УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАХОЖДЕНИЯ МЕСТА УТЕЧЕК ГАЗО- И НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ТРУБОПРОВОДА ПО НЕПРЕРЫВНОМУ ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОЧВЕННОМ ВОЗДУХЕ, ВОДЕ И СНЕГЕ

Полезная модель относится к конструкциям передвижных станций для определения утечек углеводородов из газопроводов и нефтепроводов и может быть использована в газовой и нефтяной промышленности для непрерывного контроля качества находящихся в эксплуатации трубопроводов, а также для поисков несанкционированных врезок, утечек углеводородов из нефтебаз, АЗС, газохранилищ и нефтегазовых месторождений.
Известно устройство для нахождения места утечек газо- и нефтепродуктов (1), содержащее транспортное средство, элемент для вскрытия пласта почвы, подсоединенный к транспортному средству, элемент для забора пробы газа из под пласта почвы, выполненный в виде газозаборника - отрезка трубки, открытый конец которой расположен по ходу транспортного средства за элементом для вскрытия пласта почвы, насос с фильтром, установленные на транспортном средстве для подачи пробы газа и отделения частиц почвы, подсоединенные к другому концу отрезка трубки, прибор для регистрации наличия газа, установленный на транспортном средстве и вход которого подсоединен к выходу насоса с фильтром, а выход присоединен к приемному устройству с индикатором. Это устройство предназначено для определения местоположения утечек из трубопроводов, расположенных под поверхностью земли. Устройство состоит из транспортного средства, на котором устанавливается плуг с гидравлическим регулированием глубины вспашки, т.е. отбора почвенного воздуха. Воздух отсасывается вакуумным коллектором двигателя транспортного средства. Отбираемый воздух очищается от механических частиц и подается в прибор для регистрации наличия газа - инфракрасный спектрометр, где по поглощению определенной длины волны судят о качественном и частично количественном составе газа.
Недостатками устройства является то, что вакуумный коллектор двигателя обладает большой производительностью, что крайне нежелательно, потому что засасывается большое количество атмосферного воздуха, который в десятки и сотни раз разбавляет почвенный газ. Опытные работы показали, что количество свободного газа в почве с площади 2-3 кв. дм составляют не более 100-150 куб. см. Разбавление почвенного газа атмосферным воздухом резко снижает точность замеров. Чувствительность инфракрасного спектрометра в потоке газа явно недостаточна, а с учетом
разбавления газа вероятность пропуска аномальных зон резко увеличивается. За счет использования обычного визуального индикатора не возможности осуществить автоматическую привязку местоположения транспортного средства и места утечки в процессе перемещения транспортного средства.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для нахождения места утечек газо- и нефтепродуктов из трубопроводов (2) содержащее транспортное средство, элемент для вскрытия пласта почвы, подсоединенный к транспортному средству, элемент для забора пробы газа из под пласта почвы, выполненный в виде газозаборника - отрезка трубы, открытый конец которой расположен по ходу транспортного средства за элементом для вскрытия пласта почвы, насос с фильтром, установленные на транспортном средстве для подачи пробы газа и отделения частиц почвы, подсоединенные к другому концу отрезка трубки, прибор для регистрации наличия газа, выполненный из хроматографа с чувствительностью не менее 10×10 объемн.%, и установленный на транспортном средстве и вход которого подсоединен к выходу насоса с фильтром, а выход к приемному устройству с индикатором. Хроматограф снабжен аналого-цифровым преобразователем для преобразования индукционного тока детектора хроматографа в цифровой сигнал. В качестве приемного устройства с индикатором использован компьютер с монитором, входной разъем которого подсоединен к выходу аналого-цифрового преобразователя. Кроме того, в устройстве имеется: блок для определения координат местоположения транспортного средства, установленный на нем и выполненный с цифровым выходом, подсоединенным к входному разъему компьютера, трассо-поисковое оборудование, также установленное на транспортном средстве и индикатор которого расположен в кабине транспортного средства; буровая установка, водозаборник и вакуумный дегазатор, соединенные последовательно, а выход вакуумного дегазатора подсоединен к входу хроматографа. К недостаткам данного технического решения можно отнести следующее: хроматограф определяет сумму углеводородных газов в газовом потоке, т.е. он работает как газоанализатор - разделение на составляющие компоненты отсутствует.Также отсутствует регулировка глубины отбора почвенного газа, так как при движении по профилю под площадку набивается растительность, которая поднимает плоскорез над поверхностью земли - прекращается контакт плуга с почвой, следовательно будет засасываться не почвенный газ, а атмосферный. Отсутствует устройство для проведения непрерывной водной и снежной газогеохимической съемки.
Решаемая полезной моделью задача - повышение качества и скорости обнаружения утечек газа и нефтепродуктов по непрерывному определению содержания углеводородов в почвенном воздухе, воде и снеге.
Это достигается тем, что в устройстве для нахождения места утечек газо- и нефтепродуктов из трубопровода, содержащем транспортное средство, элемент для вскрытия пласта почвы, подсоединенный к транспортному средству, механизм для забора пробы газа из под пласта почвы,
выполненный в виде газозаборника - отрезка трубы, открытый конец которой расположен по ходу транспортного средства за элементом для вскрытия пласта почвы, насос с фильтром, установленные на транспортном средстве для подачи пробы газа и отделения частиц почвы, подсоединенные к другому концу отрезка трубы, прибор для регистрации наличия газа, установленный на транспортном средстве и вход которого подсоединен к выходу насоса с фильтром, а выход к приемному устройству с индикатором, блок для определения координат местоположения транспортного средства, трассо-поисковое оборудование и буровую установку, установленные на транспортном средстве, согласно полезной модели, механизм для вскрытия пласта почвы дополнительно снабжен ножом, жестко закрепленным на держателе элемента для вскрытия почвы, и канатом с регулировочным винтом, а прибор для регистрации наличия газа выполнен из универсального течеискатель-хроматографа, снабженного встроенной в него микро-ЭВМ, с памятью свыше 100 хроматограмм и с возможностью определения компонентного и процентного содержания углеводородного газа, кроме того, устройство дополнительно снабжено аппаратурой для эпизодического отбора и анализа проб газа, а также водяным насосом малой производительности, ультразвуковым дегазатором непрерывного действия, соединенные последовательно, а выход ультразвукового дегазатора подсоединен к входу хроматографа.
Технический результат от внедрения полезной модели - повышение точности анализа и скорости обработки данных, возможность в непрерывном режиме определять газонасыщенность в почвенном воздухе, воде и снеге.
Устройство для нахождения места утечек газо- и нефтепродуктов из трубопровода по непрерывному определению содержания углеводородов в почвенном воздухе, воде и снеге содержит транспортное средство 1, на котором установлен механизм для вскрытия пласта почвы 2, выполненного в виде плоскореза уменьшенного в размере и защищенного по бокам. Механизм для вскрытия пласта почвы 2 снабжен ножом 3, стальным канатом с регулировочным винтом 4, установленными на держателе 5. Нож 3 своим нижним концом соприкасается с землей, а так как он расположен впереди, то он срезает травяной покров и мелкий кустарник, благодаря этому механизм для вскрытия пласта почвы 2 не забивается травой. Механизм для вскрытия пласта почвы 2 через карданный вал (на схеме не обозначен) соединен с транспортным средством и при резких поворотах не подвержен поломкам. Глубина погружения в почву механизма для вскрытия пласта почвы 2 регулируется длиной стального каната с регулировочным винтом 4. Устройство для нахождения места утечек газо- и нефтепродуктов из трубопровода по непрерывному определению содержания углеводородов в почвенном воздухе, воде и снеге содержит фильтр 6, насос 7, компрессор 8, фильтр тонкой очистки 9, дозатор 10, пламенно-ионизационный детектор 11, дисплей 12, термокаталитический датчик 13, микро-ЭВМ 14, встроенная в
анализирующее устройство - модернизированный универсальный течеискатель 15, в нашем случае использован хроматограф «АХТ-ТИ». Устройство для нахождения места утечек газо- и нефтепродуктов из трубопровода по непрерывному определению содержания углеводородов в почвенном воздухе, воде и снеге оснащено устройством для определения координат 16, компьютером 17, трассо-поисковым оборудованием 18, которое устанавливается на транспортном средстве с индикатором 19 расположенным в кабине транспортного средства 1, а также аппаратурой для проведения эпизодического отбора и анализа проб газа 20 буровой установкой 21, полевым дегазатором 22, водяным насосом 23 и ультразвуковым дегазатором 24.
Устройство для нахождения места утечек газо- и нефтепродуктов из трубопровода по непрерывному определению содержания углеводородов в почвенном воздухе, воде и снеге работает следующим образом.
На транспортном средстве(полноприводный автомобиль, трактор) 1 устанавливают механизм для вскрытия пласта почвы 2 с помощью которого вскрывают почвенный слой, а это в свою очередь приводит к механической дегазации почвы, а, следовательно позволяет отобрать, как свободные, так и слабосорбированные газы.
Почвенный газ через фильтр 6 засасывается насосом 7, и после очистки поступает в компрессор 8 хроматографа. После вторичной очистки от механических частиц и влаги фильтром тонкой очистки 9 газ через дозирующую систему крана дозатора 10 поступает в пламенно-ионизационный детектор 11, где определяется суммарное содержание углеводородных газов. На дисплее 12 индуцируется процентное содержание суммы горючих компонентов в почвенном газе. В случае обнаружения аномальных концентраций углеводородных газов оператор переводит анализ в хроматографический режим. Разделенные колонкой компоненты, поступают в термокаталитический датчик 13 и на дисплее отображается хроматограмма. Встроенная в хроматограф 15 микро-ЭВМ 14 автоматически обсчитывает хроматограмму и проводит анализ обнаруженных компонентов с обозначением их наименования и концентрации в объемных процентах. Прибор способен хранить в памяти свыше 100 хроматограмм. Определение компонентного состава углеводородного газа, отбираемого из почвы, воды и снега позволяет в полевых условиях детализировать аномальный участок и однозначно определить является ли этот газ результатом утечки из нефтепровода, либо пролива нефтепродуктов и т.д.
Местоположение транспортного средства поступает в ГИС компьютера 17, параллельно на второй вход в компьютер поступают данные из хроматографа 15, которые формируют базы данных и синхронизируют по времени с определением координат местоположения транспортного средства. Для проведения эпизодического отбора проб газа газо- и нефтепроводов, проходящих под автомобильными и железными дорогами, эстакадами используя аппаратуру в комплект которой входит мотобур для бурения
шпуров глубиной до 1 метра и газоанализатор «ЭКОПРОБ-5». Для проведения непрерывной водной газовой съемки используют насос малой производительности и ультразвуковой дегазатор непрерывного действия, которые устанавливают на любое плавучее средство. Водяным насосом 23 отбирается заборная вода, которая подается в ульразвуковой дегазатор непрерывного действия 24, далее отдегазированный газ засасывается компрессором хроматографа 8 и производится вышеописанный анализ проб газа. Для того чтобы исследовать целостность газопровода на всем его протяжении проводят непрерывную снежную и водную газовую съемку, заменив для этого транспортное средство. Проводить непрерывную снежную и водную газовую съемку необходимо потому, что площадь аномальной зоны при врезке или утечки газа из нефтегазопровода невелика и составляет несколько десятков квадратных метров, поэтому при эпизодической съемке утечку газа можно не обнаружить. Непрерывную снежную и газовую съемку проводят в зимний период на заболоченных участках и на местности, где проходимость транспортного средства в летний период затруднена.
Источники информации:
1. Патент США №3106089, н.п.к. 73-40,5, 1963 г.
2. Свидетельство на полезную модель №27236, Кл. G 01 V 9/00, 2003.