Система непрерывного мониторинга протяженных объектов для предотвращения экономического и экологического ущерба

Российская Федерация занимает второе место в мире по протяженности магистральных трубопроводов. Общая их длина превышает 240 тыс. км, а вместе с промысловыми -тыс. км. Трубопроводный транспорт по праву считается наиболее безопасным и экономичным. Между тем, нефте- или газопровод, часто пролегающий в малонаселенных районах страны, уязвим с точки зрения самых разных воздействий: от обустройства кустарных врезок вплоть до террористических актов. В то же время, российские продуктопроводы сами все чаще становятся источником серьезной опасности. По данным Института стратегического развития ТЭК, срок эксплуатации только 7 % магистральных нефтепроводов страны не превышает 10 лет; 25 % нефтепроводов эксплуатируется 10-20 лет, 34% - уже 20-30 лет и еще 34 % - более 30 лет. Таким образом, более 2/3 российских магистральных нефтепроводов работают более 20 лет, т.е. достигли критического возраста».

По данным МЧС, в России из-за аварий происходит не менее 20 тыс. разливов нефти в год. Как отмечалось на конференции «Международный опыт борьбы с разливом нефти и ликвидация аварий в связи с разрывом трубопроводов, по которым транспортируются нефть и нефтепродукты», ежегодно из-за физического износа и коррозии из трубопроводов по всему миру вытекает от 10 млн. до 15 млн. т нефти - примерно столько добывает в год не самая мелкая нефтяная компания.

Российская компания «Петролайт» разработала систему непрерывного мониторинга протяженных объектов (СМПО), которая гарантирует практически мгновенное обнаружение места утечки флюида из трубопровода или участка, на котором предпринимается попытка сделать врезку, причем еще на стадии земляных работ. В основе конструкции СМПО лежит использование принципа рефлектометрии оптоволоконного кабеля, который играет роль распределенного датчика виброакустических возмущений окружающей среды.

В состав системы входят оптоволоконный кабель серийного производства, логический модуль и персональный компьютер оператора, соединяемый с логическим модулем посредством любого существующего протокола связи. Схема прокладки кабеля над трубопроводом показана на рис. 1. Датчик СМПО реализован на серийном бронированном оптоволоконном кабеле ОКЛ-0,22 диаметром 13 мм, не имеющем в своем составе проводников электрического тока, размещенном в оптимальном случае на глубине 0,5 м.

Система мониторинга протяженных объектов обладает следующими параметрами:

- точность локализации воздействия - +5 м;

- длина участка, контролируемого одним модулем СМПО - до 140 км;

- число каналов измерения - до 28 тыс.;

- временное разрешение в каждом канале - 1 мс;

- чувствительность - интерференционная, на уровне 0,1 рад;

- механическая чувствительность по отношению к удлинению оптического волокна - не ниже 4-108 м;

- взаимное влияние каналов - не более 10 дБ для соседних каналов;

- возможное число одновременно регистрируемых одинаковых и/или различных воздействий - по числу каналов измерения.

Технологии, реализованные в СМПО компанией «Петролайт», позволяют получать одночастотный режим генерации лазерного источника излучения, при этом ширина линии излучения составляет 105 - 106 Гц. Работа волоконного рефлектометра с таким источником приводит к появлению в рефлектограмме квазихаотических пиков, обусловленных случайной фазой рассеянного в волокне излучения. Это затрудняет определение параметров световода, однако обусловливает появление нового качества - фазовой чувствительности оптического волокна к внешним воздействиям. Использование рефлектометрического принципа, аналогичного радиолокационному, позволяет однозначно и с высокой точностью определять место и тип воздействия.