Диссертация (1173016), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Эти признаки позволяют установить фактналичия и район возникновения утечки нефти или нефтепродуктов [133].XII. Лазерный газоаналитический методОснован на поглощении углеводородсодержащими газами (группы СН иСН2)энергииисточникаинфракрасногоизлучениясдлинойволны 3,39·10-6 [м] [28,81,87].При появлении в подземном нефтепроводе утечки транспортируемогопродукта углеводородные газы вследствие высокой проницаемости почвы выходитна поверхность и образуют газовое облако над местом утечки.
Далеегазоанализаторами определяется концентрация газов над местом пролеганиянефтепровода и фиксируется утечка [133].На основе данного метода разработаны и применяются переносные итранспортируемые на автотранспорте приборы для обнаружения мест утечек нефтии нефтепродуктов из трубопроводов, проложенных под землей.XIII.
Акустический методОснован на регистрации звукового эффекта (акустические волны звуковогодиапазона частот), возникающего при истечении жидкости через сквозноеотверстие в стенке нефтепровода [35,45,56,81,88,89,133,145,158,162].В связи с тем, что перекачка в нефтепроводах и их гидростатическиеиспытания на прочность и герметичность проводятся под высоким давлением,жидкость из отверстия вытекает со значительной скоростью.
В отверстиивозникает турбулентное течение жидкости, которое и создает звуковое поле.Спектр звуковых частот, измеренный с поверхности в непосредственной близости29от места утечки, составляет 20-20000 [Гц] [63].Частотная характеристика шумов утечки имеет несколько максимумов: 250,1500, 4500, 7000 и 17000 [Гц] [161]. При прохождении звуковых колебаний черезгрунт максимум частотной характеристики смещается в область более низкихчастот и имеет менее выраженный характер. Это связано с тем, что коэффициентзвукопоглощения грунта неодинаков для различных частот.
Спектр акустическихшумов от самого перекачиваемого продукта зачастую совпадает со спектромакустических шумов, возникающих во время утечки.Для определения мест утечек в подземных нефтепроводах, разработан рядэлектронно-акустических течеискателей, которые основаны на прослушивании иоценке акустических шумов, создаваемых истечением перекачиваемого продукта,с поверхности земли.
Течеискатели – это переносные автономные приборы,которыесостоятизмикрофонов,избирательногоусилителя,фильтров,выделяющих акустические шумы на фоне помех, стрелочного измерителяинтенсивности шумов и наушников.Поиск места истечения перекачиваемого продукта производится пофиксируемому максимальному значениюшумоввовремяперемещениятечеискателя по трассе трубопровода.XIV.
Метод трассирующих газовОснован на обнаружении малых утечек в нефтепроводах с помощьюгазоанализаторов [61,162]. Газоанализаторы - это приборы, используемые длягазовогоанализасмесейсцельюустановленияихкачественногоиколичественного состава [19].Газоанализаторы фиксируют выход на поверхность грунта в местевозникновения утечки нефтепровода трассирующих газов, которые закачиваются внефтепровод вместе с перекачиваемой жидкостью. Хороший трассирующий газдолжен иметь плотность, близкую к воздуху, и обеспечивать производствоизмерений с высокой точностью.
В качестве трассирующих газов в основномприменяются диоксид углерода и окись азота [133].XV. Метод зональной локации30Принцип установления места утечки основан на построении мгновенногораспределения давления и расхода жидкости по длине контролируемого участка(зоны) трубопровода по результатам измерения этих параметров на его концах[42,68]. Данная методика применима как при стационарном режиме перекачки, таки при нестационарном.Для идентификации утечки вычисляется распределение давления позначениям расхода и давления в начале участка, аналогично вычисляетсяраспределение давления по данным, измеренным в конечном сечении.
Построивэти распределения, по месту их пересечения можно определить местоутечки [44,70].Достоинства:1)функционирует как в стационарных режимах, так и в динамике;2)при должной системе автоматизации обеспечивает постоянныймониторинг контролируемого участка нефтепровода и обработку данных;3)экономичен.Недостатки:1)увеличивается сложность расчетов;2)не применим для трубопроводов переменного внутреннего диаметра;3)не применим для трубопроводов с ответвлениями;4)сильно зависит от точности приборов.XVI. Метод геолокацииРегистрацию упругих волн-сигналов, распространяющихся в охранной зоне,осуществляют с помощью пространственной системы (апертуры), образованнойдатчиками упругих колебаний – геофонами. Для образования направленнойсистемы регистрации 9÷11 датчиков располагают по лучам приемной системы [52].Сигналы с геофонов усиливаются, далее поступают в фильтры, где отсеиваютсяпомехи.
В сигналы, принимаемые геофонами, вносятся временные задержки, засчет которых обеспечивается фокусирование сейсмоакустических сигналов взаданные точки охранной зоны [53]. Последовательное фокусирование энергии31полей упругих волн в упорядоченную систему точек обеспечивает тотальноесканирование области наблюдений. При каждом сканировании охранной зоны сзаданным интервалом (например, 50 м) в системе определяется мощностьсфокусированной энергии. Мощность сигналов в точках фокусирования должнабыть одинаковой (с отклонениями естественного разброса).
Если возникаетдополнительный источник излучения сейсмоакустического сигнала, мощностьсфокусированной энергии резко возрастает, при превышении заданного уровнямощности, вырабатывается сигнал тревоги [51,54,107].XVII. Метод магнитной локацииМагнитная локация – это дистанционное определение параметров икоординат источников магнитных полей непосредственно на трубопроводе без еговскрытия [1,119]. Метод магнитной локации по отношению к другим методаммагнитной диагностики имеет два существенных отличия: расстояние отнаблюдателя до объекта значительно превышает размеры самого объекта;рассчитываются параметры (характеристики) именно объекта, а не значениямагнитного поля вблизи трубопровода, косвенно характеризующие объект.Использование этого принципа позволяет точно определять параметрыисточника магнитного поля, находясь в произвольной точке относительно самогоисточника магнитного поля.
В результате при диагностике не имеют значения ниориентация приемной магнитной антенны в плоскости дневной поверхности, ни ееотклонение от вертикальной оси, ни расстояние между антенной и трубопроводом.Это позволило реализовать диагностику МТ в движении со скоростьюдо 5 км/ч [119].XVIII. Системы обнаружения утечек, основанные на моделированииработы трубопровода в реальном времениДанныесистемыработаютпопринципусравненияреальныхимоделируемых параметров трубопровода, а именно расходов и давлений.
По своейсути они являются комбинацией различных представленных ранее методов и,соответственно, имеют те же достоинства и недостатки, что и входящие в нихметоды [2,45,48,99,103,111,112,130].32Ко второй категории относятся:I. Метод ударных волн ЖуковскогоЖуковский предложил определять места повреждений в трубопроводе спомощью ударной диаграммы (кривой изменения давления от времени),записанной при гидравлическом ударе, который создан быстрым закрытиемзадвижки в конце участка нефтепровода [45,133,145,155].
В литературе данныйметод встречается под названием метода сканирующих волн («ударнойдиаграммы» Н. Е. Жуковского) [39, 42,45,61,73].Жуковский получил систему уравнений, описывающую переходный режимпри гидравлическом ударе, но без учета сил трения по длине. Решения данныхуравнений получены для распространения импульса прямоугольной формы вдольидеализированного нефтепровода.
При этом были использованы следующиедопущения: труба является цилиндрической с постоянной площадью; течениежидкости по трубе одномерное; гидравлические сопротивления для стационарныхтечений и неустановившегося движения эквивалентны; стенки трубы - упругие иподчиняются закону Гука под нагрузкой от давления [61].Наличие утечки определяется при сопоставлении модельного решения итренда показаний датчика давлений на конце исследуемого участка нефтепровода.Зная скорость распространения ударной волны в заданном нефтепроводе, можноопределить место повреждения нефтепровода [22,128,133].II. Радиолокационный методОснован на регистрации радиоактивного излучения вещества (растворенногов жидкости изотопа). Вещество, а, следовательно, и излучение проникают в грунтчерез сквозные повреждения стенки нефтепровода [28,42,73,133,143].Сущность данного метода заключается в регистрации радиоактивногоизлучения вещества, проникающего в грунт через сквозные повреждения в стенкетрубопровода.
В качестве излучающего вещества применяются радиоактивныеизотопы натрия-24 с энергией излучения в 1,4-2,8 [МэВ] и периодом полураспада15 часов, а также радиоактивные изотопы брома-82 с энергией гамма-лучей 1,321,48 [МэВ] и периодом полураспада 36 часов. Радиоактивное вещество,33растворенное в транспортируемом продукте, вводится в нефтепровод и в местесквозного повреждения проникает в грунт, накапливаясь в нем.Местоутечки(обусловленоповышеннойрадиоактивностью)обнаруживается либо автономным внутритрубным снарядом, движущимся понефтепроводу в потоке перекачиваемого продукта, либо наземными радиометрами.III.
Ультразвуковой методОснован на звуковом эффекте (в ультразвуковом диапазоне), возникающемприистечениижидкостичерезсквозноеотверстиевстенкетрубопровода [42,72,81,121,122,130,133,144,145,164].Причинами возникновения звука при утечке являются локальные изменениядавления на выходе из отверстия в стенке трубы, вызванными завихрениямижидкости в процессе перехода из ламинарного в турбулентный режим, а такжепроцесс кавитации. Ультразвуковые волны, распространяясь в жидкой среде,создают звуковое поле внутри нефтепровода.Акустический шум, созданный утечкой жидкости из нефтепровода,используется для разработки высокочувствительных автономных приборов(зондовых устройств), пропускаемых по трубопроводу с перекачиваемымпродуктом, в целях обнаружения мест незначительных утечек нефти инефтепродуктов в действующем трубопроводе.IV.
Метод перепада давленияОснован на изменении при наличии утечки перепада давления по обестороныотзондовогоустройства,разделяющегонефтепроводнадваучастка [81,133,155].В процессе гидравлических испытаний и эксплуатации нефтепроводовобнаружение мест незначительных утечек проводится с помощью зондовогоустройства «Pressure Spy», созданного в ФРГ. Данное устройство запускается внефтепровод через камеру пуска и приема средств очистки и диагностики (СОД) иперемещаетсяпо нефтепроводу потоком перекачиваемогодавлением.V. Магнитный метод контроляпродуктапод34Основаннасвязидефектовсвеличинойираспределениеммагнитостатического поля намагниченных изделий [28,81,121,122,133,144,145].Если трубу из ферромагнитного материала, имеющую дефекты, намагнитить так,чтобы направление намагничивания имело составляющую, перпендикулярную кнаправлению дефекта (трещины, каверны и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
