ВЫБОР СОВРЕМЕННЫХГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ НЕФТЯНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
|
Введение 4
Глава 1. Изучение нормативно-правовой документации технической диагностики резервуаров вертикальных стальных (РВС) 7
1.1 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и
нефтепродуктов». ГОСТ 31385-2008 7
1.2 «Правила технической диагностики резервуаров» РД-23.020.00-КТН-271-10 9
1.2.1 Перечень работ, выполняемых при технической диагностике 9
1.2.2. Технические требования к работам, выполняемым при технической диагностике 11
1.3 «Методика измерения отклонения от вертикали образующих стенки
резервуара электронным тахеометром при выполнении работ по монтажу, ремонту (реконструкции), техническому перевооружению и всех видов технического диагностирования» ОР-17.040.00-КТН-200-16 14
1.4 «Методика контроля геометрических параметров резервуаров
организаций системы «Транснефть» методом наземного трехмерного лазерного сканирования при строительстве и ремонте» ОР-23.020.00-КТН- 065-16 17
Глава 2. Измерение отклонений от вертикали образующих стенки резервуара для использования в расчетах напряженно-деформированного состояния.... 20
Глава 3. Обзор, анализ и выбор современных геодезических технологий для
диагностики нефтяных резервуаров 32
3.1 Лазерные сканеры 32
3.2 Сканирующие тахеометры 34
3.3 Программное обеспечение 36
Заключение 39
Список литературы 43
Приложение 1 44
Приложение 2
Глава 1. Изучение нормативно-правовой документации технической диагностики резервуаров вертикальных стальных (РВС) 7
1.1 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и
нефтепродуктов». ГОСТ 31385-2008 7
1.2 «Правила технической диагностики резервуаров» РД-23.020.00-КТН-271-10 9
1.2.1 Перечень работ, выполняемых при технической диагностике 9
1.2.2. Технические требования к работам, выполняемым при технической диагностике 11
1.3 «Методика измерения отклонения от вертикали образующих стенки
резервуара электронным тахеометром при выполнении работ по монтажу, ремонту (реконструкции), техническому перевооружению и всех видов технического диагностирования» ОР-17.040.00-КТН-200-16 14
1.4 «Методика контроля геометрических параметров резервуаров
организаций системы «Транснефть» методом наземного трехмерного лазерного сканирования при строительстве и ремонте» ОР-23.020.00-КТН- 065-16 17
Глава 2. Измерение отклонений от вертикали образующих стенки резервуара для использования в расчетах напряженно-деформированного состояния.... 20
Глава 3. Обзор, анализ и выбор современных геодезических технологий для
диагностики нефтяных резервуаров 32
3.1 Лазерные сканеры 32
3.2 Сканирующие тахеометры 34
3.3 Программное обеспечение 36
Заключение 39
Список литературы 43
Приложение 1 44
Приложение 2
Согласно Федеральному закону от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от07.03.2017) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изм. и доп., вступ. в силу с 25.03.2017), и статьи 9 «Требования промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта», организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана обеспечивать проведение экспертизы промышленной безопасности зданий, сооружений и технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, а также проводить диагностику, испытания, освидетельствование сооружений и технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, в установленные сроки и по предъявляемому в установленном порядке предписанию федерального органа исполнительной власти в области промышленной безопасности, или его территориального органа.
Добыча и переработка сырья в нефтегазовой промышленности подразумевает использование резервуаров и специализированного оборудования, в частности это надземные емкости для хранения нефти и нефтепродуктов. Вертикальные стальные резервуары являются наиболее дешевым видом нефтехранилищ.
Безопасность эксплуатации таких инженерных сооружений и оборудования, как вертикальные стальные резервуары, требует периодического ведения мониторинга их деформаций. Мониторинг деформаций сооружений является одной из областей применения высокоточных геодезических способов и средств измерений. Поэтому отслеживание структурных деформаций и активных реакций на многочисленные внешние нагрузки имеет большое значение для поддержания функционирования инженерных сооружений.
22 августа 2009 года — в резервуарном парке ЛПДС «Конда» ОАО «Сибнефтепровод» в Ханты-Мансийском автономном округе произошел пожар в резервуаре РВС-20000, дальнейшее развитие которого привело к взрыву соседнего РВС-20000, распространению горения по всей площади обвалования группы из шести резервуаров и частичному распространению горения за пределы обвалования. Взрывная волна и разлетающиеся части резервуара привели к резкому увеличению площади пожара, повреждению соседних резервуаров, гибели троих и травмированию четверых пожарных, полностью сгорели две пожарных автоцистерны. Тушение пожара продолжалось почти трое суток. Общий ущерб от аварии составляет порядка 145 миллиона рублей, а на полное восстановление станции может понадобиться 1,5 миллиарда рублей. Возможно, это последствия некачественной технической диагностики резервуаров
На всей территории Российской Федерации 28 крупных нефтеперерабатывающих заводов, более 100 нефтеперекачивающих станций, порядка нескольких тысяч вертикальных стальных резервуаров.
Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов относятся к объектам повышенной экологической опасности, поскольку они работают в сложном напряженно-деформированном состоянии, обусловленном одновременным действием гидростатического давления хранимого нефтепродукта, значительного перепада температуры, ветровой и снеговой нагрузок, неравномерными осадками, сейсмическими явлениями и др.
Работы по технической диагностике резервуаров проводятся по Лицензии Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору России № ДЭ-00-006336 от 29.04.2011 г. на право проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте; зданий и сооружений на опасном производственном объекте.
В данной работе в качестве примера был использован резервуар вертикальный стальной (РВС) объемом 10000 м3 диаметром 34,2 м и высотой стенки 11,94 м, класса опасности III.
Полевые работы были выполнены за пять рабочих дней, камеральные работы были выполнены за два рабочих дня. Это достаточно долгий и трудоемкий процесс.
В геодезии постоянно появляются новые технологии, их внедрение поможет намного быстрее и качественнее выполнять техническую диагностику нефтяных резервуаров, что позволит избежать подобного рода аварий в нефтегазовом секторе.
Целью данной работы является выбор современных геодезических технологий для диагностики нефтяных резервуаров. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучение нормативно-правовой документации технической диагностики нефтяных резервуаров
2. Измерение отклонений от вертикали образующих стенки резервуара вертикального стального со стационарной крышей и понтоном (РВСП) объемом 1000 м3 для использования в расчетах напряженно- деформированного состояния
3.Обзор, анализ и выбор современных геодезических технологий для диагностики нефтяных резервуаров
Добыча и переработка сырья в нефтегазовой промышленности подразумевает использование резервуаров и специализированного оборудования, в частности это надземные емкости для хранения нефти и нефтепродуктов. Вертикальные стальные резервуары являются наиболее дешевым видом нефтехранилищ.
Безопасность эксплуатации таких инженерных сооружений и оборудования, как вертикальные стальные резервуары, требует периодического ведения мониторинга их деформаций. Мониторинг деформаций сооружений является одной из областей применения высокоточных геодезических способов и средств измерений. Поэтому отслеживание структурных деформаций и активных реакций на многочисленные внешние нагрузки имеет большое значение для поддержания функционирования инженерных сооружений.
22 августа 2009 года — в резервуарном парке ЛПДС «Конда» ОАО «Сибнефтепровод» в Ханты-Мансийском автономном округе произошел пожар в резервуаре РВС-20000, дальнейшее развитие которого привело к взрыву соседнего РВС-20000, распространению горения по всей площади обвалования группы из шести резервуаров и частичному распространению горения за пределы обвалования. Взрывная волна и разлетающиеся части резервуара привели к резкому увеличению площади пожара, повреждению соседних резервуаров, гибели троих и травмированию четверых пожарных, полностью сгорели две пожарных автоцистерны. Тушение пожара продолжалось почти трое суток. Общий ущерб от аварии составляет порядка 145 миллиона рублей, а на полное восстановление станции может понадобиться 1,5 миллиарда рублей. Возможно, это последствия некачественной технической диагностики резервуаров
На всей территории Российской Федерации 28 крупных нефтеперерабатывающих заводов, более 100 нефтеперекачивающих станций, порядка нескольких тысяч вертикальных стальных резервуаров.
Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов относятся к объектам повышенной экологической опасности, поскольку они работают в сложном напряженно-деформированном состоянии, обусловленном одновременным действием гидростатического давления хранимого нефтепродукта, значительного перепада температуры, ветровой и снеговой нагрузок, неравномерными осадками, сейсмическими явлениями и др.
Работы по технической диагностике резервуаров проводятся по Лицензии Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору России № ДЭ-00-006336 от 29.04.2011 г. на право проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте; зданий и сооружений на опасном производственном объекте.
В данной работе в качестве примера был использован резервуар вертикальный стальной (РВС) объемом 10000 м3 диаметром 34,2 м и высотой стенки 11,94 м, класса опасности III.
Полевые работы были выполнены за пять рабочих дней, камеральные работы были выполнены за два рабочих дня. Это достаточно долгий и трудоемкий процесс.
В геодезии постоянно появляются новые технологии, их внедрение поможет намного быстрее и качественнее выполнять техническую диагностику нефтяных резервуаров, что позволит избежать подобного рода аварий в нефтегазовом секторе.
Целью данной работы является выбор современных геодезических технологий для диагностики нефтяных резервуаров. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучение нормативно-правовой документации технической диагностики нефтяных резервуаров
2. Измерение отклонений от вертикали образующих стенки резервуара вертикального стального со стационарной крышей и понтоном (РВСП) объемом 1000 м3 для использования в расчетах напряженно- деформированного состояния
3.Обзор, анализ и выбор современных геодезических технологий для диагностики нефтяных резервуаров
В настоящей работе была изучена нормативно-правовая документация и представлены основные положения.
Проведены измерение отклонений от вертикали образующих стенки резервуара для использования в расчетах напряженно-деформированного состояния электронным тахеометром SOKKIA CX-105. Объектами измерений являются образующие стенки резервуара вертикального стального со стационарной крышей и понтоном (РВСП) объемом 1000 м3, диаметром 34,2 м и высотой стенки 11,94 м.
Для определения координат пунктов геодезической основы использовался трехштативный метод полигонометрии 2 разряда с созданием замкнутого тахеометрического хода и одновременным определением отметок пунктов посредством тригонометрического нивелирования. Тахеометрический ход состоит из 27 станций, длина хода 189,065 м. Относительная погрешность хода 1/12103, что удовлетворяет требованиям, согласно ОР-17.040.00-КТН-200-16. Положения пунктов ПВО определено с точностью 2-4мм.
Полученные данные были обработаны в ПО Credo DAT 4.1, после работа с обработанными данными проводилась в ПО Civil 3D.
В ПО Civil 3D были получены значения отклонений образующих стенки резервуара. На основе этих значений были построены графики по 27 образующим. Как видно из представленных результатов, отклонения от вертикали образующих № 6, 8, 11, 12, 13, 18, 19, 20 и 25 не соответствуют требованиям п. 7.6.3 таблицы 7.6 РД-23.020.00-КТН-271-10.
По итогам выполнения измерений отклонения образующих стенки резервуара, обработки данных и выдачи отчета, можно сказать, что методика измерений не совершенна, так как, длинна сторон хода 6-10 метров, что не удовлетворяет параметрам полигонометрии 2 разряда. На практике невозможно добиться минимальной длины хода 80 метров. Добиться требуемой точности, согласно ОР-17.040.00-КТН-200-16, на таком маленьком расстоянии очень сложно и требует много времени. Полевые работы были выполнены электронным тахеометром SOKKIA CX-105 за пять рабочих дней, что достаточно долго. Полевые работы были выполнены бригадой из двух исполнителей. Камеральные работы были выполнены одним исполнителем в течении двух рабочих дней. Работа была успешно сдана заказчику.
Далее были рассмотрены наземные лазерные сканеры Trimble TX6, Surphaser 100HSX ER_50HS4 и FARO Focus 3D X 130, и приведены их точностные и технические характеристики, дианазон рабочих температур и стоимость. Эти наземные лазерные сканеры не удовлетворяют «техническим параметрам сканера» по диапазону рабочих температур, согласно ОР-23.020.00-КТН-065-16.
Также были рассмотрены наземные лазерные сканеры Z+F IMAGER 5010 и Leica ScanStation P20, удовлетворяющие «техническим параметрам сканера».
Наземные лазерные сканеры Z+F IMAGER 5010 и Leica ScanStation P20 удовлетворяют техническим параметрам сканера, согласно ОР-23.020.00- КТН-065-16, но очень дорогие, далеко не все компании, занимающиеся диагностикой резервуаров, могут себе это позволить.
Основное преимущество сканирования - это время, которое вы экономите при съемке и уверенность в том, что вы получите полную картину объекта. Вы снимаете не только необходимые вам точки, но и миллионы других точек рядом. Таким образом, один исполнитель может предоставить полный объем информации об объекте. Но без программного обеспечения наземный лазерный сканер ничего не значит.
Были рассмотрены три сканирующих тахеометра: Trimble S7, Leica MS60 и Trimble SX10, и приведены их точностные и технические характеристики, дианазон рабочих температур и стоимость.
Скорость сканирования сканирующих тахеометров значительно ниже, чем у лазерных сканеров, но с помощью сканирующих тахеометров можно проводить трехштативный метод полигонометрии 2 разряда с созданием замкнутого тахеометрического хода.
Время на сканирование тратится больше, но не нужно сшивать облако точек. Также можно задать область сканирования образующих стенки резервуара, скорости сканирования вполне достаточно. Сканирующие тахеометры позволяют сократить время полевых работ, и получить более качественные данные по сравнению с обычными электронными тахеометрами.
Сканирующий тахеометр Trimble S7 это достаточно бюджетный вариант, но скорость сканирования невысокая.
Скорость сканирования сканирующего тахеометра Leica MS60 на порядок выше скорости сканирования сканирующего тахеометра Trimble S7, но и стоимость выше в 4 раза.
Сканирующий тахеометр Trimble SX10 выполняет сканирование данных с высокой плотностью и скоростью до 26600 точек в секунду, обеспечивая высокую точность во всем диапазоне измерений - 600м. В применяемых в Trimble SX10 технологических процессов полученные при съемке облака точек сохраняются автоматически. Независимо от того, выполняете ли вы круговое сканирование с одной точки, или дополняете съемочные данные сканированием интересующей вас области, вы всегда можете быть уверены, что вся собранная информация точно ложится в выбранную систему координат.
На наш взгляд сканирующий тахеометр Trimble SX10 наиболее оптимальный прибор для проведения технической диагностики вертикальных стальных резервуаров, с точки зрения производительности и стоимости.
Используя сканирующий тахеометр Trimble SX10, мы можем получить повышение производительности, общее снижение затрат на геодезический мониторинг и снижение фонда зарплат.
Так же было рассмотрено программное обеспечение Trimble RealWorks модуль Base и модуль Tank.
Для того, чтобы сшить большое облако точек, достаточно использовать модуль Base программного обеспечения Trimble RealWorks. Стоимость модуля Base 250000 рублей. Компании занимающиеся диагностикой нефтяных резервуаров могут себе это позволить.
Если вы хотите автоматизировать обработку данных, полученных наземными лазерными сканерами, есть модуль Tank.
Стоимость модуля Tank 1500000 рублей. Такая высокая цена означает, что это востребованный программное обеспечение и компании, занимающиеся диагностикой нефтяных резервуаров, готовы покупать этот продукт.
Так же можно разработать приложение для автоматизации полевых работ, для сканирующих тахеометров.
Проведены измерение отклонений от вертикали образующих стенки резервуара для использования в расчетах напряженно-деформированного состояния электронным тахеометром SOKKIA CX-105. Объектами измерений являются образующие стенки резервуара вертикального стального со стационарной крышей и понтоном (РВСП) объемом 1000 м3, диаметром 34,2 м и высотой стенки 11,94 м.
Для определения координат пунктов геодезической основы использовался трехштативный метод полигонометрии 2 разряда с созданием замкнутого тахеометрического хода и одновременным определением отметок пунктов посредством тригонометрического нивелирования. Тахеометрический ход состоит из 27 станций, длина хода 189,065 м. Относительная погрешность хода 1/12103, что удовлетворяет требованиям, согласно ОР-17.040.00-КТН-200-16. Положения пунктов ПВО определено с точностью 2-4мм.
Полученные данные были обработаны в ПО Credo DAT 4.1, после работа с обработанными данными проводилась в ПО Civil 3D.
В ПО Civil 3D были получены значения отклонений образующих стенки резервуара. На основе этих значений были построены графики по 27 образующим. Как видно из представленных результатов, отклонения от вертикали образующих № 6, 8, 11, 12, 13, 18, 19, 20 и 25 не соответствуют требованиям п. 7.6.3 таблицы 7.6 РД-23.020.00-КТН-271-10.
По итогам выполнения измерений отклонения образующих стенки резервуара, обработки данных и выдачи отчета, можно сказать, что методика измерений не совершенна, так как, длинна сторон хода 6-10 метров, что не удовлетворяет параметрам полигонометрии 2 разряда. На практике невозможно добиться минимальной длины хода 80 метров. Добиться требуемой точности, согласно ОР-17.040.00-КТН-200-16, на таком маленьком расстоянии очень сложно и требует много времени. Полевые работы были выполнены электронным тахеометром SOKKIA CX-105 за пять рабочих дней, что достаточно долго. Полевые работы были выполнены бригадой из двух исполнителей. Камеральные работы были выполнены одним исполнителем в течении двух рабочих дней. Работа была успешно сдана заказчику.
Далее были рассмотрены наземные лазерные сканеры Trimble TX6, Surphaser 100HSX ER_50HS4 и FARO Focus 3D X 130, и приведены их точностные и технические характеристики, дианазон рабочих температур и стоимость. Эти наземные лазерные сканеры не удовлетворяют «техническим параметрам сканера» по диапазону рабочих температур, согласно ОР-23.020.00-КТН-065-16.
Также были рассмотрены наземные лазерные сканеры Z+F IMAGER 5010 и Leica ScanStation P20, удовлетворяющие «техническим параметрам сканера».
Наземные лазерные сканеры Z+F IMAGER 5010 и Leica ScanStation P20 удовлетворяют техническим параметрам сканера, согласно ОР-23.020.00- КТН-065-16, но очень дорогие, далеко не все компании, занимающиеся диагностикой резервуаров, могут себе это позволить.
Основное преимущество сканирования - это время, которое вы экономите при съемке и уверенность в том, что вы получите полную картину объекта. Вы снимаете не только необходимые вам точки, но и миллионы других точек рядом. Таким образом, один исполнитель может предоставить полный объем информации об объекте. Но без программного обеспечения наземный лазерный сканер ничего не значит.
Были рассмотрены три сканирующих тахеометра: Trimble S7, Leica MS60 и Trimble SX10, и приведены их точностные и технические характеристики, дианазон рабочих температур и стоимость.
Скорость сканирования сканирующих тахеометров значительно ниже, чем у лазерных сканеров, но с помощью сканирующих тахеометров можно проводить трехштативный метод полигонометрии 2 разряда с созданием замкнутого тахеометрического хода.
Время на сканирование тратится больше, но не нужно сшивать облако точек. Также можно задать область сканирования образующих стенки резервуара, скорости сканирования вполне достаточно. Сканирующие тахеометры позволяют сократить время полевых работ, и получить более качественные данные по сравнению с обычными электронными тахеометрами.
Сканирующий тахеометр Trimble S7 это достаточно бюджетный вариант, но скорость сканирования невысокая.
Скорость сканирования сканирующего тахеометра Leica MS60 на порядок выше скорости сканирования сканирующего тахеометра Trimble S7, но и стоимость выше в 4 раза.
Сканирующий тахеометр Trimble SX10 выполняет сканирование данных с высокой плотностью и скоростью до 26600 точек в секунду, обеспечивая высокую точность во всем диапазоне измерений - 600м. В применяемых в Trimble SX10 технологических процессов полученные при съемке облака точек сохраняются автоматически. Независимо от того, выполняете ли вы круговое сканирование с одной точки, или дополняете съемочные данные сканированием интересующей вас области, вы всегда можете быть уверены, что вся собранная информация точно ложится в выбранную систему координат.
На наш взгляд сканирующий тахеометр Trimble SX10 наиболее оптимальный прибор для проведения технической диагностики вертикальных стальных резервуаров, с точки зрения производительности и стоимости.
Используя сканирующий тахеометр Trimble SX10, мы можем получить повышение производительности, общее снижение затрат на геодезический мониторинг и снижение фонда зарплат.
Так же было рассмотрено программное обеспечение Trimble RealWorks модуль Base и модуль Tank.
Для того, чтобы сшить большое облако точек, достаточно использовать модуль Base программного обеспечения Trimble RealWorks. Стоимость модуля Base 250000 рублей. Компании занимающиеся диагностикой нефтяных резервуаров могут себе это позволить.
Если вы хотите автоматизировать обработку данных, полученных наземными лазерными сканерами, есть модуль Tank.
Стоимость модуля Tank 1500000 рублей. Такая высокая цена означает, что это востребованный программное обеспечение и компании, занимающиеся диагностикой нефтяных резервуаров, готовы покупать этот продукт.
Так же можно разработать приложение для автоматизации полевых работ, для сканирующих тахеометров.