Способ обнаружения дефектов внутрипромысловых трубопроводов

Способ обнаружения дефектов внутрипромысловых трубопроводов

Реферат

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может найти применение для обнаружения дефектов в трубопроводах, применяемых в системах поддержания пластового давления, промыслового сбора нефти и газа.

Известен способ контроля состояния магистрального трубопровода и защиты от утечек перекачиваемого продукта путем непрерывного визуального осмотра поверхности трассы магистрального трубопровода с помощью стационарной тепловизионной аппаратуры, установленной вдоль трассы на опорах воздушной линии электропередачи катодной защиты трубопровода и передачи сигналов измерения по радиоканалу на ее центральное устройство, стационарно установленное на ближайшей вверх по движению транспортируемого продукта перекачивающей станции, где по запросу оператора, а при появлении утечек автоматически в реальном масштабе времени, развертываются на экране видеоконторольного устройства изображения тепловых полей, а с помощью печатающего устройства документируется цифровая информация осматриваемых участков (патент РФ 2174645, М. кл. F17D 5/02. Заявл. 06.09.1999).

Указанный способ неприменим при отсутствии катодной защиты трубопроводов, он не способен дать информацию при отсутствии градиентов температуры, в частности в трубопроводах поддержания пластового давления.

Известен также способ внутритрубной диагностики, включающий определение дефектов ультразвуковым методом, определение дефектов методом магнитных истечений, совмещение и дополнение результатов исследований в процессе анализа полученных данных, согласно изобретению дополнительно производят исследование стенок трубопровода магнитооптическим способом, результаты которого совмещают с результатами измерений ультразвуковым методом и методом магнитных истечений. Изобретение позволяет повысить надежность внутритрубной диагностики за счет повышения точности определения длины трещины и возможности диагностирования паутинной и многоканальной коррозии и длинношовного усталостного растрескивания (патент РФ 2169308, М. кл. F17D 5/02. Заявл. 06.09.1999).

Однако этот метод предполагает контактное измерение и применим только для наземных трубопроводов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ прогнозирования течей в трубопроводе, заключающийся в измерении над трубопроводом градиента горизонтальной составляющей напряженности собственного магнитного поля трубопровода α, ориентированной вдоль его оси, и отношение вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля β, измеряют модули характеристических параметров трубопроводов, сравнивают их изменения на границах дискретных участков и по максимальному модулю градиента определяют местоположение прогнозируемой течи в трубопроводе, а по модулю отношений составляющих напряженности собственного магнитного поля трубопровода идентифицируют вид и размеры дефекта (патент РФ 2062394, М. кл. F17D 5/02, заявл. от 20.06.96)

Однако этот способ применим для исследования ближнего поля, то есть предполагается, как минимум, контакт датчика с поверхностью и, как максимум, - незначительное удаление. С помощью этого способа определяют местоположение прогнозируемой течи, в то время как основная задача заключается в определении мест уменьшения толщины стенок трубы.

Главным фактором, приводящим к снижению надежности трубопроводов, является коррозионное повреждение наружных поверхностей трубопроводов вследствие нарушения изоляции и эрозионное повреждение внутренних поверхностей трубопроводов вследствие межкристаллитной коррозии и гидродинамических ударов транспортируемого продукта, приводящих к потере металла в стенке трубы. Эти два повреждения трубопроводов, способствующих уменьшению толщины стенок трубопровода, при определенных условиях могут привести к трещинообразованию и разрыву металла.

Известно, что дефект на трубе является концентратором напряжений. Напряжения такого рода на ферромагнитном материале приводят к дополнительной намагниченности в области дефекта.

Для повышения эффективности определения дефектов в подземных трубопроводах неконтактным способом предлагается способ обнаружения дефектов внутрипромысловых трубопроводов, включающий измерение над трубопроводом характеристик магнитного поля в процессе перемещения датчика вдоль трубопровода, в котором измеряют величину магнитной индукции в пунктах, отстоящих друг от друга на расстоянии от 0,25-0,5 м, строят график зависимости величины магнитной индукции от расстояния и находят средние значения величин магнитной индукции для выбранного участка, затем определяют величины среднеквадратичных отклонений и выделяют области, где величины значений индукции магнитного поля равны или превышают удвоенное значение величины среднеквадратичных отклонений, выделенные на графике области определяют на местности, раскапывают эти участки и осуществляют визуально-измерительный контроль с использованием ультразвуковых или вихретоковых толщиномеров. Средние значения величин магнитной индукции определяют для участка длиной не более 250 м.

Сущность способа обнаружения дефектов внутрипромысловых трубопроводов будет понятна из нижеследующего описания и чертежа. На чертеже изображено изменение величины магнитной индукции вдоль трубопровода.

Способ обнаружения дефектов внутрипромысловых трубопроводов реализуется следующим образом.

На местности вдоль трубопровода осуществляют измерение магнитной индукции на пунктах, отстоящих друг от друга на расстоянии от 0,25-0,5 м. Для проведения измерений может быть использован шаговый магнитометр типа ММ-60. Как правило, положение трубопровода на местности известно. В случае отсутствия такой информации шаговый магнитометр используют в качестве металлоискателя и предварительно определяют положение трубопровода на местности.

В процессе проведения измерений вдоль трубопровода получают график зависимости величины магнитной индукции от расстояния (см. чертеж) и находят средние значения величин магнитной индукции для выбранного участка. Оптимальная величина участка, для которого проводят определение средних значений магнитной индукции составляет 250 м, так как обычно на таком расстоянии не наблюдается резких изменений рельефа.

Затем определяют величины среднеквадратичных отклонений и выделяют области, где величины значений индукции магнитного поля равны или превышают удвоенное значение величины среднеквадратичных отклонений.

В соответствии с теорией надежности технических систем выход измеряемой величины за пределы «среднее значение плюс/минус два среднеквадратичных отклонения измеряемой величины» являются свидетельством перехода технической системы (в нашем случае трубопровода) в аварийное состояние.

Выделенные на графике области определяют на местности, раскапывают эти участки и осуществляют визуально-измерительный контроль с использованием ультразвуковых или вихретоковых толщиномеров.

Как правило, на этих участках отмечаются либо дефекты, либо области, представляющие потенциальную угрозу возникновения дефектов.

Предлагаемый способ обнаружения дефектов внутрипромысловых трубопроводов неконтактный, неразрушающий, не требует выполнения земляных работ при измерении, снижает трудовые затраты на выполнение измерений (работу выполняют два человека) имеет перспективы осуществления высокого уровня автоматизации, позволяет документировать результаты измерений, строить базу данных, на основе которой можно построить систему сплошности стенок трубопровода. Способ применим как для «черных» труб, так и для металлополимерных труб, залегающих в земле на глубине до 3 метров.

1. Способ обнаружения дефектов внутрипромысловых трубопроводов, включающий измерение над трубопроводом характеристик магнитного поля в процессе перемещения датчика вдоль трубопровода, отличающийся тем, что измеряют величину магнитной индукции в пунктах, отстоящих друг от друга на расстоянии от 0,25-0,5 м, получают график зависимости величины магнитной индукции от расстояния вдоль трубопровода и находят средние значения величин магнитной индукции для выбранного участка или участков, затем определяют величины среднеквадратичных отклонений и выделяют области, где величины значений индукции магнитного поля равны или превышают удвоенное значение величины среднеквадратичных отклонений, выделенные на графике области определяют на местности, раскапывают эти участки и осуществляют визуально-измерительный контроль с использованием ультразвуковых или вихретоковых толщиномеров.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что средние значения величин магнитной индукции определяют для участка длиной не более 250 м.