Effektive Entfernung von schwarzem Staub mithilfe von Differenzdruckdaten
Schwarzpulver in Pipeline als Risiko für Inline-Inspektionen
Eine 204 km lange 16-Zoll-Pipeline für den Gastransport hatte seit ihrer Inbetriebnahme mit einem Problem mit schwarzem Staub zu kämpfen. Trotz regelmäßiger Reinigung und Wartung sammelten sich weiterhin große Mengen an schwarzem Pulver an, was eine große Gefahr für den Erfolg anstehender Inline-Inspektionen darstellte.
Die Herausforderung
Eine vorläufige Molchstudie kam zu dem Schluss, dass sich derzeit möglicherweise Hunderte Tonnen Schwarzpulver in der Pipeline befinden. Daher wäre die bevorzugte Option zur Entfernung eine schrittweise mechanische Reinigung mit verschiedenen Arten von Molchen. Nicht nur die schiere Menge an Ablagerungen bereitete den Molchexperten Sorgen, auch der bekannte Verschleiß an Reinigungswerkzeugen in Rohrleitungen mit schwarzem Staub warf Bedenken hinsichtlich des damit verbundenen Risikos auf, dass sich die Molche in der Pipeline verklemmen und möglicherweise den Fortschritt in der Leitung beeinträchtigen könnten.
Während einer dreijährigen Molchkampagne führte der Betreiber 88 Molchläufe durch, von denen 16 innerhalb von drei Wochen stattfanden, um die Pipeline auf das bevorstehende geplante ILI-Programm vorzubereiten. Während der Kampagne wurden bei den Reinigungsdurchläufen weiterhin 40 bis 80 kg schlammartiger Ablagerungen in den Auffangbehälter befördert, was nur einen Bruchteil der Gesamtmenge in der Leitung darstellte. Dies war für einen erfolgreichen ILI-Durchlauf nicht akzeptabel, da große Mengen an Ablagerungen die Sensoren des Tools erheblich beeinträchtigen und somit die Qualität der Inspektionsdaten beeinträchtigen würden.
Unsere Lösung
ROSENs Herangehensweise an diesen Fall begann mit der Klärung der Ziele und des Rahmens des Reinigungsprojekts. Die Pipeline sollte von Schwarzpulverablagerungen so weit gereinigt werden, dass die Kriterien für den Erfolg einer ILI erfüllt waren. Die wichtigsten geometrischen Parameter und Betriebsbedingungen waren wie folgt:
- Länge: 204 km
- Durchmesser: 16 Zoll
- Hoher Abrieb durch fehlende Innenbeschichtung
- Ventile mit vollem Durchgang
- Keine engen Bögen
- Relativ konstante Wandstärke
- Betriebsdruck: 70 bar
- Durchschnittliche Geschwindigkeit: 3 m/s
Nachdem die ExpertInnen von ROSEN alle Betriebsparameter verstanden, die verfügbaren Lösungen bewertet und die gut dokumentierten Aufzeichnungen über die Molchfahrten, die zuvor vom Betreiber der Pipeline durchgeführt wurden, überprüft hatten, schlugen sie eine intensive mechanische Reinigungskampagne vor.
Dementsprechend wurden die ROSEN Ultimate Clean Tools so vorbereitet, dass sie abwechselnd in der Umgebung mit hohem Verschleiß eingesetzt werden konnten. Sie verfügten über zwei Hauptkonfigurationen:
- Aggressive Schaber mit Entkalkungsbechern, um Ablagerungen von der Rohrwand zu lösen
- Bulldozer-Tools mit hochdichten Bleistiftbürsten, um die gelösten Ablagerungen flussabwärts zur Auffangfalle am Ende der Pipeline zu transportieren
Zu den zusätzlichen Merkmalen für beide Molche gehörten:
- Spider-Nose-Bypass-Anordnungen
- Magnete zum Anziehen von magnetischem Staub
- Federbelastete Bürsten mit nahezu konstanter Vorspannung an der Rohrwand
- Elektromagnetische Transmitter (ITX) zur Verfolgung und Ortung von Molchen
- Pipeline-Datenlogger (PDL) zur Aufzeichnung von Parametern der Pipeline und des Molchs während des Reinigungslaufs
Das PDL-Instrument gibt Aufschluss über den Reinigungsprozess. Unter den aufgezeichneten Parametern stellt der Differenzdruck (DP) die Antriebskraft dar, die auf den Molch selbst wirkt. Die Kraft umfasst sowohl die tatsächliche Reibung zwischen den Dichtungen und der Rohrwand als auch die mögliche Reibung aufgrund von Ablagerungen, die vom Reinigungswerkzeug verdrängt werden.
Nachdem die Tools zur Reinigung der Pipeline an Ort und Stelle waren, wurde sichergestellt, dass der Ansatz den geltenden Industriestandards, den behördlichen Anforderungen und den HSE-Richtlinien des Betreibers der Pipeline entsprach. Die Wirksamkeit der Lösung wurde schnell deutlich. Die Analyse der aufgezeichneten PDL-Daten zeigte, wie der lose Staub flussabwärts transportiert und sich im letzten Abschnitt der Pipeline ansammelte, bevor er schließlich entfernt wurde. Nach den ersten 24 Durchläufen der Reinigungskampagne änderte sich die Konsistenz der entfernten Ablagerungen: Sie wurden sichtbar trockener.
Nach 46 Reinigungsdurchläufen, die über einen Zeitraum von vier Monaten durchgeführt wurden, betrug die pro Durchlauf zurückgewonnene Staubmenge nur noch 14 kg. Dies war ein bedeutender Erfolg, wenn man bedenkt, dass die Spitzenwerte zuvor bei bis zu 625 kg lagen. Somit galt die Pipeline als ausreichend gereinigt für eine erfolgreiche Inspektion. Der abschließende RoCombo MFL-A/XYZ-Inline-Inspektionsservice sammelte erfolgreich Daten über die gesamte Länge der 204 km langen Pipeline in einem einzigen Durchlauf.
Die Vorteile
Die individuelle Definition eines Reinigungsprogramms und die engagierte Zusammenarbeit ermöglichten eine erfolgreiche Reinigung der Pipeline. Das Ergebnis erfüllte die erforderlichen Standards für die Durchführung einer ILI, die qualitativ hochwertige Daten lieferte. Darüber hinaus lieferten die für die Verfolgung der Molche und die Aufzeichnung verschiedener Parameter während der Reinigungsläufe installierten Messinstrumente zusätzliche Erkenntnisse, die die Effizienz des Pipeline-Reinigungsprogramms erhöhten und gleichzeitig die Risiken reduzierten. Anhand der PDL-Daten konnte festgestellt werden, dass sich während des Reinigungsprozesses am Ende der Pipeline Staub ansammelte, sodass der angesammelte Staub vor Beginn der Inspektion mit dem Molch entfernt werden konnte.
Die hohe Qualität der Daten kommt auch nachfolgenden Analysen und damit der Entscheidungsfindung im Rahmen des Integritätsmanagementprogramms zugute, was zu einem sicheren und störungsfreien Betrieb der Pipeline beiträgt.