Газопроводы с низким давлением служат для передачи попутного газа от нефтяных скважин до пунктов хранения и переработки. Для обнаружения дефектов трубопровода используется инспекционный снаряд, представляющий собой устройство с приборами и датчиками, перемещаемое внутри трубы. Для эффективной диагностики необходимо, чтобы снаряд двигался с постоянной скоростью. Однако при низком давлении газа шероховатости трубы могут вызывать рывки в его движении.
Повреждения газопровода, такие как несовершенные сварные швы, трещины, вмятины и ржавчина, со временем могут привести к утрате герметичности трубы и утечке газа. Это не только наносит вред окружающей среде, но также может стать источником взрывов, повреждения инфраструктуры, коммуникаций и, в конечном итоге, угрозы для человеческих жизней.
Для выявления подобных дефектов внутри трубы используются инспекционные снаряды, которые проходят по всей длине трубопровода, собирая данные о его состоянии при помощи встроенных датчиков. После этого снаряды извлекаются, данные анализируются для выявления потенциальных проблем.
Существующие инспекционные снаряды непригодны для диагностики трубопроводов с низким давлением, так как при слабом давлении газа они не могут поддерживать постоянную скорость движения. Шероховатости на внутренних стенах замедляют передвижение снаряда, что приводит к его рывкам, увеличению давления газа сзади и избыточной скорости.
Эти «рывки» могут привести к потере или искажению информации о дефектах: участки трубы, пройденные слишком быстро, остаются недоступными для детальной диагностики. Без контроля разгона снаряда, который может иметь значительную массу, сотни килограммов, возникает риск аварийных ситуаций на трубопроводе, вплоть до его разрушения.
В 2022 году учёные из Перми представили конструкцию инспекционного снаряда, предназначенного для диагностики газопроводов с низким давлением. В настоящее время они улучшили эту конструкцию, разработав более экономичный и эффективный метод управления скоростью движения снаряда.
Ранее предложенный инспекционный снаряд, созданный учёными, состоит из трех секций. Первая секция отвечает за управление скоростью движения, вторая содержит измерительные приборы, а третья несет аккумуляторы для питания механизмов управления движением и измерительного оборудования. В головной секции, первой по порядку, присутствует канал, через который проходит поток газа. Изначально скорость как газового потока, так и снаряда регулировались с помощью поворотной заслонки внутри данного канала.
Тем не менее, использование поворотной заслонки не обеспечивает эффективного контроля за движением снаряда. Кроме того, внедрение в конструкцию этого механизма требует добавления громоздкого устройства. Именно поэтому учёные разработали клапан обтекаемой формы в качестве замены заслонке. С применением математического моделирования они выявили, что наилучшим вариантом для регулировки скорости газа является клапан каплевидной формы.
Принцип работы данного клапана заключается в его движении вдоль оси канала, где он частично или полностью перекрывает поток газа. Таким образом, клапан регулирует поток газа и силу, передаваемую на снаряд со стороны прокачиваемого газа. Это обеспечивает гибкий контроль над скоростью снаряда, предотвращает резкие торможения и ускорения.
Доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой общей физики ПНИПУ, Анатолий Перминов, отмечает, что использование каплевидного клапана поддерживает стабильную скорость движения снаряда и обеспечивает высокое качество диагностической информации.
При этом он указывает, что механизм управления можно интегрировать непосредственно в сам клапан, что позволяет существенно экономить пространство внутри управляющей секции. Доктор подчеркивает, что размеры снаряда ограничены, и оптимизация внутреннего пространства является значимой инженерной задачей.
Разработка, созданная учёными из ПНИПУ и специалистами компании «НефтеГазДиагностика», предполагает достижение высококачественной и своевременной диагностики дефектов газопроводов низкого давления. Это в свою очередь способствует повышению надежности этих газопроводов, сокращению числа аварий, предотвращению возможного ущерба и минимизации воздействия на окружающую среду.
На текущий момент авторы исследования активно ищут потенциальных инвесторов для создания опытных образцов разработанного инспекционного снаряда.
