Una década de monitoreo geotécnico de ductos utilizando el monitoreo distribuido por fibra óptica

Una década de monitoreo geotécnico de ductos utilizando el monitoreo

distribuido por fibra óptica

Fabien Ravet, PhD

Resumen

• Introducción– Desafíos para los ductos instalados en ambientes

hostiles y zonas peligrosas• Mediciones distribuidas con fibras ópticas y

monitoreo de riesgos• Casos de éxitos

– Ductos andinos– Ductos árcticos– Ductos siberianos

• Conclusiones

Cual es el terreno común entre los Andes, el Ártico y el Oriente de Rusia?

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Terreno Común• Condiciones ambientales adversas

– El mal tiempo, las tensiones térmicas y mecánicas• Estructura de longitud larga • Zonas remotas• Zona de alto riesgo

– Impacto ambiental y social

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• Tecnología de fibra óptica– Tuberías y cables de fibras ópticas son estructuras lineales– Comunicación y medición a través de la misma fibra– Sensores de tensión, temperatura y vibraciones– Mediciones distribuidas (“Distributed Sensing”)

• Sistema de monitoreo– DTS (Distributed Temperature Sensing), DSS (Distributed

Strain Sensing), DVS (Distributed Vibration Sensing)– Automático y desatendido

Tecnología: requerimientos y soluciones

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Medición Distribuida• Se realiza mediciones totalmente distribuidas mediante la combinación

– De sensores basados en la dispersión Brillouin sensibles a la tensión mecánica y a la temperatura (y eventualmente Raman)

– De Medición en el dominio temporal para la localización de los eventos ("perfiles de medición")

Local temperature, strain and vibration

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Scattering medium

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Física de la mediciónLaser, lo

Se utiliza la dispersión para realizar mediciones en la fibra

Rayleigh Detección y análisis de la intensidad de la luz dispersadaRaman La intensidad de la luz dispersada depende de la temperaturaBrillouin La frecuencia de la luz dispersada depende da la temperatura y de la tensión mecánica

Dominio temporal

La señal de activación es un pulso se propagando y la posición está dada por El tiempo de vuelo.

Se da Resolución espacial por el ancho de pulso.

Dominio frecuencial

El desplazamiento de frecuencia se calcula mediante el registro del espectro de Brillouin a diferentes frecuencias y la extracción de la frecuencia del pico.

y

Análisis en el dominio temporal

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Medición y ubicación

Análisis en el dominio temporal

Ejemple de medición distribuida de temperatura

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0

Altit

ude

[m]

Tem

pera

ture

[°C]

Distance [km]

LDS from MLV01 to MLV02 - 15.06.2010

Temperature [°C]Ground Elevation

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Gasoducto Andino: el caso de Perú LNG

Perú LNG

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Desafíos, requerimientos y soluciones

• Gasoducto cruza región con– Pendientes pronunciadas, altas cumbres, valles profundos, cañones – Clima cálido a templado húmedo frío con precipitaciones fuertes durante la

época de lluvias– Zonas remotas y aisladas

• Varias secciones a lo largo de 60 kilómetros son clasificadas como de alto riesgo geológico

• Necesidad de monitoreo geotécnico totalmente automatizado

Región a monitorear

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Evento detectado: erosión y infiltración

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Evento detectado: caida de piedras y deformación permanente en el terreno

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Evento detectado: deslizamiento traslacional

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Evento detectado: deslizamiento rotacional

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Desafíos de ductos árcticos• Control de la estabilidad térmica del terreno congelado después del

relleno• Influencia térmica del inicio de operación• Corrientes marino y fluviales a partir de la primavera• Erosión del lecho marino en la primavera y en el verano debida a

– Las corrientes marinas y fluviales– Los chorros de agua

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Legend

Pipeline(s)Power CablesFiber Optic Communications & Temperature Monitoring Cable

Thermal Influence following start up toThermal Influence to + x monthsThermal Influence to + y monthsSeabed and Trench Boundaries

Identificación de eventosExample 1: Fiber 1 Near Flowline - No Alarm (Flowlines Not Operating)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000

Distance (Feet)

Tem

pera

ture

(deg

rees

F)

Example 1 Pre-Start Temperature Profile

Shore Crossing(September)

Onshore Facility Tie-In

Offshore Production Island or GBS

Erosion (June - July)

Buried Subsea and Heated by Pipeline(s)

Above Ground Exposed to Air Not Heated by

Pipeline(s)

Erosion & Infill (September)

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Gasoducto Sakhalin-Khabarovsk-Vladivostok (“SKV”) desafíos

• Longitud total de 1822 km• 32 fallas tectónicas activas• 92 km cumulado de zonas

sísmicas• Erosión y formación de

cárcavas en zonas pantanosas

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Monitoreo geotecnico y de deformación de ductos

Monitoreo de deformación de ductos

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Detección de deslizamiento

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• Sistemas de monitoreo completamente automatizados fueran implementados y operativos– La integración con SCADA / DCS

• Se podrían tomar acciones de mantenimiento preventivo gracias a la detección temprana de eventos

• No hay eventos detectados y visualmente no correlacionadas

• Hierramienta eficaz para la gestión de programas de integridad

Conclusions

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Gracias por su atención

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