СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2024 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 [1-4].

Недостатками данных способов диагностического контроля являются:

В способах принята модель и алгоритмы расчетов, когда ток идет по бесконечно длинному трубопроводу в обе стороны от диагностического прибора. 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.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ диагностики технического состояния подземного трубопровода [5].

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, 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, 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 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.

Данный способ диагностического контроля обладает следующем недостатком: при возбуждении тока генератора в трубопроводе его большая часть течет по электрической цепи, имеющей наименьшее электрическое сопротивление, что приводит к снижению плотности тока, утекаемого в грунт через сквозные дефекты в наружном защитном покрытии трубопровода и, как следствие, - к неверному результату контроля технического состояния наружного покрытия трубопровода.

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, включающий формирование электрической цепи на расстоянии от его оси, равном более 10 величин глубины заложения трубопровода, увеличение эффективной длины ограниченного по длине трубопровода за счет подключения кабелей длиною более 50 м, подсоединяемых к заглушкам в начале и конце трубопровода в шурфе, которые затем растягивают его на всю длину по направлению соосно в обе стороны от трубопровода и закрепляют на вешках в местах подключения генератора и провода электрода; 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 цепь электрического кабеля, направленного к месту подключения электрода, монтируют нагрузку в виде переменного электрического сопротивления и увеличивают плотность тока генератора через дефекты в изоляционном покрытии трубопровода.

В условиях, когда эффективная длина диагностируемого подземного трубопровода, имеющего ограниченную протяженность, продлена с использованием электрических кабелей существующая схема подключения генератора к трубопроводу приведет к недостоверным результатам при оценке технического состояния его наружного изоляционного покрытия по следующей причинам: большая часть тока генератора будет направлена в цепь с наименьшим электрическим сопротивлением: «генератор-трубопровод - кабель - электрод - генератор»;

плотность тока утечки через сквозные дефекты в наружном защитном покрытии будет невысокой, что приведет к недостоверному результату диагностического контроля.

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 электрическая схема возбуждения тока генератора в локальном участке подземного трубопровода, где:

1 – трубопровод,

2 – переменное электрическое сопротивление,

3 – амперметр

4, 5 – электрические кабели.

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

6 – магнитограмма распределения тока генератора по длине обследуемого участка при схеме, в которой нагрузка не подключена в электрическую цепь;

7 – магнитограмма распределения тока генератора по длине обследуемого участка при схеме, когда нагрузка подключена в электрическую цепь.

На обследуемом участке подземного магистрального трубопровода, законченного капитальным ремонтом путем замены труб с наружным заводским покрытием, имеющего длину L=142,5 метров и диаметр 1220 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 электрического кабеля 4, имеющего длину L₁≥50 м, один конец которого подсоединяют к трубопроводу 1 в шурфе, вытягивают на всю длину соосно трубопроводу к вешке 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 трубопроводу 1 в шурфе, вытягивают его на всю длину соосно трубопроводу к вешке и подключают провод электрода к кабелю (фиг. 1), схема 1;

- генератор подключают к трубопроводу 1 в шурфе по схеме, описанной выше, а к противоположному концу трубопровода 1 в разрыв кабеля 5 подключают нагрузку, состоящую из переменного электрического сопротивления 2 и амперметра 3. Изменяют величину нагрузочного сопротивления таким образом, чтобы ток генератора, направленный в сторону электрода, имел величину ≤ 10% от возбужденного тока генератора в трубопроводе 1 (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 6, а магнитограмма распределения тока генератора при использовании схемы 2 представлена кривой 7, 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.

5. Патент РФ №2789039. Прототип.

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 эксплуатируются подземные и подводные трубопроводы. Сущность изобретения сводится к достижению достоверности контроля технического состояния защитного покрытия подземного локального участка трубопровода за счет увеличения плотности тока генератора в местах его утечки в грунт через сквозные дефекты в защитном покрытии путем создания регулируемой нагрузки, которая достигается следующим образом: в электрическую цепь кабеля, соединяющего трубопровод с электродом, подсоединяют нагрузку в виде переменного электрического сопротивления и регулируют сопротивление в цепи таким образом, чтобы на электрод направлялся ток, равный ≤ 10% от возбужденного в трубопроводе тока генератора. В результате плотность тока генератора в местах его утечки в грунт возрастет, что позволит получить достоверные результаты о техническом состоянии изоляционного покрытия. 1 табл., 2 ил.

Способ диагностики технических параметров подземного трубопровода, включающий формирование электрической цепи на расстоянии от его оси, равном более 10 величин глубины заложения трубопровода, увеличение эффективной длины ограниченного по длине трубопровода за счет подключения кабелей длиною более 50 м, подсоединяемых к заглушкам в начале и конце трубопровода в шурфе, которые затем растягивают его на всю длину по направлению соосно в обе стороны от трубопровода и закрепляют на вешках в местах подключения генератора и провода электрода; 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 участков трубопровода для последующей обработки, определение расположения и магнитных моментов источников аномалий постоянного и переменного магнитных полей и параметров нарушений изоляции трубопровода и проведение по полученным данным идентификации и ранжирования особенностей технического состояния трубопровода, отличающийся тем, что в цепь электрического кабеля, направленного к месту подключения электрода, монтируют нагрузку в виде переменного электрического сопротивления и увеличивают плотность тока генератора через дефекты в изоляционном покрытии трубопровода.