Розроблення методу та засобу контролю дефектів ізоляції підземних трубопроводів

Abstract

Дисертація присвячена питанню контролю ізоляційного покриття підземних трубопроводів на території технологічних об’єктів нафтогазового комплексу. Проведено аналіз основних методів і засобів контролю технічного стану ізоляційного покриття підземних трубопроводів. Поділено всі існуючі дефекти ізоляції на два види: наскрізні пошкодження та відшарування. Проаналізовано особливості дефекту ізоляційного покриття типу відшарування ізоляції та його вплив на зміну електричних характеристик підземного ізольованого трубопроводу. Доведено доцільність застосування електромагнітного фазового методу контролю для виявлення таких дефектів. Одержано аналітичну модель залежностей питомого зсуву фази для ділянки підземного трубопроводу з відшаруванням ізоляції. Спроектовано та змонтовано експериментальну модель ділянки підземного трубопроводу з різними дефектами ізоляційного покриття. Розроблено методику проведення експериментальних досліджень та експериментальний взірець інформаційно-вимірювальної системи. Проведено вимірювання основних інформативних параметрів на моделі підземного трубопроводу на навчально-науковому полігоні для технічної діагностики підземних комунікацій. Розроблено комплексний метод виявлення та ідентифікації дефектів ізоляційного покриття на основі аналізу двох інформативних параметрів (амплітуди та фази струму в стінках трубопроводу). Запропоновано методику виявлення дефектів ізоляційного покриття підземних трубопроводів, на основі якої розроблено проект нормативного документу (СОУ). Проведено апробацію методики та експериментального взірця інформаційно-вимірювальної системи для виявлення та ідентифікації дефектів ізоляційного покриття підземних трубопроводів.

Диссертация посвящена вопросу контроля изоляционного покрытия подземных трубопроводов на территории технологических объектов нефтегазового комплекса, а именно - трубопроводов, размещенных на территории автомобильных газонаполнительных, компрессорных, газораспределительных и нефтеперекачивающих станций. Проведен анализ основных методов и средств контроля технического состояния изоляционных покрытий подземных трубопроводов, а также проанализированы главные проблемы, которые могут возникать во время контроля таких трубопроводов на территории технологических объектов нефтегазового комплекса. Разделены все существующие дефекты изоляционных покрытий на два вида - сквозные повреждения и отслоения изоляции. Особое внимание уделено дефектам типа отслоения, поскольку существующие подходы и методики контроля технического состояния изоляции не дают возможность определять местоположение таких дефектов с поверхности земли в виду особенности их характеристик. Проведены теоретические исследования по изменению удельного сдвига фазы измеряемого сигнала при изменении емкостей и соответственно геометрических параметров отслоений изоляционного покрытия. Доказана целесообразность применения электромагнитного фазового метода контроля для выявления таких дефектов. Получена аналитическая модель зависимостей сдвига фазы для участка подземного трубопровода с отслоением изоляции с учетом параметров грунта, в котором размещен исследуемый трубопровод. Разработана схема и создана экспериментальная модель участка подземного трубопровода с различными дефектами изоляционного покрытия (сквозными повреждениями и отслоениями изоляции) на специальном учебно-научном полигоне для технического диагностирования подземных коммуникаций. Предложена методика - проведения экспериментальных исследований, для чего создан экспериментальный образец информационно-измерительной системы. Проведены измерения основных информативных параметров (сдвига фазы и амплитуды тока в стенках) на модели подземного трубопровода на учебно-научном полигоне. На основании проведенных измерений значений тока в стенках исследуемого трубопровода получено экспериментальное подтверждение эффекта вытекания тока со свойственными изменениями в месте сквозного повреждения изоляции. Оценена возможность идентификации сквозного повреждения на основании оценки критических значений точек распределения хи-квадрат. Разработан комплексный метод обнаружения и идентификации дефектов изоляционного покрытия на основе анализа двух информативных параметров (удельного изменения значений тока в стенках трубопровода и удельного сдвига фазы измеряемого сигнала). Разработана методика определения местоположения повреждений изоляционных покрытий подземных трубопроводов на территории технологических объектов нефтегазового комплекса. Проведены полевые исследования, а также промышленная апробация методики и экспериментального образца информационно-измерительной системы для обнаружения и идентификации дефектов изоляционного покрытия подземных трубопроводов, которые подтвердили их работоспособность в условиях действующих объектов нефтегазового комплекса.

Thesis is devoted to the issue of insulated coating monitoring of buried pipeline situated at the oil and gas complex production facilities. The analysis of basic methods and equipment for technical condition of buried pipelines insulated coating monitoring is realized. All existing coating defects are divided into two types: holes and coating disbondings. Coating disbonding damage singularity and its influence on buried insolated pipeline electrical parameters variances is analyzed. The feasibility of the phase electromagnetic testing method for such damages detection is proved. An analytical model of specific phase displacement for buried pipeline section with coating disbonding is deduced. An experimental model of buried pipeline section with different coating damages is planed and constructed. The technique of experimental investigations and operative embodiment of information and measuring system are developed. The measuring of the fundamental information-bearing parameters at the model of buried pipeline situated at the special educational and scientific training range for buried utilities technical diagnostic is made. A complex method for coating damages detection and identification on the basis of two information-bearing parameters analyzes (the range and the phase of pipeline current) is developed. The technique of buried pipelines coating damages detection is suggested whereby a standardized document project has been developed. An approvement of technique and information and measuring system for buried pipeline insulated coating damages detection and identification is made.