حلول كابلات الألياف الضوئية عالية الحرارة لخطوط أنابيب النفط والغاز

درجات حرارة عاليةكابل الألياف الضوئيةيلعب دورًا حيويًا في خطوط أنابيب النفط والغاز. حديثكابل ألياف ضوئية خارجيوكابل ألياف ضوئية تحت الأرضتحملضغوط تصل إلى 25000 رطل لكل بوصة مربعة ودرجات حرارة تصل إلى 347 درجة فهرنهايت. كابل الألياف الضوئيةيُمكّن من الاستشعار الموزع في الوقت الفعلي، مما يوفر بيانات دقيقة لسلامة خطوط الأنابيب وكفاءة التشغيل.

أهم النقاط

• تتحمل كابلات الألياف الضوئية ذات درجة الحرارة العالية الحرارة والضغط والمواد الكيميائية الشديدة، مما يتيح مراقبة آمنة وفعالة لخطوط أنابيب النفط والغاز.
• توفر تقنيات الاستشعار الموزعة مثل DTS و DAS بيانات في الوقت الفعلي للكشف عن التسريبات والانسدادات وغيرها من المشكلات في وقت مبكر، مما يقلل من المخاطر والتكاليف.
• اختيار نوع الكابل المناسبويضمن الطلاء أداءً موثوقاً به في البيئات القاسية، مما يدعم سلامة خطوط الأنابيب على المدى الطويل ونجاح العمليات.

تحديات ومتطلبات كابلات الألياف الضوئية في خطوط أنابيب النفط والغاز

درجات حرارة عالية وبيئات أكالة

تُعرّض خطوط أنابيب النفط والغاز كابلات الألياف الضوئية لظروف قاسية. ويطلب المشغلون كابلات تتحمل درجات الحرارة العالية والضغط الشديد والمواد الكيميائية المسببة للتآكل. يوضح الجدول التالي أهم إحصائيات الأداء للكابلات المستخدمة في هذه البيئات:

المعلمة / الميزة	التفاصيل / الإحصائيات
نطاق درجة حرارة التشغيل	تتجاوز درجة الحرارة 300 درجة مئوية لألياف الاستشعار في الآبار
المقاومة	يصل الضغط إلى 25000 رطل لكل بوصة مربعة في الخزانات غير التقليدية
خصائص مقاومة التآكل	مقاومة التعتيم بالهيدروجين، ألياف مغلفة بالكربون لتخفيف تأثير الهيدروجين
تقنيات الطلاء	تعمل طبقات البوليميد والكربون والفلورايد على تعزيز المقاومة الكيميائية
معايير درجة الحرارة التنظيمية	من -55 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية، وحتى 260 درجة مئوية في مجال الطيران، و175 درجة مئوية لمدة 10 سنوات (مواصفات أرامكو السعودية SMP-9000).
تطبيقات متخصصة	مراقبة الآبار تحت سطح البحر، والحفر البحري، ومصانع البتروكيماويات

المراقبة الآنية ودقة البيانات

يتيح كابل الألياف الضوئيةمراقبة مستمرة وفوريةتُستخدم تقنية الاستشعار الضوئي الموزع بالألياف (DFOS) لقياس درجة الحرارة والضغط والإجهاد على طول خطوط الأنابيب. وتكشف هذه التقنية عن أي خلل أو تسريب على مسافات طويلة، مما يدعم التدخل الفوري والحد من المخاطر. وقد استخدم المشغلون تقنيات الاستشعار الموزعة لدرجة الحرارة والصوت لمراقبة سلامة الأسمنت، وتحديد التدفق العرضي بين مناطق الخزانات، والكشف عن انسداد أجهزة التحكم في التدفق الداخل. تُحسّن هذه التطبيقات الإنتاجية وتقلل وقت التدخل. وتُوفر أنظمة كابلات الألياف الضوئية هذه الإمكانيات.نطاق ترددي عالٍ ومناعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي، مما يضمن نقل البيانات بشكل موثوق للمراقبة عن بعد.

السلامة والموثوقية والامتثال

يواجه مشغلو خطوط الأنابيب العديد من التحديات عند تركيب وصيانة أنظمة كابلات الألياف الضوئية:

• يُعد تركيب المستشعر بدقة أمرًا بالغ الأهمية لتجنب تعطيل تدفق السوائل.
• أصبحت أجهزة استشعار ألياف براغ مكلفة بالنسبة لخطوط الأنابيب الطويلة.
• تتطلب أجهزة الاستشعار الضوئية الموزعة تصميمات تخطيط معقدة.
• إن السلوك المرن اللزج لمواد مثل البولي إيثيلين عالي الكثافة يعقد دقة القياس.
• تتطلب أساليب الاستشعار الصوتي الموزع معالجة متقدمة للإشارات بسبب اختلاف البصمات الاهتزازية.
• تتطلب شبكات الاستشعار في المناطق النائية إمدادات طاقة موثوقة وتزيد من تكاليف التشغيل.

ملحوظة:حلول كابلات الألياف الضوئيةمساعدة المشغلين على تلبية المعايير التنظيمية، وتعزيز السلامة، وضمان التشغيل الموثوق في البيئات القاسية.

تقنيات وحلول كابلات الألياف الضوئية لدرجات الحرارة العالية

الاستشعار الحراري الموزع (DTS) والاستشعار الصوتي الموزع (DAS)

أحدثت تقنيات الاستشعار الحراري الموزع (DTS) والاستشعار الصوتي الموزع (DAS) نقلة نوعية في مراقبة خطوط الأنابيب في صناعة النفط والغاز. تعتمد تقنية DTS على تشتت الضوء داخل كابل الألياف الضوئية لقياس تغيرات درجة الحرارة على امتداده بالكامل. توفر هذه التقنية بيانات حرارية متواصلة وعالية الدقة، وهي ضرورية للكشف عن التسريبات والانسدادات أو أي تغيرات غير طبيعية في درجة الحرارة داخل خطوط الأنابيب. تشمل التطورات الحديثة في تقنية DTS استخدام أساليب فعالة، مثل نشر مصادر حرارية لتعزيز الحساسية. تتيح هذه الأساليب - اختبارات الحمل الحراري، وتسجيل تدفق الكابلات الهجينة، واختبارات النبضات الحرارية - للمشغلين مراقبة الآبار العميقة بدقة مكانية وزمنية عالية. تتفوق تقنية DTS على أجهزة الاستشعار النقطية التقليدية، لا سيما في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة حيث تُعد البيانات الدقيقة والموزعة بالغة الأهمية.

من ناحية أخرى، يكشف نظام DAS الإشارات الصوتية والاهتزازات على طول كابل الألياف الضوئية. يستطيع هذا النظام مراقبة آلاف النقاط في وقت واحد، ورصد أحداث مثل التسريبات، وتغيرات التدفق، أو الأنشطة غير المصرح بها. يقيس نظام DAS الإجهاد الطولي بحساسية اتجاهية، لكن أداءه يعتمد على عوامل مثل اتجاه الألياف وكفاءة اقتران الإجهاد. في البيئات ذات درجات الحرارة العالية، قد تتغير الخصائص الميكانيكية والبصرية للكابل، مما يتطلب تصميمًا متينًا ومعالجة متقدمة للإشارات. يُمكّن نظاما DTS وDAS معًا من المراقبة الموزعة في الوقت الفعلي، مما يدعم الصيانة الاستباقية والاستجابة السريعة للحوادث.

تقوم شركة داول بدمج تقنيات DTS و DAS في حلول كابلات الألياف الضوئية ذات درجة الحرارة العالية، مما يضمن أداءً موثوقًا به في أكثر بيئات النفط والغاز تطلبًا.

أنواع كابلات الألياف الضوئية عالية الحرارة

يتطلب اختيار كابل الألياف الضوئية المناسب للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية فهم التحديات الفريدة لخطوط أنابيب النفط والغاز. يصمم المصنعون أليافًا ضوئية متخصصة لتحمل درجات الحرارة القصوى، والمواد الكيميائية المسببة للتآكل، والبيئات الغنية بالهيدروجين ذات الضغط العالي. يلخص الجدول التالي الأنواع الشائعة لكابلات الألياف الضوئية المقاومة لدرجات الحرارة العالية وخصائصها الرئيسية:

نوع الكابل	نطاق درجة الحرارة	مادة الطلاء	مجال التطبيق
ألياف مغلفة بالبولي إيميد	تصل درجة الحرارة إلى 300 درجة مئوية	البوليميد	الاستشعار في قاع البئر، ومراقبة الآبار
ألياف مغلفة بالكربون	تصل درجة الحرارة إلى 400 درجة مئوية	الكربون، البوليميد	بيئات غنية بالهيدروجين
ألياف مطلية بالمعدن	تصل درجة الحرارة إلى 700 درجة مئوية	الذهب والألومنيوم	مناطق درجات الحرارة القصوى
ألياف زجاجية فلوريدية	تصل درجة الحرارة إلى 500 درجة مئوية	زجاج الفلورايد	تطبيقات الاستشعار المتخصصة

يستخدم المهندسون هذه الكابلات عادةً في المنشآت الدائمة، مثل أغلفة الآبار، وكابلات تسجيل الآبار السلكية، وكابلات الأسلاك الملساء. ويعتمد اختيار نوع الطلاء والألياف على درجة الحرارة المحددة، والتعرض للمواد الكيميائية، والإجهاد الميكانيكي المتوقع في الموقع. تقدم داول مجموعة شاملة منحلول كابلات الألياف الضوئية ذات درجة الحرارة العاليةمصممة خصيصاً لتلبية المتطلبات الصارمة لعمليات النفط والغاز.

تطبيقات وفوائد في العالم الحقيقي

توفر حلول كابلات الألياف الضوئية عالية الحرارة فوائد كبيرة في جميع مراحل سلسلة قيمة النفط والغاز. يستخدم المشغلون تقنيات الاستشعار الموزعة - مثل DTS وDAS واستشعار الاهتزازات الموزعة (DVS) - لمراقبة العمليات في قاع البئر، بما في ذلك التكسير الهيدروليكي والحفر والإنتاج. توفر هذه الأنظمة معلومات آنية عن أداء الآبار، مما يمكّن المشغلين من زيادة الإنتاج إلى أقصى حد وتقليل وقت التوقف.

• تتحمل كابلات الألياف الضوئية المتخصصة الظروف القاسية، بما في ذلك درجات الحرارة العالية والمواد الكيميائية المسببة للتآكل.
• يُمكّن الاستشعار الموزع من المراقبة المستمرة للكشف عن التسربات وقياس التدفق وإدارة الخزانات.
• يحقق المشغلون الكشف المبكر عن التسريبات أو الانسدادات، مما يقلل من المخاطر البيئية وتكاليف الصيانة.
• تستبدل أنظمة كابلات الألياف الضوئية أجهزة الاستشعار المتعددة، مما يبسط عملية التركيب ويقلل النفقات على المدى الطويل.
• تضمن التركيبات الدائمة في أغلفة الآبار وخطوط الأنابيب جمع البيانات بشكل موثوق وطويل الأمد.

أظهرت دراسة عددية شاملة، مدعومة باختبارات ميدانية تجريبية، فعالية تقنيات كابلات الألياف الضوئية المقاومة للحرارة العالية في مراقبة خطوط أنابيب الغاز الطبيعي المدفونة ذات الضغط العالي. استخدم الباحثون أساليب محاكاة متقدمة، ووجدوا أن الكابلات الموضوعة على بُعد 100 مم من خط الأنابيب قادرة على رصد التغيرات الحرارية الناتجة عن التسرب بدقة. توصي الدراسة بمد أربعة كابلات ألياف ضوئية بشكل متساوٍ حول محيط خط الأنابيب لتحقيق التغطية المثلى. تطابقت النتائج التجريبية بشكل كبير مع نتائج المحاكاة، مما يؤكد جدوى ودقة هذا النهج في الكشف عن تسربات خطوط الأنابيب ذات الضغط العالي.

توثق الدراسات والأبحاث التقنية المحكمة الابتكار المستمر في تقنيات الاستشعار بالألياف الضوئية. وتؤكد هذه الدراسات موثوقية وفعالية أنظمة استشعار درجة الحرارة الموزعة وأجهزة استشعار الألياف الضوئية في بيئات حقول النفط القاسية. فعلى سبيل المثال، توفر أنظمة استشعار درجة الحرارة بالألياف الضوئية (FOSS) من شركة سينسورون مراقبة مستمرة وعالية الدقة لدرجة الحرارة على طول خطوط الأنابيب، مما يتيح الكشف المبكر عن التسريبات أو الانسدادات. وتجعل خاصية الخمول الكيميائي لهذه التقنية ومناعتها ضد التداخل الكهرومغناطيسي منها مثالية لتطبيقات النفط والغاز. ويستفيد المشغلون من تحسين الكفاءة، وتقليل وقت التوقف، وتوفير التكاليف الإجمالية، على الرغم من ارتفاع الاستثمارات الأولية.

تواصل شركات مثل داول تطوير حلول كابلات الألياف الضوئية، مما يساعد المشغلين على تحقيق عمليات خطوط أنابيب أكثر أمانًا وكفاءة وموثوقية.

---

يضمن اختيار الكابل المناسب المقاوم للحرارة العالية تشغيل خطوط الأنابيب بأمان وكفاءة. وتُبرز التطبيقات العملية فوائد رئيسية في هذا الصدد:

• الكشف المبكر عن التهديداتمن خلال أنظمة مراقبة متطورة.
• نظام مراقبة موثوق به مزود بتقنية التعرف على الصوت والفيديو المتكاملة.
• تحسين إدارة المخاطر باستخدام نماذج تنبؤية لأعطال خطوط الأنابيب.

تساعد استشارة خبراء الصناعة المشغلين على تحقيق الامتثال والموثوقية على المدى الطويل.

بقلم: إريك

الهاتف: +86 574 27877377
الهاتف المحمول: +86 13857874858

بريد إلكتروني:henry@cn-ftth.com

يوتيوب:داول

بينترست:داول

فيسبوك:داول

لينكد إن:داول