[1]Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и может быть использовано для обнаружения местоположения несанкционированных врезок (врезка) в трубопровод. Криминальные вмешательства в работу магистральных нефте, и нефтепродуктопроводов наносят значительный материальный ущерб нефтяным и нефтетранспортным компаниям, представляют большую угрозу для окружающей среды, так как они становятся причиной разливов нефти и нефтепродуктов, загрязнения почвы, водоемов рек, болот, создают угрозу для экологической среды обитания людей и животного мира.
[2]Известны внутритрубные магнитные дефектоскопы, способные обнаруживать несплошность материала стенок трубопроводов и в том числе врезки. Дефектоскопы пропускают внутри обследуемого трубопровода, средства намагничивания стенки трубопровода приводят в состояние магнитного насыщения материал стенки трубопровода. Датчики магнитного поля измеряют напряженность магнитного поля в непосредственной близости от внутренней поверхности стенки трубы. При наличии дефекта материала стенки трубопровода, включая отверстие в стенке, вблизи датчика магнитного поля, магнитное поле в этой зоне искажается и датчик регистрирует величину изменения напряженности магнитного поля, сигнал с датчика преобразуется и записывается на накопитель данных. После выполнения пропуска дефектоскопа и его извлечения из трубопровода данные переносят на компьютер, находящийся вне дефектоскопа, и с помощью программы интерпретации по сигналам от датчиков, отражающим искажения магнитного поля, идентифицируют дефекты несплошности материала стенки, определяют их тип и геометрические параметры, а также местоположение на трубе для последующего ремонта дефектного участка трубопровода [1-3].
[3]Применение вышеописанных способов обнаружения врезок с использованием внутритрубных снарядов: детекторов врезок и внутритрубных дефектоскопов, имеет ряд недостатков:
[4]ограничение в применении на трубопроводах не пригодных к пропуску внутритрубных инспекционных снарядов (отсутствие камер запуска и приема диагностических устройств, наличие непроходных участков для внутритрубного оборудования на трубопроводе и др. ограничения;
[5]высокие материальные затраты, связанные с необходимостью выполнения дополнительных видов работ до пропуска внутритрубного снаряда - это пропуск очистных снарядов и снарядов-профилометров, а также утилизации продуктов очистки;
[6]существует вероятность застревания поршня при сильной деформации трубы или уменьшения ее внутреннего диаметра в результате засорения примесями: газоконденсатом, парафинами и пр.;
[7]необходимость останавливать транспортировку продукта, запускать устройство внутрь через пусковую камеру, нагнетать давление, что занимает несколько дней, кроме того, существует вероятность того, что устройство застрянет внутри трубы;
[8]сложность определения местоположения врезки ввиду несовершенства устройств измерения пройденного внутри трубы расстояния (одометров).
[9]Известен способ определения местоположения источника сейсмических колебаний поверхности земли, основанный на приеме и измерении параметров угловых сейсмических колебаний вокруг двух горизонтальных и ортогональных между собой осей не менее чем на двух приемниках, расположенных и ориентированных известным образом на местности на некотором расстоянии друг от друга, и по соотношениям измеренных амплитуд колебаний для каждого из приемников определяют направление фронта пришедшего сейсмического колебания и пеленг на источник сейсмических колебаний, а по результатам пеленгации каждым приемником источника сейсмических колебаний определяют местоположение источника [4].
[10]Недостатками способа являются:
[11]в аномальных районах возможно искривление направления распространения сейсмических волн, что может явиться причиной ошибок в определении местоположения источника сейсмических волн;
[12]низкая чувствительность к источникам низкочастотных колебаний, вызванных акустическими преобразователями, что ограничивает применение способа для поиска несанкционированных врезок;
[13]высокая трудоемкость и не оперативность метода;
[14]метод подвержен негативному влиянию сейсмических волн, возбужденных промышленными, транспортными и иными источниками;
[15]невысокая точность в определении местоположения источника низкочастотных колебаний.
[16]Известен способ обнаружения дефектов в трубопроводе и несанкционированных врезок в трубопровод путем измерения магнитной индукции над трубопроводом с помощью устройства с одновременным перемещением датчика вдоль оси трубопровода, причем измеряют только вертикальную составляющую вектора магнитной индукции непрерывно в процессе перемещения датчика и отслеживают сильные, более 10%, изменения модуля вертикальной составляющей вектора магнитной индукции, затем отмечают выявленные участки и раскапывают трубу для осмотра, контактной диагностики и ремонта. В качестве информативной составляющей выбрана вертикальная составляющая вектора магнитной индукции поля Земли над трубопроводом: при этом показания прибора не зависят от азимутального расположения датчиков прибора, а вертикальное положение легко поддерживать, используя отвес с датчиком, закрепленным на нем так, чтобы ось чувствительности датчика располагалась вертикально. Это упрощает использование магнитометра и позволяет не останавливаться для выполнения измерений, а двигаться с постоянной скоростью, следя за показаниями прибора [5].
[17]Недостатками способа являются:
[18]требуется предварительная трассировка на местности проекции оси трубопровода с использованием трассопоискогого оборудования;
[19]низкая эффективность обнаружения врезки связанная с тем, что изменение на 10% модуля вертикальной составляющей вектора магнитной индукции может быть связаны с другими многочисленными дефектами стенки трубы;
[20]дополнительные материальные затраты, связанные с необходимостью выполнения работ по вскрытию трубопровода;
[21]отсутствие в устройстве технических решений, связанных с учетом угловых склонений магнитной антенны устройства при ее перемещении, вносит высокую погрешность в измерении магнитной индукции, что ухудшает процесс обнаружения врезок.
[22]Известен способ по обнаружению несанкционированных врезок в трубопровод, включающий непрерывное измерение вертикальной составляющей магнитной индукции над трубопроводом и вдоль него, выявление участка трубопровода с несанкционированной врезкой, определение градиента модуля вертикального вектора магнитной индукции с получением магнитограммы, запись считываемой магнитограммы на твердотельную память, при этом наличие участка трубопровода с несанкционированной врезкой определяют по плавному возрастанию или убыванию магнитограммы в зависимости от направленности магнитного поля, а запись магнитограммы на твердотельную память производят в соответствии с изменением координат, получаемых от встроенного модуля глобального позиционирования [6].
[23]Недостатками способа являются:
[24]в зонах нахождения несанкционированных врезок магнитная индукция может в несколько раз превышать рабочий динамический диапазон магнитного датчика, что может привести к потере его чувствительности, либо делает его функционально зависимым от магнитного поля трубопровода, и, как следствие, некоторые несанкционированные врезки могут быть не выявлены;
[25]не высокая вероятность определения несанкционированных врезок, установленных на нижней образующей трубопровод, связанная с тем, что изменение магнитной индукции от несанкционированной врезки может быть полностью подавлено сигналом, поступающим от самого трубопровода;
[26]сложность идентификации типа аномалии трубопровода по виду зафиксированного сигнала, так как полученный по результатам поиска всплеск магнитной индукции может возникнуть не только от несанкционированной врезки, а также от иных дефектов трубопровода, напряженно-деформированного состояния участков трубопровода, от наличия различных металлических объектов, находящихся рядом с трубопроводом.
[27]Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ по обнаружению несанкционированных врезок в трубопровод, включающий, установку на каждом конце контролируемого участка трубопровода по акустическому преобразователю, изоляцию акустических преобразователей с помощью звукоизоляционных кожухов, синхронное фиксирование акустическими преобразователями акустических сигналов, проведение фильтрации зафиксированных акустических сигналов для выделения сигналов в частотном диапазоне 10-2000 Гц; проведение разбивки полученных данных на равные интервалы по времени, для каждого интервала времени проведение взаимной корреляции сигналов, полученных с двух акустических преобразователей, проведение сопоставление данных, полученных для каждого интервала времени, определение наличия несанкционированной врезки по амплитудному значению и форме всплесков, полученных по результатам взаимной корреляции сигналов, установление местоположение несанкционированной врезки по скорости распространения акустических сигналов в транспортируемой среде и времени распространения акустических сигналов от источника акустических сигналов до акустических преобразователей [7].
[28]Недостатками способа являются:
[29]не оперативность поиска несанкционированных врезок;
[30]сложность идентификации типа аномалии трубопровода по виду зафиксированного акустического сигнала, полученного по результатам контроля, который может возникнуть не только от несанкционированной врезки, а также от дефектов трубопровода, связанного с нарушением геометрии стенки трубы, например, вмятины, коррозионные каверны на внутренней стенке трубы, отверстия заглушенных врезок и др. дефекты;
[31]высокие материальные затраты, вызванные необходимостью вскрытий на концах обследуемых участков трубопровода для установки акустических преобразователей;
[32]невысокая точность определения координат расположения на местности несанкционированной врезки.
[33]Задачей изобретения является повышение точности и оперативности определения месторасположения на местности несанкционированных врезок.
[34]Это достигается за счет того, что в способе обнаружения несанкционированных врезок в трубопровод, включающий, установку на конце контролируемого участка трубопровода акустического преобразователя, возбуждение акустических колебаний в теле трубы и жидкости внутри трубопровода, и отвода врезки, отличающийся тем, что синхронизируют с помощью GPS фазы колебаний преобразователя и приемника акустических колебаний, перемещают приемник акустических колебаний направленного действия вдоль трубопровода, регистрируют в грунте амплитуду, направление и фазу акустических колебаний и определяют в диаграмме направленности акустических колебаний в грунте месторасположение отвода несанкционированной врезки на местности по появлению диаграммы направленности акустических колебаний, вызванных акустическими колебаниями жидкой среды, расположенной в отводе врезки, имеющих отличные направление и фазу по отношению к диаграмме направленности акустических колебаний, вызванных акустическими колебаниями тела трубы и жидкой среды трубопровода.
[35]Сущность предлагаемого технического решения поясняются фигурами.
[36]На фиг. 1 представлен пример возбуждения акустических колебаний в трубопроводе, отводе несанкционированной врезки и грунте и схема поиска отвода врезки, где:
[38]2 - отвод несанкционированной врезки;
[39]3 - преобразователь акустических колебаний;
[40]4 - приемник акустических колебаний направленного действия;
[41]5 - электронный блок;
[42]6 - модуль GPS приемника акустических колебаний;
[43]7 - модуль GPS преобразователя акустических колебаний;
[44]8 - жидкая среда продукта перекачки по трубопроводу;
[45]9 - возбужденные акустические колебания;
[46]10 - колебания в грунте, возбужденные акустическими колебаниями стенки и жидкой среды трубопровода;
[47]11 - колебания в грунте, возбужденные акустическими колебаниями жидкой среды отвода несанкционированной врезки;
[49]13 - направление поиска отвода несанкционированной врезки.
[50]На фиг. 2 представлен пример определения месторасположения на местности отвода несанкционированной врезки, где:
[51]14 - точка установки в грунте электрода приемника акустических колебаний при поиске отвода несанкционированной врезки;
[52]15 - интерфейс электронного блока приемника акустических колебаний;
[53]16 - диаграмма направленности акустических колебаний в грунте от трубопровода;
[54]17 - диаграмма направленности акустических колебаний от отвода врезки.
[55]Несанкционированные врезки в трубопроводы являются сложными для обнаружения с поверхности земли объектами поиска. Основная проблема состоит в том, что расхитители нефтепродуктов из трубопроводов, хорошо изучили технические возможности приборов для наружного контроля технических параметров подземного трубопровода, используемые службами безопасности нефтедобывающих и нефтетранспортных компаний для поиска врезок, и реализуют в конструкции врезки такие технические решения, которые делают невозможным их обнаружения этими приборами: геометрические размеры штуцера (элементов соединения с трубопроводом) уменьшились до минимума, а сам отвод от трубопровода стал выполняться из композитных не токопроводящих материалов.
[56]Сущность изобретения сводится к определению месторасположения отвода несанкционированной врезки на местности по диаграмме акустических колебаний в грунте, вызванных колебаниями жидкости в отводе врезки, которые будут отличные от диаграммы акустических колебаний в грунте, вызванных колебаниями жидкости в трубопроводе.
[57]Предлагаемое техническое решение реализуется следующим образом:
[58]устанавливают на трубопровод 1 преобразователь акустических колебаний 3 и возбуждают акустические колебания 9 в стенке и жидкости 8 трубопровода.
[59]синхронизируют с помощью GPS/Глонасс 6 и 7 фазы колебаний преобразователя 3 и приемника 4 акустических колебаний. Эти колебания передаются в жидкость отвода 2 несанкционированной врезки.
[60]акустические колебания 10 от трубопровода 1, и колебания 11 от отвода 2 несанкционированной врезки передаются в грунт 12;
[61]возбужденные в грунте от источников излучения акустические колебания будут иметь отличные вектора направленности: акустические колебания 11 в непосредственной близости от трубопровода будут иметь поперечную направленность по отношению к акустическим колебаниям 10;
[62]приемник акустических колебаний 4 перемещают 13 вдоль трубопровода, втыкают электрод приемника акустических колебаний в грунт 12 и в точке измерения 14 регистрируют: амплитуды, фазы и направления акустических колебаний;
[63]из диаграммы направленности акустических колебаний, отображающихся на интерфейсе 15 электронного блока 5 приемника акустических колебаний 4 определяют месторасположение отвода врезки на местности по следующему признаку: появлением в суммарной диаграмме направленности акустических колебаний в грунте 12 диаграммы направленности 17, вызванной акустическими колебаниями 9 жидкой среды, расположенной в отводе врезки 2, отличной по направлению и фазе от диаграммы направленности акустических колебаний 16, вызванных акустическими колебаниями 9 стенки трубы и жидкой среды 8 в трубопроводе 1.
[64]Предлагаемые способ за счет реализуемых в нем технических решений, направленных на обнаружение нетокопроводящего отвода несанкционированных врезок в трубопровод, открывает принципиально новые оперативные возможности поиска месторасположения подземного объекта врезки, который недоступен для обнаружения применяемыми приборами для наружного контроля подземного трубопровода, используемых для этих целей; определять координаты расположения отвода несанкционированной врезки на местности с точностью, применяемой дифференциальной GPS.
[66]1. Патент РФ 2102737.
[67]2. Патент РФ 2191232.
[68]3. Патент РФ 2280810.
[69]4. Патент РФ 2087010.
[70]5. Патент РФ 2379579.
[71]6. Патент РФ 2572907.
[72]7. Патент РФ 2681552 – прототип.
[73]8. Жуков А.В., Кузьмин А. Н. Распространение акустических волн в нефтепроводах. // Журнал "В мире НК" №3 (53) сентябрь 2011 г.
[74]9. Овчинников А.Л., Лапшин Б.Н. Распределение низкочастотных акустических сигналов в подземных трубопроводах. Сборник научных трудов Российской школы конференции с международным участием, Томск, 27-30 октября 2015 г. Издательство ТПУ, 2015, стр. 269-274.
