Sistema de Detección de Fugas

en Poliductos

Leak Detection in Pipelines

A case study of leak detection in New Zealand

Paul Dickerson – Emerson

Esther Solano - Emerson

Agenda

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Detección de Fugas en Ductos

- Automatizada y Periódica

- Repaso de Métodos Internos

Caso de Estudio – Refining New Zealand

- Configuración del Ducto

- Evento, Respuesta, Lecciones Aprendidas

Emerson Confidential

Detección de Fugas en Ductos

Repaso de Métodos Internos

Emerson Confidential 3

Detección de Fugas en Ductos

– Automatizado / Periódico

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Automatizado Periódico

• Ejemplos

– Medición de monitoreo

– Monitoreo de humos

– Fibra óptica*

• Información

– Detecta fugas automáticamente en períodos de tiempo más rápidos

– Puede no detectar fugas muy pequeñas

– Muchos métodos diferentes, ventajas y desventajas

* La fibra óptica puede no ser ideal para la detección de fugas, pero útil para la detección de intrusiones

• Ejemplos

– Inspección física

– Inspección en línea

– Sobrevuelo

– Manchas de aceite

– Vegetación muerta

• Información

– Normalmente capturan fugas muy pequeñas

– El tiempo de detección depende del período

– Parte importante del programa de detección de fugas

Emerson Confidential

Detección de Fugas Interna (API 1130)

Técnica Sensibilidad Precisión Robustez Confiabilidad

Modelo Dinámico en Tiempo Real

Balance de Materia, Balance

Compensado

Estadístico, Reconocimiento de

Patrones

Presión / Monitoreo de Flujo

Presión Negativa/

Amortiguamiento de Onda

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Localización de Fugas Interna (API 1130)

Técnica Sensibilidad Precisión Robustez Confiabilidad

Modelo transitorio en tiempo real

- Gradiente de presión

- Flujo inesperado

Presión Negativa/

Amortiguamiento de Onda

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¿Cómo elegir un Sistema de Detección de Fugas?

Modelo transitorio en tiempo real / Balance de masa compensado / Balance de masa

Onda de presión negativa

Estadística / Reconocimiento de patrones

Monitoreo de presión / flujo

¿Cómo elegir un Sistema de Localización de Fugas?

Modelo transitorio en tiempo real

Onda de presión negativa

Caso de Estudio

Refining New Zealand

Emerson Confidential 9

Árbol de Kauri

Agathis australis

10Emerson Confidential

Introducción y Antecedentes …

Refining NZ es la única refinería de petróleo de Nueva Zelanda.

…Introducción y Antecedentes

Refining NZ

➢Procesa 130.000 BPD de crudo refinado por día.

➢El gasoducto RAP transporta gasolina, diésel y turbosina a través de 169 km hasta Auckland.

➢El 14 de septiembre de 2017, el gasoducto experimentó un incidente significativo.

Incremento de Capacidad del Ducto RAP

• Proyecto de aumento de capacidad de tres fases:– Fase 1

• Reemplazo del actuador de válvula (mayo de 2017)• 75-87 barg (1088-1262 psig) Aumento de presión (junio-agosto 2017)

– Fase 2• Actualización del medidor de flujo (noviembre de 2017)• Instalación de 2a Bomba en IPS2 (noviembre de 2017)

– Fase 3• Utilización del agente de reducción de arrastre (etapa conceptual)

Real Time Transient Model

• Emerson (entonces Energy Solutions International) instaló un PipelineManager™ RTTM en el RAP en 2010, reemplazando una implementación anterior.

Segment 1 Segment 2 Segment 3 Segment n

Real Time Transient Model / Modelo Transitorio Tiempo Real

• El RTTM utiliza la presión medida como condición de frontera: específicamente, la configuración es un modelo de presión/presión segmentado.

Real Time Transient Model / Modelo Transitorio Tiempo Real

• El modelo térmico del RTTM utiliza la temperatura medida como condición de frontera aguas arriba. La transferencia de calor al suelo circundante se modela a través de una serie de capas térmicas concéntricas.

Segment 1 Segment 2 Segment 3

Real Time Transient Model / Modelo Transitorio Tiempo Real

• Los algoritmos de ajuste de caída de presión y temperatura del suelo minimizan automáticamente las diferencias en los valores calculados frente a los medidos.

Measured Flow

Calculated Flow

Correction Factor

Detección de fugas por balance de volumen

• Balance de flujo: suma de flujos medidos

• Tasa de empaque: Cambio en el empaque de líneas

• Balance de volumen: FB – PR

• Umbral: Límite de no fuga

Flow Balance

Packing Rate

Volume Balance

Threshold

Ruptura del Ducto

• A primera hora de la mañana, el ducto se paró accidentalmente duranteuna prueba de los sistemas de detección de incendios en IPS2.

• Durante el proceso de reinicio, la tubería tuvo que parar una vez más,como resultado de la fuga creando una baja presión de descarga enMarsden Point.

Comportamiento de la RTTM durante la ruptura

Trip RestartFlow Balance

Packing Rate

Volume Balance

Threshold

Ruptura del Ducto

• A las 11:56 am hora local del 14 de septiembre de 2017, el ducto sufrióuna fuga.

• La fuga hizo noticia internacional debido a la interrupción de los vueloscausada por la dependencia del Aeropuerto Internacional de Auckland enel combustible de la Refinería.

Comportamiento de la RTTM durante la ruptura

Flow Balance

Packing Rate

Volume Balance

Threshold

Ruptura del Ducto

Ruptura del Ducto

Ruptura del Ducto

• La Gestión del incidente comenzó antes de que se confirmara la fuga.

• La respuesta de Gestión de incidentes se inició tan pronto como la fuga fue ubicada.

• Enfoque inicial en la protección de las personas y el medio ambiente.

Ruptura del Ducto

• El Consejo Regional de Northland constató que la existencia de la fuga estaba fuera del control de Refining NZ, llegó a la conclusión de que Refining NZ no podía prever que se presentara dicha falla, y elogió a Refining NZ por su "respuesta excepcional".

Comportamiento de la RTTM durante la ruptura

• El RTTM generó una advertencia de fuga en respuesta a los transitorios introducidos por el primer fallo(trip) de tubería y una alarma en respuesta a la ruptura.

• El tiempo transcurrido entre la primera indicación medida de una fuga y la advertencia de fuga fue en el orden de 30 segundos.

• Se detonó una alarma de fuga 45 segundos después de la primera indicación medida.

Análisis Posterior a la Fuga

Prueba del medidor

Receiving Product ChangeDiesel-> Jet

Injecting Product ChangeJet -> Regular

Dn Density

Flow Balance

Product ID

Up Density

Análisis Posterior a la Fuga

Sesgo de Tiempo

06:57:44(t=0)

06:58:09(t=25)

Flow

Pressure

Análisis Posterior a la Fuga

Sesgo de Tiempo

Flow Balance

Packing Rate

Volume Balance

Threshold

Conclusiones …

• Si bien la fuga fue detectada muy rápidamente por el RTTM, y las pruebas defugas en vivo anteriores han demostrado que el método de balance devolumen compensado es extremadamente eficaz en la detección ylocalización de fugas, existen áreas de oportunidad.

• Aumentar la resolución de la medición de presión en Wiri, y reducir el sesgode tiempo entre las señales de presión y flujo mejora la precisión del modelo,lo que le permite manejar mejor los transitorios.

• La optimización de los factores de corrección del medidor para los diferentestipos de fluidos conduce a una mejor medición, lo que aporta un mejorequilibrio de flujo.

• El proyecto de actualización de capacidad vio la instalación de una segundabomba en IPS2.

… Conclusiones

• Una aplicación de supervisión fue desarrollada por Refining NZ paraautomatizar el control de la bomba cuando hay fluidos de diferentesdensidades presentes en la tubería, lo que permite un control más suavesobre las operaciones de bombeo.

• Refining NZ está agregando un instrumento de presión en el ladoascendente de la válvula en Waipu Cove, que proporcionará una indicaciónde presión cuando la tubería está en un estado de apagado. Esto mejorará elrendimiento de detección de fugas en condiciones de cierre.

• Refining NZ ha mejorado su estrategia de detección de fugas paragarantizar que se detecten fugas y rupturas muy grandes lo antes posible. ElRTTM se ha complementado con una aplicación no basada en modelos queutiliza análisis estadísticos y de reconocimiento de patrones.

Incidente

33Emerson Confidential

Árbol de Kauri

Agathis australis

Comentarios Finales – Reporte Gubernamental

• https://www.dia.govt.nz/Auckland-Fuel-Line---Final-Report [dia.govt.nz]

34Emerson Confidential

Arreglando el Ducto

Encontramos que el trabajo de Refining NZ para responder a la fuga, reparar el ducto, y remediar de manera

inmediata el daño se llevó a cabo conforme a los más altos estándares. El trabajo fue ágil, bien coordinado,

cuidadoso, atento y efectivo. También reconocemos el soporte y asistencia provisto por First Gas, BP, Mobil, Worley

Parsons y Lloyd´s Register.

Gracias. ¿Preguntas?