СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО АВАРИЙНО-ОПАСНЫХ УЧАСТКОВ НА ТРАССАХ ГАЗОПРОВОДОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ КОРРОЗИОННОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ
METHOD OF DETECTING ACCIDENT-HAZARDOUS SECTIONS ON GAS PIPLINE ROUTES SUSCEPTIBLE TO STRESS CORROSION CRACKING

Изобретение относится к геофизическим методам исследований, в частности к области сейсмических инженерных исследований на ответственных промышленных объектах, и может быть использовано для выявления потенциально аварийно-опасных участков на трассах газопроводов.
На предприятиях газопроводного транспорта в последние десятилетия весьма остро стоит проблема аварийности, обусловленной коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН) материала газопроводных труб.
Фактор высокого уровня напряжений стенок газопроводных труб подразумевает как статические, так и динамические (вибрационные) напряжения. Примечательно, что большее внимание в настоящее время уделяется статическим напряжениям, которые возникают вследствие долговременных деформаций труб (искривление, провисание и т.п.). Изучение вибрационных напряжений проводится в существенно меньших объемах.
Немногочисленность изучения вибрационных напряжений в большой степени объясняется сложностью их организации и проведения. Во-первых, требуется специальная тензо- или виброметрическая аппаратура. Во-вторых, необходим прямой доступ к поверхности газопроводной трубы. Последний аспект особо существенен, так как, к примеру, трубы магистральных газопроводов расположены на глубине первых метров, а их поверхность покрыта изоляционными материалами. Таким образом, тензометрические измерения требуют проведения шурфовки и устранения изоляции. Все это делает прямые измерения вибрационных напряжений трудоемким и дорогостоящим мероприятием, возможным только в локальных точках газопровода.
Сейсморазведка для вибродиагностики газопроводов до сих пор не применялась, поэтому близких по технической сущности способов предложенный способ не имеет.
Предложенный способ направлен на решение задачи дистанционной вибродиагностики газопроводов без ограничения режимов их работы, без вскрытия их трасс и без нарушения целостности изоляции труб.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе выявления потенциально аварийно-опасных участков на трассах газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН), включающем микросейсмическую съемку (МСС), определение местоположения локальных участков на трассах газопроводов с аномально высокими уровнями интенсивности технологических и геодинамических вибраций, построение схематических карт аномалий проводят микросейсмическую съемку (МСС) на земной поверхности точно над трассой действующего газопровода в диапазоне от 0.1 до 100 Гц в режиме пассивного мониторинга интерференционного поля микросейсмических колебаний группой (расстановкой) широкодиапазонных вертикальных датчиков скоростей смещения, при этом сейсмодатчики последовательно перемещают вдоль линейного профиля, расстояние между пунктами наблюдений (сейсмодатчиками) в пределах расстановки выбирают в зависимости от требуемой детальности обследования от 100 м - при рекогносцировочных работах, до 5-10 м - при детальных, наблюдения на каждом пункте проводят не менее 45 минут, по результатам обработки наблюдений выделяют аномалии технологических и геодинамических вибраций, полученные данные представляют в табличном виде с указанием географических координат эпицентра аномального участка, поперечного размера аномалии, неотектонической привязки, категории опасности и в виде графических изображений с цветопередачей основных особенностей пространственного положения закартированных аномалий.
Заявленная совокупность признаков «…проводят микросейсмическую съемку (МСС) на земной поверхности точно над трассой действующего газопровода в диапазоне от 0.1 до 100 Гц в режиме пассивного мониторинга интерференционного поля микросейсмических колебаний группой (расстановкой) широкодиапазонных вертикальных датчиков скоростей смещения…» позволяет без применения шурфования трасс газопроводов и их отключения определить местоположение локальных участков на трассах газопроводов с аномально высокими уровнями интенсивности технологических и геодинамических вибраций, составить схематические карты аномалий. В результате значительно сокращаются как трудовые, так и финансовые затраты, существенно уменьшается ущерб, наносимый окружающей среде.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах предложенного изобретения, показали, что в рассмотренных источниках не содержится сведений о совокупности признаков заявленного способа.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизны».
Результаты поиска показали также, что заявленное изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники, т.е. предложенное техническое решение соответствует условию «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен пример выделения двух технологических и геодинамической аномалий вибраций на участке магистрального газопровода длиной 5 км, на фиг.2 приведены примеры схематических карт, иллюстрирующих местоположение геодинамической (а) и технологической (б) аномалий вибраций на двух участках на территории трасс обследованных газопроводов.
Способ осуществляется следующим образом.
Проводят микросейсмическую съемку (МСС) на земной поверхности точно над трассой действующего газопровода в диапазоне от 0.1 до 100 Гц в режиме пассивного мониторинга интерференционного поля микросейсмических колебаний группой (расстановкой) широкодиапазонных вертикальных датчиков скоростей смещения (например, СМ3-КВ), при этом сейсмодатчики последовательно перемещают вдоль линейного профиля, расстояние между пунктами наблюдений (сейсмодатчиками) в пределах расстановки выбирают в зависимости от требуемой детальности обследования от 100 м - при рекогносцировочных работах, до 5-10 м - при детальных.
Непрерывные мониторинговые наблюдения на каждой расстановке производят не менее 45 мин. Применяемое программное обеспечение позволяет проводить экспресс-анализ качества получаемых данных прямо в процессе регистрации.
Средняя скорость обследования составляет 1-2 км в день (зависит от местных географических условий).
Данные МСС подвергают цифровой обработке по методике, включающей
- отбраковку «зашумленных» временных интервалов, содержащих интенсивные помехи;
- многоэтапную фильтрацию данных (частотную и скоростную);
- выравнивание интенсивности записей с учетом наблюдений на опорных пунктах;
- оценку для каждого пункта наблюдений суммарной интенсивности как технологических, так и геодинамических вибраций;
- выделение участков, характеризующихся аномально высокими уровнями вибраций (технологических или геодинамических) (см. фиг.1).
Результирующие данные представляют в табличном виде и в виде графических изображений с цветопередачей основных особенностей пространственного положения закартированных аномалий (см. фиг.2).
Предложенный способ был использован при ведении научно-исследовательских работ по обеспечению геодинамической безопасности магистральных газопроводов ООО «Пермтрансгаз» на территории двух линейных производственных управлений (ЛПУмг): Кунгурского и Бардымского.
На фиг.2 приведены примеры схематических карт, иллюстрирующих местоположение геодинамической (а) и технологической (б) аномалий вибраций на двух участках на территории трасс обследованных газопроводов.
Как показали результаты работ, использование предложенного способа позволило определить местоположение локальных участков на трассах газопроводов с аномально высокими уровнями интенсивности технологических и геодинамических вибраций и составить схематические карты аномалий без применения шурфования, отключения газопроводов, нарушения целостности изоляции труб.