УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ГРУНТА В МЕСТАХ С ВОЗМОЖНЫМИ ОПОЛЗНЕВЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ ПО ТРАССЕ ПРОЛЕГАНИЯ ТРУБОПРОВОДА
DEVICE TO RECORD MOTION OF SOIL IN AREAS WITH POSSIBLE LANDSLIP PHENOMENA ALONG PIPELINE INSTALLATION ROUTE

Изобретение относится к транспорту углеводородов в нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при эксплуатации трубопроводов, расположенных в местах с возможными оползневыми явлениями, для принятия своевременных мер по их защите от разрушения при перемещениях грунтовых масс, вызванных нарушением весового баланса в результате сезонного оттаивания, насыщения грунта или иными причинами.
Известно устройство для измерения направления и скорости движения грунта относительно подземного трубопровода, содержащее корпус, соединенный с ним посредством сферического шарнира измерительный рычаг с измерительным наконечником на одном, выступающем из корпуса конце, двухкоординатный узел отсчета перемещений, размещенный внутри корпуса и взаимодействующий с другим концом измерительного рычага [1] (Патент RU 2205919, кл. C2 7E02D 1/100, G01B 5/00, опубл. 20.07.2000 г.).
Недостатком данного устройства является малый диапазон и низкая точность измерения перемещений при работе устройства в связных грунтах. Часть измерительного рычага с пластинами находится в грунте, который при своем смещении оказывает сопротивление угловым перемещениям рычага. С увеличением угла наклона рычага уменьшается эффективная площадь пластин, на которую воздействует давление грунта, что уменьшает и силу, вращающую рычаг. По мере увеличения наклона возрастает сила, растягивающая рычаг, а сила давления рычага на грунт соответственно уменьшается. Поэтому при определенном угле наклона силы сопротивления повороту рычага уравновесят силы, вращающие его, и движение рычага прекратится, хотя перемещение грунта будет происходить. Очевидно, что этот угол наклона, соответствующий концу диапазона измерения данным устройством, определяется механическими свойствами грунта, формой и геометрическими размерами рычага и связанных с ним пластин. После достижения максимального угла наклона показания на выходе устройства становятся постоянными и получение информации о перемещениях грунта станет невозможным.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому устройству является устройство для измерения скорости и направления движения грунта относительно подземного трубопровода, содержащее корпус цилиндрической формы, измерительный телескопический двухзвенный рычаг, шарнир, узел отсчета перемещений, выполненный на основе акселерометров и взаимодействующий с первым концом измерительного рычага, регистрирующий блок, соединенный с выходами узла отсчета перемещений, датчик удлинения измерительного рычага [2] (Патент RU 2338031 C2).
Недостатком данного устройства является невозможность определения глубины подвижного грунтового слоя, так как при такой конструкции измерительный рычаг будет отклоняться от вертикального положения и выдавать сигнал регистрирующему устройству, даже если движение оползневой массы будет происходить не на всей глубине установленного устройства, т.е. выше пролегания трубопровода. Таким образом, устройство информирует о движении оползневой массы в зоне пролегания трубопровода, но не фиксирует данные о характере воздействия грунтовой массы на трубопровод, т.е. затронут он или нет оползнем и, если затронут, то в какой степени.
Задачей настоящего изобретения является получение информации о величине, направлении и скорости движения оползневой массы на всей глубине подвижного грунтового слоя в режиме реального времени.
Данная задача решается за счет применения измерительного рычага, состоящего из N подвижных звеньев, соединенных между собой шарнирами, и неподвижного анкера.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемое устройство регистрации движения грунта в местах с возможными оползневыми явлениями по трассе пролегания трубопровода, содержащее корпус, измерительный рычаг, шарнир, узел отсчета перемещений, регистрирующий блок, согласно изобретению измерительный рычаг состоит из неподвижного анкера и N подвижных звеньев, соединенных между собой шарнирами, количество звеньев зависит от глубины неустойчивых пород, составляющих оползень, причем узел отсчета перемещений установлен в каждое подвижное звено измерительного рычага, а регистрирующий блок содержит систему сбора и передачи данных для отправки информации в режиме реального времени на диспетчерский пункт.
На фиг.1 представлено заявляемое устройство регистрации движения грунта в местах с возможными оползневыми явлениями по трассе пролегания трубопровода.
Устройство содержит корпус 1, измерительный рычаг 2, состоящий из подвижных звеньев 3, неподвижного анкера 4 и шарниров 5, измерительные узлы 6, установленные в каждом подвижном звене 3, передающую антенну 7. В корпусе 1 размещен регистрирующий блок, который служит для сбора и передачи данных, поступающих с измерительных узлов. Устройство устанавливается на глубину залегания неустойчивых пород 8, составляющих оползневой массив, в заранее подготовленную скважину таким образом, чтобы анкер 4 зафиксировался в устойчивой неподвижной породе 9. Регистрирующий блок в корпусе 1 и передающая антенна 7 соединяются кабелем 10 с измерительным рычагом 2 и помещаются в грунт.
На фиг.2 показана схема работы заявляемого устройства регистрации движения грунта в местах с возможными оползневыми явлениями по трассе пролегания трубопровода.
В зависимости от того, на какой глубине будет происходить смещение оползневого слоя, в движение придет то или иное подвижное звено 3 измерительного рычага 2. Как видно из схемы, если перемещаются верхние слои грунта, отклоняется только звено 1, если смещением затронуты средние слои, отклоняются звенья 1 и 2. Если же перемещение грунтовых масс происходит на всю глубину неустойчивых пород, отклоняются все подвижные звенья измерительного рычага. От измерительных узлов 6 (фиг.1), расположенных в подвижных звеньях 3 измерительного рычага 2, информация о направлении и величине перемещения оползневой массы передается в регистрирующий блок в корпусе 1, и с помощью системы сбора и передачи данных через передающую антенну 7 отправляется на диспетчерский пункт. Зная, от каких подвижных звеньев поступили данные о перемещении, можно судить о глубине (или толщине) оползневого массива. Так как информация с измерительных узлов 6 поступает в режиме реального времени, можно фиксировать и скорость движения грунта.
Источники информации
1. Патент RU 2205919, кл. C2 7E02D 1/100, G01B 5/00, опубл. 20.07.2000 г.
2. Патент RU 2338031 C2.