СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 2003 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к области исследования с использованием магнитных, в частности электромагнитных, средств и может быть использовано для определения местонахождения неметаллических трубопроводов, а именно полимерных, бетонных, асбоцементных и т. д., предназначенных для транспортировки жидких сред, а именно нефти и нефтепродуктов, воды, водных растворов и суспензий и т. д.

Известен способ обнаружения подземных трубопроводов (SU, а.с. 1462217, G 01 V 3/08, 1989), включающий воздействие на трубопровод электрическим полем и регистрацию информационного сигнала с использованием перемещаемого над трубопроводом зонда, причем в качестве информационного сигнала используют электрическую емкость конденсатора, образованного трубопроводом и зондом.

Недостатком указанного способа следует признать его непригодность для определения неметаллических трубопроводов.

Известен также способ обнаружения металлических трубопроводов (SU, а.с. 338875, G 01 V 3/00, 1972), включающий создание электромагнитного поля дипольным источником излучения и измерение его в двух точках земной поверхности двумя прямоугольными рамками с определением местонахождения трубопровода расчетным путем.

Недостатком известного способа следует признать его непригодность для обнаружения неметаллических трубопроводов.

Известно применение ЭДС магнитного шума (RU, патент 2111481, G 01 N 27/72, 1998) для определения местонахождения стальных трубопроводов.

Недостатком известного способа следует признать непригодность его для определения неметаллических трубопроводов.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке способа, позволяющего осуществить пропускание через слабо проводящую жидкость электрического тока, величина которого позволяет зафиксировать его наличие магнетометром.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении возможности определения трассы и глубины залегания неметаллического трубопровода.

Для достижения указанного технического результата один из выводов высоковольтного низкочастотного генератора, выполненного с возможностью генерирования напряжения в диапазоне от 40 до 1200 В с частотой от 4 до 8 Гц, подключают к столбу слабо проводящей жидкости, находящейся в определяемом трубопроводе, при этом второй конец заземляют, изменяют величину напряжения на выходе генератора до устойчивого появления магнитного поля вокруг трубопровода, помещают магнитометр над поверхностью земли, перемещая магнитометр над поверхностью земли, определяют по меньшей мере одну точку на поверхности Земли, где величина значения магнитного поля максимальна. Указанные точки расположены над неметаллическим трубопроводом. В случае выделения двух и более подобных точек определяют направление прохождения трубопровода, а глубину залегания трубопровода определяют, проводя на поверхности земли одно измерение магнитного поля B₁, генерированного электрическим током, проходящим через столб слабо проводящей жидкости в трубопроводе, а на высоте h над поверхностью земли второе измерение магнитного поля В₂ с последующим расчетом глубины залегания d с использованием формулы
D=h/(B₁/B₂-1).

При реализации способа определения трассы и глубины залегания неметаллического трубопровода напряжение от высоковольтного генератора переменного напряжения через электрод, подключенный к выводу указанного генератора, подводят к столбу слабо проводящей жидкости, находящейся внутри неметаллического трубопровода. Жидкость может заполнять объем неметаллического трубопровода и не полностью. Второй электрод, подключенный ко второму выводу указанного генератора, заземляют. При этом по столбу жидкости протекает электрический ток, создающий магнитное поле вокруг трубопровода, фиксируемое магнитометром на поверхности земли. Максимальная величина магнитного поля соответствует точке над продольной осью симметрии искомого неметаллического трубопровода. В случае проведения нескольких измерений на разной высоте над одной и той же точкой земли определяют глубину залегания трубопровода.

Длина трубопровода, на которой можно определить направление и глубину залегания трубопровода, определив по меньшей мере две точки земной поверхности с максимальной величиной сигнала, зависит от амплитуды переменного напряжения на выходе генератора, удельного сопротивления слабо проводящей жидкой среды в трубопроводе, диаметра и толщины стенок трубопровода, диэлектрической проницаемости материала стенок трубопровода и частоты переменного сигнала. Подбирая (опытным путем или на основании расчета) величину напряжения на выходе генератора, проводят определение местонахождения и глубины залегания трубопровода.

На чертеже приведена схема реализации предложенного способа. На чертеже приняты следующие обозначения: слой 1 земли, трубопровод 2 с жидкой средой 3, генератор 4 с электродами 5, магнитометр 6.

Предложенный способ был проверен на трубопроводе, выполненном из асбоцементных труб, с известной трассой и глубиной залегания. Трубопровод был заполнен водной суспензией бытовых отходов. Удельное сопротивление водной суспензии составило 2,0 Ом•м. Частота генератора составила 4 Гц при максимальном значении напряжения 1200 В. Для обнаружения магнитного поля был использован магнитометр РСМ с чувствительностью 0,2 нТл. На поверхности земли был задан маршрут перемещения магнитометра перпендикулярно трассе подземного трубопровода. Начальная точка измерения была выбрана в 120 м от оси трубопровода. Замеры проводили с произвольным шагом, ориентируясь на величину измеренного магнитного поля. Над осью трассы трубопровода значение измеренного сигнала было максимально. Для определения глубины залегания трубопровода были проведены измерения магнитного поля на поверхности земли. Магнитометр РСМ выполнен с возможностью дифференцированным методом с прямой индикацией. По показаниям магнитометра была определена глубина залегания трубопровода 1,5 м, что совпало с истинной глубиной залегания с точностью 6%.

При проведении определения полиэтиленового трубопровода, предназначенного для слива сточных вод в канализационный коллектор первый электрод был помещен в поток сливаемых сточных вод, а второй - заземлен. Удельное сопротивление водной суспензии составило 1,7 Ом•м. Частота генератора составила 8 Гц при максимальном значении напряжения 1100 В. Для обнаружения магнитного поля был использован магнитометр РСМ с чувствительностью 0,2 нТл. На поверхности земли были заданы трассы перемещения магнитометра, проведенные параллельно друг другу на расстоянии 30 м. Замеры проводили с произвольным шагом, ориентируясь на величину измеренного магнитного поля. На схеме местности отмечали точки земной поверхности, соответствующие максимальной величине сигнала магнитометра. После получения четырех подобных точек выбрали маршрут, проходящий через три из них и проходящий вблизи четвертой точки. На маршруте определили точку земной поверхности, соответствующей максимальной величине сигнала. Через эту точку провели две дополнительных трассы под углами 45^o к предыдущей трассе. Полученные при прохождении дополнительных трасс максимальные значения совпали с учетом ошибки измерения 6% с ранее определенной точкой с максимальным значением сигнала магнитного поля. Глубину залегания определяли аналогично предыдущему примеру. При проверке было установлено, что при диаметре трубопровода 0,15 м и глубине залегания 1,8 м отклонение от точки оси трубопровода составило 0,12 м, а определенная глубина составила 1,72 м, что с учетом ошибки измерения совпало с истинной глубиной залегания трубопровода 1,65 м. Время определения местонахождения и глубины трубопровода составило 0,5 ч.

Кроме магнитометра РСМ при измерениях может быть использован любой другой магнитометр, способный работать в полевых условиях.

Таким образом, использование предложенного способа позволяет определить местонахождение и глубину залегания неметаллических трубопроводов.

Изобретение относится к области исследований с использованием магнитных, в частности электромагнитных, средств и может быть использовано для определения местонахождения неметаллических трубопроводов, а именно полимерных, бетонных, асбоцементных и т.д., предназначенных для транспортировки жидких сред, а именно нефти и нефтепродуктов, воды, водных растворов и суспензий и т. д. Сущность: один из выводов генератора переменного напряжения подключают к столбу слабо проводящей жидкости, находящейся в трубопроводе, а второй заземляют. Изменяют напряжение генератора до устойчивого появления магнитного поля вокруг трубопровода. Перемещают над поверхностью земли магнитометр. Определяют по меньшей мере одну точку на поверхности Земли, где величина магнитного поля максимальна. При выделении двух таких точек определяют направление прохождения трубопровода. Технический результат: обеспечение возможности определения трассы и глубины зажигания неметаллического трубопровода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обнаружения неметаллических трубопроводов, включающий измерение магнитного поля над трубопроводом, отличающийся тем, что один из выводов высоковольтного низкочастотного генератора переменного напряжения, выполненного с возможностью генерирования напряжения в диапазоне от 40 до 1200 В с частотой от 4 до 8 Гц, подключают к столбу слабо проводящей жидкости, находящейся в трубопроводе, при этом второй вывод заземляют, помещают магнитометр над поверхностью земли, изменяют напряжение на выходе генератора до устойчивого появления магнитного поля вокруг трубопровода и, перемещая магнитометр над поверхностью Земли, определяют по меньшей мере одну точку на поверхности Земли, где величина магнитного поля максимальна, причем указанная точка расположена над неметаллическим трубопроводом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае выделения двух и более подобных точек дополнительно определяют направление прохождения трубопровода. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно определяют глубину залегания трубопровода.