Nghiên cứu tối ưu chi phí quản lý sự toàn vẹn đuờng ống ngầm bằng mô phỏng kết hợp thực nghiệm và kiểm định trên cơ sở rủi ro (RBI) và kiểm tra không phá hủy nâng cao (advanced NDT)

CÕNG NGHE OĂU KHI TẠP CHÍ DẦU KHÍ DâuKlú Sổ - 2022, trang 20 - 25 ISSN 2615-9902 PETROVIETNÀM NGHIÊN CỨU TỐI uu CHI PHÍ QUẢN LÝ sụ TỒN VẸN ĐUỜNG ỐNG NGẦM BẰNG MÔ PHỎNG KẾT HỢP THỤC NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH TRÊN sở RỦI RO (RBI) VÀ KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY NÂNG CAO (ADVANCED NDT) Trần Công Nhật, lý Văn Dao, Nguyễn Trọng Nghiêm, Đặng Anh Tuấn, Ngô Hữu Hải Công ty Điểu hành Dáu khí Biển Đơng Email: nhattc@biendongpoc.vn https://doi.org/10.47800/PVJ.2022.03-03 Tóm tắt Để quản lý tồn vẹn đường ống ngấm, cơng ty dầu khí thường định kỳ phóng thoi thơng minh - giải pháp vốn tốn rủi ro, đặc biệt dùng thiết bị nhận thoi ngầm Công ty Điều hành Dầu khí Biển Đơng (BIENDONG POC) triển khai nghiên cứu mô kết hợp thực nghiệm kiểm định sở rủi ro (RBI) kiểm tra không phá hủy nâng cao công nghệ kiểm tra khuyết tật phonon (phonon diagnostic technique, PDT) Chuỗi giải pháp thay cơng việc phóng thoi thơng minh, giúp BIENDONG POC tiết kiệm chi phí 32 triệu USD tránh tình trạng dừng sản xuất kéo dài Từ khóa: Đường ống ngấm, phóng thoi, kiểm tra không phá hủy nâng cao, kiểm định sở rủi ro, kiểm tra khuyết tật phonon, đường ống BD-PL02 Giới thiệu phương pháp truyền thống Cục Đăng kiểm Việt Nam chấp thuận Theo thiết kế quy chuẩn Việt Nam (QCVN 69-2014/ BGTVT), đường ống ngầm phải kiểm tra tình trạng bên định kỳ năm/lần Hiện nay, phương pháp Công nghệ kiểm tra khuyết tật phonon 2.1 Cơ sờ vật lý kiểm tra bên phổ biến phóng thoi thơng minh Đối với đường ống xuất khí thương phẩm Khái niệm phonon nhà vật lý Nga Igor Tamm BIENDONG POC (BD-PL02), đấu nối vào hệ thống (đạt giải Nobel vật lý) phát triển lần vào năm đường ống Nam cỏn Sơn nên việc phóng thoi phức tạp, tốn khả thi Theo thực tiễn thê giới, 1932.Theo đó, vật rắn có cấu trúc mạng tinh thể tác động lượng ngoại lực phát đường ống phóng thoi khó phóng lượng gọi phonon thoi quản lý sựtoàn vẹn phương pháp đánh giá trực tiếp kết hợp với vài phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) như: LRUT (long range ultrasonic thickness) acoustic emission tùy vào chấp thuận Nguyên lý phát lượng phonon dựa sựtương tác lượng ngoại lực với vật liệu tạo áp lực lên mạng tinh thể gây ứng suất Sự tương tác biểu thị phương trình tổng quát sau: quan đăng kiểm nước sở [1] Việt Nam, chưa có phương pháp thay phóng thoi thơng minh công bố chấp thuận Bài báo giới thiệu chuỗi giải pháp BIENDONG POC bao góm nghiên cứu, đánh giá kiểm tra không phá hủy cho đoạn ống đứng 500 m ống gần giàn công nghệ PDT, công nghệ với nhiều ưu điểm 20 E + M = PhE (1) Sự tương tác lượng bên E với vật liệu M bên vật thể sinh xạ phonon PhE hình thành vật thể [2], Đối với vật thể có cấu trúc đóng nhất, tác động lượng ngoại lực lượng phonon vật thể đóng Ở vị Ngày nhận bài: 10/1 2/2021 Ngày phàn biện đánh giá sừn chữa: 10 - 24/12/2021 trí có khuyết tật vật liệu (như ăn mòn, vật liệu, mỏi, Ngày báo duyệt đăng: 21/3/2022 nứt ) có thay đổi ứng suất cục nên thơng số OẤU KHÍ - sô 3/2022 PETROVIETNAM phonon phát cường độ, phân bố có khác biệt Các đẩu PDT sử dụng chế độ Chế dị phonon ghi nhận khác biệt dựa thông số độ mặt (planar mode) dùng cho đường đó, mơ hình tính tốn xác định vị trí, kích thước mức độ ống tiếp cận đầu; đẩu dò nghiêm trọng khuyết tật vật thể Đây nguyên lý phonon lắp thành ống cóng nghệ kiểm tra khuyết tật phonon, PDT xác định khuyết tật khoảng cách lên 2.2 Hiện thực hóa cơng nghệ kiểm tra phonon PDT lần áp dụng vào năm 1973 để kiểm tra tàu ngầm hải quân Liên Xô Đến năm 1997, Diatech bắt đẩu đưa công nghệ vào sử dụng lĩnh vực công nghiệp dân Trong lĩnh vực dầu khí, PDT chủ yếu áp dụng để kiểm tra đến 500 m Đối với đường ống/đoạn ống lắp đầu dị đấu, chế độ tuyên (linear mode) kiểm tra khoảng cách lên đến km [2], 2.3 ưu nhược điểm cõng nghệ kiểm tra phonon [3] đường ống (pipeline) hiệu phương pháp truyền thống phóng thoi thơng minh Một yếu tố cần thiết để sử dụng PDT phải có ngoại lực lượng tác động vào vật thể cấn kiểm tra PDT có ưu điểm sau: - Là lựa chọn tốt đường ống Đối với đường ống dầu khí, áp suất lưu chất bên ống khơng thể phóng thoi khó phóng thoi nguồn ngoại lực đáp ứng yêu cầu Do đó, việc kiểm tra PDT Để áp dụng PDT, cần gắn đầu dò bên thực điểu kiện đường ống vận hành bình thường ngồi thành ống kiểm tra ống, không gây gián đoạn hay ảnh hưởng đến sản xuất tránh rủi ro liên quan đến phóng thoi thơng minh như: kẹt thoi, rò rỉ hydrocarbon ; - Thiết bị đo PDT gọn nhẹ, thời gian thực nhanh; - Mỗi lẩn đo PDT kiểm tra chiều dài đường ống lên đến km, phương pháp LRUT kiểm tra đoạn 15-25 m/lần đo; - Khi đo PDT không cần dừng hệ thống đường ống, khơng ảnh hưởng đến cơng tác vận hành; - PDT đo kích thước thực tế bế dầy thành ống cịn lại, chiều dài Hình Sơ đồ bó trí thiết bị chẽ độ mặt rộng vết nứt, công nghệ LRUT không làm được; - Có thể kiểm tra đoạn ống nối mặt bích LRUT khơng làm được; - Không bị ảnh hưởng tiếng ổn từ môi trường bên ngồi, khơng u cầu điều kiện vận hành đặc biệt Đây Ưu điểm so với công nghệ acoustic emission, vốn bị tác động tiếng ổn bên cần 24 vận hành ổn định; - Có thể kiểm tra thành phần khơng thể tiếp cân như: bổn chứa tường đôi đường ống chơn đất mà khơng Hình Sơ bố trí thiết bị ché độ tuyẽn ảnh hưởng đến vận hành; DẦU KHÍ-sơ 3/2022 21 CÕN6 NGHE PÁU KHI - Trường hợp đường ống bị kẹt thoi Dữ liệu phán mềm phân tích cho kết thông tin thông minh (in-line inspection, ILI), kiểm tra khuyết tật gồm: vị trí khuyết tật, dạng khuyết tật, kích thước, độ sâu, PDT giúp xác định vị trí thiết bị kẹt; độ chắn độ nguy hiểm khuyết tật Các thông tin sau - Kết kiểm tra PDT thể dạng hình ảnh 3D để phân tích kiểm chứng lại phương pháp siêu âm (UT) phương pháp từ tính (MPI), phương pháp thẩm thấu (PT) đối chiếu kết nhiều góc; - Khơng cấn tiếp cận bên ống nên an toàn; Việc kiểm tra thử thực theo chế độ: chế độ tuyến gắn đầu dò đầu mẫu thử chế độ mặt gắn đầu dò đấu mẫu thử Thời gian thu kết sau Sau kết thúc thử nghiệm, Bureau Veritas có báo cáo đánh hồn thành kiểm tra ngắn (trong vòng giá vể việc áp dụng PDT kiểm tra đánh giá RBI PDT chấp giờ) nhận sử dụng để kiểm tra đường ống đánh giá chương - trình RBI với mức độ hiệu Bảng Kết đâ thông Các hạn chế công nghệ PDT sau: - Cần phá bỏ lớp sơn, bọc ngồi để đầu dị PDT tiếp xúc với kim loại thành ống; - Chỉ phát khuyết tật hoạt động (active defect); qua Cục Đăng kiểm Việt Nam, tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng PDT nước Các giải pháp ứng dụng PDT BIENDONG POC 4.1 Đường ống xuất khí thương phẩm BD-PL02 Đường ống xuất khí thương phẩm BD-PL02 đấu nối vào hệ Trường hợp điểm có nhiều thống đường ống Nam Cơn Sơn để vận chuyển khí cho giàn khai thác khuyết tật phát triển theo nhiều hướng khác với nhiểu thiết bị ngầm điểm kết nối (như valve, bends, tee, nhau, công nghệ PDT ghi nhận khuyết tật wye, expander ) nên việc phóng thoi thơng minh phức tạp tổn nghiêm trọng nhất; Theo thiết kế, thực phương án sau để phóng - - Chiểu dài kiểm tra tối đa thông thường thoi vào đường ống BD-PL02: km với chế độ tuyến 500 m với chế độ mặt; - Chiều dài tối đa cáp truyền tín hiệu 100 m, trường hợp kiểm tra thiết bị ngầm mà phải gắn đấu dị nước độ sâu gắn đầu dị tối đa 70 m Thí nghiệm áp dụng PDT Việt Nam Mặc dù PDT áp dụng Liên bang Nga, Malaysia, Pháp, Italy, Tây Ban Nha, Hàn Quốc, Trung Quốc, Brunei nhiên cơng nghệ cịn Việt Nam Do đó, để kiểm chứng cơng nghệ này, BIENDONG POC tham gia giám sát thử nghiệm Hình Mãu thử kiểm tra bàng PDT đại diện Cục Đăng kiểm Việt Nam chuyên Báng Đánh giá Bureau Veritas vé việc áp dụng PDT kiếm tra đánh giá RBI [3] gia Bureau Veritas phịng thí nghiệm Diatech Moscow vào tháng 10/2018 Mẫu thử đoạn ống thép dài 2,48 m, có khuyết tật dạng nứt khuyết tật dạng ăn mòn, đại diện cho dạng khuyết tật thường gặp ngành dầu khí Mẫu thử gia áp lên bar_g theo dõi để thu nhận tín hiệu phonon 22 DẤU KHÍ - sồ 3/2022 Dạng khuyết tật Ăn mịn đéu (bên trong) Ăn mịn (bên ngồi) Ăn mịn điểm (bên trong) Ăn mịn điểm (bên ngồi) Nứt bé mặt Nút bễ mặt Khả phát khuyết tật PDT Độ xác Có Có Có Có Có Có Tốt Tốt Tốt Tốt Khá Khá Mức hiệu RBI theo thang đánh giá 1-5 4 4 3 PETROVIETNAM - Phương án 1: Dùng thoi cấp đường kính phóng áp, bình tách pha đuốc để đốt bỏ khí Uớc tính chi phí vào đường ống Nam Côn Sơn nhận thoi Dinh Cố khoảng 12,7 triệu USD phải dừng sản xuất khoảng 17 Terminal; ngày với mức thiệt hại doanh thu lên đên 19,7 triệu USD Phương án 2: Lắp thiết bị nhận thoi ngầm Nam Nhằm tiết kiệm chi phí tránh phải dừng sản xuất Cơn Sơn tie-in phóng thoi điều kiện lập với hệ thời gian dài, BIENDONG POC nghiên cứu áp thống đường ống Nam Côn Sơn dụng giải pháp thay sau: - Với phương án 1, phải sử dụng thoi cấp đường kính cần tiến hành hoán cải slug catcher Dinh Cổ 4.1.1 Nghiên cứu mô phân bố củơ nước (giả định) đường ống Terminal nên mức chi phí khoảng triệu USD Thoi cấp đường kính phải qua nhiều thiết bị ngầm Để đánh giá rủi ro ăn mòn trường hợp xấu Nam Cơn Sơn tie-in nên có rủi ro kẹt thoi, dẫn đến dừng nhất, dựa giả định tốn lượng nước cịn sót lại hệ thống đường ống Nam Côn Sơn với mức thiệt hại lên đường ống, hấp thụ MEG sau trình đến 20 triệu USD/ngàỵ Mức phí bảo hiểm cho trường hợp chạy thử, nghiên cứu phân bố MEG, nước lên tới hàng triệu USD, nhiên có nguy ảnh đường ống kết hợp với đánh giá ăn mòn thực hưởng đến hệ thống điện lưới quốc gia Do đó, phương hiện.Trên sở thông số thực tế đường ống trước án xem khả thi trình vận hành, phần mểm OLGA cho phép Với phương án 2, BIENDONG POC sử dụng tàu hỗ trợ lặn bão hòa để lắp thiết bị nhận thoi ngầm điểm nối vào đường ống Nam Cơn Sơn, đóng van lập dùng mơ phân bố lượng lỏng thành phần nước lỏng đường ống thời điểm khác 4.1.2 Thực nghiệm tốc độ ăn mòn ống nối cao áp để đưa hydrocarbon lên tàu.Trên tàu phải trang bị hệ thống xử lý gồm thiết bị gia nhiệt, van giảm Trên sở kết tính tốn phân bố lượng lỏng, nghiên cứu thực nghiệm phịng thí nghiệm sửdụng Hình ũường óng BD-PL02 hệ thống đường õng Nam Cơn Sơn DẦU KHÍ - số 3/2022 23 CONG NGHẸ DÀU KHI Hình Đường ống BD-PL02 cụm mỏ Hài Thạch - Mộc Tinh Hình Triển khai áp dụng PDT BIENDONG POC điện cực đĩa quay (RCE) hệ thiết bị điện hóa Parstat 2273 thử Sau thời gian tìm hiểu, nhóm nghiên cứu nghiệm ăn mòn thiết bị nhiệt cao, áp cao autoclave tiến nhận thấy phương pháp PDT với ưu nhược hành Viện Dầu khí Việt Nam (VPI) để xác định tốc độ mức độ điểm đáp ứng yêu cầu ăn mòn kim loại Kết hợp kết thử nghiệm ăn mịn phân bố mà khơng gây ảnh hưởng đến sản xuất MEG/nước dọc theo đường ống phẩn mém OLGA cho phép dự đốn mơ suy giảm bề dày thành ống ăn mòn dọc theo tuyến ống Kết cho thấy khu vực có khả bị ăn mịn cao nằm phía gần giàn xử lý trung tâm Hải Thạch 4.1.3 Đánh giá kiểm định sở rủi ro (RBI) 4.2 Áp dụng PDT Sau có đánh giá Bureau Veritas Cục Đăng kiểm Việt Nam thông qua, công việc kiểm tra PDT thực giàn xử lý trung tâm Hải Thạch vào tháng Kết mơ đánh giá ăn mịn sử dụng 10/2019 Các đầu dò PDT gắn riser với liệu khác để xác định xác suất hư hỏng đoạn đoạn gắn xuống mặt biển cho phép kiểm ống đánh giá RBI.Theo đó, đoạn đường ống gần giàn có xác suất tra tình trạng bên riser 500 m ăn mòn cao nhất, kết hợp với phân loại hậu hư hỏng theo hướng ống gẩn giàn Kết cho thấy đường ống dẫn DNV F116, đoạn đường ống có rủi ro ăn mịn bên cao tình trạng tốt báo cáo kiểm tra đoạn đứng (riser) 500 m ống gẩn giàn Chi cục Đăng kiểm phê duyệt để tiếp tục Sau hoàn thành đánh giá RBI, chương trình kiểm tra khuyến nghị bao gốm: - Kiểm tra bên chụp NDT cho ống đứng mặt nước; - Kiểm tra bên ROV cho toàn tuyến ống; - Kiểm tra NDT nâng cao cho đoạn ống đứng 500 m gán giàn vận hành đường Kết luận Việc áp dụng chuỗi giải pháp gồm nghiên cứu mô thực nghiệm, đánh giá RBI công nghệ kiểm tra phonon thay cơng việc phóng thoi thông Thách thức lớn nằm bước kiểm tra NDT nâng cao cho phẩn minh, giúp BIENDONG POC tiết kiệm chi phí ống đứng 500 m gấn giàn Để thực cơng việc này, nhóm nghiên 32 triệu USD tránh tình trạng cứu BIENDONG POC tìm hiểu cơng nghệ tethered pig, dừng sản xuất đến 17 ngày, giúp trì ổn crawler pig, aqua magnetic tomography, LRUT, acoustic emission định liên tục nguồn cung khí cho hệ thống khơng thể áp dụng cho trường hợp đường ống đường ống Nam Cơn Sơn, góp phần đảm bảo ổn định hệ thống điện lưới quốc gia Các giải pháp khuyến nghị nhân chưa Cục Đăng kiểm Việt Nam chấp thuận Chỉ có phương pháp Bidi-MFL áp dụng rủi ro kẹt thoi lớn xảy khó thu hổi thoi; ngồi phương pháp có nguy ảnh rộng để áp dụng cho đường ống gặp vấn hưởng đến hoạt động hệ thống đường ống Nam Côn Sơn vốn để tương tự khơng thể phóng thoi quan trọng hệ thống lượng đất nước khó phóng thoi Việt Nam 24 ĐẨU KHÍ - số 3/2022 PETROUIETNAM [3] Murielle Bouchadry, Mohammed Benaceur, and Tài liệu tham khảo Mai Hoang Khanh, '‘Assessment of PDT for application in RBI [1] Jai Prakash Sah and Mohammad Tanweer Akhter, "Integrity assessment of non-piggable pipeline through direct assessment", A5ME 2013 India Oil and Gas Pipeline Conference, Jaipur, India, -2 February 2013 DOI: 10.1115/ [4] Paramasivam K, Andrey Koronev, Aleksey Zarutskiy, Valerii Chenernok, and Mikhail Mironov, "Final report on witness of the technical demonstration of phonon IOGPC2013-9835 [2] Gennady framework", 2018 Korobkov, "Applying of phonon diagnostic technigue (PDT) of pressure vessel", 2018 diagnostics technique on main pipelines", Neftegaz.Ru Magazine, Vol 4, No 88, pp 30 - 31,2019 OPTIMISATION OF PIPELINE INTEGRITY MANAGEMENT COST BY SIMULATION IN COMBINATION WITH EXPERIMENTAL AND RISK-BASED INSPECTION (RBI) STUDY AND ADVANCED NDT Tran Cong Nhat, Ly Van Dao, Nguyen Trong Nghiem, Dang Anh Tuan, Ngo Huu Hai BIENDONGPOC Email: nhattc@biendongpoc.vn Summary Subsea pipeline integrity management requires frequent launching of intelligent pig which involves very high risk and cost, especially if using subsea pig receiver BlENDONG POC has conducted simulation in combination with experimental, risk-based inspection (RBI) studies and advanced non-destructive testing (NDT) by phonon diagnostic technique (PDT) These solutions substitutes the intelligent pigging activity and helps BIENDONG POC save over USD 32 million worth of cost and avoid a long production shutdown Keywords: Subsea pipeline, pigging, advanced NDT, risk-based inspection, phonon diagnostic technique, BD-PL02 pipeline DẦU KHÍ - SỒ 3/2022 25 ... trình kiểm tra khuyến nghị bao gốm: - Kiểm tra bên chụp NDT cho ống đứng mặt nước; - Kiểm tra bên ROV cho toàn tuyến ống; - Kiểm tra NDT nâng cao cho đoạn ống đứng 500 m gán giàn vận hành đường Kết. .. giá kiểm định sở rủi ro (RBI) 4.2 Áp dụng PDT Sau có đánh giá Bureau Veritas Cục Đăng kiểm Việt Nam thông qua, công việc kiểm tra PDT thực giàn xử lý trung tâm Hải Thạch vào tháng Kết mô đánh... Việc áp dụng chuỗi giải pháp gồm nghiên cứu mô thực nghiệm, đánh giá RBI công nghệ kiểm tra phonon thay cơng việc phóng thoi thơng Thách thức lớn nằm bước kiểm tra NDT nâng cao cho phẩn minh, giúp