeckung versehen wird.
Die Kosten für die Herstellung des Industriemusters belaufen sich auf etwa 3 Millionen Rubel. Darin enthalten sind die Herstellung des Metallgehäuses, der Kauf von Sensoren und Software. Der wirtschaftliche Effekt durch Einsparungen bei der Energieversorgung für nur eine der Tochtergesellschaften von Transneft (Transneft-Baltika) wird sich auf 32-38 Millionen Rubel pro Jahr belaufen. Für alle Unternehmen der Gesellschaft wird der zusätzliche Gewinn auf 380 Millionen über zwölf Monate geschätzt.
Ein bedeutender Effekt wird auch durch die Verringerung des Risikos von Verlusten aufgrund von Korrosion an den Metallwänden der Rohre erzielt. Die Erkennung von Wasseransammlungen ermöglicht die rechtzeitige Reparatur von Problemstellen, was die Kosten erheblich senkt. Darüber hinaus wird das Austreten von Öl verhindert, was bedeutet, dass wir Kosten für die Landgewinnung vermeiden und andere Umweltrisiken verringern.
Der von den Wissenschaftlern der University of Mines entwickelte Inline-Scanner kann von allen Unternehmen, die am Öltransport durch Fern- und Prozesspipelines in der ganzen Welt beteiligt sind, effektiv eingesetzt werden. Heute verwenden die Unternehmen für die Inline-Diagnose Fehlerdetektoren, die jedoch kein Wasser erkennen. Theoretisch kann ein dielektrischer Permeabilitätssensor an ihnen installiert werden, aber das Rissprüfgerät ist nicht in der Lage, sich entlang komplexer Pipelineabschnitte zu bewegen.
Der Markt für Entwicklungsanwendungen ist nur in Russland - alle vertikal integrierten Unternehmen wie Rosneft, Gazprom-Neft, Surgutneftegaz, Lukoil, Tatneft, Bashneft und andere.
Im Allgemeinen beträgt die Gesamtlänge der Erdölfernleitungen in der Welt mehr als 4 Millionen Kilometer. Das Potenzial für den Einsatz des Scanners ist also praktisch unbegrenzt. Weltkonzerne wie die China National Petroleum Corporation (CNPC) und Unternehmen aus Russlands westlichen Nachbarländern wie Gomeltransneft-Druzhba (Weißrussland), KazTransOil (Kasachstan), Transpetrol (Slowakische Republik) und MOL (Ungarn) könnten daran interessiert sein. BP, Shell und Shevron sollten nicht außer Acht gelassen werden.
Die Urheberrechte für den Inline-Scanner für Ölpipelines sind bereits patentrechtlich geschützt. Letztes Jahr präsentierten die Entwickler ihre Erfindung auf der XXIX Internationalen Innovationsausstellung „HI-TECH“ im „Expoforum“ und gewannen den in diesem Rahmen veranstalteten Wettbewerb. Außerdem wurde sie von der Jury des XXVI. Moskauer Internationalen Salons für Erfindungen und innovative Technologien „Archimedes“ hoch geschätzt.
Für die Zukunft planen die Wissenschaftler der Bergbauuniversität, den Automatisierungsgrad der von ihrem Gerät gemessenen Datenverarbeitung zu erhöhen, indem sie neuronale Netze in diesen Prozess einbinden.