Muchos ductos además de tener su trazado en áreas remotas y de difícil acceso se encuentran sometidos a condiciones ambientales adversas. Muchas veces son zonas de alto riesgo donde un derrame tendría altas consecuencias ambientales, económicas y sociales. En los últimos diez años el monitoreo por fibra óptica se ha desarrollado de manera significativa. La fibra óptica es una estructura lineal que se puede instalar junta a un ducto siguiendo el mismo recorrido. La fibra no solamente se utiliza como medio de comunicación sino también como sensor que permite mediciones distribuidas de temperatura, vibración y esfuerzo. Esta tecnología se implementó en un sistema de monitoreo de integridad de ductos. Este artículo presenta aplicaciones de la tecnología por fibra óptica al monitoreo geotécnico y muestra como ella ha sido utilizada en varios casos desde 2006.

1. Una década de monitoreo geotécnico
de ductos utilizando el monitoreo
distribuido por fibra óptica
Fabien Ravet, PhD

2. 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

3. Cual es el terreno común entre los Andes,
el Ártico y el Oriente de Rusia?
3

4. 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
4

5. • 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
5

6. 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
6

7. Scattering
medium
7
Física de la medición
Laser, lo
Se utiliza la dispersión para
realizar mediciones en la fibra
Rayleigh
Detección y análisis de la
intensidad de la luz dispersada
Raman
La intensidad de la luz
dispersada depende de la
temperatura
Brillouin
La frecuencia de la luz
dispersada depende da la
temperatura y de la tensión
mecánica

8. 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
8
Medición y ubicación
Análisis en el dominio
temporal

9. 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
Altitude[m]
Temperature[°C]
Distance [km]
LDS from MLV01 to MLV02 - 15.06.2010
Temperature [°C]
Ground Elevation
9

10. Gasoducto Andino: el caso de Perú LNG
Perú LNG
10

11. 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
11

12. Evento detectado: erosión y
infiltración
12

13. Evento detectado: caida de piedras y
deformación permanente en el terreno
13

14. Evento detectado: deslizamiento
traslacional
14

15. Evento detectado: deslizamiento
rotacional
15

17. 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
17
Legend
Pipeline(s)
Power Cables
Fiber Optic Communications &
Temperature Monitoring Cable
Thermal Influence following start up to
Thermal Influence to + x months
Thermal Influence to + y months
Seabed and Trench Boundaries

18. Identificación de eventos
Example 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)
Temperature(degreesF)
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)
18

19. 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
19
Monitoreo geotecnico y de
deformación de ductos

20. Monitoreo de deformación de ductos
20

21. Detección de deslizamiento
21

22. • 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
22

23. ¿Consultas?
Gracias por su atención
Gracias por su atención