ترجمه و تألیف: مهندس فرشید مؤمنی فراهانی

کارشناس شرکت ملی نفت ایران

” پیگ” را می‌توان به پیستون آزادی تشبیه کرد که به واسطه اختلاف فشار و جریان خود سیال (فرآورده) به داخل لوله رانده می شود تا وظایف مشخصی را انجام دهد. پیگ‌ها بسته به ابعاد و شرایط هندسی خطوط لوله در شکل‌ها و ابعاد مختلف تولید و عرضه می‌شوند و می توان آ‌ن‌ها را به دو دسته کلی معمولی غیر هوشمند و هوشمند تقسیم بندی کرد. به طور کلی می توان گفت که وظیفه پیگ‌های معمولی پاکسازی و تمیزکاری سطوح داخلی لوله ها یا جدایش فرآورده های مختلف و وظیفه پیگ‌های هوشمند بازرسی فنی درون لوله ها است.

چرا پیگرانی می‌کنیم؟

در هر یک از مراحل عملیات ساختمانی و راه اندازی خطوط لوله و بهره برداری مهندسین و تکنیسین‌ها به یکی از دلایل زیر اقدام به پیگرانی در خطوط لوله می‌کنند. شایان ذکر است موارد زیر فقط وظایف پیگهای معمولی را شامل می‌شوند :

۱- تخلیه تمام آثار باقی‌مانده در خط لوله در دوره عملیات ساختمانی

۲- تخلیه آب آزمایش فشار (تست هیدرواستاتیک)؛

3- خشک کردن خطوط جدید الاحداث

۴- اندازه گیری قطر در خطوط لوله جديد الاحداث

۵- به حداقل رساندن تداخل در خطوط لوله حاوی چند فرآورده نفتی؛

۶- جلوگیری از تشکیل رسوب، ازدیاد موم و جمع آوری آنها؛

7- تخلیه مایعات از خطوط انتقال گاز طبیعی؛

8- تمیز کردن جداره داخلی لوله به منظور اعمال پوشش داخلی؛

۹- تمیز کردن خطوط لوله قبل از راندن پیگ‌های بازرسی (هوشمند)؛

کاربرد پیگ به هنگام راه اندازی خطوط لوله

در دوره عملیات اجرایی و نصب خط لوله احتمال ورود یا باقی ماندن همه گونه قطعات به صورت عمدی یا سهوی در داخل خط لوله وجود دارد. این قطعات می توانند اقلام کوچکی از قبیل سنگ الکترود ابزار ،دستی کلاه ایمنی و حتی حیواناتی چون سگ و گوسفند باشند. پس از اینکه عملیات ساختمانی و نصب خطوط لوله پایان پذیرفت پیمانکار موظف خواهد بود به منظور اطمینان از نبودن هر گونه شیء خارجی  در لوله اقدام به پیگرانی در آن نموده و  سپس باید لوله را تحت تست فشار هیدرواستاتیک قرار دهد.

پس از تست هیدرواستاتیک (با آب) لوله باید کاملاً از آب تخلیه شده و خشک گردد. لذا در این مرحله استفاده از پیگ‌های خشک کننده الزامی است چرا که اگر پس از آن گاز تصفیه نشده شاملH₂S  یا CO₂ از خط عبور داده شود، این مواد در ترکیب با آب باقیمانده در لوله تشکیل مواد خورندهٔ اسیدی داده و به لوله آسیب می زنند.

تمیزکاری داخلی خطوط لوله

یکی از مهم ترین و اصلی ترین کاربردهای پیگ؛ تمیز کاری و پاکسازی خطوط لوله است. علت نامگذاری پیگ به معنای “خوک”  در زبان انگلیسی برای این وسیله نیز برای انجام همین وظیفه و شکل ظاهری آن پس از خروج از لوله است. چرا که همواره از خوک به عنوان حیوانی کثیف یاد می شود.

پیگ‌های تمیز کننده به وسیله برس‌های تحت فشار فنر تمام جرم‌ها و رسوب‌های موجود در لوله را تراشیده و آن‌ها را توسط دیسک‌ها و

فنجان‌ها تا پایان مسیر جارو کرده و همراه خود می‌برند (شکل ۱)

شکل 1: پیگ‌ها ضمن حرکت در خطوط لوله رسوبات، موم‌ها و قطعات باقی‌مانده در خط را جارو کرده و با خود خارج می‌کنند.

پیگ تمیز کننده همچنین قادر به خارج نمودن اجسام و قطعات باقی‌مانده در لوله و نیز پارافین یا موم از خطوط لوله نفت است.

پیگرانی جهت خارج کردن موم یا پارافین از خطوط لوله نفت

یکی از عمده ترین مسائلی که صاحبان صنایع خطوط لوله نفت با آن روبرو می باشند، تجمع مواد پارافینی در سیستم خطوط لوله است. هنگامی که نفت با حرارتی معادل 200 درجه فارنهایت ( 93.3 درجه سانتی گراد ) از چاه خارج می شود، پارافین موجود در آن حالت معلق دارد ولی پس از پیمودن مسافتی چند به تدریج سرد شده و در نتیجه موجبات ته نشین شدن و تجمع مواد پارافینی در لوله فراهم می شود که حتی گاهی حالت کاملاً جامد به خود گرفته و به دیواره درونی لوله می چسبند.

حال اگر بازرسی‌ها به موقع صورت نگیرد و دقت لازم مبذول نگردد، مسائلی چون اتلاف انرژی و کاهش جریان و بازده را به دنبال خواهد داشت که در نتیجه باعث افزایش هزینه انتقال و تعمیرات خواهد شد.

به منظور کنترل و جلوگیری از تجمع مواد پارافینی در خطوط لوله سه راه پیشنهاد می شود که عبارتند از :

۱ – وارد کردن نفت با دمای بالا به درون لوله به منظور روانسازی مواد پارافینی

2- به کار بردن ممانعت کننده های شیمیایی پارافین زدا

3- استفاده از پیگ و پیگرانی به منظور تخلیه مواد سنگین از داخل لوله که در مقام مقایسه نسبت به دو  روش فوق بهترین راه حل است.

گاهی این سئوال مطرح می شود “که به منظور رفع گرفتگی چند بار متوالی باید پیگرانی کنیم؟ ” مسلماً به چنین سئوالی نمی توان یک پاسخ قطعی داد چرا که طبیعت نفت در هر منطقه یا کشوری فرق دارد. در برخی مناطق سنگین است و در برخی مناطق سبک؛ مطمئناً هر چه نفت سنگین تر باشد تجمع مواد پارافینی در خطور لوله بیشتر خواهد شد. در برخی مناطق که نفت سنگین است به یک یا حتی چند بار پیگرانی در روز نیاز است. این در حالی است که در برخی مناطق و کشورها که نفت خام سبک است فقط یک بار پیگرانی در ماه کافی خواهد بود.

پیگرانی جهت جدایش فرآورده ها

از آنجا که طراحی، ساخت و اجرای خطوط لوله بسیار پر هزینه و مستلزم سرمایه گذاری‌های کلان است، بنابراین باید مطمئن شد که از چنین سرمایه ای بهره اقتصادی بهینه گرفته شود. برای مثال چنانچه میزان تقاضا به حدی نباشد که بتوان ۲۴ ساعته از خطوط لوله بهره گرفت نیاز خواهد بود که از یک خط لوله برای انتقال چندین فرآورده مختلف استفاده شود. حتی در برخی مناطق دنیا مشاهده شده که از یک خط لوله بیش از چهارده نوع فرآورده نفتی مختلف در چنین مواردی بین هر دو فرآورده مختلف از پیگ‌های جدا کننده که عموماً به شکل گوی لاستیکی هستند استفاده می‌شود تا فرآورده ها با یکدیگر مخلوط نشده، تغییر کیفی ندهند. برای مثال اگر قرار است بنزین و گازوئیل پشت سر هم از یک خط لوله فرستاده شوند باید در نظر داشت که هر گونه اختلاط کیفیت این دو فرآورده نفتی را به شدت پایین می آورد.

پیگ‌های اندازه گیری قطر

این پیگ‌ها از ابتدایی ترین پیگ‌هایی می‌باشند که می‌توان از آن‌ها جهت بازرسی ساده فنی استفاده نمود. هدف اصلی استفاده از این پیگ‌ها حصول اطمینان از وجود نداشتن مانع در کلیه قسمت‌های داخلی لوله است. این پیگ‌ها را معمولاً قبل از راه اندازی و به عنوان بخشی از تعهدات پیمان برای مورد قبول قرار گرفتن خط توسط مهندسان ناظر استفاده می‌کنند.

این پیگ‌ها دارای ساختمان ساده ای هستند که شامل یک بدنه با دو فنجان لاستیکی و یک صفحه خیلی نازک فلزی (معمولاً آلومینیومی ) در قسمت جلویی است. قطر این صفحه معمولاً ۹۵ تا ۹۷٫۵ درصد قطر داخلی اسمی لوله است. اگر پیگ بتواند با موفقیت و بدون تحمل خسارت از خطر عبور کند، می توان نتیجه گرفت که در خط هیچگونه مانعی وجود ندارد.

به همین ترتیب در صورتی که صفحه فلزی صدمه ببیند مؤید این امر است که در خط لوله اشکالاتی وجود دارد. البته این روش نمی تواند اطلاعاتی در خصوص محل دقیق اشکال به ما بدهد و فقط ما را از وجود احتمالی آن مطلع می کند.

پیگ‌های هوشمند

پیگ هوشمند وسیله ای است که می تواند از مسائل درونی و غیر قابل رؤیت خطوط لوله اطلاعاتی را کسب و در اختیار بهره بردار قرار دهد و قبل از وقع هر گونه حادثه ای بهره بردار را از احتمال آن باخبر کند. بنابراین می توان پیگ هوشمند را وسیله ای کارآمد جهت بازرسی فنی داخل خطوط لوله محسوب نمود.

معمول ترین اشکالات در خطوط لوله

از معمول ترین مشکلات فنی که ممکن است در خطوط لوله به وجود آیند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

1-خوردگی (Corrosion)

۲ – رسوب و انباشته شدن مواد ( Product deposits and growths )

3- پوسته پوسته شدن جداره لوله ( Lamination )

۴- ترک خستگی (Fatigue cracking)

۵- بیضی گون شدن سطح مقطع لوله (Ovality).

۶- چین خوردگی (wrinkling)

برآمدگی و تورفتگی مقطعی سطح لوله ( Denting )

نحوه جمع آوری اطلاعات توسط پیگ هوشمند

اغلب پیگ‌های هوشمند با استفاده از تکنیک توزیع (نشت) شارژ مغناطیسی (MFL) قادر به گزارش وضعیت داخلی خطوط لوله به ویژه از نظر تغییرات قطر و ضخامت جداره یا خوردگی می باشند.

در این تکنیک آهنرباهایی بر روی پیگ سوار می شود که به طور خودکار و در اثر حرکت پیگ در خطوط لوله ایجاد یک شار مغناطیسی بر روی جداره لوله می نماید. حال در هر نقطه که به واسطه خوردگی یا به هر دلیل دیگری تغییری در ضخامت جداره لوله پدید آمده باشد شار مغناطیسی ایجاد شده دچار تغییر می شود.

یک احساسگر که روی پیگ نصب شده این تغییرات را دریافت نموده و به واحد ذخیره و پردازش اطلاعات پیگ ارسال می دارد. ( شکل 2)

شکل 2: اطلاعات خام به دست آمده ناشی از تغییرات شار توزیع شده بر سطح لوله سپس توسط پردازشگر و نرم افزارهای مخصوص به شکل پیام های با ارزش برای بازرسان فنی درمی‌آید.

مهندسان بهره بردار و بازرسان فنی پس از خارج نمودن پیگ از خط لوله و برقراری ارتباط بین کامپیوترهای شخصی و واحد پردازش و ذخیره اطلاعات پیگ و از طریق نرم افزارهای مخصوص، این اطلاعات خام ( سیگنال‌ها و پیام‌های الکتریکی و مغناطیسی )  را به فرم قابل درک و پیام‌های با ارزش مکانیکی در می آورند.

گزارشاتی که پیگ هوشمند ارائه می دهد

از جمله مواردی که یک پیگ هوشمند قادر به کشف و گزارش آن‌هاست می توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱- اندازه گیری قطر داخلی و تعیین میزان انحراف مقطع لوله از حالت دایره کامل

۲- عکس برداری از نقاط ضعف جوش و …. ( در صورت تجهیز به دوربین‌های بازرسی مخصوص )

3- اندازه گیری مقادیر خوردگی و زنگ زدگی و تعیین مکان آن؛

۴- تشخیص و تعیین مکان هر گونه ترک موئين

5- تشخیص و تعیین مکان هر گونه نشت

6- آشکارسازی مقادیر موم تشکیل شده در خطوط لوله نفت

7- بررسی و گزارش ضخامت و نحوه اجراء پوشش‌ها و آسترهای محافظ داخلی لوله ها به‌ویژه پوشش‌های وزنی بتنی لوله های مدفون در بستر دریا

پیک یاب

ردیاب یا پیگ یاب عبارت است از دستگاهی که از سیستم ارسال و دریافت برخوردار بوده و قادر است حرکت پیگ را در سراسر مسیر و در طول زمان پیگرانی ردیابی و دنبال کند.

ردیابی پیگ در خطوط لوله خشکی با دریا متفاوت است. ردیابی در خشکی به راحتی بر روی خط لوله توسط پرسنل انجام می شود در حالی که در دریا به نوعی قایق مخصوص مجهز به دستگاه‌های الکترونیکی و غواص نیاز است که هزینه بسیار دارد.

دستگاه فرستنده امواج الکترونیکی

به منظور ردیابی دقیق پیگ در لوله گاهی آن را به سیستمی مجهز می سازند که قادر به ارسال علائم با فرکانس پایین از طریق لوله و پوشش آن به خارج است.

دستگاه دریافت کننده علائم الکترونیکی

این سیستم مکمل دستگاه فرستنده جهت ردیابی الکترونیکی است ( شکل 3 ) که عمل دریافت علائم الکترونیکی ارسالی از دستگاه فرستنده را به عهده دارد. سیستم فوق متشکل از آنتن دستگاه گیرنده و باطری است که به منظور تأمین قدرت مورد نیاز در محفظه ای غیر قابل نفوذ و از جنس آلومینیوم جای گرفته است. این سیستم قادر است محل دقیق رد پیگ یا نقطه توقف آن را از طریق دریافت علائم ارسالی به اپراتور خط لوله اعلام نماید.

شکل 3: ردیابی الکترونیکی پیگ

روش ارسال پیگ

در شکل 4  تاسیسات یک ایستگاه ارسال پیگ نشان داده شده است. برای ارسال پیگ باید به ترتیب زیر عمل کنیم :

در ابتدا دو شیر A و B بسته هستند.

در پوش تله بخش قطور در پوش دار را باز کرده پیگ را داخل آن قرار می دهیم سپس در پوش را بسته شیر B را باز می‌کنیم تا فشار در تله بالا برود، بعد شیر A را کاملا باز می‌کنیم و پیگ حرکت خود را در طول خطوط لوله آغاز می کند.

با نیم باز گذاشتن شیر C قسمت اعظم سیال از طریق شیر B عبور کرده و محرک رانش پیگ می‌شود.

پس از عبور پیگ شیرهای A و B را بسته و شیر C را کاملاً باز می‌کنیم.

شکل 4: ایستگاه ارسال پیگ

روش دریافت پیگ

در شکل 5  تأسیسات یک ایستگاه دریافت پیگ نشان داده شده است. برای دریافت پیگ باید به ترتیب زیر عمل کنیم. در ابتداء شیرهای A و B و C باز هستند و پیگ به تله هدایت می‌شود سپس شیرهای A و C را بسته و شیرهای E و D را باز می‌کنیم تا فشار درون تله بیافتد و به هنگام باز کردن درب آن حادثه ای برای بهره برداران رخ ندهد. سپس بهره بردار در پوش تله را باز کرده و پیگ را خارج می کند.

شکل 5: ایستگاه دریافت پیگ

به نقل از مجله صنعت تاسیسات، شماره ششم