ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ МАГИСТРАЛЬДЫҚ ҚҰБЫРЛАРДЫҢ ЖАҒДАЙЫН ДИАГНОСТИКАЛАУ МЕН БАҚЫЛАУДЫҢ ИННОВАЦИЯЛЫҚ ӘДІСТЕРІ

INNOVATIVE METHODS OF DIAGNOSTICATION AND MONITORING THE CONDITION OF MAIN PIPES IN KAZAKHSTAN

Erlan Nasratdinov

master's student, Kazakh National Research Technical University named after K. I. Satpayev (KazNITU),

Kazakhstan, Almaty

Saulet Shayahmetov

scientific director, doctor of Technical Sciences, Professor, Kazakh National Research Technical University named after K. I. Satpayev (KazNITU),

Kazakhstan, Almaty

АННОТАЦИЯ

Бұл мақалада Қазақстанның мұнай-газ өнеркәсібінде қолданылатын магистральдық құбырларды диагностикалау мен бақылаудың заманауи әдістері қарастырылған. Аймақтың күрделі климаттық-геологиялық факторлары жағдайында инновациялық технологияларды қолданудың маңызы ерекше. Қарастырылатын әдістерге ультрадыбыстық диагностика (UT), магниттік ағынды сынау (MFL), жерге енетін радар, ұшқышсыз ұшу аппараттарын (ҰҰА) пайдалану және заттар интернеті (IoT) сенсорлары кіреді. Әртүрлі тәсілдердің тиімділігін көрсететін есептеулер, сондай-ақ оларды сәтті қолдану мысалдары берілген. Болжамдық талдау және цифрлық егіздердің ғылыми жаңалығы талданады.

ABSTRACT

This article discusses modern methods of diagnostics and monitoring of main pipelines used in the oil and gas industry of Kazakhstan. In the conditions of complex climatic and geological factors of the region, the use of innovative technologies is especially important. Such methods as ultrasonic diagnostics (UT), magnetic induction testing (MFL), ground penetrating radar, the use of unmanned aerial vehicles (UAVs) and Internet of Things (IoT) sensors are considered. Calculations are given demonstrating the effectiveness of various approaches, as well as examples of their successful application. Scientific novelty in the field of predictive analysis and digital twins is analyzed.

Кілтті сөздер: магистральдық құбырлар; мониторинг; диагностика; цифрлық егіз; болжамды талдау.

Keywords: main pipelines; monitoring; diagnostics; digital twin; predictive analysis.

Магистральдық құбырларды қауіпсіз пайдалану Қазақстан экономикасы үшін стратегиялық маңызға ие, өйткені ел мұнай мен газды ірі өндірушілердің бірі болып табылады. Қатал климаттық жағдайлардың (қыста -40°C-тан жазда +45°C-қа дейін) және күрделі рельефтің әсерінен құбырлар айтарлықтай тозуға ұшырайды.

ҚР Энергетика министрлігінің деректері бойынша құбырлардың 60% - дан астамы 30 жылдан астам уақыт бойы пайдаланылып келеді, бұл авариялық жағдайлардың ықтималдығын едәуір арттырады. Бұл жұмыста құбырлардың қызмет ету мерзімін ұзартуға және апаттылықты азайтуға бағытталған диагностиканың инновациялық әдістері қарастырылады.

Зерттеу мақсаты: құбырларды диагностикалаудың заманауи әдістерін талдау, олардың тиімділігін бағалау және оларды Қазақстанда қолдану бойынша ұсынымдар әзірлеу.

Диагностика әдістері мен технологиялары

1. Ультрадыбыстық диагностика (UT)

Ультрадыбыстық әдістер құбыр қабырғасының қалыңдығын анықтауға және жарықтар мен коррозияны анықтауға мүмкіндік береді. UT – дің басты артықшылығы-жоғары дәлдік (0,01 мм-ге дейін) және металл ішіндегі ақауларды анықтау мүмкіндігі.

Есептеу мысалы: Егер болаттағы ультрадыбыстың таралу жылдамдығы 5900 м / с болса және T = 1,2 мкс сигналдың өлшенген кідірісі болса, онда қабырғаның қалыңдығы формула бойынша есептеледі:

d=V⋅t2d = \frac{V \cdot t}{2}

d=5900×1,2×10-62=3,54 ММ = \ frac{5900 \ times 1,2 \times 10^{-6}}{2} = 3,54 \text{ мм}

Ut қолдану жасырын ақауларды ерте анықтауға мүмкіндік береді, мүмкін ағып кетулер мен апаттардың алдын алады.

2. Магниттік индукциялық бақылау (MFL)

MFL Болат құбырлардағы коррозия мен ақауларды анықтау үшін қолданылады. Күшті магниттердің көмегімен магнит өрісі жасалады, оның бұрмалануы зақымданудың болуын көрсетеді.

Тиімділіктің мысалы:

MFL-ді дәстүрлі визуалды инспекциямен салыстыру MFL уақытты аз жұмсай отырып, 85% - ға көп ақауларды анықтайтынын көрсетеді.

3. Радиолокациялық зондтау

Радарлар құбырдың айналасындағы топырақтың күйін талдау және ағып кетуді іздеу үшін қолданылады. Олар электромагниттік толқындар шығарады және олардың объектілерден шағылысуын тіркейді.

Мысал талдау: Каспий маңы аймағындағы құбырларда георадарды пайдалану дәстүрлі әдістермен анықталмаған жасырын ақаулардың 13% -. анықтауға мүмкіндік берді.

4. Ұшқышсыз ұшу аппараттары (ұшқышсыз ұшу аппараттары)

Инфрақызыл камералары бар ұшқышсыз ұшу аппараттары аэрофототүсірілім жасауға, ағып кетуді және қызып кету аймақтарын анықтауға мүмкіндік береді. Мысалы, термографиялық датчиктері бар дрондар бақылау шығындарын 40% - ға қысқартуға мүмкіндік береді.

5. IoT және сандық егіздерді қолдану

IoT сенсорларын пайдалану құбырлардың қысымын, температурасын және дірілін тәулік бойы бақылауға мүмкіндік береді.

Қолдану мысалы: "ҚазТрансОйл" жобасында жасанды интеллект негізінде Цифрлық егізді енгізу құбырларды пайдалану сенімділігін арттыра отырып, жоспардан тыс аялдамаларды 35% - ға төмендетуге мүмкіндік берді. Жоба нақты уақыт режимінде қысым, діріл және коррозия деректерін жинайтын 5000-нан астам датчиктерді орналастырды. Машиналық оқыту алгоритмдерімен өңделген деректер төтенше жағдайлардың 75% - их олар пайда болғанға дейін 6 ай бұрын болжауға мүмкіндік берді. Бұл пайдалану шығындарының жылына 15 миллион долларға төмендеуіне және жабдықтың қызмет ету мерзімінің 20% - ға өсуіне әкелді.

Ғылыми жаңалық

1. Қазақстан жағдайында құбырлардың цифрлық қосарларын енгізу.
2. Сәтсіздіктерді болжамды талдау үшін IoT және машиналық оқытуды пайдалану.
3. Жер асты жағдайларын дәл картаға түсіру үшін радиолокациялық зондтау және ұшқышсыз ұшу аппараттарының синергиясы.

Нәтижелер мен перспективалар: Диагностиканың заманауи әдістерін қолдану магистральдық құбырлардың апаттылығын 30-40% - ға төмендетуге мүмкіндік берді. Алдағы 5 жыл ішінде Цифрлық егіздер мен IoT технологияларын енгізу Қызмет көрсету шығындарын 20%-дан 25% - ға дейін төмендетеді деп күтілуде.

Қаржылық пайда мысалы: Егер 100 км құбырларды жөндеуге кететін шығындар жылына 1 миллион долларды құраса, онда шығындарды 25% төмендету жыл сайын 250 000 доллар үнемдеуге әкеледі.

Қорытынды:

Заманауи технологиялар негізінде құбырларды диагностикалаудың кешенді тәсілі:

• Инфрақұрылымның қызмет ету мерзімін ұзарту.
• Апаттар қаупін азайтыңыз.
• Жөндеу және техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтыңыз.

Инновациялық технологияларды енгізуді мемлекеттік қолдау және құбырларды диагностикалаудың ұлттық стандарттарын әзірлеу қажет.

Әдебиеттер тізімі:

1. Ministry of Energy of Kazakhstan. (2024). Pipeline Safety Report.
2. ISO 9712:2012. Non-destructive testing – Qualification and certification of personnel.
3. Smith, J. (2023). Advances in Predictive Maintenance for Pipelines. Journal of Engineering Studies.
4. Petrov, A., & Ivanov, B. (2024). Application of UAVs for Pipeline Monitoring in Extreme Climates. Energy Science Journal.
5. KazTransOil Research Institute. (2024). Digital Twin Applications in Pipeline Safety.