DE2530589A1 - Verfahren und anordnung zur ueberwachung von rohrleitungen und dergleichen - Google Patents

Verfahren und anordnung zur ueberwachung von rohrleitungen und dergleichen

Info

Publication number
DE2530589A1
DE2530589A1 DE19752530589 DE2530589A DE2530589A1 DE 2530589 A1 DE2530589 A1 DE 2530589A1 DE 19752530589 DE19752530589 DE 19752530589 DE 2530589 A DE2530589 A DE 2530589A DE 2530589 A1 DE2530589 A1 DE 2530589A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pipeline
coils
distance
arrangement according
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19752530589
Other languages
English (en)
Inventor
Hans Dr Edelmann
Friedhelm Sender
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Geco Prakla GmbH
Original Assignee
Prakla Seismos GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prakla Seismos GmbH filed Critical Prakla Seismos GmbH
Priority to DE19752530589 priority Critical patent/DE2530589A1/de
Publication of DE2530589A1 publication Critical patent/DE2530589A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00Protection or supervision of installations
    • F17D5/02Preventing, monitoring, or locating loss
    • F17D5/06Preventing, monitoring, or locating loss using electric or acoustic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G01V3/104Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils
    • G01V3/108Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils the emitter and the receiver coils or loops being uncoupled by positioning them perpendicularly to each other

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

  • Verfahren und Anordnung zur Überwachung von Rohrleitungen und dergleichen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Erkennung und Überprüfung der Überdeckung einer zum Transport von Rohstoffen, insbesondere Erdöl und Erdgas, vorgesehenen Rohrleitung oder dergleichen aus Stahl oder einem anderen magnetischen Material, welche vorzugsweise am Meeresboden unter einer Deckschicht verlegt ist.
  • In zunehmendem Umfang werden derartige Rohrleitungen im sogenannten Offshore-Bereich am Meeresboden verlegt, und es ist daher erforderlich und teilweisesogar durch gesetzliche Bestimmungen vorgeschrieben, derartige Anlagen für den Rohstofftransport auf ihre Betriebssicherheit regelmäßig zu überprüfen.
  • Die Rohrleitungen werden zum Schutz gegen Beschädigungen im allgemeinen mehrere Meter tief in den Boden eingespült. Sie müssen dächer zunächst einmal aufgefunden werden, bevor dann die eigentliche Überwachung erfolgen kann, zu welcher insbesondere auch die Überprüfung der Überdeckung der Rohrleitung gehört.
  • l Es ist bekannt, zu diesem Zweck seismische Verfahren einzusetzen, bei welchen davon ausgegangen wird, daß die dabei auftretenden und aufgenommenen Reflexionssignale durch die Rohrleitung selbst verursacht werden. Die Erfahrungen mit diesem Verfahren zeigen jedoch, daß anstelle der Rohrleitung tatsächlich die Grenzschicht zwischen dem gewachsenen Boden und der Sedimentschicht als Reflexionsfläche wirkt. Es ist daher nicht möglich, beispielsweise durch die Art der Beschickung hervorgerufene Bewegungen der Rohrleitung während des Betriebes mit diesem Verfahren festzustellen.
  • Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß sie nur mit Hilfe eines beträchtlichen Aufwandes anseismischen Sende- und Empfangseinrichtungen ausgeführt werden können und daher einen hohen technischen und finanziellen Aufwand erfordern. Trotz dieses Aufwandes ist die Genauigkeit dieser Verfahren nicht ausreichend, um eine zuverlässige Ortung einer Rohrleitung zu gewährleisten und zufriedenstellende Angaben über den Zustand der Rohrleitungen und die Mächtigkeit der Überdeckungen zu machen.
  • Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, mit welcher eine zu überwachende Rohrleitung mit verhältnismäßig geringem Aufwand schnell und sicher aufgefunden werden kann, und mit welcher gleichzeitig zuverlässige Angaben über gegebenenfalls beim Betrieb aufgetretene Verlagerungen oder Zustandsverönderungen der Rohrleitungen sowie über die Mächtigkeit der tatsächlichen Überdeckung der zu überwachenden Rohrleitungen gemacht werden können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß in der Weise ausgeführt, daß Ort und Verlaufder Rohrleitung durch eine magnetische Messung ermittelt wird, während der Abstand zwischen Meßstelle und Rohrleitung mit Hilfe eines elektromagnetischen Wechselstromverfahrens aus einem in der Rohrleitung induzierten Sekundärfeld ermittelt werden.
  • Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich möglich, durch eine Echolot-Messung den Abstand zwischen der Meßstelle und der Oberfläche der Überdeckung zu ermitteln und durch Vergleich des so gewonnenen Abstandswertes mit dem elektromagnetisch gewonnenen Abstandswert ein sehr genaues Maß für die tatsächliche Mächtigkeit der Überdeckung zu ermitteln.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner vorgesehen, den Abstand der Meßstelle von der Oberfläche der Überdeckung mit Hilfe des Echolots zu steuern.
  • Vorzugsweise wird die elektromagnetische Abstandsmessung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise ausgeführt, daß die mittels einer Magnetsonde aufgefundene Rohrleitung mit Hilfe eines Wechselstromes magnetisch erregt wird, und daß ein durch die magnetischen Eigenschaften der Rohrleitung beeinflußtes Sekundärfeld . " in einer an einen Empfänger angeschlossenen Empfangsspulé eine Wechselspannung erzeugt, aus welcher der jeweilige Abstand zur Rohrleitung ermittelt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet durch die magnetische Messung eine schnelle und sichere Erkennung einer zu überprüfendien Rohrleitung und ermöglicht gleichzeitig während des Überfahrens dieser Rohrleitung mit Hilfe der elektromagnetischen Messung die Ausführung einer sehr genauen Abstandsmessung. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren gestattet das erfindungsgemäße Verfahren, die zur Überwachung einer Rohrleitung vorgesehenen Messungen kontinuierlich i vorzunehmen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet mit hoher Genauigkeit und gewährleistet somit eine zuverlässige Bestimmung der Mächtigkeit der Überdeckung einer Rohrleitung. Ferner besteht die vorteilhafte Möglichkeit, anhand spezifischer magnetischer Eigenschaften einzelne Rohrabschnitte zu identifizieren.
  • Da die Überwachung in bestimmten Zeitabständen wiederholt wird, könnten durch Vergleich mit früheren Meßergebnissen inzwischen aufgetretene Abweichungen ermittelt und daraus Rückschlüsse auf Veränderungen der Lage und des Zustandes gezogen werden, wobei durch die Erkennung einzelner Rohrabschnitte feststellbar ist, an welcher Stelle der Rohrleitung eine Beschädigung aufgetreten oder zu befürchten ist.
  • Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetsonde für die Erkennung einer Rohrleitung und eine elektromagnetische Sonde für die Abstandsmessung zur Rohrleitung in einem Körper untergebracht sind, der im wesentlichen mit etwa gleichbleibendem Abstand entlang der Rohrleitung bewegt wird. Dieser Körper kann bei bevorzugten Ausgestaltungen als Schlitten oder Schwimmkörper ausgebildet und über Meßleitungen und/oder ein Schlepptau mit einem Schiff verbunden sein. An Bord dieses Schiffes sind Vorrichtungen zur Aufzeichnung und/oder Auswertung der aufgenommenen Meßwerte vorgesehen.
  • Ein die Meßeinrichtung tragender Schlitten wird dabei einfach so geschleppt, daß er auf dem Meeresboden entlangschleift. Wenn die Meßeinrichtung in einem Schwimmkörper untergebracht ist, kann dessen Abstand beispielsweise mit Hilfe des Echolots so gesteuert werden, daß er sich in einem konstanten Abstand vom Meeresboden bewegt.
  • In beiden Fällen ist es möglich, entlang dem Verlauf einer Rohrleitung zu fahren und dabei kontinuierlich zu messen. Dabei ist es für die Schiffsführung ohne weiteres möglich, ihren Kurs nach den mit Hilfe de Magnetfeldsonde aufgenommenen Werten so zu steuern, daß eine lückenlose Vermessung des gesamten Verlaufes der überwachten Rohrleitung ermöglicht wird.
  • Die Mächtigkeit der Überdeckung kann ohne weiteres aus den Meßergebnissen an Bord abgeleitet werden. Ferner ist es möglich, aus den Meßwerten auch die jeweilige Lage der Sonde relativ zur vermessenen Rohrleitung zu ermitteln.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es außerdem möglich, unter Verzicht auf Schlepptau und Meßleitungen mit einem ferngesteuerten oder selbstgesteuerten Unterwasserfahrzeug zu arbeiten.
  • Die bei der Erfindung verwendete Magnetfeldsonde erlaubt die Bestimmung der Stärke des Erdmagnetfeldes. Die durch eine Rohrlettung hervorgerufenen Störungen des Erdmagnetfeldes reichen unabhängig von der Einfallsrichtung in jedem Falle aus, um eine zu überprüfende Rohrleitung sicher zu erkennen.
  • Derartige Meßsonden sind an sich bekannt. Für die Erfindung wird als Meßsonde vorzugsweise ein Protonen- Präzessions- Magnetometer verwendet, mit welchem die Magnetfeldstärke absolut gemessen wird. An sich würden Geräte, die den Vektor der Magnetfeldstärke messen, noch bessere Informationen geben. Der Vorteil des Protonen-Präzessions-Magnetometers besteht aber vor allem darin, daß der Sensor keinerlei ferromagnetische Materialien enthält, welche bei den elektromagnetischen Messungen stören würden. Ein weiterer Vorteil ist, daß für Magnetfeld und elektromagnetische Messungen die gleichen Sensorspulen benutzt werden können.
  • Für die Feinmessung, welche dann Aufschluß über die genaue Lage und den Zustand der überprüften Rohrleitung gibt, ist erfindungsgemäß eine elektromagnetisch arbeitende Meßanordnung mit einer an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Sendespule und einer an einen Empfänger angeschlossenen Empfangsspule vorgesehen. Eine solche an sich bekannte Einrichtung ist für die Erfindung insbesondere deshalb geeignet, weil die zur Messung verwendeten Wechselströme leicht verstärkt werden können und weil die ferromagnetischen Eigenschaften der Rohrleitung direkt das empfangene Sekundärfeld bestimmen. Damit ist bei der Erfindung eine sehr genaue Abstandsmessung im Nahbereich der Rohrleitung möglich.
  • Es gibt eine Vielzahl bekannter elektromagnetischer Meßsysteme, von denen später zwei beschrieben werden, die für das erfindungsgem,äße Meßverfahren besonders geeignet erscheinen.
  • Die mit derartigen Systemen ausgeführte Feinmessung führt zu sehr genauen Ergebnissen, wobei ein besonderer Vorteil darin besteht, daß zur Messung des Sekundärfeldes die Permeabilität der überwachten Rohrleitung herangezogen wird.
  • Erfahrungsgemöß besitzen Pipelines oft eine hohe remanente Magnetisierung, deren Richtung und Stärke besonders an Verbindungsstellen wechseln kann. Diese Magnetisierung führt bei der magnetischen Messung zu starken Veränderungen der Meßwerte.
  • Dagegen wird das elektromagnetische Verfahren dadurch nicht beeinflußt, so daß dessen Ausganyssignal eine zuverlässige Information für den Abstand zwischen Sonde und Rohrleitung liefert.
  • Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßanordnung beispielsweise dargestellt und erläutert ist. Es zeigen: Fig. 1 und 2 eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer schematisch vereinfacht dargestellten, in einem beispielsweise als Schlitten ausgebildeten Tragkörper untergebrachten Meßanordnung, Fig. 3 eine der Fig. 1 und 2 entsprechende Meßanordnung, wobei zur Veranschaulichung des Meßprinzips Feldlinien eingezeichnet sind, Fig. 4 ein schematisch veret lfachtes Blockschaltbild einer an Bord eines begleitenden Meßschiffes vorgesehenen Steuerungs- und Auswertungseinrichtung und Fig. 5 und 6 Signalplöne zweier geeigneter elektromagnetischer Meßverfahren.
  • In der vereinfachten Darstellung der Fig. 1 und 2 ist mit 10 ein Schlitten oder Schwimmkörper dargestellt, welcher oberhalb des Meeresbodens beispielsweise entlang einer zu überprüfenden Rohrleitung bewegbar ist.
  • Die Sensor- oder Empfangsspulen und die Erregerspulen der erfindungsgemäßen Meßanordnung sind beispielsweise auf einer Plattform oder unmittelbar auf dem Deck des Schlittens 10 montiert.
  • Bei einer vorteilhaften Anordnung können zwei mit ihrer Achse vertikal ausgerichtete Spulen 11 und 12, welche die Erregerspulen für die elektromagnetischen Messungen bilden, parallel zueinander und in Richtung der Bewegung des Schlittens hintereinander angeordnet sein.
  • Zwei weitere Spulen 21 und 22, welche sich in Behältern 23 und 24 befinden, sind mit ihren Achsen horizontal ausgerichtet und parallel zueinander und zur Bewegungsrichtung des Schlittens angeordnet. Die Behälter 23 und 24 für die Spulen 21 und 22 sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, weiche einen hohen Wasserstoffanteil hat. Solche Flüssigkeiten sind beispielsweise destilliertes Wasser oder eine Kohlenwasserstoffverbindung.
  • Bei einer abgewandelten Ausführungsform können die Spulen 21 und 22 auch um die Flüssigkeitsbehälter 23 und 24 herumgelegt sein. Mittels der Wasserstoffatome können diese Spulen in bekannter Weise als eigenständige Magnetometer-Sensoren nach dem Protonen-Präzessions-Prinzip eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, diese Spulen für die elektromagnetischen Messungen als Sekundärspulen einzusetzen, wobei sich dann die Eigenschaften der Flüssigkeit nicht auswirken.
  • Die Spulen 21 und 22 sind mit den Einheiten 25 und 26 verbunden. Für den Betrieb als Protonen-Präzessions-Magnetometer befinden sich in diesen Einheiten Umschalter, Stromversorgung und Vorverstärker. In bekannter Weise wird zunächst ein hoher Gleichstrom durch die Spulen 21 und 22 geschickt, durch den die Protonenspins in Richtung der Spulenachsen ausgerichtet werden. Nach definierter Zeit werden die Spulen auf hochempfindliche Vorverstärker umgeschaltet, über die die Präzessionsfrequenzen der Protonen um die Feldstärke des Magnetfeldes an die Auswerteelektronik weitergegeben werden. Die Vorverstärker können auch gleich für den elektromagnetischen Betrieb verwendet werden, um die in den gleichen Spulen 21 und 22 induzierten Wechselspannungen zu verstärken. Dann werden die Sendespulen 10 und 12 über Nf-Leistungsverstörker angesteuert, die sich in den Einheiten 15 und 16 befinden.
  • Anhand der Fig. 3 wird nun im folgenden das Prinzip der Meßanordnung erläutert. Dabei wird für die Magnetometermessung mit der gezeigten Anordnung vorausgesetzt, daß der durch einen Pfeil angedeutete Vektor H des Erdmagnetfeldes eine im wesentlichen vertikale Komponente aufweist, wie dies beispielsweise in nördlichen Breiten überwiegend der Fall ist. Da die Feldlinien in der Nähe des magnetischen Äquators mehr horizontal verlaufen, ist es beim Arbeiten in diesem Gebiet vorzugsweise möglich, die gezeigte Anordnung in der Weise abzuwandeln, daß die Spulen 11 und 12 in flüssigkeitsgefüllten Behältern untergebracht und als Magnetometer eingesetzt werden. Diese Abänderung ist für eine zufriedenstellende Messung notwendig, weil bei einem Protonen-Präzessions-Magnetometer die Signalfeldstärke proportional dem Sinus des Winkels ist, den die Spulenachse mit dem Vektor des Magnetfeldes einschließt.
  • Zur Messung des Magnetfeldes können beide Sensoren 21 und 22 einzeln zur Messung der Gesamtintensitat des Feldes eingesetzt werden. Vorzugsweise wird jedoch für eine genaue Anzeige oder Bestimmung der Stärke und Richtung eines beispielsweise durch eine zu überwachende Rohrleitung verursachten Horizontalgradienten des gemessenen Magnetfeldes eine Differenzfeldmessung mittels der beiden Sensoren 21 und 22 ausgeführt.
  • Für die Ausführung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Messungen sind die Erregerspulen 11 und 12 gegensinnig gepolt und erzeugen daher das in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnete Primärfeld.
  • Wenn in dem vermessenen Gebiet weder eine Rohrleitung noch ein anderer Störkörper vorhanden ist, ergibt sich ein symmetrischer Feldlinienverlauf oberhalb und unterhalb der Erregerspulen. Dabei wird in den Empfangs- oder Sensorspulen 21 und 22 keine Spannung induziert, da diese durch die Anordnung entkoppelt sind.
  • Im folgenden soll nun der Fall betrachtet werden, daß ein Störkörper beispielsweise in Form einer Rohrleitung 31 vorhanden ist. Diese Rohrleitung verläuft z. B. in Richtung der Verbindungslinie zwischen den verlängerten Achsen der Spulen 11 und 12, so daß die Feldlinien aufgrund der hohen magnetischen 1 eitfähigkeit der Rohrleitung in deren mit 1 bezeichnetem Abschnitt konzentriert werden. Dadurch ergibt sich eine Unsymmetrie des Feldlinienverlaufes, und aie Empfangsspulen 21 und 22 sind für die von den Spulen 11 und 12 abgestrahlten Sendesignale nicht mehr voll entkoppelt. Außerdem wird durch magnetische Wirbelströme im Eisen der Rohrleitung ein in der Zeichnung angedeutetes Sekundärfeld erzeugt, welches gegenüber dem Primärfeld phasenverschoben ist und in den Empfangs- oder Sensorspulen 21 und 22 ebenfalls ein Signal induziert.
  • Die vorstehend beschriebene Spulenanordnung wird beispielsweise von einem Begleitschiff aus über ein unmagnetisches Schleppkabel angesteuert. Eine Ausführungsform einer auf dem Begleitschiff vorgesehenen Einrichtung zur Steuerung der vorstehend beschriebenen Meßanordnung sowie zur Anzeige der Meßergebnisse ist beispielsweise in Fig. 4 dargestellt.
  • Diese Steuerungs- und Auswertungseinrichtung weist einen auch als Mikroprozessor bezeichnFJ;en Kleinrechner 41 auf, der beispielsweise eine Speicherkapazität von wenigstens etwa 2 K Worten hat. Dieser Rechner steuert über eine auch als Interface bezeichnete Kopplungselektronik 42 sämtliche Meßfunktionen. Für die Bedienung der gesamten Meßanlage ist beispielsweise ein Fernschreiber 43 und eine digitale Anzeigetafel 44 vorgesehen. Der Fernschreiber 43 kann auch durch ein Datensichtgerät mit alphanumerischer Tastatur ersetzt werden. Dann kann auch die digitale Anzeige der Anzeigetafel 44 von dem Bildschirm übernommen und die Anzeigetafel eingespart werden.
  • Die bei der dargestellten Ausführungsform vorgesehene Anzeigetafel 44 hat verschiedene Anzeigefelder, die im folgenden kurz erläutert werden. Das in der Zeichnung links liegende Anzeigefeld dient zur Anzeige der Gesamtfeldstörke H des Magnetfeldes an einer, der Sonden bzw. Sensoren 21 oder 22, welche jeweils mit Hilfe des Fernschreibers 43 ausgewählt werden können.
  • Das rechts daneben liegende Anzeigefeld dient zur vorzeichenrichtigen Anzeige der magnetischen Feldstärkedifferenz jiH der von den Sensoren 21 und 22 aufgenommenen Meßwerte.
  • An den mit EMI und EMII bezeichneten Anzeigefeldern können die mittels der Empfangsspulen 21 und 22 gemessenen elektromagnetischen Werte abgelesen werden.
  • Das mit A EM bezeichnete Anzeigefeld ist für vorzeichenrichtige Anzeige der Differenz der Signale EMI und EMII vorgesehen.
  • Sämtliche Ausgänge des Prozeßrechners können bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung außerdem über einen Digital-Analog-Wandler 45 auch mit einer beispielsweise aus einem 5-Kanal-Schreiber bestehenden Anzeigeeinheit 46 verbunden sein. Diese liefert dem Bedienungspersonul eineséhr übersichtliche Darstellung der Tendenz und Güte der Meßwerte und läßt Fehlmessungen und Ausfälle schnell erkennen. Der Schreiber kann fortfallen, wenn das Rechnerprogramm ausgefeilte Überwachungsroutinen enthält, mit denen dietMeßwerte automatisch auf Plausibilität und Einhaltung vorgegebener Grenzwerte überprüft und gegebenenfalls Alarmmeldungen über den Fernschreiber oder Bildschirm ausgegeben werden.
  • Vorzugsweise kann ein Ausgang des Prozeßrechners 41 auch zu einer magnetischen Aufzeichnungseinheit 48, beispielsweise einem Magnetbandgerät, geführt sein. Für eine automatische Schiffssteuerung durch den Prozeßrechner ist es weiterhin möglich, einen Ausgang des Rechners über ein auch als Selbststeuer-Interface 47 bezeichnetes elektronisches Steuerglied mit der automatischen Steuerung des Schiffes zu verbinden.
  • Für die Entfernungsmessung der Meßplattform von der Rohrleitung ist das elektromagnetische Verfahren besonders geeignet, weil die empfangene Signalamplitude etwa mit der vierten Potenz abfällt, während der Abfall bei der magnetischen Messung etwa quadratisch ist.
  • Es ist aber recht schwierig, das genaue Abstandsgesetz rein rechnerisch zu ermitteln.
  • Beim elektromagnetischen Verfahren hat die Abweichung von der vierten Potenz im wesentlichen folgende Ursachen: Einmal ist der Durchmesser der Rohrleitung von etwa gleicher Größenordnong wie der zu messende Abstand, zum anderen gilt das gleiche für den Abstand der zwei Induktionsspulen.
  • Man wird deshalb das Abstandsgesetz für den praktischen Einsatz empirisch ermitteln, z. B. an einem Rohrleitungsstück, welches in genügend tiefem Wasser frei liegt oder eine bekannte geringe Überdeckung hat. Dafür wird die Meßanordnung zunächst abgesenkt, bis sie die Rohrleitung oder die bekannte Überdeckung berührt, und dann schrittweise in meßbaren Abständen angehoben.
  • Aufgrund der hier beschriebenen Gesetzmäßigkeiten werden bei derGrobsuche zum Aufspüren einer Rohrleitung zunächst im wesentlichen nur die Spulen 21 und 22 über die.Schalteinheiten 25 und 26 als Magnetfeldsensoren betrieben, und zwar so lange, bis eine festgestellte magnetische Anomalie ihren Spitzenwert erreicht hat. Dann wird mit Hilfe eines an Bord des Begleitschiffes vòrhandenen Steuerprogrammes oder durch Eingriff einer Bedienungsperson die erfindungsgemäße Meßanordnung auf elek tromagnetischen Betrieb umgeschaltet, bei welchem Magnetfeldmessungen nur noch in vorgegebenen Zeitabständen ausgeführt werden. Wegen der großen Abstandsempfindlichkeit des elektromagnetischen Verfahrens ergibt sich eine beträchtliche Differenz zwischen den Signalamplituden der in den Spulen 21 und 22 induzierten Spannungen. Diese Differenz S EM gibt somit eine sehr genaue Information über Größe und Richtung der Ablage der Schlittenmitte über der zu überwachenden Rohrleitung, so daß diese Information in vorteirhafter Weise zur Kurskorrektur des Schiffes verwendet werden kann.
  • Die Meßplattform wird nicht immer genau horizontal ausgerichtet sein. Daher sollte auf ihr zusätzlich ein Horizontalreferenzgeber angebracht sein, z. B. ein Lotkreisel mit elektrischer Abtastung oder ein gut gedämpftes Lagereferenzpendel.
  • Weiterhin kann davon ausgegangen werden, daß sich die Meßplattform nicht immer ganz genau über- der überwachten Rohrleitung halten bzw. führen läßt. Es ist aber bei solchen Abweichungen, sofern gewisse Grenzwerte nicht überschritten werden, mit Hilfe des Prozeßrechners 41 möglich, auch bei Neigung und/oder seitlicher Ablage der die Abtasteinrichtung tragenden Schleppyorrichtung aus der empfangenen Signaldifferenz die tatsächliche Überdeckung einer Rohrleitung in der Senkrechten zu ermitteln.
  • Aus obigen Darstellungen ergibt sich eine wesentliche Überlegerlheit der Erfindung gegenüber herkömmlichen Verfahren, bei welchen nur die Magneffeldanomalien gemessen werden Eine Magnetfeldanomalie kann nämlich derart genaue und quantitativ auswertbare Informationen schon deshalb nicht liefern, weil die Größe und teilweise auch das Vorzeichen des gemessenen Magnetfeldes durch remanente Magnetisierungen einer Rohrleitung verfälscht sein kann.
  • Zum Schluß seien noch zwei an sich bekannte elektromagnetische Meßverfahren beschrieben, die zur Ausführung der erfindungsgemäßen Meßaufgabe besonders geeignet sind.
  • 1. Meßverfahren mit einer kontinuierlichen Sinuswelle.
  • Von einem Sendespulensystem, welches aus einer einzelnen oder mehreren- geeignet angeordneten Zylinder- oder Flachspulen besteht, wird ein elektromagnetisches Wechselfeld, vorzugsweise eine Sinusschwingung im unteren Tonfrequenzbereich, so abgestrahlt, daß ein möglichst großer Anteil der Feldlinien die Pipeline durchflutet. Eine oder mehrere Sekundärspulen sind so angeordnet, daß diese vom Feld der Primärspule weitgehend enfkoppelt sind, z. B. durch senkrecht zur Primärspule angeordnete Achsen. In diesen Sekundärspulen wird nur dann ein Feld induziert, wenn durch erzwungene Unsymmetrie des Primärfeldes die Entkopplung gestört bzw. teilweise aufgehoben wird. Dies geschieht z. B. durch einen ferromagnetischen Körper wie z. B. eine Rohrleitung, welche die Feldlinien einseitig auf sich konzentriert. Einen ähnlichen Effekt bewirkt auch leitfähiges Seewasser, da beim Schleppen des Sensors über Grund eine unsymmetrische Verteilung des Wasserkörpers zum Spulensystem durch die Wasser-Grundgrenze gegeben ist. Da beide Körper eine elektrische Leitfähigkeit besitzen, tritt eine Wirbelstrombildung und somit eine Phasenverschiebung des damit verbundenen Sekundörfeldes auf, welches wegen der höheren Induktion im ferromagnetischen Material der Pipeline im wesentlichen von diesem bestimmt wird. Fig. 5 zeigt typische Signalverhältnisse der verschiedenen Signalquellen: Dabei stellt die Kurve 5a) das vom Primärspulensystem abgestrahlte Signal dar.
  • Es wird vorausgesetzt, daß die Sekundörspulen so gut entkoppelt sind, daß in ihr bei Aufhängung der Meßanordnung in einem homogenen amagnetischen Nichtleiter wie z. B. Luft kein Signal induziert wird; Die Kurve 5b) zeigt den bei unsymmetrischer Seewasserumgebung, wie sie im praktischen Schleppbetrieb gegeben ist, induzierten Spannungsanteil. Wegen der Wirbelstrombildung ist dieser Signalanteil gegenüber dem Primärsignal leicht phasenverschoben; Die Kurve 5c) zeigt den durch Feldkonzentration und Wirbelströme in der Rohrleitung hervorgerufenen, in der Sekundärspule induzierten Spannungsanteil; Die Kurve 5d) zeigt das Summensignal von 5b) und 5c), welches zur Auswertung am Verstärkereinaana des Meßsystems liest.
  • Ein Meßfenstergenerator schaltet nur jeweils für die in 5e) dargestellten Impulsspitzen das Signal auf einen integrierenden Verstärker durch, und zwar mit wechselnder, der Impulsrichtung entsprechender Polaritäf. Die Lage der Impulse ist mit definierter Phasenverschiebung mit den Nulldurchgängen des Primärsignals fest verkoppelt.
  • Die Phasenverschiebung ist so eingestellt, daß diese mit den Nulldurchgöngen des i Seewassersignals 5b) zusammenfällt. Damit wird die Größe des Verstärkerausgangssignals nur vom Rohrleitungssignal 5c) bestimmf. Am Verstärkerausgang steht dann ein Gleichspannungssignal, welches dem Mittelwert der abgetasteten Amplitudenwerte 5f) entspricht. Bei überall gleicher Rohrleitungsgeometrie, wie sie normalerweise gegeben ist, hängt die Signalamplitude nur vom Abstand Pipeline zu Spulensystem ab.
  • 2. Impulsmeßverfahren.
  • Während das oben beschriebene Verfahren voraussetzfr daß Sende- und Empfangsspulensysteme einwandfrei entkoppelt sind, erlaubt das Impulsverfahren eine beliebige Anordnung der Spulensysteme. Fig. 6 zeigt einen hierfür typischen Signalplan: Die Primärspule strahlt Impulse in Form alternierender Sinushalbwellen ab, wie unter 6a) dargestellt.
  • Im ungestörten Feld würde ein Signal der Form 6b) in der Sekundärspule induziert.
  • Bei Anwesenheit von leitfähigem Seewasser werden vor allem die rückwärtigen Signalflanken durch die Wirbelstrombildung verschliffen, wie in 6c) dargestellt.
  • Ist ein ferromagnetischer Störkörper mit erhöhter Wirbelstrombildung vorhanden, tritt eine weitere Verzögerung der rückwärtigen Signalflanke ein, wie unter 6d) dargestellt.
  • Der nachgeschaltete Meßverstärker mißt nur während der unter 6e) dargestellten Impulsfenster die Spannung an der Empfangsspule.
  • Das Ausgangssignal sefzt sich aus den integrierten Spannungswerten 6f) zusammen und ist damit nur dem Störsignal der Rohrleitung proportional.
  • - ANSPRUCHE -

Claims (16)

  1. ANSPRÜCHE 1. | Verfahren zur Überwachung einer zum Transport von Rohstoffen, insbesondere Erdöl und Erdgas, vorgesehenen Rohrleitung oder dergleichen aus Stahl oder einem anderen magnetischen Material1 welche vorzugsweise am Meeresboden unter einer Deckschicht verlegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine geomagnetische Messung Ort und Verlauf der Rohrleitung ermittelt werden, während durch eine elektromagnetische Messung eines in der Rohrleitung induzierten Wechselfeldes der Abstand zwischen Meßstelle und Rohrleitung ermittelt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Echo lot-Messung der Abstand zwischen Meßstelle und Oberfläche der Überdeckung ermittelt wird, und daß durch Vergleich des so gewonnenen Abstandswertes mit dem elektromagnetisch gewonnenen Abstandswerf zur Rohrleitung die Mächtigkeit der Überdeckung ermittelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Meßstelle von der Oberfläche der Überdeckung mit Hilfe des durch die Echolot-Messung gewonnenen Signals gesteuert wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Abstandsmessung in der Weise durchgeführt wird, daß die Rohrleitung mit Hilfe eines Wechselstromes magnetisch erregt wird, und daß ein durch die Permeabilität der Rohrleitung beeinflußtes Sekundärfeld in einer Empfangsspule eine Wechselspannung erzeugt, aus welcher der Abstand zur Rohrleitung ermittelt wird.
  5. 5. Anordnung zur Erkennung und Überprüfung der1 Überdeckung einer vorzugsweise am Meeresboden unter einer Deckschicht verlegten Rohrleitung oder dergleichen aus magnetischem Material, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magneffeldsonde für die Erkennung einer Rohrleitung und eine elektromagnetische Sonde für die Abstandsmessung zur Rohrleitung in einem entlang der Rohrleitung bewegbaren Körper angeordnet sind.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Anordnung tragende Körper als Gleit- oder Schwimmkörper ausgebildet ist, der über ein Schlepptau und Meßleitungen mit einem Schiff und einer in diesem untergebrachten Aufzeichnungs- und Auswerteeinrichtong verbunden sein kann.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Anordnung tragende Körper ein ferngesteuertes oder selbstgesteuertes Unterwasserfahrzeug ist.
  8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsonde ein Magnetometer ist.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetometer ein Protonen- Präzessions- Magnetometer oder Protonen-Resonanz-Magnetometer ist.
  10. 10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 9, dadurch geke'n'nzeichnet, daß sie zwei Spulen (01, 12) aufweist, deren zur Bewegungs?ichtung der Anordnung senkrecht ausgerichtete Achsen zueinander parallel und in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind, und daß zwei zueinander und zur Bewegungsrichtung parallel ausgerichtete: Spulen (21, 22) vorgesehen sind.
  11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Bewegungsrichtung senkrechten, aus Luftspulen bestehenden Spulen(11, 12) die Erregerspulen zur Erzeugung eines Primärfeldes bilden, und daß die horizontal ausgerichteten Spulen (21, 22) als Empfangs- oder Sensorspulen jeweils einem mit einer Flüssigkeit mit hohem Wasserstoffgehalt gefüllten Geftlß (23, 24) zugeordnet sind.
  12. 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht angeordneten Spulen (11, 12) jeweils einem mit einer wasserstoffhaltigen Flüssigkeit gefüllten Gefäß zugeordnet sind und die Horizontalspulen (21, 22) als Luftspulen ausgebildet sind.
  13. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspulen über Endverstärker (15, 16) und die jeweiligen Empfangsspulen über gegebenenfalls mit Vorverstärkern versehene Schaltstufen (25, 26) entsprechend den einzelnen Meßphasen angesteuert werden.
  14. 14. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß ihr eine Steuer- und Auswertungseinrichtung mit einem Rechner (41), einem gegebenenfalls programmgesteuerten Tastenfeld (43) zur Eingabe von Steuerbefehlen und eine, Anzeigevorrichtung (44) zugeordnet ist.
  15. 15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteeinrichtung ei ne eine Aufzeichnungseinrichtung (45, 46 oder 48) aufweist.
  16. 16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteeinrichtung einen an die Schiffs steuerung angeschlossenes Verbindungsglied (47) aufweist.
DE19752530589 1975-07-09 1975-07-09 Verfahren und anordnung zur ueberwachung von rohrleitungen und dergleichen Withdrawn DE2530589A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752530589 DE2530589A1 (de) 1975-07-09 1975-07-09 Verfahren und anordnung zur ueberwachung von rohrleitungen und dergleichen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752530589 DE2530589A1 (de) 1975-07-09 1975-07-09 Verfahren und anordnung zur ueberwachung von rohrleitungen und dergleichen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2530589A1 true DE2530589A1 (de) 1977-01-27

Family

ID=5951040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752530589 Withdrawn DE2530589A1 (de) 1975-07-09 1975-07-09 Verfahren und anordnung zur ueberwachung von rohrleitungen und dergleichen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2530589A1 (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2470361A1 (fr) * 1979-11-23 1981-05-29 Voest Alpine Ag Appareil de mesure pour determiner la fleche d'une bande de tole ferromagnetique en mouvement dans un recipient a liquide
FR2658922A1 (fr) * 1990-02-26 1991-08-30 Inzh Tsv Dispositif de detection de corps contenant un metal.
FR2658921A1 (fr) * 1990-02-26 1991-08-30 Inzh Tsv Dispositif de detection de corps contenant un metal.
EP1074674A2 (de) * 1999-07-20 2001-02-07 Braas Flachdachsysteme GmbH & Co. KG Messvorrichtung zur Erkennung von verdeckten ferromagnetischen Strukturen, insbesondere Trapezblechen in unteren Schichten eines Dachaufbaus
DE102006028421A1 (de) * 2006-06-21 2007-12-27 Ust Umweltsensortechnik Gmbh Verfahren und Sensor zur Erfassung von Defekten an erdverlegten Rohrleitungen
DE102012008194A1 (de) * 2012-04-26 2013-10-31 Forschungszentrum Jülich GmbH Elektromagnetisches Leitfähigkeitsmesssystem mit verbesserter Driftkorrektur
WO2017060846A1 (fr) * 2015-10-09 2017-04-13 Skipper Chariot modulaire pour l'enregistrement de donnees magnetique de terrain notamment pour le controle non invasif de pipelines ou similaires
WO2018234164A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 Heinrich Hirdes Gmbh METHOD FOR MEASURING THE LANDING DEPTH OF A LINE AND DEVICE

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2470361A1 (fr) * 1979-11-23 1981-05-29 Voest Alpine Ag Appareil de mesure pour determiner la fleche d'une bande de tole ferromagnetique en mouvement dans un recipient a liquide
FR2658922A1 (fr) * 1990-02-26 1991-08-30 Inzh Tsv Dispositif de detection de corps contenant un metal.
FR2658921A1 (fr) * 1990-02-26 1991-08-30 Inzh Tsv Dispositif de detection de corps contenant un metal.
EP1074674A2 (de) * 1999-07-20 2001-02-07 Braas Flachdachsysteme GmbH & Co. KG Messvorrichtung zur Erkennung von verdeckten ferromagnetischen Strukturen, insbesondere Trapezblechen in unteren Schichten eines Dachaufbaus
EP1074674A3 (de) * 1999-07-20 2001-02-14 Braas Flachdachsysteme GmbH & Co. KG Messvorrichtung zur Erkennung von verdeckten ferromagnetischen Strukturen, insbesondere Trapezblechen in unteren Schichten eines Dachaufbaus
DE102006028421B4 (de) * 2006-06-21 2015-05-21 Ust Umweltsensortechnik Gmbh Verfahren und Sensor zur Erfassung von Defekten an erdverlegten Rohrleitungen
DE102006028421A1 (de) * 2006-06-21 2007-12-27 Ust Umweltsensortechnik Gmbh Verfahren und Sensor zur Erfassung von Defekten an erdverlegten Rohrleitungen
DE102012008194A1 (de) * 2012-04-26 2013-10-31 Forschungszentrum Jülich GmbH Elektromagnetisches Leitfähigkeitsmesssystem mit verbesserter Driftkorrektur
WO2017060846A1 (fr) * 2015-10-09 2017-04-13 Skipper Chariot modulaire pour l'enregistrement de donnees magnetique de terrain notamment pour le controle non invasif de pipelines ou similaires
FR3042256A1 (fr) * 2015-10-09 2017-04-14 Skipper Chariot modulaire pour l'enregistrement de donnees magnetiques de terrain notamment pour le controle non invasif de pipelines ou similaires
US10315675B2 (en) 2015-10-09 2019-06-11 Skipper Ndt Modular carriage for recording magnetic terrain data in particular for the non-invasive inspection of pipelines or the same
WO2018234164A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 Heinrich Hirdes Gmbh METHOD FOR MEASURING THE LANDING DEPTH OF A LINE AND DEVICE
DE102017210672A1 (de) * 2017-06-23 2018-12-27 Heinrich Hirdes Gmbh Verfahren zur Messung einer Überdeckung einer Leitung und Vorrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69531384T2 (de) Übertragungssystem für Bohrlochdaten
DE2950293C2 (de)
US3835371A (en) Apparatus for detecting the presence of electrically conductive material within a given sensing area
EP1723409B1 (de) Vorrichtung zur zerstörungsfreien erfassung von tiefen-defekten in elektrisch leitenden materialien
DE1473696B2 (de) Vorrichtung zur zerstoerungsfreien werkstoffpruefung
DE1952177B2 (de) Gerät zur Untersuchung einer ein Bohrloch umgebenden Formation mittels Schallwellen
DE2547801A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der eigenschaften von erdformationen im bereich eines bohrlochs durch hochfrequenz-dielektrizitaets-induktions-bohrlochmessung
CN107085240A (zh) 一种边坡磁流体探测系统及方法
DE4113952C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vorhersagen von Erdbeben
DE2530589A1 (de) Verfahren und anordnung zur ueberwachung von rohrleitungen und dergleichen
US3091733A (en) Apparatus for detecting flaws in elongated magnetic structures
WO1990010880A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum orten von unterseeboote
DE3424308A1 (de) Vorrichtung zur ortung eines defekten bereichs eines metallrohres
DE19837828C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur oberflächennahen Detektion von Stromdichteverteilungen in einem Untergrund
DE19638776A1 (de) Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Prüflings mit einer Schweißnaht aus magnetisierbarem Material
EP0477167A2 (de) Verfahren und Anlage zur Überwachung eines Gebietes
DE52053T1 (de) Verfahren und vorrichtung fuer flugueberpruefungen des kathodischen schutzes unterirdischer rohrleitungen.
BE1028730B1 (de) Verfahren zur Inspektion von Rohrleitungen und zugehörige Inspektionsvorrichtung
DE2547834A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der eigenschaften von erdformationen im bereich eines bohrlochs durch hochfrequenz-dielektrizitaets- induktions-bohrlochmessung
EP1387156B1 (de) Verfahren und Anordnung zur Feststellung von Leckagen in einer absperrenden Wandung
EP3969839B1 (de) Bestimmung des mittleren abstandes einer messeinrichtung zu einem leiter
EP2117918B1 (de) Verfahren zur tiefenführung eines schleppfisches
Satyanarayana et al. Geophysical Instrumentation at CSIR-National Geophysical Research Institute
EP0780706A2 (de) Vorrichtung zur Ortung von im Boden verborgener Munition
DE1516190B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Magnetfeldern

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee