Поднятие игры по проверке трубопроводов

XOCEAN XO-450 (Фото: XOCEAN)

В бизнесе инспекций трубопроводов происходит суета. Более развитые дистанционно управляемые транспортные средства (ROV), цифровые устремления и беспилотные надводные корабли (USV) открывают новую эру сбора данных и результатов.

Он предлагает что-то революционное в количестве новых идей, которые операторы могут получить на своих конвейерах, одновременно сокращая время оффшорной кампании.

Некоторые из тех, кто работает в космосе, это Equinor, Shell и BP. Большим фактором было снижение стоимости, а также минимизация воздействия на безопасность. Это последняя эволюция в этом пространстве, - сказал Том Глэнси, консультант по составлению карт и географической информации в Эквиноре на октябрьском собрании Гидрографического общества в Абердине.

Он говорит, что дистанционная эксплуатация транспортных средств - в течение его собственной карьеры - прошла путь от необитаемых пилотируемых подводных аппаратов (подвергающих людей риску) до ROV, до беспилотных подводных аппаратов (UUV, обычно называемых автономными подводными аппаратами / AUV, хотя они и не являются полностью автономными), подчеркивает Glancy). В то время как переход на ROV убрал людей из риска, привязь, соединяющая их с опорным судном, ограничивала их возможности. AUV означали, что опросы можно было проводить быстрее, но AUV не могли остановиться и провести детальные точечные оценки, если и когда была обнаружена проблема.

Более недавняя эволюция была направлена на быстрые ROV. По словам Гланси, Equinor имеет соглашения с двумя основными провайдерами, DeepOcean, использующими Superior ROV, и Reach Subsea с Surveyor Interceptor ROV, говорит Глэнси. Хотя оба привязаны, они могут проводить съемку быстрее, чем ROV, со скоростью 4 узла (кт) по сравнению с 2kt, говорит Гланси, отчасти благодаря их встроенным HD-изображениям и лазерным пакетам. Но это также означает, что они идут с вспомогательным судном - и накладными расходами, которые идут с ним.

Эти быстрые ROV стали популярным инструментом, полностью изменив традиционный процесс проверки трубопроводов. «За последние два-три десятилетия инспекция трубопроводов была относительно простым рабочим процессом; одна кампания, в которой задействованы два подрядчика, проводится два отдельных опроса », начиная с апреля и заканчивая в августе, - сказал в начале года в Абердине Offshore Europe в Абердин Калум Шанд, старший инспектор проектов в Shell. Сначала судно для геофизических исследований буксирует буксируемое транспортное средство с дистанционным управлением (ROTV) с гидролокатором бокового обзора над участками трубопровода открытой воды. Затем создаются отчеты об аномалиях, что требует проведения второго обследования, где ROV рабочего класса (с судном класса DP2) выполняет выборочные погружения и получает видеоматериалы, которые затем используются для планирования дальнейших исправлений. Но «это отнимает много времени и сравнительно неэффективно в отношении использования кампании с двумя судами», - говорит Шанд.

Высший СРОВ (Фото: DeepOcean)

Повышение эффективности
Для Shell, имеющей более 200 трубопроводов и шлангокабелей, общей протяженностью 3000 км (км) только в Северном море Великобритании, более простые и быстрые съемки - ощутимый бонус. В 2018 году Shell провела новый опрос с использованием DeepOcean «Fast Digital Imaging Service». Это включало в себя конструкцию Kyst Design Superior ROV с возможностью автоматического слежения, работавшую с судна Edda Flora в ходе 45-дневной непрерывной кампании, начинающейся в сентябре 2018 года. В Superior были установлены двухлучевые эхолоты Teledyne, эхолот Edgetech с боковым сканированием и нижний профилировщик, pipetracker, камеры CathX сверхвысокой четкости (UHD) (x3) и инерциальная навигация высокой спецификации. По словам Шанда, из-за способности спустить судно в море длиной до 4,5 метров работы можно было начать раньше в сезон и продлить до поздней осени со скоростями 5 т в акустическом режиме и 3,5-4 т для проверки трубопровода.

Кроме того, наличие гидролокатора бокового обзора означало, что судно могло выйти из обследования трубопровода для выполнения «специальных заданий на облет», таких как осмотр места установки буровой установки на месторождении Шируотер, говорит Шанд. Но самым большим преимуществом стали кадры UHD, созданные системой CathX, что позволило «невероятно детализировать». «Когда вы увеличиваете масштаб, вы представляете детали менее сантиметра и можете сделать выводы о том, что происходит, например, озвучивание верха трубы из-за помех при ловле», - говорит он.

В сочетании с данными многолучевой батиметрии с высоким разрешением эти фотографии UHD предлагают совершенно новый способ просмотра инцидентов и аномалий с помощью трехмерных сетчатых моделей и облаков цветовых точек с возможностью автоматического сравнения наборов данных годовых исследований, говорит он. «Эти наборы данных вызывают большой резонанс», - говорит Шанд. «Это радикальное изменение».

(Изображение: Shell)

Решения для управления данными
Благодаря этой возможности исправление также может быть быстрее. Например, обнаружив новый свободный участок трубопровода, Shell смогла экспортировать данные muiltbeam и передать их подрядчику - Van Oord - который смог точно рассчитать количество необходимой породы. Более того, инженеры трубопроводов теперь имеют лучшую возможность сравнивать устаревшую «собранную» информацию с недавно «обнаруженными» многолучевыми данными.

В этом [2019 году] Shell снова вернулась, на этот раз с Reach Subsea, используя автомобиль Surveyor Interceptor, разработанный с MMT и Kyst, оснащенный стрелами стрелы. Они обеспечивают лучшее окружное покрытие трубы. «Мы перешли от одной кампании с двумя судами к одной кампании с одним судном / подрядчиком», - говорит Шанд. «Мы сэкономили около 800 000 фунтов стерлингов (1 миллион долларов США) по сравнению со старым способом и, как следствие, выбрасываем меньше углекислого газа (CO2)», в основном благодаря уменьшению времени работы судна на 50%.

Кривая обучения началась, особенно вокруг попыток автоматизации обработки связанных данных, а затем обработки огромного объема генерируемых данных, добавляет Шанд. Существуют также некоторые препятствия для выполнения этой работы по-разному, связанные с поведением и рабочими процессами. Но, по словам Шанда, потенциал является значительным, включая интеграцию внешних данных, связанных с ГИС, данных трехмерного моделирования с моделями САПР, а также данных внутреннего осмотра трубопровода, что позволяет получить полное представление о всей системе трубопроводов. По словам Шенда, добавление машинного зрения и глубокого обучения тому, где обнаружение камней, мусора, чистящих средств и т. Д. Является автоматическим, обеспечит более автоматизированные операции и более широкие возможности для прогнозной аналитики вместо реактивных операций.

(Изображение: Shell)

Быстрая проверка цифровых изображений
Быстрая проверка цифровых изображений (FDII), переход от видео к цифровым технологиям, позволяющим автоматизировать обработку событий, и повышение скорости проверки, также является движущей силой для BP. Эрик Праймо, старший специалист по технологиям в BP, заявил на конференции Subsea UK Underwater Robotics в Абердине, что речь идет о подходе снизу вверх, выборе пакета датчиков, а затем о транспортном средстве, в котором должен идти этот пакет, вместо того, чтобы выбирать автомобиль первым.

Компания провела свою первую кампанию FDII с DeepOcean в 2017 году, выполнив 478 км осмотра трубопровода с цифровыми изображениями UHD, лазером, многолучевым ультразвуковым излучателем с двумя головками и боковым сканированием со скоростью в среднем 5,1 км / час. Проект был завершен за 94,7 часа по сравнению с 578 часами, предсказанными по традиционной методологии. Окончательные данные включали трехмерную сетку и раскрашенные лазерные облака точек.

BP продолжила еще две кампании в 2018 году с MMT и i-Tech7, а затем еще одну в 2019 году, снова с i-Tech7. В ходе этих проектов BP также проводила испытания бесконтактных датчиков катодной защиты с градиентом поля. Однако, как и в случае с Shand, обработка данных, собранных с помощью этого подхода, была сложной задачей.

(Изображение: BP)

Обойтись без пилотируемого надводного судна
Тем не менее, этот метод все еще требует использования пилотируемого вспомогательного судна. Таким образом, операторы отслеживают использование USV для проверки трубопроводов. В начале этого года (2019 г.) BP провела проверку трубопроводов с помощью XOCEAN XO-450 USV - впервые для Северного моря. Размещая USV в Питерхеде, на северо-востоке Шотландии, BP провела обследование мелководного участка 30-дюймового заброшенного экспортного трубопровода Миллера. На втором проходе, с глубины воды 2,5 м до глубины 40 м по участку трубопровода 4,75 км, USV был оснащен многолучевой системой R2Sonics с двумя лучами, профилем скорости звука Valeport SWiFT и Applanix POSMV OceanMaster для определения направления движения, ориентации, тяга и скорость.

Успех по проекту Миллера привел к тому, что BP ввела в эксплуатацию ту же систему для развертывания в Каспийском море в Азербайджане для проверки сотен километров трубопроводов для мелководья (глубина воды 12-25 м). «Оффшорная индустрия находится на пороге больших перемен, так как использование USV увеличивается и функциональные возможности развиваются. Это затрудняет использование пилотируемых судов для обычных инспекций », - говорит Праймо. «USV становится стандартным инструментом для проведения исследований морского дна с высоким разрешением, а также шлюзом для разработки дополнительных подводных систем, таких как интеграция ROV и AUV».

Shell также изучает USV, говорит Шэнд, тестируя XOCEAN XO-450 вдоль побережья к северу от Абердина в ходе короткого пробного опроса в 2019 году. Здесь, хотя данные и пропускная способность будут проблемой, развертывание 5G и использование Облако поможет, открывая дверь для проверки и анализа в реальном времени, говорит он.

Эквинор также использует USV для обследования трубопроводов. В сентябре 2019 года XOCEAN завершила исследования трубопровода для Эквинора у восточного побережья Англии и северного побережья Германии. По данным XOCEAN, с помощью MBES были обследованы четыре трубопровода общей протяженностью 120 миль на глубине от 2 до 40 метров на глубинах от 2 до 40 метров. Еще один оператор судна USV, 4D Ocean, провел в этом году исследования Equinor на берегу с помощью установленной на корпусе MBES.

XOCEAN также провела, как утверждается, первое обследование трубопровода с катодной защитой (TWCP) от висячего провода от USV, также в сентябре 2019 года. Это включало в себя обследования TWCP с помощью многолучевого сонара для PX Group на трубопроводах на расстоянии до 9 км от берега недалеко от Шетланда и у берегов Абердиншира. PX Group эксплуатирует и обслуживает для партнеров North Sea Midstream, газового терминала St Fergus и связанных с ним морских трубопроводов Frigg UK и Региональной системы экспорта газа (SIRGE) острова Шетландские острова, которые связывают объект Абердиншир с Северным морем.

(Изображение: Shell)

Объединение USV с AUV
Тем не менее, датчики на борту USV достигнут только так глубоко. Если необходимо провести более глубокие обследования водопровода с помощью USV, необходим альтернативный подход. Это означало развертывание AUV с USV - и это именно то, что Swire Seabed делал для Equinor в Норвегии. В октябре 2018 года в рамках первого из двух проектов был развернут AUV Kongsberg Hugin с небольшим надводным судном, что позволило ему поддерживать обновления местоположения и связь с управлением из Бергена. Инспекции проводились на трех трубопроводах между Коллснесом (наземный завод) и Троллем А (всего в 65 км от Бергена). В общей сложности 180 км трубопровода было проверено в течение двух погружений AUV с использованием батиметрического сонара с синтезированной апертурой и данных изображения HD, полученных для проверки целостности подводных трубопроводов.

В июле 2019 года Swire подала заявку на «первую полностью беспилотную инспекцию морского трубопровода« за горизонтом »», проводя исследования на расстоянии до 100 км от берега, снова для Эквинора. Это был Hugin с MBES, гидролокатором бокового обзора и системой камер CathX, используемый в сочетании с SEA-KIT Maxlimer USV, изготовленным британской фирмой Hushcraft. Были обследованы четыре трубопровода протяженностью 175 км, опять же с использованием батиметрического сонара с синтезированной апертурой и данных изображения HD. Использование SEA-KIT Maxlimer означало, что Хугин мог дольше оставаться в море, проводя съемку - стоянку в море на USV для подзарядки, а также в качестве канала связи и управления с удаленным центром в Бергене. Swire говорит, что при использовании небольшого беспилотного судна потребление топлива - и выбросы углерода - сокращаются на 95%. Том Глэнси говорит об этом по-другому: размещение людей за пределами страны сокращается на 100%. Его конечная цель - вообще не иметь надводного судна.

[Примечание редактора: в ноябре Swire Pacific Offshore (SPO) объявила о закрытии своей дочерней компании Swire Seabed с конца февраля 2020 года, поскольку нефтесервисные компании продолжают ощущать последствия затяжного спада в отрасли. Суда, которыми в настоящее время управляет Swire Seabed, будут эксплуатироваться и продаваться как часть флота SPO, базирующегося в Сингапуре.]

В SEA-KIT размещен AUV Hugin для удаленной эксплуатации трубопровода. (Фото: Swire Seabed)

Следующие шаги
Некоторые работают над этим. В 2018 году Modus Seabed Intervention развернула один из своих HAUV (модифицированный Saab Seaeye Sabertooth AUV) на шельфе северо-западной Австралии для проведения приблизительно 240 км съемки трубопровода с использованием лазерного профилирования CathX Scout и распространения изображений HD вместе с многолучевым эхолотом (MBES). Хотя это было сделано с помощью HAUV на тросе с судна, для сбора данных в реальном времени было бы возможно без троса, фирма, которая, как говорится, имеет больше проектов в процессе разработки.

Гибридный автомобиль Oceaneering Freedom, хотя и широко рекламируемый в отношении подводных транспортных средств-резидентов, фактически изначально был предназначен для автономного обследования трубопроводов. Основной целью Oceaneering было создание эффективного аэродинамического транспортного средства, которое могло бы останавливаться и проводить дополнительные инспекционные работы, если обнаружила аномалию. В самом деле, Штеффан Линдсё на демонстрации «Подводный интервенционный беспилотник» возле Ставангера в октябре заявил, что первым проектом транспортного средства, в 2020 году, будет инспекция трубопровода, «вероятно, в Великобритании».

Kawasaki Subsea также испытывает свое транспортное средство второго поколения, которое включает в себя отслеживание трубопровода для инспекционной инспекции на шельфе Японии. В этом году (2020) мы проведем тестирование трекинга труб с DeepStar и Nippon Foundation. Произошел сбой в месте осмотра трубопровода, и еще многое предстоит сделать.

Технологии машинного зрения также помогают улучшить качество проводимых исследований. i-Tech 7, часть Subsea 7, является одной из тех, которые предоставляют услуги быстрой цифровой инспекции с тщательной проверкой, все чаще поддерживаемые автоматизацией.

(Фото: i-Tech 7)

FDII
Его услуги по быстрому цифровому инспекционному конвейеру предоставляются через специальный поддон, который может быть легко доставлен и мобилизован на борту любого из ROV рабочего класса в его флоте, в зависимости от того, где требуются услуги. Полозок оснащен модифицированным комплектом CathX Pathfinder, который имеет три камеры сверхвысокого разрешения - порт, центр и правый борт - лазерные профилировщики и пилотную камеру, синхронизированную между неподвижными изображениями (функция безопасности, так что мощный светодиодный стробоскоп огни не влияют на вид пилота ROV).

По словам Дэнни, использование подобного набора цифровых изображений означает, что опросы могут выполняться быстрее, на 3-4,5 км / час, по сравнению с видеосъемками, которые традиционно проводились со скоростью 1 км / час, чтобы обеспечить возможность проведения событий вручную и избежать размытых изображений. Уэйк, главный геодезист, i-Tech 7. Общий проект визуальной проверки для ВР в 2018 году, который охватывал восемь трубопроводов общей длиной 310 км, плюс две проверки конструкции, позволил сэкономить 10 судов (заняв чуть более 14 дней) против традиционные скорости осмотра трубопровода. Эквивалентная экономия была достигнута для кампании по инспекции трубопроводов FDII для BP в 2019 году, с дополнительным преимуществом, способствующим снижению выбросов CO2.

Инженеры по трубопроводам также получают ортомозаики и трехмерные модели трубопровода, которые могут быть расположены пространственно (а не последовательно, как видео). Но это не все. I-Tech 7 сотрудничает с американской компанией Leidos, занимающейся ИТ, наукой и техникой, над тем, как автоматизировать процедуры обработки данных, чтобы быстрее предоставлять полезную информацию инженерам. Например, автоматический анализ изображений для извлечения изображений, содержащих возможные события, тем самым значительно сокращая количество изображений, подлежащих проверке человеком. В этом году i-Tech 7 провела свой первый опрос с использованием этих методов (2019).

Интересно, что эта техника не ограничивается цифровыми изображениями. Около 60% алгоритмов, разработанных для цифровой инспекции, также будут работать с видео, говорит Джордж Гэйр, менеджер Global Inspection в i-Tech 7, широко используя эту технологию.

«Святой Грааль - это автоматическая классификация и обработка событий», - говорит Уэйк. «Мы делаем шаги к этому, настраиваем алгоритмы, увеличиваем автоматизацию, начиная с машинного зрения, которое обнаруживает возможные события». Следующим шагом после этого является обнаружение в реальном времени, предоставляя инженерам более быстрый доступ к результатам инспекции, чтобы они могли действовать на них еще быстрее.

(Изображение: i-Tech 7)

Несмотря на шумиху вокруг этих типов технологий, включая машинное обучение, которое использует вычислительную мощность для сравнения миллионов изображений и обнаружения определенных атрибутов, это не так просто, особенно в отрасли, которая предпочитает делать обратное стандартизированным проектам. Наличие тренировочных данных - изображений трубопроводов - также сложно.

Но, по словам Гейра, около 90-95% обнаруженных проблем с целостностью трубопровода, как правило, связаны со свободным сроком службы и воздействием на погребение, поэтому это было основным направлением деятельности компании. Ущерб, который имеет тенденцию быть нетипичным, займет больше времени. Он также говорит, что люди все еще будут нуждаться в некоторых частях процесса.

Что касается платформы автомобиля, i-Tech 7 застрял с полозьями на базе ROV. По словам Уэйка, использование AUV также помогает быстрее проводить съемки, однако они, как правило, плавают выше над трубопроводом и не обязательно несут полный комплект датчиков FDII, которые обеспечивают такой всесторонний обзор трубы. Несмотря на то, что основное внимание уделялось системам, которые способны останавливать и собирать больше данных при обнаружении аномалии, говорит он, с данными FDII, где вы можете видеть канал под большим углом, чем просто сверху, в сверхвысоком разрешении, У инженеров уже есть вся необходимая информация - им не нужно возвращаться и проводить более детальную проверку.