СПОСОБ НАЗЕМНЫХ ПЛОЩАДНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ГАЗОПРОВОДОВ
METHOD OF GROUND AREAL GEOPHYSICAL RESEARCHES BY METHODS OF ELECTRICAL EXPLORATION FOR PROVIDING CATHODE PROTECTION OF GAS PIPELINES

Изобретение относится к способам геофизических исследований, а именно к разведке с помощью электрических или магнитных средств, и может быть использовано для защиты от коррозии подземных металлических сооружений, в частности магистральных газопроводов.
Защита от коррозии подземных металлических сооружений, например газопроводов, выполняется путем сооружения глубинных анодных заземляющих устройств (ГАЗ) на установках катодной защиты (УКЗ). Сооружение анодного заземляющего устройства ведется путем бурения ствола скважины и установки в него электрода. При этом интервалы установки заземлителей принимаются равным 25, 50, 80 или 100 м (в районе Урала), в зависимости от региона, не учитывая геоэлектрический разрез. Поэтому зачастую скважины ГАЗ бурятся в зонах распространения высокоомных скальных пород с кажущимися (удельными) сопротивлениями более 1000÷3000 Ом⋅м без учета геоэлектрического разреза. В результате установки анодных заземляющих устройств в высокоомные грунты скважины ГАЗ после строительства имеют сопротивление растеканию тока R значительно большее, чем 4 Ом, предусматриваемых по проекту. Это приводит к тому, что в дальнейшем приходится дополнительно бурить новые скважины глубинных анодных заземляющих устройств для уменьшения сопротивления растеканию тока или строить новые установки катодной защиты.
Возникает задача разработки способа наземных площадных геофизических исследований методами электроразведки, позволяющего определять оптимальное расположение скважин глубинных анодных заземляющих устройств.
Как известно, электроразведка - один из основных методов в общем комплексе геофизических методов разведки, основанный на изучении особенностей распространения постоянных и переменных электромагнитных полей в земле и определении по измеренным полям электромагнитных параметров среды, по которым можно судить о петрофизических свойствах, литологическом составе, термодинамическом и фазовом состоянии пород в земных недрах [1, 2, 3].
Из уровня техники известен способ измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород [RU 2525149 C1, МПК G01V 3/18, G01V 3/28, опубл. 10.08.2014], при котором в каротажном приборе тороидальной катушкой осуществляют электромагнитное возбуждение тока, текущего вдоль проводящей поверхности его корпуса, измеряют реальную и мнимую составляющие тока, стекающего с различных участков поверхности корпуса каротажного прибора. Измерение осуществляют при помощи заданного числа соосно расположенных тороидальных катушек, крайние из которых являются генераторными и включены в электрическую цепь синфазно и противофазно, а остальные приемными [4].
Недостатком известного технического решения является его ограниченная возможность для поиска географических координат зон низкого сопротивления горных пород.
Наиболее близким к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан способ электропрофилирования по схеме срединного градиента, при котором положение питающих электродов АВ установки AMNB фиксировано, а измерительные электроды перемещаются в средней части разносов АВ, так что измерениями покрывается целая часть территории, заключенной в промежутке между питающими электродами [1].
Недостатком известного технического решения является его низкая точность при поиске географических координат зон низкого сопротивления горных пород.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности определения географических координат зон низкого сопротивления горных пород и возможности применения способа для указания площадок заложения скважин анодных заземляющих устройств установок катодной защиты магистральных газопроводов.
Указанная задача решена тем, что способ наземных площадных геофизических исследований методами электроразведки для обеспечения катодной защиты газопроводов включает разбивку основных геофизических профилей с замерами географических координат пикетов и построение схемы основных географических профилей. При этом число географических профилей выбирают в интервале от 4 до 5, их ширина составляет 0,7 м, а длина находится в интервале от 0,8 до 1 км.
Далее выполняют бесконтактные измерения электрического поля по всем основным профилям, выявляя зоны предположительно низкого сопротивления горных пород. При этом число бесконтактных измерений электрического поля по всем основным профилям выбирают в диапазоне от 2 до 4.
Затем выполняют разбивку дополнительных профилей вдоль протяженности выявленных зон предположительно низкого сопротивления, выполняют бесконтактные измерения электрического поля по всем дополнительным профилям, выявляя зоны низкого сопротивления горных пород. При этом число бесконтактных измерений электрического поля по всем дополнительным профилям выбирают в диапазоне от 4 до 6.
Дополнительно выполняют замеры в найденных зонах посредством вертикального электрического зондирования и определяют географические координаты площадок заложения скважин глубинных анодных заземляющих устройств и глубины установки анодных заземлителей. При этом число замеров в найденных зонах посредством вертикального электрического зондирования выбирают в диапазоне от 8 до 10, а расстояние между ними выбирают в диапазоне от 25 до 75 м.
Положительный технический результат, обеспечиваемый раскрытыми выше характеристиками способа, состоит в повышении точности определения географических координат площадок заложения скважин глубинных анодных заземляющих устройств и глубины установки анодных заземлителей за счет последовательного уточнения зон низкого сопротивления горных пород, что в свою очередь приводит к значительной экономии денежных средств управляющих компаний, обслуживающих магистральные газопроводы.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен пример результата интерпретации бесконтактного измерения электрического поля в районе исследований на глубине 42 м; на фиг. 2 - две перспективные зоны пониженных сопротивлений горных пород для заложения скважин глубинных анодных заземляющих устройств, определенные с помощью заявленного способа.
Способ осуществляют следующим образом.
Заказчик поручает инженерно-техническому центру выполнение геофизических исследований на проектируемых или ремонтируемых установках катодной защиты с заданными географическими координатами, включая указание километров магистрального газопровода. После согласования работ с линейным производственным управлением магистральных газопроводов проводится разбивка 4÷5 основных геофизических профилей шириной 0,7 м и длиной 0,8÷1 км с замерами географических координат пикетов и построение схемы основных геофизических профилей. Далее выполняют бесконтактные измерения электрического поля на основе 2÷4 разносов по всем основным профилям, включая обработку полевых материалов, их интерпретацию и выявление 1÷2 зон предположительно низкого сопротивления горных пород. Затем выполняют разбивку дополнительных профилей вдоль протяженности обнаруженных зон предположительно низкого сопротивления, выполняют бесконтактные измерения электрического поля по всем дополнительным профилям на основе 4÷6 разносов, выявляя зоны низкого сопротивления горных пород. Дополнительно выполняют замеры в найденных зонах посредством вертикального электрического зондирования на основе 8÷10 точек, расположенных на расстоянии 25÷75 м друг от друга и определяют географические координаты площадок заложения скважин глубинных анодных заземляющих устройств.
На заключительном этапе осуществления способа производятся окончательная бработка полевых материалов (фиг. 2), тщательная интерпретация результатов бесконтактных измерений электрического поля, а также вертикального электрического зондирования, формируется геофизическое заключение с указанием по каждой проектируемой установке катодной защиты две зоны горных пород с наиболее низкими сопротивлениями наибольшей мощности по глубине и указанием предлагаемых площадок заложения скважин глубинных анодных устройств с их географическими координатами и глубины установки анодных заземлителей.
Пример осуществления способа
K
При проектировании УКЗ 1296 км МГ «Ямбург-Елец II» Ивдельского ЛПУ МГ заявленный способ был применен при проведении наземных площадных геофизических исследований методами электроразведки. Первоначально, согласно способу, была построена схема профилей I, II, III, IV, V и VI, с помощью разностной установки БИЭП проведены исследования и на глубинах залегания ≈29 м, ≈42 м и ≈54 м выявлены зоны предположительно низкого сопротивления, характеризующиеся равным кажущимся сопротивлением ρ<250 Ом (поз. 1 и 2 на фиг. 1), условно названные «локальная», находящаяся в районе пересечения профилей I и IV и «линейная», находящаяся в районе пересечения профилей VI и I. Профили I, IV и VI были выделены в качестве дополнительных, по ним было выполнено вертикальное электрическое зондирование с замерами через каждые 50 м, после чего определены географические координаты первой и второй площадок (поз. 3 и 4 на фиг. 2) заложения скважин глубинных анодных заземляющих устройств в системе WGS-84 и глубины установки анодных заземлителей.
Литература
1. Жданов М.С. Электроразведка: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1986. - 316 с.
2. Матвеев Б.К. Электроразведка при поисках месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1982.
3. Хмелевский В.К. Основной курс электроразведки. - М.: Изд-во МГУ. Ч. 1, 1970; ч. 2, 1971; ч. 3, 1975.
4. Пат. RU 2525149 C1, МПК G01V 3/18, G01V 3/28. Способ измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород / Эпов М.И. (RU), Глинских В.Н. (RU), Никитенко М.Н. (RU); заявитель и патентообладатель ОАО «Нефтяная компания «Роснефть» (RU) №2013118613/28; заявл. 23.04.2013; опубл. 10.08.2014.