СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2023 года по МПК F17D5/00 G01N27/00 G01V3/00 

Предлагаемый способ относится к бесконтактной магнитометрической диагностике в области наружного контроля технических параметров подземного трубопровода, законченного капитальным ремонтом, реконструкцией или строительством, и может быть использован при проведении обследования технического состояния подземного трубопровода в нефтегазовой отрасли, жилищно-коммунальном хозяйстве и других отраслях, где эксплуатируется подземные и подводные трубопроводы. Известны способы наружного диагностического контроля технических параметров подземного трубопровода, которые включают возбуждение переменного тока в обследуемый участок подземного трубопровода, измерение над трубопроводом индукции магнитного поля в процессе перемещения магнитной антенны измерительного прибора, содержащей трехкомпонентные датчики магнитного поля, которые расположены в строго определенных местах магнитной антенны; математическую обработку измерений путем решения избыточной системы уравнений, составленной для градиентов индукции постоянного магнитного поля, определение технических параметров трубопровода [1-3].

Недостатками данных способов диагностического контроля являются:

В способах принята модель, когда ток идет по бесконечно длинному трубопроводу. В условиях диагностики пропустить ток от генератора по трубопроводу можно только при наличии замкнутой электрической цепи. Это означает, что будет зона где идет обратный ток параллельный диагностируемому трубопроводу. Обратный ток в грунте при определенных условиях приводит к образованию неконтролируемой величине суммарной магнитной индукции, регистрируемой магнитной антенной прибора при проведении диагностического контроля технических параметров обследуемого участка подземного трубопровода, что приводит к увеличению суммарной погрешности измерения. Трубопроводы, законченные капитальным ремонтом, реконструкцией или строительством представляют собой объекты, которые не вмонтированы в магистральную часть трубопровода, имеют длины от нескольких метров до сотен метров, концы этих участков заглушены, не засыпаны в шурфах и висят в воздухе, не имея контакта с грунтом. Применение стандартного способа пропуска тока генератора, используемого при диагностике бесконечно длинного трубопровода, приводит к невозможности получения достоверных данных о техническом состоянии изоляционного покрытия трубопровода.

Отсутствие технических решений, исключающих негативное влияние обратных токов в электрической цепи при возбуждении рабочего тока генератора в трубопроводе, а также по диагностике коротких участков трубопровода, не вмонтированных в магистральный трубопровод, концы которого не имеют контакта с грунтом.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ диагностики технического состояния подземного трубопровода [4].

Способ диагностики технических параметров подземного трубопровода, включающий формирование электрической цепи на расстоянии от его оси, равном более 10 величин глубины заложения трубопровода путем установки: в начале участка - электрода заземления, который соединяют проводом с генератором, а на конце участка - электрода для отвода обратного тока, который соединяют проводом с трубопроводом, возбуждение в зоне трубопровода переменного магнитного поля, измерение расстояния от датчиков до проекции оси трубопровода на дневную поверхность, индицирование величины и направления удаления датчиков от проекции оси трубопровода, на основании чего оператор корректирует путь перемещения вдоль трубопровода, определение углов поворота датчиков поля вокруг горизонтальных и вертикальной оси, получение матрицы поправок и внесение их в матрицы компонент поля и их разностей, измерение индукции постоянного магнитного поля над трубопроводом, одновременно с индукцией постоянного магнитного поля проводят измерение индукции переменного магнитного поля над трубопроводом, причем датчики постоянного магнитного поля, переменного магнитного поля и переменного электрического поля совмещены в одном конструктиве, проведение предварительной статистической обработки результатов измерений, выделение по совокупности признаков участки трубопровода для последующей обработки, определение расположения и магнитных моментов источников аномалий постоянного, и переменного магнитных полей, и параметры нарушений изоляции трубопровода, и проведение по полученным данным идентификации, и ранжирования особенностей технического состояния трубопровода.

Данный способ диагностического контроля обладает такими же недостатками, как и в способах, рассмотренных выше.

Задачей изобретения является повышение достоверности и точности диагностического контроля технических параметров изоляционного покрытия подземных трубопроводов, не вмонтированных в магистральный трубопровод, имеющих малые длины, концы которых заглушены и не имеют контакта с землей. Это достигается тем, что в способе диагностики технических параметров подземного трубопровода, включающего формирование электрической цепи на расстоянии от его оси, равном более 10 величин глубины заложения трубопровода путем установки: в начале участка - электрода заземления, который соединяют проводом с генератором, а на конце участка - электрода для отвода обратного тока, который соединяют проводом с трубопроводом, возбуждение в зоне трубопровода переменного магнитного поля, измерение расстояния от датчиков до проекции оси трубопровода на дневную поверхность, индицирование величины и направления удаления датчиков от проекции оси трубопровода, на основании чего оператор корректирует путь перемещения вдоль трубопровода, определение углов поворота датчиков поля вокруг горизонтальных и вертикальной оси, получение матрицы поправок и внесение их в матрицы компонент поля и их разностей, измерение индукции постоянного магнитного поля над трубопроводом, одновременно с индукцией постоянного магнитного поля проводят измерение индукции переменного магнитного поля над трубопроводом, причем датчики постоянного магнитного поля, переменного магнитного поля и переменного электрического поля совмещены в одном конструктиве, проведение предварительной статистической обработки результатов измерений, выделение по совокупности признаков участки трубопровода для последующей обработки, определение расположения и магнитных моментов источников аномалий постоянного, и переменного магнитных полей, и параметры нарушений изоляции трубопровода, и проведение по полученным данным идентификации, и ранжирования особенностей технического состояния трубопровода, отличающийся тем, что в начале к локальному участку трубопровода подключают электрический кабель длиною более 50 м, один конец которого подсоединяют к заглушке трубопровода в шурфе, растягивают его на всю длину по направлению соосно трубопроводу и закрепляют на вешке предварительно установленной в месте подключения генератора; к противоположному концу локального участка подключают электрический кабель длиною более 50 м, один конец которого подсоединяют к заглушке трубопровода в шурфе, растягивают его на всю длину по направлению соосно трубопроводу и закрепляют на вешке, предварительно установленной в месте подключения провода электрода.

В рассматриваемых способах диагностического контроля технических параметров подземного трубопровода применяется схема, когда ток генератора пропускается по бесконечно длинному трубопроводу и используется математический алгоритм расчета токов для бесконечного длинного проводника.

В условиях, когда диагностируемый подземный трубопровод представляет собой локальный участок, имеющий ограниченную протяженность, не вмонтирован в магистральную часть трубопровода, концы которого заглушены и не имеют контакта с грунтом, использование существующей схемы подключения генератора к трубопроводу приведет к недостоверным результатам при оценке технического состояния его наружного изоляционного покрытия по следующим причинам:

замкнутая электрическая цепь при не заземленным противоположным концом трубопровода будет обеспечиваться, в основном, емкостным сопротивлением трубопровода;

математическая алгоритм расчета токов для трубопровода, имеющего ограниченную протяженность, приведет к неверным расчетам оценки технического состояния изоляционного покрытия.

Для повышения достоверности диагностического контроля технических параметров изоляционного покрытия на локальном участке подземного трубопровода предлагается техническое решение, сущность которого поясняется конкретными примерами.

На фиг. 1 представлена схема подключение генератора к локальному участку подземного трубопровода, где

1 - трубопровод

2 - заглушка

3, 5 - электрический кабель

4, 6 - вешка для крепления кабеля.

На фиг. 2 представлены магнитограммы токов генератора при различных схемах подключения генератора к подземному трубопроводу, где

1 - магнитограмма распределения тока генератора по длине локального участка при схеме, когда он подключен в шурфе к заглушке в начале локального участка, противоположный конец которого находится в траншеи и не имеет контакта с землей

2 - магнитограмма распределения тока генератора по длине локального участка при схеме, когда он подключен к локальному участку по схеме предложенного технического решения.

На локальном участке подземного магистрального трубопровода, законченного капитальным ремонтом путем замены труб с наружным заводским покрытием, с начальным электрическим сопротивлением более 10⁶ ом × м², имеющего длину L=200,0 метров и диаметр 1420 мм, была проведена оценка технического состояния изоляционного покрытия в соответствии с требованиями ВРД 39-1.10-026-2001: «Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов» (далее Методика).

Диагностика технического состояния изоляционного покрытия была выполнена с использованием следующих схем подключения генератора к локальному участку трубопровода:

- генератор с помощью кабеля 3 подключают в начале участка трубопровода 1 к заглушке 2 в шурфе, противоположный конец трубопровода заглушен и не имеет омического контакта с грунтом (фиг. 1), - схема 1 (аналог с Методикой);

- генератор с помощью электрического кабеля 3, имеющего длину L₁≥50 м, один конец которого подсоединяют к заглушке 2, вытягивают на всю длину соосно трубопроводу к вешке 4 и подключают генератор с помощью провода к кабелю; к противоположному концу трубопровода 1 подключают электрический кабель 5, имеющего длину L₂≥50 м, один конец которого подсоединяют к заглушке 2, вытягивают его на всю длину соосно трубопроводу к вешке 6 и подключают провод электрода к кабелю (фиг. 1), - схема 2.

Диагностика локального участка трубопровода и оценка технического состояния изоляционного покрытия были выполнены в соответствии с требованиями Методики.

Магнитограмма распределения тока генератора при использовании схемы 1 представлена кривой 1, а магнитограмма распределения тока генератора при использовании схемы 2 представлена кривой 2, фиг. 2.

Оценка технического состояния интегрального сопротивления локального участка трубопровода 1, фиг. 1, была выполнена с использованием формул и номограмм для частоты генератора 280 Гц, результаты расчетов отображены в таблице.

Предложенный способ диагностики технических параметров подземного трубопровода позволяет проводить достоверную оценку технического состояния изоляционного покрытия локальных участков, которые закончены капитальным ремонтом, реконструкцией или строительством и не вмонтированы в магистральный трубопровод.

Источники информации:

1. Патент РФ №2264617.

2. Патент РФ №2510500.

3. Патент РФ №2453760.

4. Патент РФ №2735349. Прототип.

Изобретение относится к бесконтактной магнитометрической диагностике в области наружного контроля технических параметров подземного трубопровода. Изобретение направлено на повышение достоверности и точности диагностического контроля технических параметров изоляционного покрытия на локальном участке подземного трубопровода. Согласно предложенному способу с использованием электрического кабеля 3, имеющего длину не менее 50 м, подключают генератор к диагностируемому участку трубопровода, для чего один конец кабеля подсоединяют к заглушке трубопровода 1, затем вытягивают на всю длину соосно трубопроводу к предварительно установленной вешке 4 и с помощью провода соединяют генератор с кабелем. На противоположном конце участка трубопровода с помощью электрического кабеля 5, имеющего длину не менее 50 м, подключают электрод для отвода обратного тока, для чего один конец кабеля подсоединяют к заглушке 2, вытягивают на всю длину соосно трубопроводу к вешке 6 и подсоединяют провод электрода к кабелю. В результате формируется замкнутая электрическая цепь, позволяющая провести диагностирование короткого по длине локального участка подземного трубопровода и получить достоверные результаты о техническом состоянии изоляционного покрытия. 2 ил., 1 табл.

Способ диагностики технических параметров подземного трубопровода, включающий формирование электрической цепи на расстоянии от его оси, равном более 10 величин глубины заложения трубопровода, путем установки: в начале участка - электрода заземления, который соединяют проводом с генератором, а на конце участка - электрода для отвода обратного тока, который соединяют проводом с трубопроводом, возбуждение в зоне трубопровода переменного магнитного поля, измерение расстояния от датчиков до проекции оси трубопровода на дневную поверхность, индицирование величины и направления удаления датчиков от проекции оси трубопровода, на основании чего оператор корректирует путь перемещения вдоль трубопровода, определение углов поворота датчиков поля вокруг горизонтальной и вертикальной осей, получение матрицы поправок и внесение их в матрицы компонент поля и их разностей, измерение индукции постоянного магнитного поля над трубопроводом, одновременно с индукцией постоянного магнитного поля проводят измерение индукции переменного магнитного поля над трубопроводом, причем датчики постоянного магнитного поля, переменного магнитного поля и переменного электрического поля совмещены в одном конструктиве, проведение предварительной статистической обработки результатов измерений, выделение по совокупности признаков участки трубопровода для последующей обработки, определение расположения и магнитных моментов источников аномалий постоянного и переменного магнитных полей, и параметры нарушений изоляции трубопровода, и проведение по полученным данным идентификации и ранжирования особенностей технического состояния трубопровода, отличающийся тем, что в начале к локальному участку трубопровода подключают электрический кабель длиной более 50 м, один конец которого подсоединяют к заглушке трубопровода в шурфе, а затем растягивают его на всю длину по направлению соосно трубопроводу и закрепляют на вешке, предварительно установленной в месте подключения генератора; к противоположному концу локального участка подключают электрический кабель длиной более 50 м, один конец которого подсоединяют к заглушке трубопровода в шурфе, растягивают его на всю длину по направлению соосно трубопроводу и закрепляют на вешке, предварительно установленной в месте подключения провода электрода.