SEIC - Leak Detection System

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    SEIC - Leak Detection System - Presentation Transcript

    1.       ENGINEERING       AND     CONSTRUCTION       PIPELINE MODELLING     AND   LEAK DETECTION SYSTEM                 S.E.I.C. srl     Viale Italia, 26 61032 Fano (PU)   Italy   Tel.: +39 0721 8121 Fax: +39 0721 8121 35   E-mail: seicfano@seicfano.it Web: www.seicfano.it     Engineering and Construction
    2.     INDEX  1.0  Introduction ........................................................................................................................................................... 4  1.1  What is S.E.I.C. PMS .......................................................................................................................................... 4  1.2  Why S.E.I.C. PMS ............................................................................................................................................... 4  2.0  Application ............................................................................................................................................................. 5  2.1  Pipeline Instrumentation .................................................................................................................................. 5  2.2  Pipeline Operational Conditions ....................................................................................................................... 5  2.3  References  ........................................................................................................................................................ 6  . 3.0  Overview ................................................................................................................................................................ 7  3.1  Pipeline Modelling Software (PMS) .................................................................................................................. 7  3.1.1  Data Acquisition and Validation Module ...................................................................................................... 7  3.1.2  Real Time Module (RTM) .............................................................................................................................. 7  3.1.3  Leak Detection System Module (LDS) ........................................................................................................... 8  3.1.4  Man Machine Interface (MMI) ..................................................................................................................... 9  3.1.5  Leak Location .............................................................................................................................................. 13  3.1.6  Pipeline Inventory ....................................................................................................................................... 13  3.1.7  Instrument Check ........................................................................................................................................ 13  3.1.8  Configurator ................................................................................................................................................ 14  3.1.9  Batch Tracking – For OIL transporting Pipelines only ................................................................................. 14  3.1.10  Pig/Scraper Tracking ............................................................................................................................... 15  3.1.11  Operator Training ................................................................................................................................... 15  3.1.12  Tuning ..................................................................................................................................................... 15  3.1.13  Over and Under Pressure ....................................................................................................................... 15  3.1.14  Pipeline Efficiency ................................................................................................................................... 15  3.1.15  Gas Composition and Quality Tracking  .................................................................................................. 16  . 3.1.16  Cavitation Module .................................................................................................................................. 16  3.1.17  Cathodic Protection ................................................................................................................................ 16  2   
    3.   3.1.18  Reservoir Management and Leak Detection Monitoring ....................................................................... 16  3.1.19  Remote Access and Control Module ...................................................................................................... 16  3.1.20  Gas Transportation and Sotrage (PMS‐GMS) ......................................................................................... 16  3.1.21  Instrumentation Configurator ................................................................................................................ 17  3.2  Simulation Software ........................................................................................................................................ 18  3.2.1  Predictive Module ....................................................................................................................................... 18  3.2.2  Look Ahead Module .................................................................................................................................... 18  3.2.3  Operations Planning Module ...................................................................................................................... 18  3.2.4  Pump Module ............................................................................................................................................. 19  3.2.5  Survival Time Module ................................................................................................................................. 19  3.2.6  Compressor and Optimisation Module  ...................................................................................................... 19  . 3.2.7  Gas Temperature Monitoring ..................................................................................................................... 19  3.2.8  Load Forecasting Module............................................................................................................................ 19  3.2.9  System Flow Module  .................................................................................................................................. 19  . 3.2.10  Gas Scheduler ......................................................................................................................................... 20    3   
    4.     1.0  INTRODUCTION  S.E.I.C. srl is expert in Pipeline Modelling, Management and Leak Detection Systems.   S.E.I.C. srl is specialized in pipeline management and leak detection solutions for water and Oil & Gas industries.    1.1  WHAT IS S.E.I.C. PMS  S.E.I.C. has developed  an  advanced,  accurate,  robust  pipeline  modeling  software (PMS)  using a Real‐Time  approach  based on mathematical models. The system is designed to operate on both gas and liquid pipelines.    1.2  WHY S.E.I.C. PMS  Pipelines  are  the  safest  method  for  transporting  hydrocarbon  fluids  &  gas  compared  to  trucking,  rail  or  marine  transportation, though leaks could occur along the Pipelines causing environmental damage. Therefore it’s important  to monitor and predict possible leaks along the Pipelines.  S.E.I.C. PMS is the best solution to achieve:  A responsible environmental policy  Reduction risks of environmental damage  Leaks can be promptly detected, allowing action to be taken early before leaks grow larger and cause  potentially major catastrophes  Improvement safety of infrastructure and for personnel  Any leaks will be detected quickly thus minimizing risk to operations personnel  Reduction of false Alarms  Thanks to the Real‐Time model, correcting for pressure/temperature/volume (i.e., line pack) relationships  within the pipeline, false leak alarms are minimized    4   
    5.     2.0  APPLICATION  S.E.I.C. srl Pipeline Modelling and Leak Detection System can be applied to these type of pipelines:  • Airport Networks   • Gas Distribution Networks  • Multi‐product Pipelines  • Onshore Pipelines  • Offshore Pipelines  • Sub‐sea Pipelines    2.1  PIPELINE INSTRUMENTATION  S.E.I.C. srl PMS can utilize measurements from the following main pipeline instrumentation:  • Pressure Meters  • Flow Meters  • Temperature Meters  • Density Meters  • Valves  • Flow computers    2.2  PIPELINE OPERATIONAL CONDITIONS  S.E.I.C. srl PMS will run on the following pipeline operational conditions with minimum false alarms:  • Multi‐Phase Flows  • Pigging  • Variable product Densities  • Variable Temperatures  • Reverse Flows  5   
    6.     2.3  REFERENCES    Client  Country  Year Pipeline Product PraOil  Italy 2007‐2008 Leak Detection System for Gaeta ‐ Pomezia  Gasoline/ Pipeline  Jet Fuel/  Light Oil  KTI Technip  Egypt 2006‐2007 Leak Detection System for El‐Arish ‐ Asquelon  Gas Pipeline  Praoil  Italy 2005‐2006 Leak Detection System for Montealpi ‐ Taranto  Oil Pipeline  OJSC KAZTRANSOIL  Kazakhstan  2005 Leak Detection System for Eastern/Western  Oil Branch  FoxPetroli  Italy 2003‐2004 Leak Detection System for Pipeline from  Gasoil/ Adriatic See shore to onshore Tank Farm.  Gasoline/  Supplied mini‐SCADA System.  Oil  FoxBoro SCADA  Italy 2003‐2006 Leak Detection System for Settignano  Water (Florence) water supply network.  ENPPI  Egypt 2003‐2006 Leak Detection System for Port Said ‐ Damietta  Butane/ Pipeline  Propane  ENPPI  Egypt 2003‐2006 Leak Detection System for El Arish ‐ Aqaba  Methane Pipeline  OJSC KAZTRANSOIL  Kazakhstan  2002‐2003 Leak Detection System for Oil ‐ Western Branch  ‐ Eastern Branch  ‐ Aktyubinsk Branch  AGIP  Italy 2002‐2003 Leak Detection System for sealines Angela ‐  Process  Angelina/Angela Cluster  Water  OJSC KAZTRANSOIL   Kazakhstan  2002 I‐GIS (Intelligent‐Geographical Information  Oil System) for Aktau‐Zhetybai/Uzen Pipeline  E.A.K.A.A.  Greece  2001‐2006 Leak Detection System for Fuel Transmission  Jet Fuel Pipeline Hel.PE ‐ “Airport El.Venizelos”  NPC‐ National Power  Philippines  2001 Leak Detection System for Ilijan Gas Pipeline  Methane Corporation  Raffinerie di Roma   Italy 2001 Leak Detection System for Rome Refinery to  Gasoline/ sea and to International Airport Pipelines  Jet Fuel/  Crude Oil  YUKOS‐OIL  Russia  1999‐2000 Leak Detection System for Priobsky‐Yokos  Crude Oil  Pipeline  + Gas  ENICHEM   Italy 1995 Leak Detection System for Ferrara‐Ravenna   Ethylene  Pipeline  in  gaseous  state  6   
    7.     3.0  OVERVIEW  S.E.I.C.  PMS  is  a  modular  software,  running  on  WINDOWS‐based  platforms,  which  can  interface  to  any  SCADA/DCS/RTU system.   S.E.I.C. PMS is fully OPC (OLE for Process Control) compliant.    3.1  PIPELINE MODELLING SOFTWARE (PMS)  S.E.I.C. Pipeline Modelling Software is based on dynamic modelling software about fluid transportation in a pipeline,  called  Real‐Time  Model  (RTM)  and  developed  using  field  proven  equations  on  pipelines  Engineering.  The Leak Manager software (one for each line, for multi‐line pipeline systems) permits to automatically manage all  modules without intervention of the Operator.  3.1.1  DATA ACQUISITION AND VALIDATION MODULE  This Module represents the interface with SCADA/DCS/RTU systems for field data acquisition and processing. It has  the aim of:  1. Data Reception   Acquisition of field data from SCADA/DCS/RTU  2. Data Pre‐processing   Acceptance study of received data   3. Data Recovery  Reconstruction of invalid/out of range data  4. Data Generation  Mathematical reconstruction of missing informations (e.g. density or viscosity values, wall and environmental  temperatures)  3.1.2  REAL TIME MODULE (RTM)  RTM Module goal is to provide the thermo‐fluid dynamic trend along the Pipeline from the field sensors values  acquired by SCADA/DCS/RTU, calculating in real‐time the axial profiles of pressure, volumetric flow, fluid temperature,  viscosity and density.  1. Dynamic RTM  Operating conditions of the Pipeline  2. Static RTM  Pipeline intercepted or no flow condition        7   
    8.   3.1.3  LEAK DETECTION SYSTEM MODULE (LDS)  PMS Module detects and locates possible leaks along the Pipeline, manages warning and alarm Messages.  1. Flow Deviation (FD)  Based on the analysis of the differences between the simulated/calculated flow data upstream and  downstream the node where a pressure measurement is available  2. Standard Volume Dynamic Balance (BVD)  Based on the balance of the inlet fluid volume at standard operating conditions, the outlet fluid volume at  standard operating conditions and the standard volume change of the fluid in the Pipeline due to  temperature and pressure changes, throughout some different time intervals  3. Standard Volume Static Balance (BVS)  Applied to pipeline sections delimited by closed check valves, taking into account also flow deviation due to  pressure and temperature changes  4. Differential Pressure (PD)  Applied to pipeline sections delimited by closed check valves  5. Real‐time Dynamyc Statistical Analysis (RTDSA)  Statistical mass balance to determine the probability of a leak in order to reduce at minimum level the false  alarms   6. Real‐time Static Statistical Analysis (RTSSA)  Applied to pipeline sections delimited by closed valve, the methodology is the same described above  excepting for flow inlet and outlet and equation solved  7. Pressure Surge (PS ) – FOR OIL TRANSPORTING PIPELINES ONLY  Based on detection of pressure surge caused by a rupture, this method checks that pressure values don't  exceed a fixed limited temporal variation  8. Alarm Thresholds Management  The module works on the comparison between leak parameters and threshold values defined for each  parameter. Threshold values are dynamically calculated while PMS is running, following the operating  conditions of the Pipeline and the state of instrumentation in order to reduce false alarm  9. Alarm Management  This Module controls the differences between the calculated thresholds and the relevant leak parameters:  when the leak parameter overcomes the relevant threshold an Aarm signal will be generated, with different  levels                  8   
    9.   3.1.4  MAN MACHINE INTERFACE (MMI)  MMI Module is independent from other calculating modules and it represents the Operator Interface of the System.  1. Main Window  This is the Graphical Interface of PMS, displaying the map with the complete Pipeline pattern and all features  and operations allowed to the Operator.    2. RTM Graphs  RTM graphs show temperature, pressure, flow and other variables values calculated along the selected  pipeline section. RTM graphs are refreshed at regular intervals, depending on SCADA data updating.    9   
    10.   3. BVD Graphs  BVD graphs are a group of different plots (windows) showing the Ud values trend relevant to the selected line  section.    4. BVS Graphs  BVS graphs are similar to BVD graphs, but relevant to static conditions of the Pipeline.    10   
    11.   5. PD Graphs  PD Graphs show upstream and downstream differential pressure and relevant thresholds for the selected  pipe section.    6. FD Graphs  FD Graphs show upstream and downstream flow and relevant thresholds for the selected pipe section            11   
    12.   7. Over/Under Pressure Graphs  Graph reports over and under pressure thresholds and pressure value along the line.    8. Pressure Surge Graphs – FOR OIL TRANSPORTING PIPELINES ONLY  Graph reports trend of pressure peaks for each node. It’s possible to compare two nodes each time.    9. Cavitation Graphs – FOR OIL TRANSPORTING PIPELINES ONLY  This graph reports the section of Pipeline and the level of the fluid inside a part of Pipeline which could  present a cavitation phenomenon (for the section length interested by cavitation).    10. Inventory Graphs  This graph represents the inventory in the pipe connected with the time. Two different thresholds generate  warning in case of exceeding. A trend prediction is possible in case of a no‐flat situation      12   
    13.     3.1.5  LEAK LOCATION  Scope of the Leak Location is to estimate the x‐coordinate of the Pipeline where a leak is detected .  1. FD Module  Dynamic Leak Location by FD Module automatically provides information as soon as the FD Method  calculation detects a leak  2. Location Module  Dynamic Leak Location using Location Module is most complex and more accurate    3.1.6  PIPELINE INVENTORY  Pipeline  Inventory  Module  allows  the  Operator  to  estimate  the  actual  inventory  and  line‐pack  in  certain  boundary  conditions.  This  Module  allows  to  know  how  much  product  is  stored  in  the  Pipeline,  for  example  to  foreseen  the  necessary available capacity to empty the line.   3.1.7  INSTRUMENT CHECK  Instrument  Check  Module  gathers  and  checks  instrumentation  data received from SCADA in order to give information regarding  the  state  and  drift  of  field  instrumentation.  The  aim  of  this  Module is to give suggestion about maintenance schedule and to  inform  the  operator  about  possible  field  instrumentation  malfunctioning.                13   
    14.     3.1.8  CONFIGURATOR  Configuration  Module  provides  an  intuitive  interface  for  the  configuration  of the whole system. This module allows  the  Operator  to  browse  through  configuration  data,  to  select  different  configuration  files,  to  edit  and  save  modified configuration files.                3.1.9  BATCH TRACKING – FOR OIL TRANSPORTING PIPELINES ONLY  Batch  Tracking  Module  provides  information  about  batches  location  along  the  Pipeline,  number  and  length  of  batches  inside  the  Pipeline,  estimated  arrival  time  at  each  characteristic  point  along  the  line  (plants, valve locations, etc.) and speed.  A  graphical  representation  will  allow  the  Operator  to  identify  the  displacement  of  interfaces  of  different  products along the Pipeline.            14   
    15.   3.1.10 PIG/SCRAPER TRACKING  Pig/Scraper  Tracking  Module  provides  information  about  pig/scraper  location  along  the  pipeline,  number  of  pig/scrapers  currently  inside  the  pipeline, estimated time of arrival at the trap, bends, valve location, about  pressure  drop  upstream  and  downstream  the  pig/scraper,  pig/scraper speed.   The  Module  is  automatically  started  any time a pig detector switch, installed  at the pump/delivery stations, detects a  Pig/Scraper launching.                       3.1.11 OPERATOR TRAINING  Operator  Training  Module  is  a  software  package  for  the  Operator  Training  in  plant  management.  This  Module  reads  the  files/database  information  and  simulates  commands  issued  by  the  Operator.   During  the  Training  session  simulated  data  created  by  Trainer  can  be  used  instead  of  real‐time  data,  to  check  the  trainee’s responses to the sent data. The output consists of the files/database with the simulation results.   3.1.12 TUNING  Tuning Module allows the Operator to execute system tuning both in manual and automatic mode; the adjustment of  system parameters is done to establish the closest possible accordance between real process and model process.  It  is  very  important  that  system  tuning  is  carried  out  in  no  leak  conditions  with  instrument  system  working  correctly.  3.1.13 OVER AND UNDER PRESSURE  Over and under Pressure analysis is continuously performed comparing the computed pressure values and measured  values at node points with the higher and lower limits, generating the relevant alarms when a pressure value, exceeds  the settled limits.  3.1.14 PIPELINE EFFICIENCY  Pipeline Efficiency Module is able to define the Efficiency and the Aging of the pipeline on the basis of monitoring and  valuation of head loss that increase in time because of deposits formation on wall pipeline.  15   
    16.   This  analysis  gives  the  Operator  useful  informations  about  the  efficiency  of  the  pipeline  in  order  to  decide  for  appropriate  correction  actions  (configuration,  pipe  cleaning,  increasing  in  pump  inlet  pressure,  etc)  to  improve  the  operating Pipeline system performance.  3.1.15 GAS COMPOSITION AND QUALITY TRACKING  Gas  Composition  and  Quality  Tracking  Module  allows  the  Operator  to  monitor  the  gas  composition  along  each  segment of the whole gas network and is able to give information about  the gas composition taking into account all  the contributions due to the feeds of the branches to the trunk line.  FOR GAS TRANSPORTING PIPELINES ONLY  3.1.16 CAVITATION MODULE  Cavitation Module permits to detect possible cavitation zone along a Pipeline.  Cavitation  phenomenon  may  occur  in  Pipeline  trunks  where  fluid  pressure is  lower  than  its  vapor  pressure:  along  these trunks there are both liquid and vapor. Cavitation phenomenon is strongly influenced by altimetric profile of the  Pipeline: e.g. the increase of altitude can cause of a drop of pressure for a liquid.  FOR OIL TRANSPORTING PIPELINES ONLY  3.1.17 CATHODIC PROTECTION  Cathodic Protection Module is a graphic display communicating with the cathodic protection system and its purpose  is  the visualization of the current drain for each power supply together with cathodic potential in each measurement  point.  3.1.18 RESERVOIR MANAGEMENT AND LEAK DETECTION MONITORING  This  Module  allows  the  Operator  to  manage  and  control  all  the  operations  relevant  to  the  filling  in  and  to  the  emptying out of the tank(s).   The  Reservoir  Management  and  Leak  Detection  Monitoring  Module  is  able  to  give  the  Operator  the  information  relevant to the operating conditions of the tanks system. At the same time the Module will monitor the possible leaks  of the tanks on the basis of the incoming/out coming oil quantities, of temperature and pressure.   FOR OIL TRANSPORTING PIPELINES ONLY  3.1.19 REMOTE ACCESS AND CONTROL MODULE  This module allows S.E.I.C. technical staff easily connect and access in each moment from the headquarters of society  to the PC when the PMS is installed, for the immediate remote control and check of PMS and all its modules.  3.1.20 GAS TRANSPORTATION AND SOTRAGE (PMS‐GMS)  The primary purpose of the PMS‐GMS application is to support the commercial management and control of natural  gas pipeline and storage assets. The commercial activity supported are separated into different major processes, and  the software applications have appropriate interfaces for each of this area.  16   
    17.   FOR GAS TRANSPORTING PIPELINES ONLY  3.1.21 INSTRUMENTATION CONFIGURATOR  Instrument Configurator allows the Operator to disable a sensor from the PMS acquisition  in case of malfunctioning.  The software will automatically adapt the new configuration of the system (trunks/section)  to the new conditions (available sensors).    17   
    18.     3.2  SIMULATION SOFTWARE  S.E.I.C. Simulation Software is a Pipeline Simulator for the design and operational analysis of existing networks which  calculates flow, pressure, temperature, line‐pack, survival time under different operational scenarios.   Initial states can be loaded from the live pipeline or historical data    3.2.1  PREDICTIVE MODULE  Scope of this module is to provide a utility for the  Operator  to  simulate  particular  operating  conditions  before  applying  them  to  the  Pipeline.  All  simulating  operations  can be easily defined on a  specific  graphical  interface.                3.2.2  LOOK AHEAD MODULE  Look Ahead Module provides a prediction of possible future system condition allowing the Operator to act before a  critical condition occurs.  This is an off‐line Module totally independent of the Pipeline Modelling Software.  3.2.3  OPERATIONS PLANNING MODULE  Scope  of  this  Operations  Planning  Module  is  to  define  the  operating  conditions,  regarding  Pipeline  management,  taking  into  account  the  delivery  plan.    Operating  condition  for  pipeline  management  has  to  be  intended  as  pumps  schedule which guarantees the delivery plan.  FOR OIL TRANSPORTING PIPELINES ONLY    18   
    19.   3.2.4  PUMP MODULE  Pump Module has the aim simulate pumps behaviour.  The  overall  system  behaviour  can be  simulated  as  a block  diagram  with  relevant  transfer  function and can be used  both for flow‐rate and pressure control.  FOR OIL TRANSPORTING PIPELINES ONLY  3.2.5  SURVIVAL TIME MODULE  This module allows the Operator to determine the optimal operation of the Pipeline network on the basis of existing  line‐pack, source flow, and the actual takeoff’s in case of loss of major supply to the Pipeline system.   FOR GAS TRANSPORTING PIPELINES ONLY  3.2.6  COMPRESSOR AND OPTIMISATION MODULE  Compressor and Optimisation Module has the aim simulate turbo‐compressors behaviour.  The overall system behavior can be simulated as a block diagram with relevant transfer function and can be used both  for flow‐rate and pressure control.  FOR GAS TRANSPORTING PIPELINES ONLY  3.2.7  GAS TEMPERATURE MONITORING  In sub‐sea lines gas temperature cannot be measured, so it has to be  calculated. The Simulation Software, through  Gas Temperature Monitoring Module, provides to model and calculate gas temperature.  The Simulation can be executed either with actual process parameters or with manually entered data.   FOR GAS TRANSPORTING PIPELINES ONLY  3.2.8  LOAD FORECASTING MODULE  Load forecasting Module is used in the determination of the anticipated gas flows on a Pipeline system and could also  be used to develop a variability profile for historical volumetric throughput of the Pipeline system.   FOR GAS TRANSPORTING PIPELINES ONLY  3.2.9  SYSTEM FLOW MODULE  System Flow Module is utilized to analyze the variability of the system load and allow physical control to increase the  efficiency of system operation, and allow for a more detailed understanding of the available capacity of the system.  FOR GAS TRANSPORTING PIPELINES ONLY    19   
    20.   3.2.10 GAS SCHEDULER  Gas  Scheduler  Module  defines  necessary  upstream  supply conditions, for a single  Pipeline,  to  ensure  a  scheduled  downstream  flow  downstream,  generally  maintaining  the  downstream  pressure inside fixed bounds.  Upstream  pressure  and  flow  are  related  and  bounded  by  Pipeline  turbocompressors  characteristic of operation.    FOR GAS TRANSPORTING  PIPELINES ONLY              20   
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