RU2368843C1 - Detection method of liquid hydrocarbon leakages from main pipelines - Google Patents
Detection method of liquid hydrocarbon leakages from main pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368843C1 RU2368843C1 RU2008110995/06A RU2008110995A RU2368843C1 RU 2368843 C1 RU2368843 C1 RU 2368843C1 RU 2008110995/06 A RU2008110995/06 A RU 2008110995/06A RU 2008110995 A RU2008110995 A RU 2008110995A RU 2368843 C1 RU2368843 C1 RU 2368843C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- section
- pipeline
- mass
- controlled
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области трубопроводного транспорта нефти или нефтепродуктов и может найти применение для обнаружения утечек транспортируемой жидкости из трубопроводов.The invention relates to the field of pipeline transport of oil or oil products and may find application for detecting leaks of transported liquid from pipelines.
Известен способ обнаружения утечек, основанный на регистрации волн давления, возникающих в момент образования утечки и распространяющихся в виде волны разряжения от места утечки к началу и к концу участка трубопровода, и определения места утечки по разности времен прихода фронта волны к началу и концу участка трубопровода (RU 2291345, F17D 5/02, 2005).A known method for detecting leaks, based on the registration of pressure waves that occur at the time of leakage and propagating in the form of a wave of discharge from the leak to the beginning and to the end of the pipeline section, and determining the leak location by the difference in the arrival times of the wave front to the beginning and end of the pipeline section ( RU 2291345,
Недостатком этого способа является невозможность идентифицировать утечки с малым расходом истечения, что обусловлено затуханием амплитуды волны давления из-за процессов вязкого трения, а также ложные срабатывания вследствие нестационарных процессов течения жидкости, не связанных с самой утечкой.The disadvantage of this method is the inability to identify leaks with a low flow rate due to attenuation of the amplitude of the pressure wave due to viscous friction processes, as well as false positives due to unsteady processes of fluid flow that are not associated with the leak itself.
Известен способ обнаружения утечек, основанный на анализе линии гидравлического уклона, построенной по данным о давлениях в контрольных сечениях трубопровода, при этом сечение, в котором возникает излом вышеуказанной линии, является сечением утечки (Ишмухаметов И.Т. и др., - М.: "Нефть и газ", 1999. - с.212-217.).A known method for detecting leaks, based on the analysis of the hydraulic slope line, constructed according to the pressure in the control sections of the pipeline, the cross section in which a break in the above line occurs is the leak section (Ishmukhametov I.T. et al., M: "Oil and gas", 1999. - p. 212-217.).
Недостаток указанного способа состоит в том, что в трубопроводе достаточно часто имеют место нестационарные явления, приводящие к ложным срабатываниям системы и ложным сигналам об утечке.The disadvantage of this method is that in the pipeline quite often there are unsteady phenomena leading to false alarms of the system and false signals about leakage.
Также известны акустические способы обнаружения утечек, основанные на регистрации шумов, возникающих в местах утечки транспортируемой жидкости (RU 2053436, F17D 5/02, 1992, RU 2221230, F17D 5/02, 2001, RU 2241174, F17D 5/02, 2002).Acoustic leak detection methods are also known, based on the detection of noise arising from the leakage of the transported liquid (RU 2053436,
Недостатком этих способов является использование дорогостоящего оборудования, устанавливаемого вдоль трассы трубопровода, ограниченная чувствительность датчиков, малый радиус действия передающих устройств.The disadvantage of these methods is the use of expensive equipment installed along the pipeline route, the limited sensitivity of the sensors, the small radius of the transmitting devices.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ обнаружения утечек, заключающийся в измерении и сравнении между собой расходов жидкости в двух контрольных сечениях трубопровода (Алиев Т.М., Карташева Р.И., Тер-Хачатуров А.А., Фукс В.Л. Методы и средства контроля малых утечек на магистральных нефте- и продуктопроводах. М., ВНИИОЭНГ, 1981. - с.8-10).The closest technical solution to the claimed invention is a method for detecting leaks, which consists in measuring and comparing the flow rates of liquid in two control sections of the pipeline (Aliev T.M., Kartasheva R.I., Ter-Khachaturov A.A., Fuchs V. L. Methods and means of control of small leaks on the main oil and product pipelines. M., VNIIOENG, 1981. - p.8-10).
В основе известного способа лежит принцип оценки материального баланса жидкости, основанный на том факте, что поскольку при стационарном течении жидкости в трубопроводе массовый расход должен оставаться постоянным, т.е. не изменяться от сечения к сечению, то существование разности показаний расходомеров свидетельствует об утечке.The basis of the known method is the principle of evaluating the material balance of the liquid, based on the fact that since the flow rate should remain constant at a stationary liquid flow in the pipeline, i.e. do not vary from section to section, the existence of a difference in the readings of the flow meters indicates a leak.
Недостатком этого способа является его применимость только для стационарных течений, поскольку малейшие изменения давлений в трубопроводе вызывают волны давления, распространяющиеся вверх и вниз по потоку, и тем самым нарушают баланс расходов и, как следствие, вызывают ложные срабатывания сигнализаторов утечки.The disadvantage of this method is its applicability only for stationary flows, since the slightest pressure changes in the pipeline cause pressure waves propagating up and down the stream, and thereby upset the flow rate and, as a result, cause false alarms of leak detectors.
В основу предлагаемого изобретения положена задача создания способа обнаружения утечек жидких углеводородов из магистральных трубопроводов, обеспечивающего регистрацию утечек как при стационарных, так и при нестационарных (переходных) режимах работы трубопровода за счет повышения достоверности контроля путем учета изменения массы жидкости на рассматриваемом участке трубопровода за определенный промежуток времени.The basis of the invention is the creation of a method for detecting leaks of liquid hydrocarbons from main pipelines, providing registration of leaks in both stationary and non-stationary (transient) modes of operation of the pipeline by increasing the reliability of control by taking into account changes in the mass of liquid in the considered section of the pipeline for a certain period time.
Поставленная задача решается тем, что в способе обнаружения утечек жидких углеводородов из магистральных трубопроводов, включающем измерение давления и расхода жидкости на концах контролируемого участка трубопровода и определение изменения массы жидкости на указанном участке за фиксированный промежуток времени путем сравнения количества жидкости, поступившей в контролируемый участок и вытекшей из него, согласно изобретению, по измеренным значениям давлений и расходов на концах контролируемого участка трубопровода дополнительно определяют распределение давления по длине этого участка за вышеупомянутый промежуток времени, по которому находят интегральную массу жидкости, заключенную между сечениями контролируемого участка, сравнивают полученные значения изменения массы жидкости с рассчитанным изменением интегральной массы и при возникновении разности между ними фиксируют наличие утечки на контролируемом участке.The problem is solved in that in a method for detecting liquid hydrocarbon leaks from main pipelines, including measuring pressure and liquid flow rate at the ends of a controlled section of a pipeline and determining a change in liquid mass at a specified section for a fixed period of time by comparing the amount of liquid entering the controlled section and leaking from it, according to the invention, according to the measured values of pressures and flows at the ends of the controlled section of the pipeline the pressure distribution along the length of this section for the aforementioned period of time is determined, over which the integral mass of liquid found between the sections of the controlled section is found, the obtained values of the change in the mass of the liquid are compared with the calculated change in the integral mass, and if a difference occurs between them, the presence of leakage in the controlled section is recorded.
Сущность способа заключается в том, что осуществляют сравнение между собой не расходов транспортируемой жидкости в двух сечениях трубопровода, положенное в основу традиционных способов, а разность этих расходов сравнивают с изменением массы жидкости на участке трубопровода между контрольными сечениями. Если изменение массы жидкости на контролируемом участке трубопровода, определяемой расходомерами за какой-либо фиксированный промежуток времени, станет больше изменения массы жидкости, рассчитанной на базе распределения давления по длине контролируемого участка, то это означает, что на рассматриваемом участке имеется утечка, в противном случае утечка отсутствует. Поскольку закон сохранения массы жидкости справедлив как для стационарных, так и для нестационарных течений, то система обнаружения утечек, построенная на сформулированном принципе, будет с высокой достоверностью обеспечивать получение информации об утечках в обоих случаях.The essence of the method lies in the fact that they do not compare the costs of the transported liquid in two sections of the pipeline, which are the basis of traditional methods, and the difference in these costs is compared with the change in the mass of liquid in the pipeline between the control sections. If the change in the mass of liquid in the monitored section of the pipeline, determined by the flow meters for any fixed period of time, becomes larger than the change in the mass of the liquid calculated on the basis of the pressure distribution along the length of the monitored section, this means that there is a leak in the considered section, otherwise leak absent. Since the law of conservation of fluid mass is valid for both stationary and unsteady flows, the leak detection system, based on the formulated principle, will ensure the receipt of information on leaks with high reliability in both cases.
Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема, иллюстрирующая предлагаемый способ обнаружения утечек, на фиг.2-7 приведены графики, иллюстрирующие пример реализации способа.The essence of the method is illustrated by drawings, where figure 1 presents a structural diagram illustrating the proposed method for detecting leaks, figure 2-7 are graphs illustrating an example implementation of the method.
На концах I(x1) и II(x2) контролируемого участка трубопровода (фиг.1) установлены измерители расхода (Q) 1 и 2 и давления (p) 3 и 4, данные с которых непрерывно поступают на вычислительное устройство 5. По разности (Q1-Q2) расходов вычисляют изменение массы жидкости на контролируемом участке [x1, x2] за некоторый промежуток времени, а по давлениям p(t) и расходам Q(t), измеряемым в сечении I (или в сечении II), рассчитывается интегральная масса жидкости на том же участке за тот же промежуток времени.At the ends I (x 1 ) and II (x 2 ) of the monitored section of the pipeline (Fig. 1), flow meters (Q) 1 and 2 and pressure (p) 3 and 4 are installed, the data from which are continuously fed to computing
Для расчета используется метод характеристик, согласно которому по известным значениям давления p(x1, t) и расхода Q(x1, t) жидкости, измеренным в каком-либо одном сечении x1 трубопровода в течение определенного временного интервала (t-τ, t+τ), можно рассчитать давление p(x, t), а следовательно, и массу M(t) жидкости, на участке [x1, x2] трубопровода, заключенном между сечениями x1, и x2, где x2=x1+сτ; τ - некоторый фиксированный промежуток времени (например, 10 с); с - скорость распространения волн давления в трубопроводе. (Лурье М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа, М.: «Нефть и газ», 2003, с.198-204).For the calculation, the method of characteristics is used, according to which, according to the known values of the pressure p (x 1 , t) and the flow rate Q (x 1 , t) of the liquid, measured in any one section x 1 of the pipeline during a certain time interval (t-τ, t + τ), it is possible to calculate the pressure p (x, t), and therefore the mass M (t) of the liquid, in the section [x 1 , x 2 ] of the pipeline between the sections x 1 and x 2 , where x 2 = x 1 + cτ; τ is a fixed period of time (for example, 10 s); C is the velocity of propagation of pressure waves in the pipeline. (Lurie M.V. Mathematical modeling of the processes of pipeline transportation of oil, oil products and gas, M .: "Oil and gas", 2003, pp .98-204).
Для определения наличия или отсутствия утечки вычисляется величина ΔM=М(t)-М(0)+(Mвытек.-Мпоступ.) изменения массы жидкости на контролируемом участке трубопровода.To determine the presence or absence of leakage calculated value ΔM = M (t) -M (0) + (M emerged. -M do.) Changing mass of liquid in the controlled area of the pipeline.
Здесь M(t) - масса жидкости на участке [x1, x2] трубопровода в момент времени t (рассчитывается вышеуказанным путем); M(0) - масса жидкости на этом участке в начальный момент времени; Мпоступ., Mвытек., - массы жидкости, поступившей на участок трубопровода и вытекшей из него (вычисляются по показаниям расходомеров).Here M (t) is the mass of fluid in the section [x 1 , x 2 ] of the pipeline at time t (calculated by the above method); M (0) is the mass of liquid in this section at the initial moment of time; M admission , M leaked. , - the mass of fluid entering the pipeline section and flowing out of it (calculated by the readings of the flow meters).
Если на участке трубопровода утечка отсутствует, то критерий ΔM с достаточной точностью равен 0, причем как для стационарных, так и для нестационарных режимов перекачки. Если же значение критерия ΔM непрерывно увеличивается и начинает превышать некоторую допустимую величину (уставку защиты), то это означает, что на рассматриваемом участке возникла утечка жидкости.If there is no leak in the pipeline section, then the ΔM criterion with sufficient accuracy is equal to 0, both for stationary and non-stationary pumping modes. If the value of the ΔM criterion continuously increases and begins to exceed a certain acceptable value (protection setting), then this means that a liquid leak has occurred in the area under consideration.
Введение предельно допустимого значения ΔM вызвано методической и инструментальной погрешностями, и его величина устанавливается экспериментальным путем или на основе экспертных оценок.The introduction of the maximum permissible ΔM value is caused by methodological and instrumental errors, and its value is established experimentally or based on expert estimates.
Ниже приведен пример конкретного выполнения предлагаемого способа.The following is an example of a specific implementation of the proposed method.
В качестве примера рассмотрим трубопровод диаметром 1020 мм, протяженность участка 10 км, по которому перекачивают нефть (плотностью 870 кг/м3, вязкостью 15 сСт). Время измерения составляет 40 с.As an example, consider a pipeline with a diameter of 1020 mm and a length of 10 km along which oil is pumped (with a density of 870 kg / m 3 and a viscosity of 15 cSt). The measurement time is 40 s.
С учетом значений давлений и скоростей, измеренных в начале участка нефтепровода (фиг.2 и фиг.3) и в конце указанного участка (фиг.4 и фиг.5), находят распределения давлений в моменты времени 10 с и 30 с (фиг.6 и фиг.7).Taking into account the values of pressures and velocities measured at the beginning of the pipeline section (Fig. 2 and Fig. 3) and at the end of the indicated section (Fig. 4 and Fig. 5), the pressure distributions are found at time points 10 s and 30 s (Fig. 6 and 7).
1. По рассчитанному распределению давления в момент времени t=10 с находят интегральную массу нефти на участке нефтепровода, которая составила M(10)=7008605 кг.1. Using the calculated pressure distribution at time t = 10 s, find the integral mass of oil in the pipeline section, which was M (10) = 7008605 kg.
2. Аналогично по рассчитанному распределению давления в момент2. Similarly, the calculated pressure distribution at the moment
времени t=30 с, находят интегральную массу M(30)=7008541 кг. Таким образом, изменение интегральной массы в промежуток от 10 до 30 с составило -64 кг.time t = 30 s, find the integral mass M (30) = 7008541 kg. Thus, the change in the integral mass in the interval from 10 to 30 s was -64 kg.
3. За этот же промежуток времени на участок поступило 4808 кг нефти, а вытекло 3766 кг. Разность между количеством поступившей и вытекшей жидкости составила Мпост-Мвыт=1042 кг.3. During the same period of time, 4808 kg of oil were delivered to the site, and 3766 kg flowed out. The difference between the number of received and leaked liquid was post -M M stretch = 1042 kg.
4. В результате экспериментов было установлено, что в отсутствие утечек дисбаланс массы не превышает 100 кг, поэтому именно это значение выбрано в качестве предельно допустимого значения ΔM.4. As a result of the experiments, it was found that in the absence of leaks, the mass imbalance does not exceed 100 kg; therefore, this value was chosen as the maximum permissible value ΔM.
Таким образом, разность между количеством поступившей и вытекшей жидкостью будет больше изменения массы жидкости на рассматриваемом участке на ΔМ=1042-(-64)=978 кг, что значительно превышает значение установленного минимального порога в 100 кг и достоверно свидетельствует о наличии утечки на рассматриваемом участке.Thus, the difference between the amount of incoming and outgoing liquid will be greater than the change in the mass of liquid in the considered area by ΔМ = 1042 - (- 64) = 978 kg, which significantly exceeds the value of the established minimum threshold of 100 kg and reliably indicates the presence of leakage in the considered area .
По сравнению с прототипом предлагаемый способ отличается следующими преимуществами:Compared with the prototype, the proposed method has the following advantages:
- возможностью использования как при стационарных, так и при нестационарных режимах работы трубопровода;- the possibility of using both stationary and non-stationary modes of operation of the pipeline;
- высокой чувствительностью и помехоустойчивостью.- high sensitivity and noise immunity.
Предлагаемый способ обнаружения утечек может быть реализован в системах магистрального транспорта нефти и нефтепродуктов, а также в трубопроводных коммуникациях промышленных предприятий.The proposed method for detecting leaks can be implemented in the systems of trunk transport of oil and oil products, as well as in pipeline communications of industrial enterprises.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110995/06A RU2368843C1 (en) | 2008-03-21 | 2008-03-21 | Detection method of liquid hydrocarbon leakages from main pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110995/06A RU2368843C1 (en) | 2008-03-21 | 2008-03-21 | Detection method of liquid hydrocarbon leakages from main pipelines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2368843C1 true RU2368843C1 (en) | 2009-09-27 |
Family
ID=41169636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008110995/06A RU2368843C1 (en) | 2008-03-21 | 2008-03-21 | Detection method of liquid hydrocarbon leakages from main pipelines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2368843C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011068440A3 (en) * | 2009-12-04 | 2011-08-04 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu "Lb Sky Global" | Method of the pipeline characteristics determination (variants) and complex for its implementation and pipeline damage detection |
| RU2477418C2 (en) * | 2010-11-09 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Эл Би Скай Глобал" | Method of controlling fluid balance at pipeline section |
| CN102966850A (en) * | 2012-11-19 | 2013-03-13 | 天津大学 | Pipeline alignment detection method |
| CN106650120A (en) * | 2016-12-27 | 2017-05-10 | 中国石油大学(北京) | Measuring and calculating method for leakage rate of liquid hydrocarbon pipeline |
| CN113303305A (en) * | 2021-05-14 | 2021-08-27 | 北京百瑞盛田环保科技发展有限公司 | Pesticide application monitoring method, device and system |
-
2008
- 2008-03-21 RU RU2008110995/06A patent/RU2368843C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АЛИЕВ Т.М. Методы и средства контроля малых утечек на магистральных нефтепродуктопроводах. - ВНИИОЭНГ, 1981, с.8-10. ЛУРЬЕ М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. - М.: Нефть и газ, 2003, с.198-204. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011068440A3 (en) * | 2009-12-04 | 2011-08-04 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu "Lb Sky Global" | Method of the pipeline characteristics determination (variants) and complex for its implementation and pipeline damage detection |
| RU2477418C2 (en) * | 2010-11-09 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Эл Би Скай Глобал" | Method of controlling fluid balance at pipeline section |
| CN102966850A (en) * | 2012-11-19 | 2013-03-13 | 天津大学 | Pipeline alignment detection method |
| CN102966850B (en) * | 2012-11-19 | 2014-01-29 | 天津大学 | A method for detecting the direction of a pipeline |
| CN106650120A (en) * | 2016-12-27 | 2017-05-10 | 中国石油大学(北京) | Measuring and calculating method for leakage rate of liquid hydrocarbon pipeline |
| CN106650120B (en) * | 2016-12-27 | 2019-08-30 | 中国石油大学(北京) | A Method for Calculating the Leakage of Liquid Hydrocarbon Pipeline |
| CN113303305A (en) * | 2021-05-14 | 2021-08-27 | 北京百瑞盛田环保科技发展有限公司 | Pesticide application monitoring method, device and system |
| CN113303305B (en) * | 2021-05-14 | 2022-02-11 | 北京百瑞盛田环保科技发展有限公司 | Pesticide application monitoring method, device and system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | An integrated detection and location model for leakages in liquid pipelines | |
| US9791345B2 (en) | Pipeline leak location using ultrasonic flowmeters | |
| Liu et al. | A new leak location method based on leakage acoustic waves for oil and gas pipelines | |
| US9897243B2 (en) | Method and system for the remote detection of the position of a pig device inside a pressurized pipeline | |
| Covas et al. | Case studies of leak detection and location in water pipe systems by inverse transient analysis | |
| CA2960587C (en) | Device and method for fluid leakage detection in pressurized pipes | |
| US10481036B2 (en) | Pipeline leak detection system | |
| RU2368843C1 (en) | Detection method of liquid hydrocarbon leakages from main pipelines | |
| EA028593B1 (en) | Method and apparatus for monitoring a fluid carrying conduit | |
| CA2694873A1 (en) | Method and apparatus for detecting a leak in a double pipe | |
| WO2008016697A2 (en) | Method for monitoring a flowing fluid | |
| US11359989B2 (en) | Pipeline leak detection apparatus and methods thereof | |
| Idachaba et al. | Current technologies and the applications of data analytics for crude oil leak detection in surface pipelines | |
| KR101173636B1 (en) | A leak measuring system of fluid material pipeline using press wave and method thereof | |
| CN104034800A (en) | Assessment method and system for hydraulic detection of conveying pipeline and for state of carrier fluid pipeline | |
| RU2421657C1 (en) | Procedure for detection of liquid hydrocarbon leaks from mains | |
| KR100906936B1 (en) | A method and apparatus for estimating oil leakage location using the difference of detection time between two points by the transfer constant for each oil type in oil pipeline | |
| Shama et al. | Review of leakage detection methods for subsea pipeline | |
| GB2517411A (en) | Monitoring pipelines | |
| KR101965690B1 (en) | A monitoring system of water supply pipeline | |
| Riaz et al. | Volumetric flow and pressure gradient-based leak detection system for oil and gas pipelines | |
| RU2610968C1 (en) | Method for detection of oil leaks | |
| Julian et al. | Mathematical Model for Time of Leak Estimation in Natural Gas Pipeline | |
| Warda et al. | A practical implementation of pressure transient analysis in leak localization in pipelines | |
| RU2235247C1 (en) | Method of determining moment and site of gas leakage from pipeline |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170322 |