Мониторинг резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов

На территории РФ и в странах СНГ на данный момент эксплуатируется более
40000 крупных резервуаров, используемых для хранения различных
веществ, повышенного класса опасности. Для их безопасной эксплуатации
необходимо проводить регулярный мониторинг и обслуживание.

Безопасная эксплуатация нефтеналивных резервуаров, например резервуаров вертикальных стальных (РВС), подразумевает регулярные инспекции конструкции на проверку соответствия требованиям, определяемым в нормативных документах. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов относятся к объектам повышенной экологической опасности, поскольку работают в сложном напряженно-деформированном состоянии, обусловленном одновременным действием гидростатического давления
хранимого нефтепродукта, значительного перепада температур, ветровой и снеговой нагрузки, неравномерными осадками и сейсмическими явлениями.
На территории РФ и в странах СНГ на данный момент эксплуатируется более 40000 крупных резервуаров, используемых для хранения различных веществ, повышенного класса опасности. Для их безопасной эксплуатации необходимо проводить регулярный мониторинг и обслуживание. Методами классической
геодезии получить требуемый объем качественной и количественный информации в короткие сроки невозможно, но лазерное 3D сканирование позволяет решать такие задачи максимально эффективно.
Нормативно-правовая база на сегодняшний день позволяет использовать методы наземного лазерного сканирования (НЛС) для выполнения точных измерений РВС, например определения отклонений вертикальных образующих и поясов резервуара. Методы НЛС имеют ряд существенных преимуществ, в сравнении с традиционными методами деформационного мониторинга, например с применением тахеометра для съемки характерных точек конструкции. Метолы НЛС позволяют существенно сократить
трудоемкость процесса измерений и повысить точность:

▶ Высокая детализация и точность данных
▶ Низкая доля полевого этапа в общих трудозатратах
▶ Высокая степень автоматизации, практически исключающая влияние субъективных факторов на результат лазерного сканирования
▶ Переход к работе с 3D моделью резервуара

В рамках представленного проекта работы выполняются ежегодно на промышленных площадках российский нефтегазовых компаний.
Целью работ было определение деформаций 5-ти РВС, выполнение геометрического нивелирования осадочных марок и получение сравнительных данных по их высотным отметкам. Ниже приведено описание
выполненных работ на примере РВС №2 3000 м3. Объем полевых работ определялся инструкциями и РД и включал следующие этапы:
1. Измерительные работы
(сканирующий тахеометр Trimble SX-10)
▶ выполнение 3D сканирования РВС и промышленной
площадки
▶ съемка осадочных марок днища РВС
▶ развитие съёмочного обоснования от опорных пунктов
(ПО Trimble Business Center)
2. Работы по нивелированию
(цифровой нивелир Trimble DiNi 0.7)
▶ геометрическое нивелирование II класса грунтовых
реперов
▶ геометрическое нивелирование IV класса осадочных
марок РВС

После выполнения полевых работ по 3D сканированию 5-ти РВС и промышленной площадки в программном обеспечении Trimble Business Center была произведена автоматическая классификация облаков точек для целей разделения данных и создания топографических материалов, а также было
выполнено уравнивание опорной сети и облаков точек.

Далее был произведен импорт облаков точек в программный модуль Trimble Real Works Advanced-Tank Edition для обработки данных сканирования, выполнения измерений параметров резервуара и
определения деформаций РВС.

После импорта и обработки облаков точек в модуле Trimble Real Works Advanced-Tank Edition были
произведены измерения характерных параметров резервуара и определены отклонения от номинальных
по следующей методике:
▶ На первом этапе работ производится импорт облаков точек в программный модуль для
автоматической классификации резервуара и его составных частей:
▶ тип резервуара: вертикальный или горизонтальный
▶ вид сканирования: снаружи или изнутри
▶ автоматическое разделение облаков точек (авто-классификация) на элементы:
– крыша РВС
– стенки РВС
– технологические оборудования (патрубки, люки, трубы, лестницы и др.)
– фундамент РВС (днище)

На следующем этапе указываются базовые уровни стенки резервуара: верхний и нижний.

Далее строятся вертикальные образующие стенок и определяются пояса резервуара. Вертикальные образующие и пояса строятся автоматически вертикальной секущей плоскостью, проходящей через центр резервуара и базовую точку образующей, расположенную на окрайке днища.

Далее измеряются отклонения образующих стенки на определенных высотах от заданной вертикальной плоскости, построенной из базовой точки. Определяется смещение стенок, относительно номинального положения. Допуск устанавливается в нормативно-технических и руководящих документах.

Если значение не в допуске, то программа сообщает об этом и дальнейшая оценка количественных и качественных характеристик деформаций (вмятин или выпуклостей) производится по напряженно- деформированной модели. Все измерения проводятся в автоматическом режиме. При этом присутствует возможность проведения ручного контроля измерений.

На последнем этапе формируется стандартизированный отчёт по каждой образующей и каждому
поясу резервуара, представленный в отчете объем информации соответствует требованиям
российских РД и международному стандарту API 653, в отчете отображаются:
▶ базовая информация по резервуару;
▶ таблицы отклонений: фактическое значение и определение допуск/недопуск
(в соответствии с РД)
▶ графическая информация

Применяемые аппаратные и программные средства Trimble позволили существенно автоматизировать процесс инспекции РВС. Были сокращены риски возникновения ошибок при измерениях и обработке данных, а также существенно уменьшены трудозатраты на проект.
Cканирование всей промышленной площадки и 5-ти РВС составило один рабочий день силами двух специалистов, что в два раза эффективнее в сравнении с классическими методами, как по затраченному времени, так и по требуемому количеству специалистов на выполнение работ.

Предлагаемый подход позволил оптимизировать затраты ресурсов на всех этапах выполнения работ по деформационному мониторингу резервуаров, начиная со сбора высокоточных данных, детального анализа параметров резервуара, выявления зон не соответствия и подготовки инспекционного отчета. Решение предоставляет возможность перейти к работе с высокоточной 3D моделью резервуара, без применения внешних CAD программ, а также оптимизировать инвестиции в оборудование, за счет применения единого инструмента для решения нескольких измерительных задач.