ピギング
710ミリメートル（28インチ）の石油パイプライン用の洗浄ピグ。青いプラスチック製のディスクがパイプの内側を密閉し、装置を駆動するとともに、沈殿物やスケールの堆積物を除去します。上部の黒い長方形と中央の円形ディスクは磁石で、パイプ内の金属片を吸着して除去します。
超音波漏れ検出ピグ。
150ミリメートル（6インチ）の石油パイプライン用のクリーニングピグ。ワイヤーブラシがシャフトの周囲を巡り、パイプライン内部を洗浄します。
トランスアラスカパイプラインシステムビジターセンターに展示されているスクレーパーピッグ

パイプライン輸送において、ピギングとは、パイプライン検査ゲージまたはガジェット（一般的にピグまたはスクレーパーと呼ばれる装置）を用いて様々なメンテナンス作業を行うことを指します。これは、パイプライン内の製品の流れを止めることなく行われます。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

これらの作業には、パイプラインの清掃や検査などが含まれますが、これらに限定されるものではありません。これは、パイプラインの過大な直径を持つ部分である「ピグランチャー」（または「ランチャーステーション」）にピグを挿入することで行われます。その後、ランチャーステーションが閉じられ、パイプライン内の製品の圧力駆動流を利用してピグがパイプに沿って押し出され、受入トラップである「ピグキャッチャー」（または「受入ステーション」）に到達します。

アプリケーション

石油業界では、大口径パイプラインの洗浄にピギングが用いられています。しかし今日では、プラント運営者が効率向上とコスト削減を模索する中で、多くの連続プロセスプラントおよびバッチプロセスプラントにおいて、小口径ピギングシステムの使用が増加しています。

ピギングは、例えば混合、貯蔵、充填システム間の移送プロセスのほぼあらゆるセクションに使用できます。ピギングシステムは、潤滑油、塗料、化学薬品、トイレタリー、化粧品、食品など、多様な製品を扱う産業で導入されています。

潤滑油や塗料の混合工程では、ピグを用いてパイプを洗浄し、交差汚染を防止したり、パイプ内の物質を製品タンクに排出したり（場合によっては、成分を元のタンクに戻したり）します。通常、ピグは各バッチの最初と最後に行われますが、中間成分として使用されるプレミックスを製造する場合など、バッチの途中で行われることもあります。

石油・ガス産業では、ピグはパイプラインの清掃や浄化にも使用されています。インテリジェントピグ、あるいは「スマートピグ」と呼ばれるピグは、パイプラインの状態を検査し、漏洩を防ぐために使用されます。漏洩は環境への有害性や危険性を伴います。通常、生産を中断することはありませんが、ピグを取り外す際に製品の一部が失われる場合があります。また、複数の製品が混在するパイプラインで異なる製品を分離したり、多相ガス/液体パイプラインから液体のスラグを除去したりするためにも使用されます。

ピギングを行うには、パイプラインを最初からピギング対応として設計する必要があります。パイプラインに、直径の変化、バタフライバルブ、計装、急カーブ、ポンプ、またはポート縮小ボールバルブなどのトポロジー上の差異がある場合、従来のピギング方式ではパイプラインをピギングできません。このような場合は、アイスピギングなどの代替手段が採用される場合があります。フルポート（またはフルボア）ボールバルブは、ボール開口部の内径がパイプの内径と同じであるため、問題はありません。

語源

初期の清掃用「ピッグ」には、有刺鉄線で巻かれたわら俵で作られたもの[ 4 ]もあれば、革で作られたものもあった[ 5 ] 。どちらもパイプ内を移動する際にキーキーという音を立て、豚の鳴き声に聞こえる人もいた[ 6 ]。これがピッグという名前の由来である[ 7 ] [ 8 ] 。

実稼働環境では

製品と時間の節約

ピグシステムにおける多品種パイプラインの大きな利点は、製品使用量の削減が見込めることです。各製品移送の最後に、ピグスフィアを用いて次の製品を分離することができます。あるいは、ピグを用いてライン内容物全体を、受入地点まで前方に、またはソースタンクまで後方に排出することも可能です。大規模なラインフラッシングは必要ありません。

ラインフラッシングが不要なため、ピギングは製品切り替えの迅速化と信頼性の向上というさらなる利点ももたらします。ピギングでは製品間のインターフェースが非常に明確であるため、受入地点での製品サンプリングが迅速になります。従来の方法では、製品が規格に適合しているかどうかを定期的に確認する必要があり、それに比べて大幅に時間がかかります。

ピギングは、プログラマブル ロジック コントローラ(PLC)によって完全に操作することもできます。

環境上の利点

ピギングは、バッチ処理における環境への影響を低減する上で重要な役割を果たします。従来、バッチ処理において、製品がラインから完全に除去されたことを確認する唯一の方法は、水や溶剤などの洗浄剤、あるいは次の製品でラインを洗い流すことでした。その後、洗浄剤は排水処理または溶剤回収にかける必要がありました。製品を使用してラインを洗浄した場合、汚染された製品をグレードダウンするか、廃棄する必要がありました。しかし、最新のピギングシステムによって実現される非常に精密なインターフェースにより、これらの問題はすべて解消されました。

安全上の考慮事項

ピギングシステムは、ピグをランチャーに装填し、ランチャーに圧力をかけることでキッカーラインを通してパイプラインに送り出すように設計されています。場合によっては、各ランの終了時にピグをレシーバーを介してパイプラインから取り外すこともあります。[ 9 ]パイプラインの詰まりによりピグをランチャーまで押し戻す必要がある場合があるため、すべてのシステムはランチャーでピグを受け取ることができるようにする必要があります。多くのシステムは、パイプラインをどちらの方向にもピグで送り込むように設計されています。

ピグはガスまたは液体で押されます。ガスで押される場合は、流量圧力に関わらずピグの速度を一定に保つために、ガス入口にいくつかのシステム[ 10 ]を取り付けることができます。ピグの多くはレンタルされており、ピグは摩耗して交換する必要があり、クリーニングピグ (およびその他のピグ) はワックス、異物、水和物などのパイプラインから汚染物質を押し出すので、これらもパイプラインから除去する必要があるため、ピグを取り外す必要があります。バレルを大気圧に開けることには固有のリスクがあるため、開ける前にバレルの圧力が確実に抜けるように注意する必要があります。バレルが完全に減圧されていない場合、ピグがバレルから放出され、開いたピグのドアの前に立っている操作者が重傷を負う可能性があります。一度、適切なピグレシーバーがないためにパイプラインの端からピグが誤って発射され、150メートル (500フィート) 離れた家の側面を突き抜けたという事件がありました。[ 11 ]製品が酸性の場合、バレルをフレアシステムに排気し、酸性ガスを燃焼させる。作業者は酸性システムで作業する際は自給式呼吸装置を着用する必要がある。

いくつかのピギングシステムでは「キャプティブピグ」が利用されており、パイプラインはピグの状態を確認するために時折開かれるのみである。[ 12 ]それ以外の時間は、ピグは各移送の終了時にパイプラインを上下に往復移動し、プロセス運転中はパイプラインが開かれることはない。このようなシステムは一般的ではない。

ピギング作業

ピッグランチャーと関連プラント

右の図はピグランチャーを表しています。通常の運転では、バルブV2とV4が開き、他のすべてのバルブとドアは閉じて施錠されています。[ 13 ]

豚 を発射する

  • ピグランチャーの排水と通気を確実に行ってください。通気弁と排水弁をロック解除して開き、閉じて再びロックしてください。
  • ドアのロックを解除して開き、豚をランチャーに積み込み、ドアを閉じてロックします。
  • バルブ V1 と V3 のロックを解除して開き、ランチャーを通る流路を作成します。
  • ピグを発射するには、「キッカー」バルブ V2 を部分的に閉じます。
  • 発射アラーム XA は、ピグが発射されたときに通知します。
  • バルブV2を完全に開きます。
  • バルブ V1 と V3 を閉じてロックします。
  • ベントバルブとドレンバルブのロックを解除して開きます。ランチャーの圧力を下げて排水します。
  • 通気バルブと排水バルブを閉じてロックします。
  • すると、ピッグランチャーは次のピッグの発射準備が整います。
ピグ受信機の概略図

ピッグレシーバーを表す右の図を参照してください。

豚 を受け取る

  • バルブ V1 と V3 のロックを解除して開き、ピグ レシーバーを通る流路を作成します。
  • キッカーバルブ V2 を部分的に閉じて、レシーバーを通る流れを誘導します。
  • 受信アラーム XA は、ピグが受信されたことを示します。
  • バルブV2を完全に開きます。
  • バルブ V1 と V3 を閉じてロックします。
  • ロックを解除して通気バルブと排水バルブを開き、レシーバーを空にします。
  • 通気バルブと排水バルブを閉じてロックします。
  • ドアのロックを解除して開き、ピグを受信機から取り外し、ドアを閉じてロックします。
  • 豚の受信機は次の豚を受け取る準備が整います。
ピギングステーション

右に示すピギング設備は、地上設置型（AGI）として知られています。これは英国の天然ガス全国送電システムの一部です。エセックス州イースト・ティルベリーとケント州ショーンの間、テムズ川の下を流れる直径610ミリメートル（24インチ）のパイプライン2本の先端に、2台のピグ・ランチャー／レシーバーが設置されています。パイプラインの1本が、例えば船舶の錨などで損傷した場合、そのラインは遮断され、もう1本のパイプラインがガスをテムズ川の向こう側に流すことができます。[ 14 ]

機械式インターロック

ピギング作業中に作業員が負傷したり、死亡したりする事故が多数報告されています。こうした事故の一般的な原因は以下のとおりです。

  • 容器が加圧されたままの状態で閉鎖ドアを開ける。
  • 閉鎖ドアが完全に閉じていない状態でメインプロセスバルブが開くこと。
  • 容器内に高濃度のH₂Sまたはその他の毒素が残っている状態で閉鎖ドアを開けること。
  • 容器が媒体によって加圧されている間、通気弁は開いたままである。

これらの原因はすべて、プロセスバルブと閉鎖ドアの不適切な操作に直接関連しています。このような事故を回避するための一般的な方法は、バルブインターロックを追加することであり、[ 15 ]これは世界中のすべての石油・ガス事業会社で採用されています。

ピギング中の安全は、安全なバルブ操作手順を詳細に規定した安全手順の厳格な遵守にかかっています。バルブインターロックは、誤った操作を物理的にブロックすることで、誤った操作手順を強制的に実行します。バルブインターロックは、手動および電動バルブと閉鎖ドアの両方に恒久的に取り付けられています。インターロックは、適切なキーが挿入されない限り、バルブまたはドアの操作をブロックします。

バルブインターロックの原理は、鍵の受け渡しです。各ロックには2つの鍵が装備されています。1つはロックされた開位置用、もう1つはロックされた閉位置用です。操作手順中は、一度に1つの鍵のみが空いています。この鍵は、操作手順において次に操作されるバルブのインターロックにのみ適合します。すべての鍵は固有のコードで識別されるため、バルブが不適切なタイミングでロック解除される可能性は排除されます。

今日では、インテリジェントなインターロックソリューションにより、圧力計やH2S計などのフィールドデバイスをバルブインターロックシーケンスに統合することが可能になりました。これにより、オペレータ手順[ 16 ]をDCSおよびSIS安全システムと統合することで、安全性が向上します。

豚の種類

アラスカパイプラインの切断されたパイプの一部に展示されている豚
スイスの天然ガスパイプラインのピッグランチャー/レシーバー。
輸送中の知能の高い豚
インテリジェント豚の導入

豚の計量、分離、洗浄

「ピグ」とは、パイプライン内を流れ、パイプライン自体の 圧力によって推進されるツールです。ピグには主に4つの用途があります。

  1. パイプラインを流れる異なる流体間の物理的な分離
  2. パイプラインの内部洗浄
  3. パイプラインの壁の状態の検査（インライン検査（ILI）ツールとも呼ばれます）
  4. パイプラインに関する幾何学的情報（サイズ、位置など）をキャプチャして記録します。

最も一般的で用途が広いものの 1 つは、オープンセルポリウレタンフォームを弾丸の形に切断または注入して作られるフォーム ピグです。これは、内径の測定、ラインの洗浄、脱水、乾燥など、さまざまな目的でパイプラインを通して打ち込まれます。洗浄用のピグにはいくつかの種類があり、密度は 1 立方メートルあたり 32 ～ 160 キログラム (2 ～ 10 ポンド/立方フィート) のフォームから、特別な用途では 320 kg/m 3 (20 ポンド/立方フィート) まであります。パイプの内側からさび、スケール、またはパラフィン ワックスの堆積物を研磨するために、外側にタングステンスタッドまたは研磨金網が付いているものもあります。その他、ウレタンで全面または十字にコーティングされたタイプや、密閉してピグの打ち込みを補助するために背面のみにウレタン コーティングが施されたむき出しのポリウレタン フォーム ピグもあります。液体除去用、または 1 つのラインで複数の異なる製品をバッチ処理するために使用される、完全に成形されたウレタン ピグもあります。

インライン検査ピグは、パイプラインを検査するために様々な方法を採用しています。サイジングピグは、1枚（または複数枚）のノッチ付き円形金属板をゲージとして使用します。ノッチにより、管内径の制限に遭遇した際に、板の様々な部分が曲がります。パイプラインの様々な側面を検査するための、より複雑なシステムも存在します。

賢い豚

インテリジェントピッグは、センサーを用いてパイプラインを検査し、データを記録して後で分析するために用いられます。これらのピッグは、漏洩磁束（MFL）や超音波などの技術を用いてパイプラインを検査します。また、ノギスを用いてパイプライン内部の形状を測定する場合もあります。

1961年、シェル開発によって最初のインテリジェントピグが稼働しました。この装置は、自己完結型の電子機器がパイプラインを横断しながら壁厚を測定・記録できることを実証しました。この装置は電磁場を用いて壁の健全性を検知しました。1964年には、チューボスコープが最初の商用装置を稼働させました。この装置はMFL技術を用いてパイプラインの底部を検査しました。このシステムは、航空機で使用されているものと同様のブラックボックスを使用して情報を記録しました。これは基本的に、高度にカスタマイズされたアナログテープレコーダーでした。最近まで、テープ記録（デジタルではありましたが）は依然として記録媒体として好まれていました。しかし、ソリッドステートメモリの容量と信頼性が向上するにつれて、ほとんどの記録媒体はテープからソリッドステートへと移行しました。

静電容量センサープローブは、ポリエチレン製ガスパイプラインの欠陥検出に使用されます。これらのプローブは、ポリエチレンパイプを通過する前にピグに取り付けられ、パイプ壁の外側の欠陥を検出します。これは、静電波がパイプ壁を伝搬する三層プレート静電容量センサーを用いて行われます。誘電体材料の変化は、静電容量の変化につながります。[ 17 ]試験は、オハイオ州コロンバス近郊にあるバテル・ウェスト・ジェファーソンのパイプラインシミュレーション施設（PSF）のNETL DOE研究室によって実施されました。[ 18 ]

現代のインテリジェントピッグ、あるいは「スマートピッグ」は、パイプラインを通過する際に様々なデータを収集するための電子機器やセンサーを備えた高度に洗練された機器です。その技術や複雑さは、用途やメーカーによって異なります。

パイプライン内の物質は、強塩基性から強酸性まで様々であり、また極めて高い圧力と温度にさらされる可能性があるため、電子機器は漏洩を防ぐために密閉されています。多くのピグは、パイプライン内の物質に応じて特定の材料を使用しています。電子機器の電源は通常、同じく密閉された搭載バッテリーから供給されます。データの記録方法は様々で、アナログテープ、デジタルテープ、あるいは最新の機器ではソリッドステートメモリなどが用いられます。

使用される技術は、必要なサービスとピグの設計によって異なります。各ピギングサービスプロバイダーは、サービス提供のために独自の技術を保有している場合があります。鋼鉄パイプラインの表面の孔食や腐食、ひび割れや溶接欠陥は、多くの場合、磁束漏洩（MFL）ピグを用いて検出されます。他の「スマート」ピグは、電磁音響トランスデューサーを用いてパイプの欠陥を検出します。[ 19 ]キャリパーピグは、パイプラインの真円度を測定し、破砕やその他の変形箇所を特定できます。一部のスマートピグは、MFLとキャリパーの機能を1つのツールで提供するなど、複数の技術を組み合わせています。音響共鳴技術を用いたピグの試験が報告されています。[ 20 ]

ピギング走行中、ピグは地下または水中の距離やパイプの材質などの理由で外界と直接通信することができません。例えば、鋼鉄製のパイプラインはパイプの外部との無線通信を事実上遮断します。そのため、ピグは走行中に自身の動きを記録するために内部的な手段を使用する必要があります。これは、オドメーター、ジャイロスコープを利用した傾斜センサーなどの技術によって行うことができます。[ 21 ]ピグはこの位置データを記録し、曲がり角を含めた移動距離を後で解釈することで、正確な経路を特定することができます。

位置情報の検証

位置確認は、多くの場合、音響、磁気、無線伝送などの手段で豚の移動を記録する地上機器によって行われます。センサーは豚の移動を検知した時刻（到着時刻）を記録し、それを内部記録と比較することで検証または調整を行います。外部センサーには、位置特定を支援する全地球測位システム（GPS）機能が搭載されている場合もあります[ 22 ] 。いくつかの豚移動指示器は、衛星アップリンクを介して豚の移動、時刻、位置を送信します[ 23 ]。金属パイプが衛星信号を遮るため、豚自体はGPSを使用できません。

金属製のインラインピグやスクレーパー内に低周波発信器[ 24 ]を正しく設置することが重要です。発信器のコイルがピグの鋼製本体内に完全に収まっている場合、発信器の磁場は極めて弱くなり、表面電磁探知機では検出できなくなります。発信器本体の少なくとも半分がインラインピグの金属本体によって遮蔽されていないことを確認する必要があります。

ピギングランが完了すると、外部センサーからの位置データとピグからのパイプライン評価データ（腐食、亀裂など）が統合され、場所固有の欠陥マップと特性評価が提供されます。つまり、統合されたデータにより、オペレーターは各パイプの欠陥の位置、種類、サイズを把握できます。この情報は欠陥の重大度を判断するために使用され、修理作業員はパイプラインを過度に掘削することなく、迅速に欠陥を特定して修理することができます。特定の欠陥の変化率を数年にわたって評価することで、漏洩や環境への損害が発生する前に、パイプラインを修理するためのプロアクティブな計画を立てることができます。

検査結果は通常、同じパイプラインでの後のピギング実行の結果と比較するために アーカイブされます (おそらくPipeline Open Data Standard形式)。

『リビング・デイライツ』（1987年）で使われた豚

豚は、ジェームズ・ボンドの映画 3 作品でストーリー展開の装置として使用されています。『ダイヤモンドは永遠に』では、ボンドは豚を無力化してパイプラインから逃がします。『リビング・デイライツ』では、豚が改造されて鉄のカーテンを通り抜けて人を密かに輸送します。『ワールド・イズ・ノット・イナフ』では、豚がパイプラインで核兵器を運び、爆発させるために使われます。

トニー・ヒラーマンの著書『The Sinister Pig』でも豚がプロット装置として使われており、メキシコからアメリカへ向かう廃パイプラインが豚とともに違法薬物の輸送に使われていた。

アニメ番組『アーチャー』シーズン 2 のエピソード「パイプライン フィーバー」では、ピッグ ランチャーが登場しました。このエピソードでは、スターリング アーチャーとラナ ケインが沼地に入り、過激な環境保護活動家ジョシュア グレイからピッグ ランチャーを守る任務を負っています。

参照

参考文献

  1. ^ 「How It Works: Pipeline Pigging」 . Products.slb.com . Schlumberger . 2020年4月10日閲覧。
  2. ^ 「パイプライン検査ゲージ（PIG）」engineeredpower.com。2020年4月10日閲覧。
  3. ^ Abdel-Hafez, Mamoun; Chowdhury, Sheruzzaman (2015). 「慣性計測ユニット、オドメーター、および一連の基準ステーションを用いたパイプライン検査ゲージの位置推定」 . ASCE-ASME Journal of Risk and Uncertainty in Engineering Systems, Part B: Mechanical Engineering . 2 (2) 021001. doi : 10.1115/1.4030945 .
  4. ^ "「『ピッグ』がパイプラインのメンテナンスで重要な役割を果たす」。Creamer Media Engineering News 。 2017年11月21日閲覧。
  5. ^ 「パイプラインピギングの仕組みは？」 Rigzone.com 2017年11月21日閲覧。
  6. ^ 「パイプラインには賢い豚がいる」 NPR.org 2017年11月21日閲覧。
  7. ^ 「パイプラインピギングの仕組みは？」 Riggzone.com 。 2010年10月19日閲覧。
  8. ^ 「パイプライン100周年」 Pipelines International 2020年8月6日。 2020年10月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年10月8日閲覧。
  9. ^その他の製作済み支柱配管技術および製品（2012年5月取得）
  10. ^ 「SERVINOX ピグ速度調整ユニット」 servinox.com . 2011年1月12日閲覧。
  11. ^シップ、ブレット。「パイプラインの『豚』がグランドプレーリーの住宅を突き破る」 WFAA。 2012年8月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  12. ^ "IST Molchtechnik GmbH" . Piggingsystems.com. 2010年4月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年4月14日閲覧。
  13. ^ピグランチャーのAmoco P&IDおよび操作マニュアル1988より引用
  14. ^ 「NTS Maps - Google My Maps」 . Google.com . 2025年7月8日閲覧。
  15. ^ 「プロセスインターロック」 . Netherlocks . 2020年10月8日閲覧。
  16. ^ 「機械式バルブ連動ソリューションへの電子部品の統合」Netherlocks . 2013年11月25日. 2020年10月8日閲覧。
  17. ^ 「ProQuest Document View - ポリエチレンパイプの欠陥検出のための静電容量センサー技術」 。 2011年7月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年10月1日閲覧。
  18. ^ 「石油と天然ガスの研究」（PDF） . netl.doe.gov . 2018年10月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年10月8日閲覧。
  19. ^ステファン・セインソン、パイプラインの検査。原理と方法。エド。ラヴォアジエ。 2007.ISBN​ 978-2743009724332ページ
  20. ^ 「新技術がガスパイプラインの点検に革命を起こす」 Gassco.no 2016年8月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年10月8日閲覧。
  21. ^ 「PIG Signaller」 2012年2月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年2月14日閲覧。
  22. ^ 「Enduro Pipeline Services | 優れた成果を実現するためのエンジニアリング」 Enduropls.com 2020年10月8日閲覧。
  23. ^ 「Pig Passage Indicator」（PDF） .オリジナル（PDF）から2014年2月11日アーカイブ。 2012年1月29日閲覧。
  24. ^ 「スタックしたインラインピッグを見つける | APRODITの記事」。
ウィキメディア・コモンズには、 Piggingに関連するメディアがあります。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pigging&oldid=1333600548」より取得