NO754136L

NO754136L -

Info

Publication number: NO754136L
Application number: NO754136A
Authority: NO
Inventors: A Roberts
Original assignee: British Petroleum Co Plc
Priority date: 1974-12-11
Filing date: 1975-12-08
Publication date: 1976-06-14
Also published as: DE2555511A1; DK563975A; NZ179494A; NL7514318A; AU8735175A; CA1022668A

Description

Fremgangsmåte for undersøkelse av en undervannsrørledning. Procedure for surveying an underwater pipeline.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for undersøk-else av en gassfylt undervannsrørledning for å registrere og lokalisere en lekkasje. The invention relates to a method for examining a gas-filled underwater pipeline in order to register and locate a leak.

I de senere år er undervannsrørledninger for tran-sport av gass og olje benyttet i stadig større grad. Det er viktig at disse rørledninger ikke har noen lekkasje ved drift, da de økonomiske konsekvenser og forgiftning kan bli meget al-vorlige . In recent years, underwater pipelines for the transport of gas and oil have been increasingly used. It is important that these pipelines do not leak during operation, as the economic consequences and poisoning can be very serious.

En fremgangsmåte som tidligere er benyttet for å un-dersøke en lekkasje i en rørledning før rørledningen tas i bruk medfører en fylling av rørledningen med vann under høyt trykk og å måle eventuelle trykkfall. Et trykkfall vil bety at det er en lekkasje, men denne metode angir intet om hvor lekkasjen befinner seg. Deretter kan det bli nødvendig med en tidskrevende inspeksjon av rørledningen med dykkere. . Det er følgelig behov for en forbedret fremgangsmåte for lokalisering av lekkasjer i undervannsrørledninger, og det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en slik fremgangsmåte. A method that has previously been used to investigate a leak in a pipeline before the pipeline is put into use involves filling the pipeline with water under high pressure and measuring any pressure drops. A drop in pressure will mean that there is a leak, but this method does not indicate where the leak is located. A time-consuming inspection of the pipeline with divers may then be necessary. . There is consequently a need for an improved method for locating leaks in underwater pipelines, and it is an aim of the present invention to provide such a method.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for utprøving av en undervannsrørledning som fører gass ved et større trykk enn omgivelsestrykket, ved hvilken fremgangsmåte det skal måles om det er en lekkasje tilstede og hvor lekkasjen skal lokaliseres, hvilken fremgangsmåte er kjen-netegnet ved: a) at det beveges en sender og en mottager av ultralydpulser på .utsiden av rørledningen langs en bane i en avstand på opptil 1500. m (målt i et horisontalt plan) fra rørlednin-gens akse, b) at det sendes ut ultralydpulser med en frekvens i området 20 - 250 kilohertz med en hastighet på 0,1 - 10 pulser pr. sekund i en stråle med en strålebredde i det horisontale plan på \ - 10°, c) å samordne hastigheten med hvilken pulsene sendes ut fra senderen med hastigheten for bevegelsen av sender og mottager, den horisontale strålebredde og avstand for sender og mottager fra aksen til rørledningen for å måle med mottageren de pulser som reflekteres av gassbobler som unnviker fra en lekkasje og derved måle og lokalisere lekkasjen. The present invention thus relates to a method for testing an underwater pipeline that carries gas at a greater pressure than the ambient pressure, by which method it is to be measured whether there is a leak present and where the leak is to be located, which method is characterized by: a) that a transmitter and a receiver of ultrasonic pulses are moved on the outside of the pipeline along a path at a distance of up to 1,500 m (measured in a horizontal plane) from the axis of the pipeline, b) that ultrasonic pulses are emitted with a frequency in the range 20 - 250 kilohertz with a rate of 0.1 - 10 pulses per second in a beam with a beam width in the horizontal plane of \ - 10°, c) to coordinate the speed at which the pulses are emitted from the transmitter with the speed of movement of the transmitter and receiver, the horizontal beam width and distance of the transmitter and receiver from the axis of the pipeline to measure with the receiver the pulses reflected by gas bubbles escaping from a leak and thereby measure and locate the leak.

Da strålen har en bestemt bredde, vil henvisninger til strålen i form av vinkler vise til sentrum av strålen i det plan som er under betraktning. As the beam has a specific width, references to the beam in the form of angles will point to the center of the beam in the plane under consideration.

Fortrinnsvis er banen anordnet mellom 30 og 300 m fra Preferably, the track is arranged between 30 and 300 m from

rørledningens akse,'og fortrinnsvis mellom' 60 og 150 m.the axis of the pipeline,' and preferably between' 60 and 150 m.

Hvis bevegelseshastigheten er for stor, er det. en risiko for å miste lekkasjestedet i intervallet mellom etter hverandre følgende pulser. Det er ingen nedre grense for bevegelseshastigheten, men det er klart at jo lavere hastigheten er jo lengre tid vil det ta å måle lekkasjen. If the movement speed is too great, it is. a risk of losing the leak site in the interval between successive pulses. There is no lower limit to the movement speed, but it is clear that the lower the speed, the longer it will take to measure the leak.

Fortrinnsvis er bevegelseshastigheten mindre enn 12 :. knop., fortrinnsvis mellom en \°g 10 knop. Preferably, the speed of movement is less than 12:. knots., preferably between a \°g 10 knots.

Sender og mottager for ultralydpulser kan beveges uavhengig langs forskjellige baner, selv om dette gjør 'driften mer komplisert, og de beveges fortrinnsvis langs den samme bane og spesielt innenfor en avfetand på 15 m i forhold til hverandre. Sender og mottager kan hensiktsmessig være festet til skroget på et skip ved siden av hverandre. Transmitter and receiver for ultrasonic pulses can be moved independently along different paths, although this makes operation more complicated, and they are preferably moved along the same path and especially within a distance of 15 m in relation to each other. Transmitter and receiver can conveniently be attached to the hull of a ship next to each other.

Sender og mottager kan hensiktsmessig være innesluttet i et hult skall av kjent type i form av en fisk, og fisken kan taues fra et skip véd hjelp av en kabel. Transmitter and receiver can conveniently be enclosed in a hollow shell of a known type in the shape of a fish, and the fish can be towed from a ship by means of a cable.

Egnede sendere og mottagere er beskrevet, i "the British Journal of Applied Physics", Vol. 12,. mars 1961 på sidene 103 -■ HO. Suitable transmitters and receivers are described, in "the British Journal of Applied Physics", Vol. 12,. March 1961 on pages 103 -■ HO.

Slikt utstyr er kommersielt tilgjengelig og er beskrevet i "Kelvin Hughes Publication KH" med tittelen "Towed Surveying Asdic". Such equipment is commercially available and is described in "Kelvin Hughes Publication KH" entitled "Towed Surveying Asdic".

Sender og mottager for ultralydpulser kan hver være en transduktor, og særlig den samme transduktor som kan drives som en mottager i intervallene mellom utsendelsen av pulsene. Transmitter and receiver for ultrasound pulses can each be a transducer, and in particular the same transducer which can be operated as a receiver in the intervals between the sending of the pulses.

Fortrinnsvis ligger strålens vinkel med horisontalplanet i området mellom 5 og 25°, og strålens bredde i horisontalplanet ligger i området 1 - 2°. Preferably, the angle of the beam with the horizontal plane is in the range between 5 and 25°, and the width of the beam in the horizontal plane is in the range 1 - 2°.

Fortrinnsvis sendes strålen i en retning som danner en vinkel på mellom 85 og 95° med bevegelsesretningen for senderen. Preferably, the beam is sent in a direction that forms an angle of between 85 and 95° with the direction of movement of the transmitter.

Fortrinnsvis har ultralydpulsene en båndbredde på mindre enn 10 kilohertz og særlig en enkelt frekvens, og spesielt ligger frekvensen i området 40 - 150 kilohertz, da signalstyrken fra bobler av unnvikende gass i dette område vanligvis er større enn fra gjenstander i sjøen eller på sjøbunnen. Preferably, the ultrasound pulses have a bandwidth of less than 10 kilohertz and in particular a single frequency, and in particular the frequency lies in the range 40 - 150 kilohertz, as the signal strength from bubbles of escaping gas in this range is usually greater than from objects in the sea or on the seabed.

I avhengighet av utformingen kan en sender frembrin-ge flere stråler samtidig, en hovedstråle som fortrinnsvis er den stråle som benyttes for målingen, og en eller flere side-sløyfer. Depending on the design, a transmitter can produce several beams at the same time, a main beam which is preferably the beam used for the measurement, and one or more side loops.

Mottageren, f. eks. en hydrofon eller en transduktor, omdanner fortrinnsvis den akustiske energi til et. elektrisk utgangssignal som kan forsterkes og registreres, eller fremvises av kjente innretninger, i synlig eller hørbar form. Fortrinnsvis blir det elektriske utgangssignal registrert på en papir-registreringsanordning av "Facsimile"-typen med variabel intensitet i forbindelse med bevegelsen for sender og mottager langs rørledningen for å tilveiebringe en permanent registrering for inspeksjon. The recipient, e.g. a hydrophone or a transducer, preferably converts the acoustic energy into a electrical output signal that can be amplified and registered, or displayed by known devices, in visible or audible form. Preferably, the electrical output signal is recorded on a "Facsimile" type paper recording device of variable intensity in conjunction with the movement of transmitter and receiver along the pipeline to provide a permanent record for inspection.

En hydrofon eller en transduktor måler vanligvis i akustisk ;' energi som kommer fra et vidt retningsområde og vil være følsom for 'åkTTslTisk bakgrunnsenergi fra skip eller vann-bevegelser. Denne akustiske bakgrunnsenergi kan gjøre det vanskelig å bestemme signalstyrken fra'bobler av unnvikende gass. Det er derfor fordelaktig å benytte en rettet hydrofon, f.' eks. en transduktor, som er følsom bare for energi som kommer fra retningen til rørledningen. Teori og konstruksjon av retningshydrofoner er vel kjent. A hydrophone or a transducer usually measures in acoustic ;' energy that comes from a wide range of directions and will be sensitive to 'occult background energy from ships or water movements. This background acoustic energy can make it difficult to determine the signal strength from bubbles of escaping gas. It is therefore advantageous to use a directed hydrophone, e.g. e.g. a transducer, which is sensitive only to energy coming from the direction of the pipeline. The theory and construction of directional hydrophones is well known.

Fortrinnsvis vil mottageren kunne motta pulser hovedsakelig •innenfor en bue på 10° målt i et horisontalt plan, og særlig fordelaktig en bue på 2°, og hovedsakelig innenfor en bue på 20° målt i et vertikalt plan, særlig en bue .på 10°. Preferably, the receiver will be able to receive pulses mainly within an arc of 10° measured in a horizontal plane, and particularly advantageously an arc of 2°, and mainly within an arc of 20° measured in a vertical plane, especially an arc of 10° .

Fortrinnsvis er mottageren anordnet slik at den er følsom for frekvenser på - 25 % av frekvensen som sendes ut fra senderen, og fortrinnsvis - 10 % av den utsendte frekvens. Preferably, the receiver is arranged so that it is sensitive to frequencies of - 25% of the frequency emitted from the transmitter, and preferably - 10% of the emitted frequency.

Hvis intervallet mellom pulsene er for kort, er det en risiko for interferens mellom etter hverandre følgende pulser, og hvis intervallet er for langt, er det en risiko for at man mister et lekkasjepunkt. If the interval between the pulses is too short, there is a risk of interference between successive pulses, and if the interval is too long, there is a risk of losing a leakage point.

Fortrinnsvis er varigheten til hver puls mellom 0,2 . og 1,0 millisekunder. Preferably, the duration of each pulse is between 0.2 . and 1.0 milliseconds.

Fortrinnsvis blir pulsene sendt med en hastighet i området 0,5-4 pulser pr. sekund. Preferably, the pulses are sent at a rate in the range of 0.5-4 pulses per second. second.

Fortrinnsvis er trykket av gassen i rørledningen i området mellom 3,5 og 211 kg/cm 2over omgivelsestrykk, og særlig mellom 35 og 176 kg/cm<2>over omgivelsestrykk, under hvilke betingelser det frembringes vanligvis en lett målbar mengde bobler. Preferably, the pressure of the gas in the pipeline is in the range between 3.5 and 211 kg/cm 2 above ambient pressure, and in particular between 35 and 176 kg/cm<2> above ambient pressure, under which conditions an easily measurable amount of bubbles is usually produced.

Når vanndybden i hvilken rørledningen ligger er større enn 60 m, blir sender og mottager for ultralydpulser fortrinnsvis beveget langs en bane i området mellom 6 og 36 m, og fortrinnsvis mellom 15 og 30 m fra sjøbunnen, da følsomheten til fremgangsmåten noen ganger uheldig påvirkes av temperatur-gradienter i vannet. When the water depth in which the pipeline is located is greater than 60 m, the transmitter and receiver for ultrasonic pulses are preferably moved along a path in the area between 6 and 36 m, and preferably between 15 and 30 m from the seabed, as the sensitivity of the method is sometimes adversely affected by temperature gradients in the water.

Da fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen angir en metode for måling og lokalisering av en lekkasje, kan den hensiktsmessig benyttes som rutinemåleprosedyre hvis det ikke er noen grunn til å vente tilstedeværelsen av en lekkasje. Selv om en lekkasje allerede er kjent, f. eks. på grunn av trykktap, kan oppfinnelsen benyttes for å lokalisere lekkasjen. As the method according to the invention specifies a method for measuring and locating a leak, it can be suitably used as a routine measurement procedure if there is no reason to wait for the presence of a leak. Even if a leak is already known, e.g. due to pressure loss, the invention can be used to locate the leak.

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for prøvning av en undervannsrørledning som fører gass med et større trykk enn omgivelsestrykket for å bestemme en lekkasje og for å lokalisere lekkasjen, idet rørledningen settes under et gasstrykk i området mellom 3,5 og 211 kg/cm<2>over omgivelsestrykk, hvoretter sender og mottager beveges langs en bane som er i det vesentlige parallell med rørledningens akse med en hastighet på mindre enn 12 knop og at det utsendes en stråle av ultralydpuls med en hastighet på 0,5 - 4 pulser pr. sekund og med en vinkel på mellom 85 og 95° i forhold til bevegelsesretningen for senderen og med en frekvens i området. 40 - 150 kiloherts, hvorved det benyttes en mottager som kan må-le frekvenser bare i området-som ligger mellom 75 og 125 % av frekvensen som sendes ut. A preferred embodiment of the invention comprises a method for testing an underwater pipeline carrying gas at a pressure greater than the ambient pressure to determine a leak and to locate the leak, the pipeline being placed under a gas pressure in the range between 3.5 and 211 kg/cm <2>above ambient pressure, after which the transmitter and receiver are moved along a path that is substantially parallel to the axis of the pipeline at a speed of less than 12 knots and that a beam of ultrasonic pulses is emitted at a speed of 0.5 - 4 pulses per . second and with an angle of between 85 and 95° in relation to the direction of movement of the transmitter and with a frequency in the range. 40 - 150 kilohertz, whereby a receiver is used which can measure frequencies only in the range between 75 and 125% of the frequency that is emitted.

Et eksempel på oppfinnelsen er nærmere vist på teg-ningen, som viser: fig. 1 et perspektivriss av fremgangsmåten som viser An example of the invention is shown in more detail in the drawing, which shows: fig. 1 a perspective view of the method which shows

et skip som tauer en sender og en mottager,a ship towing a transmitter and a receiver,

fig. 2 et sideriss som viser de utsendte reflekterte fig. 2 a side view showing the emitted reflected

pulser,pulses,

fig. 3 registreringen ogfig. 3 the registration and

fig. 4'.et planriss som viser de utsendte pulsstråler. En rørledning 3 har en indre diameter på 6,34 cm og ligger på sjøbunnen 1 under. 25, 5 m vann. Rørledningen ble satt under trykk av luft med et trykk på 14 kg/cm 2. En sender og en mottager for ultralydpulser i form av en "Kelvin Hughes" magneto-striktiv transduktor var innesluttet i et fiskeformet legeme 2 . som ble tauet ved hjelp av en kabel 4 .fra et skip 6* langs en bane 7 som er parallell til aksen for rørledningen med en dybde på 4,5 m, dvs. 21 m over sjøbunnen 1 med en hastighet på 4 '.knop. Ultralydpulser ble sendt ut med en frekvens på. 50 kilohertz med en hastighet på. 2 pulser pr. sekund i en stråle 10 hvis . bredde i horisontalplanet var lg<0>og strålen dannet en vinkel på 10° med horisontalplanet og ble sendt i 90° i forhold til bevegelsesretningen. Banen .7 lå 165 m til venstre for .rørled-ningen og parallelt til aksen for rørledningen 3.. Transduktoren virket som en retningsmottager (som kunne motta pulser bare innenfor et bueområde på 1,5° i et horisontalt plan og 10° i vertikalplanet) i intervallet mellom utsendelsen av pulser. fig. 4'.a plan view showing the emitted pulse rays. A pipeline 3 has an inner diameter of 6.34 cm and lies on the seabed 1 below. 25.5 m of water. The pipeline was pressurized by air with a pressure of 14 kg/cm 2 . A transmitter and a receiver for ultrasonic pulses in the form of a "Kelvin Hughes" magneto-strictive transducer were enclosed in a fish-shaped body 2 . which was towed by means of a cable 4 from a ship 6* along a path 7 parallel to the axis of the pipeline at a depth of 4.5 m, i.e. 21 m above the seabed 1 at a speed of 4 knots . Ultrasound pulses were emitted at a frequency of 50 kilohertz with a speed of. 2 pulses per second in a beam 10 if . width in the horizontal plane was lg<0> and the beam formed an angle of 10° with the horizontal plane and was sent at 90° in relation to the direction of movement. Track 7 was 165 m to the left of the pipeline and parallel to the axis of pipeline 3. The transducer acted as a directional receiver (which could receive pulses only within an arc range of 1.5° in a horizontal plane and 10° in the vertical plane ) in the interval between the sending of pulses.

Pulsene som ble mottatt av transduktoren ble for-sterket på kjent måte og registrert på en papirregistrerings-innretning 8 med variabel intensitet. The pulses received by the transducer were amplified in a known manner and recorded on a paper recording device 8 with variable intensity.

En lekkasje ble målt- med et sterkt signal 11 som ble returnert fra strømmen av bofeler som strømmet ut fra lekkasjen i rørledningen. A leak was measured with a strong signal 11 which was returned from the flow of household waste that flowed out from the leak in the pipeline.

Claims

1. Procedure for examination of an underwater pipeline that carries gas with a pressure greater than ambient pressure

ket to measure if a leak exists and to locate the leak, which method involves moving a transmitter and a receiver of ultrasonic pulses on the outside of the pipeline along a path at a distance of up to 1500 m (measured in a horizontal plane) from the axis of the pipeline , that ultrasonic pulses are sent out with a frequency in the range of 20. - 25.0 kilohertz at a rate of 0.1 - 10 pulses per second. second in a beam with a beam width 1 the horizontal plane of a \ - 10° and which forms, an angle of

2 - 45° with the horizontal plane, characterized by the pressure of the gas in the pipeline being in the range between 3.5 and 211 kg/cm above the ambient pressure and that the beam forms an angle of 70 - 110° (measured in the horizontal plane) with the direction of movement of the transmitter and that the speed at which the pulse is emitted from the transmitter is coordinated with the speed of movement of the transmitter and receiver, the horizontal beam width and distance of transmitter and receiver from the axis of the pipeline to measure with the receiver the pulses reflected by gas bubbles escaping from a leak and thereby measuring and locating the leak. 2.: Method according to claim 1, characterized in that the transmitter and receiver are moved along a path in the area between 30 and 300 m from the axis of the pipeline.

3. Method according to claim 1, characterized in that the ultrasonic pulses are sent so that the pipeline lies within the beam of pulses.

4/ Method according to claim 1, characterized in that a single transducer is both transmitter and receiver of ultrasound pulses and that the transducer is operated as a receiver in the interval between the transmitter pulses.

5. Method according to claim 1, characterized in that the beam of ultrasound pulses is sent at an angle of 85 - 95° in relation to the direction of movement of the transmitter and with a frequency in the range 30 - 150 kilohertz and that the receiver is arranged so that it can measure frequencies only in the range between 75 and 125% of the transmitted frequency.

6. Method according to claim 1, characterized in that when the water depth in which the pipeline lies is greater than 60 m, the transmitter and receiver for ultrasound pulses are moved along a path in the area between 6 and 36 m from the seabed.