بررسی نشتی گاز در مخازن و لوله های نفت و گاز

 

http://mohsenasgari.persiangig.com/document/NASHTI.doc

http://mohsenasgari.persiangig.com/document/NASHTI.doc

 

 

خطوط لوله و مخازن مواد شیمیایی که در بسیاری از موارد در آن ها مواد آلاینده ی محیط زیست، مواد آتش زا و حتی مواد سمی وجود دارد از اهمیت به سزایی در صنعت برخوردارند.


بدیهی است که وجود نشتی از این خطوط، به ویژه در مناطقی که از لحاظ زیست محیطی دارای حساسیت هستند می تواند خطرات زیادی برای موجوداتی که روی زمین زندگی می کنند و همچنین دیگر تاسیسات فراهم آورد.

از طرفی هدر رفتن بخشی از مواد ارزشمند که جزء محصولات و یا مواد اولیه ی ما هستند، از لحاظ اقتصادی نیز ناخوشایند است.

به طور کلی نتایج وجود نشتی عبارتند از: آلودگی محیط زیست، ایجاد مسمومیت در انسان و دیگر موجودات زنده، انفجار، هدر رفتن مواد ارزشمند، هزینه های تمیز کردن محیط زیست، هزینه های تعمیر و تعویض خط لوله، اتلاف وقت و جرایم احتمالی قانونی.

بنابراین دو عامل اقتصاد و محیط زیست انگیزه ی کافی برای رفع چنین مشکلی در ما ایجاد می کنند.

 

عواملی که باعث ایجاد نشتی می شوند عبارتند از:

 

فرسودگی و خوردگی لوله ها و مخازن، عوامل محیطی مثل سرما، یخبندان، گرما و…، خسارت های عمدی و سهوی و نیز عملیات خارج از محدوده ی طراحی که ممکن است به لوله ها و مخازن آسیب برساند.

فرسودگی لوله ها و مخازن یک عامل طبیعی است، خوردگی نیز معمولاً به خاطر وجود مواد خورنده یا سیالات ساینده به وجود می آید.

عوامل محیطی مثل سرما، یخبندان، گرما و… نیز از عوامل طبیعی هستند که در پدیده ی نشتی موثرند.

خسارت های عمدی معمولاً شامل عملیات خرابکارانه است که ممکن است به خاطر مسایل سیاسی و جنگ به وجود آید. خسارت های سهوی نیز ممکن است به وسیله ی برخورد اشیاء یا چیزهای دیگر و یا در اثر حفاری به وجود آید.

عملیات خارج از محدوده ی طراحی نیز یکی از عوامل آسیب به لوله هاست. زیرا هر خط لوله برای محدوده ی خاصی از دما و فشار طراحی شده و اگر عملیات، در خارج از این محدوده انجام شود باعث ایجاد خرابی در خط لوله می شود.

بنابراین با توجه به وسعت عواملی که می توانند نشتی را ایجاد کنند و همچنین هزینه ها و مخاطراتی که این پدیده دربر دارد، نشت یابی و جلوگیری از تداوم نشت، مساله ی بسیار مهمی است.

 با توجه به وسعت و گستردگی این پدیده تشخیص نشتی به طور دقیق و سریع کار بسیار مشکلی است.

امروزه سیستم های نشت یابی بسیار متنوعی ارائه شده است که هر کدام با استفاده از تکنیکی خاص سعی در یافتن دقیق و سریع این پدیده دارند.

 بسیاری از این سیستم ها بسیار ساده و برخی هم سیستم های پیچیده ای هستند. اما هنوز هیچ کدام از این سیستم ها نتوانسته اند به طور کامل همه ی انتظارات را برآورده کنند.

این سیستم ها عبارتند از: تشخیص نشتی توسط افراد و با استفاده از حس بویایی، شنوایی، بینایی یا مشاهده ی اثراتی که مواد شیمیایی در پیرامون خود دارند یا سیستم هایی که با اضافه کردن مواد معطر کار نشت یابی راانجام می دهند یا سیستم های موازنه ی جریان، سیستم های صوتی، نصب سنسورهای پیزو الکتریک، سیستم های نمایش بخار، سیستم های نمایش کابلی، سیستم های لوله کشی دو جداره و …

 

نشت یابی در مخازن مواد شیمیایی

 

1- روش نشت یابی و جلوگیری از نشتی در مخازن

 

- روش تست استحکام

- مونیتورینگ فضای ما بین دو جداره

- روش ایجاد مانع برای جلوگیری از نشتی

- استفاده از میله ها و کابل های حساس به مایعات و گازها

- روش اندازه گیری جرمی و حجمی

- روش کنترل موجودی آماری

SIR- روش  

- روش مدرج سازی اتوماتیک تانک[1]

- روش مدرج سازی دستی تانک[2]

- روش صوتی

- روش مونیتورینگ بخار

- روش مونیتورینگ آب زیر زمینی

 

 

2- حفاظت در برابر خوردگی

 

- استفاده از تانک های فایبر گلاس

- استفاده از تانک های فولادی با حفاظت آندی

- استفاده از جریان دی سی

- جلوگیری از سرریز کردن تانک

- انتخاب روش مناسب برای جلوگیری از نشتی در مخازن

 

تست نشتی در خط لوله های آماده به کار

 

- روش تست نشتی در خط لوله های آماده به کار

- روش تست هیدرواستاتیک

- تست پنوماتیک

- ترکیب تست پنوماتیک و هیدرواستاتیک

- روش تست سرویس اولیه

- تست نشتی خلاء

- روش تست هد استاتیکی

- روش تست توسط هالوژن ها و هلیم

- حساسیت روش های تست نشتی و استانداردهای پذیرفته شده

 

نشت یابی در سیستم های خط لوله ی در حال کار

 

مدل سازی سیستم های خط لوله

 

- مدل سازی خط لوله

SCADA - سیستم

- مدل جریان ناپایدار

- روش های حل معادلات جریان ناپایدار

- نمونه هایی از مدلسازی سیستم های واقعی

ATMOS- سیستم

 

نشتی در لوله ها،  خصوصاً لوله هایی که تحت فشارند یکی از مسایل بسیار مهم در مبحث نشت یابی است. حتی قسمت عمده ای از نشتی های مربوط به مخازن نیز به خاطر وجود نشتی در لوله های مربوط به مخازن است.

 از لحاظ آماری، خرابی و نشتی در لوله ها حدود دو برابر خرابی در تانک هاست.

 به علت وجود اتصال های زیاد در سیستم های خط لوله، نشتی در این سیستم ها بسیار اتفاق می افتد.

 این مساله در لوله های تحت فشار خیلی حادتر است. زیرا فشار باعث می شود تا مواد به صورت پیوسته و با نیروی زیادتر از سوراخ وارد محیط شوند.

 برای نشت یابی در خطوط لوله روش های متعددی وجود دارد. بعضی از این روش ها به طور پیوسته و بعضی به طور غیر پیوسته کار نشت یابی در لوله ها را انجام می دهند.

 

 

روش های تست نشتی در سیستم های خط لوله ی در حال کار

 

از ساده ترین روش های تشخیص نشتی در سیستمهای خط لوله عبارتند از:

اطلاع دادن نشتی توسط افرادی که در مجاورت خط لوله قرار دارند. این افراد از طریق حس بویایی، شنوایی، بینایی و یا مشاهده ی اثراتی که این مواد شیمیایی در پیرامون خود ایجاد می کنند، مثل تاثیر روی گیاهان یا حیوانات یا پرندگان، می توانند این پدیده را تشخیص دهند. حتی گاهی اوقات با استفاده ی بیرحمانه از حیوانات یا پرندگان حساس می توان نشتی را تشخیص داد.

راه ساده تر دیگر اضافه کردن مواد معطر به سیال است. باید در نظر داشت که ماده معطری که برای این منظور انتخاب می شود باید به راحتی قابل جداسازی باشد.

 این روش برای سیالاتی که بدون بو و غیرقابل اشتعال هستند روش نسبتاً موثری است مثلاً برای تشخیص نشتی گاز مونو اکسیدکربن که بی بو ولی بسیار سمی و خطرناک است.

مواد شیمیایی مثل مرکاپتان ها، تری متیل آمین و…می توانند نشتی را در سیستم تشخیص دهند.

 این دو روش در محیط های عاری از سکنه یا در جاهایی که بادهای شدید می وزند، نمی توانند کاربرد عملی داشته باشند.

روش دیگر استفاده از موازنه ی جریان به صورت روزانه یا ساعتی و ترجیحاً آن لاین است. یک سیستم اندازه گیری فشار خط لوله در کنار جریان سنج ها لازم است که نشان دهد گرادیان فشار نسبت به حالت بدون نشتی تغییر کرده است یا نه.

 این روش دو اشکال دارد، یکی این که با این روش موقعیت نشتی تشخیص داده نمی شود. دیگر این که اگر شدت جریان ها تغییر کند یعنی سیستم( [3] ) نباشد موازنه برای تشخیص نشتی بسیار مشکل می شود.

یکی از روش های چک کردن وجود نشتی در خطوط لوله، موازنه ی حجمی خطوط لوله است.

این روش به خصوص برای خطوط لوله ی مایعاتی که تقریباً تراکم ناپذیرند، مناسب است. در این روش تغییرات موجود در خطوط لوله از روی اختلاف بین جریان ورودی و خروجی محاسبه می شود و از روی این اختلاف، نشتی های کوچک تشخیص داده می شود.

 

موازنه در خط لوله به صورت زیر است:

 

 

dV=Vin-Vout-Vl

که در آن :

 

dV: حجم نشتی

Vin: جریان سیال ورودی

Vout: جریان سیال خروجی

Vl: میزان موجودی مایع در خط لوله است

 

یکی دیگر از سیستم های نشت یابی، نشت یابی صوتی است. جریان سیالات می تواند ارتعاشاتی با فرکانس هایی در محدوده ی ما فوق صوت تولید کند که به وسیله ی مبدل هایی خاص قابل تشخیص هستند. این مبدل ها قابل حمل بوده و می توانند توسط ماموران خط حمل و به هر نقطه ی دلخواهی برده شوند.

 

روش دیگر نصب سنسورهای پیزو الکتریک است. این سنسورها وقتی تحت تاثیر تنش قرار می گیرند، یک خروجی را صادر می کنند. بنابراین زمانی که در سیستم خط لوله یک نشتی اتفاق می افتد، به سرعت در خط لوله افت فشار خواهیم داشت.

 امواج ناشی از این افت فشار با سرعت صوت در هر دو جهت حرکت می کنند. در نتیجه سنسورهای نصب شده، این امواج را دریافت کرده و مکان نشتی را از روی شرایط خط و زمان اندازه گیری شده توسط ابزارها، تشخیص می دهند.این روش به خصوص در زمانی که مقدار نشت زیاد است، بسیار موثر می باشد.

 

سیستم های حساس بیرونی

 

این سیستم ها مشخص کننده ی نشتی در خارج خط لوله هستند. این سیستم ها دارای سنسورهای حساس به بخار و مایع هستند. زمانی که ماده از داخل خط لوله به خارج نشت می کند این سیستم ها به راحتی این مساله راتشخیص می دهند.

 

دو نمونه از این سیستم ها عبارتند از

 

- سیستم نمایش بخار: در این روش گازهای اطراف سیستم لوله کشی، آنالیز می شوند و اگر با مقدار طبیعی اختلاف داشته باشند، اعلام نشتی می شود.

- سیستم کابلی: سیستم کابلی شامل کابل نوری یا الکترونیکی پیوسته ای از جنس مواد هیدروکربنی است. این کابل ها در مسیر لوله کشی قرار می گیرند و به یک کنترلر و تابلوی زنگ خطر وصل می شوند. وقتی که مواد نشت کرده با این کابل تماس حاصل کنند، خواصی از کابل مثل مقاومت الکتریکی و… تغییر می کند و در نتیجه نشتی اعلام میشود.

اشکال اساسی این روش این است که کابل ها یک بار مصرفند و قابل احیا نمی باشند.

از طرفی سیستم های حساس بیرونی به علت تکنولوژی جدید و گرانی و همچنین تجارب کم در استفاده از آن ها، دارای کاربرد کمی هستند.

 

لوله کشی دو جداره: این روش اخیراً مورد استفاده قرار گرفته است. لوله کشی دو جداره شامل دو لوله ی تو درتو است. فضای میانی دو لوله برای نمایش نشتی استفاده می شود. جنس لوله های مورد استفاده در این روش فایبر گلاس است.

 این سیستم،سیستم شکننده ای است و درمواقع نصب به توجه ویژه ای نیاز دارد. لوله ی داخلی معمولاً تحت فشاری معادل ۵/۱ برابر فشار عملیاتی سیستم، تست می شود.

 تست لوله ی خارجی معمولاً تحت فشار ۳۰ کیلو پاسکال انجام می گیرد.

 

نصب لوله های دو جداره معمولاً ۲ تا ۳ برابر لوله های معمولی هزینه دارد.

 

حفاظت در برابر خطرات مکانیکی توسط خط لوله ی بیرونی انجام می شود. در فشار بین دو لوله نیتروژن تحت فشار زیاد تزریق می شود. این فشار باید از فشار عملیاتی داخل لوله بزرگ تر باشد. یک سنسور در فضای بین دو لوله و در هر انتهای خط لوله نصب می شود. این سنسور به فشارکم حساس است. این سنسور فشاری، روی فشاری تنظیم می شود که از فشار عملیاتی جریان بزرگ تر و از فشار فضای بین دو لوله کم تر باشد.

 حال اگر خط لوله ی داخلی نشتی داشته باشد، نیتروژن از فضای ما بین دو لوله به داخل لوله ی داخل نفوذ می کند، لذا فشار بین دو لوله کم شده و سنسور حساس به فشار کم، فعال می شود.

اگر یک نشتی در نتیجه ی خرابی مکانیکی در لوله ی بیرونی به وجود آید گاز بیخطر نیتروژن به محیط نفوذ میکند.

به هر حال تحت هر شرایطی که فشار فضای بین دو لوله کاهش یابد شیرهای قطع جریان واقع درسر چاه ها جریان را قطع می کنند.

جز روش های فوق روش های دیگری نیز برای نشت یابی در خطوط لوله وجود دارند بعضی از این روش ها برای نشت یابی در مخازن نیز استفاده میشوند. این روش ها عبارتند از:

 

آزمایش استحکام: این آزمایش جزء روشهای غیرپیوسته است. و در صورتی که بخواهیم از آن استفاده کنیم باید این کار حداقل به طور سالیانه انجام شود.

 

 

SIR method

تناوب استفاده از این روش بستگی به توانایی آن در نشت یابی دارد. اگر توانایی آن بیشتر از ۲/۰ گالن در ساعت نباشد، این روش باید به طور ماهیانه انجام شود. اما اگر توانایی این روش به اندازه ۱/۰ گالن در ساعت باشد می توان این روش را به طور سالیانه به کار برد.

 

روش مانیتورینگ فضای ما بین:

 استفاده از این روش باید به طور ماهیانه صورت پذیرد. این روش باید قادر باشد ۱/۰ گالن در ساعت نشت یابی کند. اما بعضی از سیستم ها قابلیت مانیتورینگ پیوسته را نیز دارند.

 

روش مانیتورینگ بخار:

این روش نیز باید به طور ماهیانه انجام شود. در ضمن بعضی از این سیستم ها قابلیت مانیتورینگ پیوسته را نیز دارند.

 

روش مانیتورینگ آب زیرزمینی:

این روش نیز باید به طور ماهیانه انجام شود. در ضمن بعضی از سیستمها قابلیت مانیتورینگ پیوسته را نیز دارند.

۱۳٩٠/۱/٢٦ساعت ٤:۱۳ ‎ب.ظ توسط حمیدرضا نظرات ()
تگ ها: