طراحی مفهومی سیستم هسته‌ای بررسی قابلیت توپک‌رانی در محل انشعابات خط لوله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران

10.22078/pr.2024.5361.3386

چکیده

توپک‌رانی در صنایع نفت و گاز از فرآیندهای مرسومی است که به‌منظور حذف رسوبات درون خطوط لوله و نیز انجام برخی آزمون‌های غیرمخرب صورت می‌پذیرد. از طرفی به‌دلیل انشعابات مختلف در مسیر خط لوله اصلی جریان امکان توقف توپک وجود دارد. راهکار مناسب به‌کارگیری درپوش‌های مشبکی است که نه تنها مانع از گیر کردن توپک شود بلکه تضمین عبور جریان از کلیه خطوط اصلی و فرعی را نیز شامل شود. بنابر اظهار نظر بازرسان فنی اطلاعات جامعی از حضور/عدم حضور این درپوش‌ها در تعداد زیادی از انشعابات وجود ندارد. دوربین پرتونگاری به‌دلیل انرژی متوسط پرتو گسیلی و نیز ساختار هندسی آن فاقد توان لازم در تشخیص دو وضعیت حضور و عدم حضور درپوش در شرایط لوله پر است. در این کار تحقیقاتی بر روی طراحی مفهومی سیستم هسته‌ای بررسی قابلیت توپک‌رانی در محل انشعابات خط لوله در محیط شبیه‌ساز مونت‌کارلو تمرکز گردید. نتایج گویای این واقعیت است که در وضعیتی که چشمه و آشکارساز عمود بر محور انشعاب اصلی و فرعی و روبروی یکدیگر باشند حساسیت شمارشی و توان نفکیک بیشینه قابل دستیابی است. اختلاف نسبی شمارش حالات با و بدون حضور شبکه فلزی برای دو وضعیت پرشدگی لوله از هوا و نفت به ترتیب برابر با 8/53% و 1/57% است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Conceptual Design of the Nuclear System for Checking Pigability at Pipeline Branches

نویسندگان [English]

  • AmirMohammad Beigzadeh
  • Mojtaba Askari
  • Mohsen Sharifzadeh
Radiation Application Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

Pigging is one of the conventional processes in the oil and gas industries, which is done in order to remove sediments from pipelines and also perform some non-destructive tests. On the other hand, due to various branches in the main pipeline, there is a possibility of stopping the pig. The right solution is to use mesh caps that not only prevent the pig from getting stuck, but also guarantee the passage of flow through all the main and secondary lines. According to the opinions of technical inspectors, there is no comprehensive information about the presence/absence of these caps in a large number of branches. The industrial radiography lacks the ability to detect the presence and absence of the cap in a fully filled pipe due to the average energy of the emitted beam and its geometrical structure. It is focused on the conceptual design of the nuclear system for investigating the possibility of pigging in the location of pipeline branches in the Monte Carlo environment. Ultimately, the results show the fact that in the situation where the source and the detector are perpendicular to the axis of the main and secondary branches and facing each other, the maximum counting sensitivity and discrimination can be achieved. Moreover, the relative difference of two states with and without the presence of metal grid for two states of filling the pipe with air and oil is equal to 53.8% and 57.1%, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Conceptual Design
  • Pigging
  • Nuclear Technology
  • Simulation
  • Monte Carlo

مراجع

[1] Barbosa, C.M., Kenup-Hernandes, H.O., Raitz, C., Dam, R.S.D.F., Salgado, W.L., Lima, I.C., Braz, D. and Salgado, C.M., (2021). Development of a non-invasive method for monitoring variations in salt concentrations of seawater using nuclear technique and Monte Carlo simulation. Applied Radiation and Isotopes, 174, 109784. doi.org/10.1016/j.apradiso.2021.109784.##
[2] Johansen, G. A., & Jackson, P. (2000). Salinity independent measurement of gas volume fraction in oil/gas/water pipe flows. Applied Radiation and Isotopes, 53(4-5), 595-601. doi.org/10.1016/S0969-8043(00)00232-3Get rights and content.##
[3] Holstad, M. B. (2004). Gamma-ray scatter methods applied to industrial measurement systems (No. NEI-NO--1551). Bergen Univ.(Norway). Dept. of Physics and Technology. ISBN 82-479-0240-9.##
[4] Sætre, C., Johansen, G. A., & Tjugum, S. A. (2010). Salinity and flow regime independent multiphase flow measurements. Flow Measurement and Instrumentation, 21(4), 454-461. doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2010.06.002.##
[5] Salgado, C. M., Brandão, L. E., Pereira, C. M., & Salgado, W. L. (2014). Salinity independent volume fraction prediction in annular and stratified (water–gas–oil) multiphase flows using artificial neural networks. Progress in Nuclear Energy, 76, 17-23. doi.org/10.1016/j.pnucene.2014.05.004.##
[6] Farid, O., Qi, B., Uribe, S., & Al-Dahhan, M. (2023). New dual modality technique of gamma-ray densitometry (GRD) and optical fiber probe (OFP) to investigate line-averaged diameter profiles of gas, liquid, and solid holdups along the height of a slurry bubble column. Chemical Engineering Science, 281, 119032. doi.org/10.1016/j.ces.2023.119032.##
[7] Salgado, W. L., Dam, R. S. D. F., Teixeira, T. P., Conti, C. C., & Salgado, C. M. (2020). Application of artificial intelligence in scale thickness prediction on offshore petroleum using a gamma-ray densitometer. Radiation Physics and Chemistry, 168, 108549. doi.org/10.1016/j.radphyschem.2019.108549.##
[8] de Freitas Dam, R. S., Dos Santos, M. C., Salgado, W. L., da Cruz, B. L., Schirru, R., & Salgado, C. M. (2023). Prediction of fluids volume fraction and barium sulfate scale in a multiphase system using gamma radiation and deep neural network. Applied Radiation and Isotopes, 201, 111021. doi.org/10.1016/j.apradiso.2023.111021.##
[9] Swinehart, D. F. (1962). The beer-lambert law. Journal of Chemical Education, 39(7), 333. doi.org/10.1021/ed039p333.
[11] Sinha, R., Paredis, C. J., Liang, V. C., & Khosla, P. K. (2001). Modeling and simulation methods for design of engineering systems. J. Comput. Inf. Sci. Eng., 1(1), 84-91. doi.org/10.1115/1.1344877. ##
[12] Waters, L.S., McKinney, G.W., Durkee, J.W., Fensin, M.L., Hendricks, J.S., James, M.R., Johns, R.C. and Pelowitz, D.B., (2007). March. The MCNPX Monte Carlo radiation transport code. In AIP conference Proceedings, 896(1): 81-90). American Institute of Physics. doi.org/10.1063/1.2720459.##
[13] Temple, G. (1928). The theory of Rayleigh's principle as applied to continuous systems. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character, 119(782), 276-293. doi.org/10.1098/rspa.1928.0098.##
پژوهش نفت
دوره 34، 1403-4 - شماره پیاپی 137
مهر و آبان 1403
صفحه 60-71

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار