СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ВЛИЯНИЮ ГЕОМАГНИТНО-ИНДУЦИРОВАННЫХ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ
METHOD OF LOCALIZATION OF PIPELINE SECTION EXPOSED GEOMAGNETICALLY INDUCED STRAY CURRENTS

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии, вызванной источниками геомагнитно-индуцированных блуждающих токов, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности при эксплуатации подземных трубопроводов, в частности при назначении превентивных противокоррозионных мероприятий на трубопроводах, подверженных влиянию геомагнитно-индуцированных блуждающих токов.
Известен способ локализации источника блуждающего тока, оказывающего воздействие на стальные магистральные трубопроводы, осуществляемый путем измерения разности потенциалов между двумя точками в двух взаимно перпендикулярных направлениях на двух и более участках вблизи защищаемого трубопровода с последующим построением векторных диаграмм на карте местности с ориентацией направления выполненных измерений по сторонам света с учетом сопротивления грунта в месте измерения и определением местоположения источника блуждающих токов на карте по точке пересечения векторов (патент РФ №2473098, МПК G01R 31/08, опубл. 20.01.2013).
Недостатком данного способа является возможность определения зоны влияния на подземные трубопроводы только так называемых «классических» источников блуждающих токов, например, электрифицированного железнодорожного транспорта. Кроме того, способ не позволяет определить границы участка трубопровода, подверженного негативному влиянию источника блуждающего тока.
Известен способ идентификации геомагнитного источника блуждающего тока по признакам единства источника блуждающего тока, воздействующего на участок трубопровода, определяемого по значению коэффициента линейной корреляции между массивами значений потенциалов «труба-земля», измеренных синхронно в различных точках трубопровода. Признаками воздействия на подземный трубопровод источника геомагнитно-индуцированных токов являются отсутствие точек «стекания-натекания» тока на границах участка, отсутствие в результатах измерения разности потенциалов «труба-земля» переменной составляющей с частотами, кратными промышленной частоте сети переменного тока [Фуркин А.В. Совершенствование методик идентификации и оценки опасности источников блуждающих токов, воздействующих на магистральные нефтегазопроводы: Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Ухта, 2012. - 23 с.].
Недостатком способа является низкая достоверность определения границ участка трубопровода, на который воздействует источник. Это связано с тем, что на участке воздействия геомагнитного поля возникают три условные зоны, на которых воздействие источника имеет различный характер. При этом коэффициент линейной корреляции между массивами измеренных потенциалов «труба-земля» в зависимости от положения точек измерения в этих зонах может изменяться от положительных до отрицательных значений, в т.ч. иметь и околонулевые значения, что затрудняет точное определение границ действия источника на участок трубопровода известным способом.
Задачей изобретения является создание способа, позволяющего достоверно определять границы участка трубопровода, подверженного воздействию геомагнитных источников блуждающих токов.
Технический результат - повышение достоверности способа локализации участков трубопроводов, подверженных влиянию геомагнитно-индуцированных блуждающих токов.
Задача решается тем, что в способе локализации участков трубопроводов, подверженных влиянию геомагнитно-индуцированных блуждающих токов, заключающемся в синхронном измерении с определенным временным шагом разности потенциалов «труба-земля» в нескольких точках обследуемого участка трубопровода, локализации участка трубопровода по величине коэффициента корреляции между рядами измеренной разности потенциалов «труба-земля», с целью повышения достоверности определения границ участка во время геомагнитных возмущений определяют начальную точку на трассе трубопровода по максимальным колебаниям разности потенциала «труба-земля», устанавливают в начальной точке самопищущие устройства для измерения потенциала «труба-земля», последовательно в нескольких точках трубопровода, расположенных по ходу движения продукта и против хода относительно начальной, производят синхронные с начальной точкой измерения разности потенциалов «труба-земля» и определяют коэффициент корреляции между показаниями потенциала «труба-земля», измеренными в начальной и текущей точках, строят график зависимости «коэффициент корреляции - координата трассы трубопровода», измерения выполняют с постепенным удалением текущей точки измерения от начальной до тех пор, пока коэффициент корреляции на станет менее ±0,3 и на указанной зависимости не обнаружатся два экстремума более 0,9 и менее минус 0,9, при этом участок трубопровода, подверженный влиянию геомагнитных блуждающих токов, локализуют с помощью построенного графика зависимости: начало участка определяют по коэффициенту корреляции порядка |0,4|, предшествующему первому по ходу движения продукта экстремуму, конец участка - по коэффициенту корреляции порядка |0,4|, наблюдающемуся после второго экстремума по ходу движения продукта.
На чертеже показан пример графика зависимости «коэффициент линейной корреляции - координата трассы трубопровода», полученной по результатам измерения разности потенциалов «труба-земля» в различных точках трубопровода, подверженного влиянию блуждающих токов.
Способ реализуется следующим образом
При помощи электрометрических методов обследования трубопроводов, по максимальным колебаниям разности потенциала «труба-земля» во время геомагнитных возмущений, обнаруживают точку на трассе трубопровода, в которой трубопровод подвержен влиянию геомагнитно-индуцированных токов. Эту точку отмечают как начальную точку. Проводят синхронные измерения разности потенциалов «труба-земля» в начальной и текущих точках, расположенных с определенным шагом по трассе трубопровода. Текущие точки распределяют относительно начальной точки в направлении потока и против потока перекачиваемой среды. Последовательно определяют коэффициент линейной корреляции между показаниями потенциалов «труба-земля», измеренными в двух расположенных рядом точках, строят график зависимости «коэффициент линейной корреляции - координата трассы трубопровода» (фиг).
Измерения с постепенным удалением текущей точки измерения от начальной проводят до тех пор, пока коэффициент линейной корреляции не составит менее 0,3 или более минус 0,3 и на указанном графике зависимости не обнаружатся два экстремума более 0,9 и менее минус 0,9.
Для локализации участка трубопровода, подверженного влиянию геомагнитных блуждающих токов, используют построенный график зависимости, на котором за начало участка трубопровода, подверженного влиянию геомагнитных источников блуждающих токов, принимают точку на графике, в которой коэффициент линейной корреляции составляет 0,4 и предшествует первому по ходу движения продукта экстремуму, за конец участка - точку с коэффициентом линейной корреляции минус 0,4, установленную после второго экстремума по ходу движения продукта.
Пример
Необходимо локализовать участок магистрального газопровода «Бованенково-Ухта», подверженный влиянию источника геомагнитно-индуцированного тока, с целью последующей реализации превентивных противокоррозионных мероприятий на установленном участке. При помощи системы коррозионного мониторинга, позволяющей в дискретных точках трассы газопровода проводить измерения разности потенциалов «труба-земля», устанавливают, что в точке 1108 км в период магнитных бурь амплитуда изменения разности потенциалов «труба-земля» максимальна среди точек, на которых проводятся измерения системой мониторинга. Точку с координатой 1108 км определяют как начальную (фиг).
В начальной точке устанавливают самопищущий прибор для регистрации значений разности потенциалов «труба-земля», например измеритель потенциала поляризационного ИПП-1 «Менделеевец» (производство ЗАО «Химсервис», Россия) совместно с электродом сравнения. В настройках прибора устанавливают шаг регистрации значений - 5 сек, устанавливают точное время на внутренних часах устройства.
Исходя из приемлемой точности определения границ участка (5-10 км) принимают шаг перемещения текущей точки - 10 км. Устанавливают в двух соседних точках в направлении потока и против потока перекачиваемой среды с координатами 1118 км и 1098 км соответственно приборы ИПП-1 «Менделеевец». Выполняют аналогичные настройки для временной синхронизации с прибором, установленным в начальной точке. Снимают результаты измерения, в т.ч. во время действия геомагнитных возмущений с последующим импортированием результатов измерений в персональный компьютер. При помощи встроенных в табличный редактор MS Excel функций определяют коэффициент линейной корреляции между синхронизированными во времени рядами данных измерения разности потенциалов в точках 1098 км, 1108 км и 1118 км. Устанавливают, что значение коэффициента линейной корреляции между точками 1108 км и 1118 км составляет 0,96. Отмечают эту точку на графике зависимости «коэффициент линейной корреляции - координата трассы трубопровода». Путем проведения аналогичных измерений в текущих точках, расположенных через каждые 10 км трассы газопровода, последующей обработки полученных результатов измерений потенциалов «труба-земля» и вычисления коэффициентов линейной корреляции значений, полученных в двух расположенных рядом текущих точках, продолжают построение графика зависимости «коэффициент линейной корреляции - координата трассы трубопровода» до тех пор, пока на графике не будут отображены два явно выраженных экстремума (более 0,9 и менее минус 0,9). За начало участка воздействия источника геомагнитно-индуцированного блуждающего тока принимают координату трассы, предшествующую первому по направлению движения перекачиваемой среды экстремуму, в которой коэффициент линейной корреляции значений потенциала «труба-земля» составляет 0,4 (1058 км). За конец участка воздействия источника геомагнитно-индуцированного блуждающего тока принимают координату трассы, расположенную после второго по направлению движения перекачиваемой среды экстремума, в которой коэффициент линейной корреляции значений потенциала «труба-земля» составляет минус 0,4 (1518 км). На установленном участке трубопровода 1058-1518 км применяют меры по снижению негативного влияния геомагнитных блуждающих токов.