石油和天然氣管道的檢測方式如何用物聯(lián)網(wǎng)來改變

管道監(jiān)測在業(yè)界并不是什么新鮮事，但是傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)無法提供所需的精細(xì)化資產(chǎn)可見性。

無論是在上游、中游還是下游作業(yè)，管道都是石油天然氣行業(yè)不可或缺的一部分。雖然被認(rèn)為是運(yùn)輸危險產(chǎn)品最安全、最快的方式，但這些關(guān)鍵資產(chǎn)也存在很多潛在問題。在產(chǎn)品流動和動態(tài)環(huán)境條件的影響下，管道容易受到多種結(jié)構(gòu)破壞的影響，例如腐蝕、裂縫、泄漏和脫落就是最常見的問題。

除了嚴(yán)重的產(chǎn)品損失之外，管道泄漏還會對環(huán)境和野生動物造成巨大的、不可逆轉(zhuǎn)的影響，同時威脅到工人和公共安全。根據(jù)2018年的一項(xiàng)研究顯示，僅在美國，液體管道事故每年造成的損失就高達(dá)3.26億美元，其中，1.4億美元屬于環(huán)境和補(bǔ)救費(fèi)用。研究還顯示，識別事故通常需要9個小時，操作人員需要另外5個小時才能做出反應(yīng)。

精細(xì)化資產(chǎn)可見性

面對更加嚴(yán)格的法規(guī)、價格波動，激進(jìn)的環(huán)境運(yùn)動以及向可再生能源轉(zhuǎn)變帶來的壓力，石油和天然氣行業(yè)被迫改變。具有前瞻性的公司越來越多地接受數(shù)字化，以更好地管理其資產(chǎn)并防止代價高昂的泄漏。管道監(jiān)測在行業(yè)中并不新鮮，但是傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)不能提供所需的精細(xì)化資產(chǎn)可見性。當(dāng)涉及數(shù)百公里甚至數(shù)千公里長的管道時，了解每米都在發(fā)生了什么至關(guān)重要。

許多管道系統(tǒng)始于地面網(wǎng)絡(luò)不可靠或根本不存在的偏遠(yuǎn)勘探地點(diǎn)。因此，監(jiān)測選項(xiàng)僅限于勞動密集型的人工檢查或昂貴的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，而這兩種方式都無法以理想的精細(xì)程度收集數(shù)據(jù)。即使在可用的情況下，像移動和Wi-Fi這樣的地面連接也非常耗電，同時需要在端點(diǎn)上施加昂貴的數(shù)據(jù)計劃。通常，傳感器收集的數(shù)據(jù)量非常小，并且僅當(dāng)數(shù)值超出預(yù)定義范圍時才需要發(fā)送消息。因此，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)計劃是多余的，這會增加實(shí)現(xiàn)和維護(hù)大規(guī)模監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的成本。

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）采用了新的傳感器和通信技術(shù)，使資產(chǎn)監(jiān)測變得比以往任何時候都更加容易和實(shí)惠，從而改變了游戲規(guī)則。尤其是低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN），引入了一種低成本、高能效的方法來收集精細(xì)化遙測數(shù)據(jù)。由于其廣泛的范圍特性和星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，低功耗廣域網(wǎng)可以連接大規(guī)模、地理上分散的計量點(diǎn)，并且所需的基礎(chǔ)設(shè)施更少。私有低功耗廣域網(wǎng)在石油和天然氣領(lǐng)域最為理想，因?yàn)樗木W(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍可以靈活地適應(yīng)公司在海上和無法到達(dá)區(qū)域的特定需求。

與小型化，多感測智能傳感器配合使用，強(qiáng)大的低功耗廣域網(wǎng)可以解鎖與管道結(jié)構(gòu)健康及其操作條件有關(guān)的大量關(guān)鍵信息。傳感器數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)發(fā)到現(xiàn)場人機(jī)界面，以便立即采取應(yīng)對措施，也可以轉(zhuǎn)發(fā)到中央管理系統(tǒng)和/或云平臺，以便進(jìn)行長期存儲和分析。

這種基于物聯(lián)網(wǎng)的管道監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)能夠以多種方式增強(qiáng)石油和天然氣運(yùn)營實(shí)踐，以降低成本和停機(jī)時間，最大限度地減少環(huán)境足跡，并增強(qiáng)安全性和法規(guī)遵從性。

1、加速故障排除和響應(yīng)

全天候洞察管道完整性意味著可以立即報告任何異?；蚱睢ｋm然壓力下降顯然表明存在泄漏，但其他傳感器參數(shù)可以幫助在嚴(yán)重泄漏或致命爆炸發(fā)生之前更早地確定管道的結(jié)構(gòu)問題，例如，超聲波和聲波傳感器可以報告異常聲波，這些聲波暗示了裂紋的開始和擴(kuò)散以及分層。同樣，磁傳感器可以檢測到由于腐蝕引起的管道壁厚變化。

智能傳感器不僅能傳達(dá)早期損壞，而且還能傳達(dá)其位置和嚴(yán)重程度，以識別和加速所需的行動。最大限度地減少故障和修復(fù)之間的時間間隔，是最大程度地減少因產(chǎn)品泄漏而造成材料損失和污染的關(guān)鍵。另外，從一開始就發(fā)現(xiàn)損壞還簡化了維修流程，從而降低了與維修相關(guān)的成本和停機(jī)時間。

2、啟用高級維護(hù)策略

通過收集管道完整性和運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)，甚至可以通過預(yù)測性維護(hù)策略來預(yù)測和預(yù)防故障。通過對以往故障模式的分析，可以開發(fā)缺陷增長預(yù)測和風(fēng)險評估模型。除此之外，長期完整性惡化評估有助于計算管道的實(shí)際剩余使用壽命。這樣可以診斷結(jié)構(gòu)性瓶頸，并進(jìn)行戰(zhàn)略性維護(hù)和零件更換計劃，以規(guī)避損壞。（來源物聯(lián)之家網(wǎng)）預(yù)測性維護(hù)不僅有助于避免昂貴的計劃外停機(jī)，而且還有助于避免冗余的計劃內(nèi)停機(jī)，而這些停機(jī)通常是公司采用推測性的、基于計劃的預(yù)防方法。

3、自動化手動任務(wù)

基于物聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)減少了定期現(xiàn)場檢查的需要，并消除了手動記錄數(shù)據(jù)的麻煩。除了最大程度地減少人為錯誤之外，這還有助于節(jié)省成本并提高工人的生產(chǎn)力，因?yàn)樗麄兛梢詫Ｗ⒂诟匾娜蝿?wù)。減少現(xiàn)場訪問，特別是對偏遠(yuǎn)地區(qū)的訪問，也減少了卡車的總出行時間，從而減少了燃料使用和二氧化碳排放。

4、優(yōu)化資產(chǎn)利用和未來設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)使公司能夠分析和了解不同外部條件下的管道行為，包括結(jié)構(gòu)載荷、天氣變化、土壤特性、濕度和酸堿度等。這些信息有助于改進(jìn)未來的工程和施工實(shí)踐，以優(yōu)化管道的有效使用壽命。此外，對于已經(jīng)使用了幾十年的舊管道，傳感器數(shù)據(jù)可以驗(yàn)證它們的完整性，以便繼續(xù)安全運(yùn)行。

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)帶來了前所未有的資產(chǎn)可見性，并超越了傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的能力。部署物聯(lián)網(wǎng)解決方案不一定需要大量的前期投資，也不一定需要對棕色地帶系統(tǒng)進(jìn)行危險、繁瑣的改造。像低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）這樣的新興無線解決方案和新的傳感器技術(shù)，可以很容易地以低成本將管道改造成支持物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵資產(chǎn)。更重要的是，物聯(lián)網(wǎng)管道監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)對運(yùn)營效率、安全性和可持續(xù)性的直接影響將很快超過初始投資，并提升公司在油氣市場的競爭優(yōu)勢。

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