Navigieren bei starker Durchmesserreduzierung
Ultraschall-Roboterinspektionslösung für eine deformierte Offshore-Pipeline
Ein speziell entwickeltes Ultraschall-Roboterinspektionssystem wurde konstruiert und eingesetzt, um eine stark deformierte 42-Zoll-Offshore-Ladeleitung zwischen einem Terminal und einem Offshore-Pipeline-Endverteiler (PLEM) zu inspizieren. Die Anlage stellte mehrere Herausforderungen für die Inspektion dar: Fehlen von Start- und Empfangseinrichtungen, fehlender bidirektionaler Durchfluss und eine erhebliche Verringerung des Innendurchmessers aufgrund historischer Ankerbeschädigungen. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurde ein segmentierter UT-Scanner entwickelt, der mit einer elektrohydraulischen Antriebseinheit und einer Echtzeit-Glasfaserkommunikation ausgestattet ist und eine vollständige Abdeckung sowie hochauflösende Wanddickendaten ermöglicht, während die Einschränkungen sicher überwunden werden.
Beschreibung des Vermögenswerts:
- Durchmesser: NPS 42"
- Länge: 2,660 m
- Wandstärke: 12.7 - 16.6 mm
- Pipeline-Medium: Crude Oil
- Blockierung: 230 mm (~22% des Pipe-Durchmessers)
Die Herausforderung
Eine Offshore-Verladeleitung verläuft von einem Terminal zu einem Offshore-Pipeline-End-Manifold (PLEM). Wie für Verladeleitungen typisch, verfügt die Anlage nicht über Start- und Empfangseinrichtungen und wird intermittierend mit potenziellen Produktwechseln betrieben. Diese Bedingungen bieten nicht den für eine konventionelle Inline-Inspektion erforderlichen gleichmäßigen Durchfluss.
Die 42-Zoll-Leitung erstreckt sich über eine Länge von etwa 2,66 km und verfügt nur über einen einzigen zugänglichen Zugangspunkt. Erschwerend kommt hinzu, dass ein früherer Ankeraufprall zu einer erheblichen Verringerung des Innendurchmessers in einem Abstand von etwa 1.075 Metern vom Einstiegspunkt geführt hat. Frühere Inspektionen hatten außerdem eine interne Korrosion aufgezeigt, die sich auf die 6-Uhr-Position konzentrierte. Diese Faktoren erforderten einen speziell entwickelten Inspektionsansatz, der die Passierbarkeit des Werkzeugs mit einer hochwertigen Ultraschall-Datenerfassung in Einklang brachte.
Wichtigste Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt:
- Ein einziger Zugangspunkt und keine Fallen, wodurch herkömmliche ILI-Durchläufe ausgeschlossen werden.
- Ungeeignete Betriebsbedingungen für herkömmliche ILI aufgrund von intermittierendem Betrieb und fehlender Vortriebsströmung.
- Starke Verringerung des Innendurchmessers mit unklarer Geometrie bei ~1.075 m (historische Beschädigung), was ein hohes Risiko für ein Hängenbleiben des Werkzeugs und einen möglichen Verlust des UT-Abstands mit sich brachte.
- Begrenzter Arbeitsbereich am Terminal und potenzielle Umwelt-/Sicherheitsrisiken bei der Installation von temporären Pumpanlagen.
- Anforderungen an die Datenqualität in nominalen 42-Zoll-Abschnitten unter Beibehaltung einer kompakten Konfiguration, die die Beschränkung sicher bewältigen kann.
Unsere Lösung
Bei der Entwicklung der Lösung mussten mehrere kritische Faktoren berücksichtigt werden, darunter die Auswahl des geeigneten Antriebssystems, die Wahl der richtigen Ultraschallmesstechnik für die Anlage und die Integration robuster ausfallsicherer Mechanismen für das Inspektionswerkzeug selbst.
Ein robotergestütztes Inspektionswerkzeug war die optimale Lösung, da es eine kontrollierte Durchquerung der 42-Zoll-Offshore-Ladeleitung ermöglichte, ohne auf den Produktfluss oder herkömmliche Start- und Empfangseinrichtungen angewiesen zu sein.
Das Inspektionssystem verfügt über einen elektrohydraulischen Antrieb mit ausfahrbaren Armen, die die erforderliche Traktion für Kurven, Höhenunterschiede und starke interne Einschränkungen bieten. Das Antriebssystem wurde für eine Zugkraft von bis zu 900 kg ausgelegt, um auch bei schwieriger Rohrleitungsgeometrie eine zuverlässige Bewegung zu gewährleisten.
Um der einzigartigen Verringerung des Innendurchmessers aufgrund einer historischen Delle Rechnung zu tragen, wurde der Ultraschallsensorträger als segmentierter Scanner mit drei Modulen konstruiert. Durch diese Konstruktion konnte das Werkzeug in nominalen Rohrleitungsabschnitten einen optimalen Sensorabstand beibehalten und sich gleichzeitig zusammenklappen, um den eingeschränkten Bereich zu passieren. Jedes der drei Module enthielt 160 hochauflösende Ultraschallsonden, insgesamt also 480. Dies ermöglichte genaue Wanddickenmessungen und eine verbesserte Erkennung von Korrosion und Laminierungen.
Das Inspektionsgerät wurde an ein Kabel, auch als Tether bezeichnet, und ein Windensystem angeschlossen. Diese Konfiguration ermöglichte die Stromversorgung und Echtzeitkommunikation über eine Glasfaserverbindung sowie einen robusten Rückholmechanismus. Das schwimmfähige, mit Kevlar verstärkte Tether minimierte die Reibung und ermöglichte eine reibungslose Bewegung durch die Pipeline. Das gesamte System wurde von der Oberfläche aus überwacht und gesteuert, sodass die BedienerInnen die Parameter in Echtzeit anpassen und dynamisch auf betriebliche Herausforderungen reagieren konnten.
Durch diesen Ansatz entfielen temporäre Pumpanlagen oder umfangreiche Umbauten am Terminal, wodurch Betriebs- und Umweltrisiken reduziert, die Kosteneffizienz erhöht und gleichzeitig eine hochwertige Datenerfassung gewährleistet wurden. Das ausfallsichere Tether-Design bot außerdem eine zuverlässige Notfalllösung für die Bergung des Werkzeugs, was die Sicherheit und Projektsicherheit weiter erhöhte.
Vorteile
Während des gesamten Inspektionsprozesses waren die gesammelten Daten in Echtzeit zugänglich. Dadurch konnten die AnalystInnen vor Ort die Leistung der Geräte überwachen und die Inspektionsparameter nach Bedarf anpassen, um die Datenqualität zu verbessern. Diese Echtzeit-Transparenz ermöglichte sofortige Reaktionen auf betriebliche Herausforderungen und unterstützte die Entscheidung, zusätzliche Durchläufe über problematische Bereiche durchzuführen, um eine umfassende Abdeckung und hochauflösende Ergebnisse zu gewährleisten.
Die Inspektion lieferte hochwertige, hochauflösende Daten zur Wandstärke und Geometrie, die die Ergebnisse früherer Inspektionen von Wettbewerbern übertrafen.
Die fortschrittliche Ultraschalltechnologie und ein flexibles Werkzeugdesign ermöglichten die Erkennung einer größeren Anzahl von Korrosions- und Laminierungsmerkmalen und ermöglichten so eine detailliertere und genauere Bewertung der Integrität der Rohrleitung.
Dank des Inspektionskonzepts entfiel der Bedarf an temporären Pumpanlagen oder umfangreichen Umbauten am Terminal, wodurch die Betriebs- und Umweltrisiken erheblich reduziert und die Kosteneffizienz gesteigert werden konnten. Der robuste Ausfallsicherungsmechanismus der Kabelverbindung stellte sicher, dass das Inspektionswerkzeug bei Bedarf zuverlässig aus der Pipeline zurückgeholt werden konnte, was das Projektrisiko weiter reduzierte und einen sicheren und effizienten Betrieb unterstützte.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Projekts war die Möglichkeit, eine durch historische Schäden verursachte starke Verringerung des Innendurchmessers erfolgreich zu bewältigen, wodurch der Wert eines flexiblen, segmentierten Werkzeugdesigns unter Beweis gestellt wurde. Diese Anpassungsfähigkeit ermöglicht die Anwendung ähnlicher Inspektionslösungen auf andere Rohrleitungen mit komplexen Geometrien, Einschränkungen oder Zugangsbeschränkungen und ermöglicht so selbst in den schwierigsten Umgebungen sichere und effektive Integritätsbewertungen.