RU2017138C1 - Method of detection of natural gas leakage from pipelines - Google Patents

Method of detection of natural gas leakage from pipelines Download PDF

Info

Publication number
RU2017138C1
RU2017138C1 SU4893893A RU2017138C1 RU 2017138 C1 RU2017138 C1 RU 2017138C1 SU 4893893 A SU4893893 A SU 4893893A RU 2017138 C1 RU2017138 C1 RU 2017138C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
leak
leakage
wavelength
laser radiation
radiation
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Геннадьевич Филиппов
Виктор Николаевич Моисеев
Владимир Викторович Сафонов
Владимир Александрович Полунин
Роберт Никифорович Пихтелев
Олег Венальевич Шоронов
Игорь Алексеевич Задорожный
Александр Владимирович Верник
Игорь Александрович Жученко
Назар Халлыевич Халлыев
Владимир Михайлович Каплун
Игорь Николаевич Гончаров
Виктор Львович Тальрозе
Виктор Николаевич Емохонов
Александр Васильевич Кислецов
Original Assignee
Павел Геннадьевич Филиппов
Виктор Николаевич Моисеев
Владимир Викторович Сафонов
Владимир Александрович Полунин
Роберт Никифорович Пихтелев
Олег Венальевич Шоронов
Игорь Алексеевич Задорожный
Александр Владимирович Верник
Игорь Александрович Жученко
Назар Халлыевич Халлыев
Владимир Михайлович Каплун
Игорь Николаевич Гончаров
Виктор Львович Тальрозе
Виктор Николаевич Емохонов
Александр Васильевич Кислецов
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 Павел Геннадьевич Филиппов, Виктор Николаевич Моисеев, Владимир Викторович Сафонов, Владимир Александрович Полунин, Роберт Никифорович Пихтелев, Олег Венальевич Шоронов, Игорь Алексеевич Задорожный, Александр Владимирович Верник, Игорь Александрович Жученко, Назар Халлыевич Халлыев, Владимир Михайлович Каплун, Игорь Николаевич Гончаров, Виктор Львович Тальрозе, Виктор Николаевич Емохонов, Александр Васильевич Кислецов filed Critical Павел Геннадьевич Филиппов
Priority to SU4893893 priority Critical patent/RU2017138C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2017138C1 publication Critical patent/RU2017138C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

FIELD: surveillance of condition of gas pipelines. SUBSTANCE: temperature contrast of surface area near the pipeline is determined to define the coordinates and dimensions of the probable leakage spot, then the probable leakage spot is subjected to laser radiation treatment at wave-lengths λ1 and λ2. When more than one probable leakage spot appears within the area under examination, the probable leakage spots are subjected to a repeated N-times laser radiation treatment at wave-lengths λ1 and λ2. At a decrease of intensity of laser radiation dissipated by surface at wave-length λ1 down to zero the probable leakage spot is subjected to a repeated laser radiation treatment at wave-lengths λ2 and λ3, according to which the degree of explosion hazard of leakage is determined. EFFECT: enhanced accuracy. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к дистанционным методам диагностики. The invention relates to remote diagnostic methods.

Известен способ обнаружения утечек природного газа по падению статического давления в трубопроводе, но обнаружить утечку, приводящую к падению статического давления менее чем на 0,5 МПа, таким способом невозможно. There is a method of detecting natural gas leaks by a drop in static pressure in a pipeline, but it is impossible to detect a leak leading to a drop in static pressure of less than 0.5 MPa.

Известен способ обнаружения утечек метана, заключающийся в подсветке участка трубопровода лазерным излучением на двух длинах волн, одна из которых λ1=3,3922 мкм попадает в центр полосы поглощения метана, а другая λ2 = 3,3912 мкм лежит на крыле полосы поглощения, регистрации рассеянного поверхностью излучения на обеих длинах волн, формировании видеосигнала, пропорционального отношению интенсивностей излучения, зарегистрированного на каждой длине волны, и сравнении видеосигнала с априорно заданным порогом.A known method for detecting methane leaks, which consists in highlighting a section of the pipeline with laser radiation at two wavelengths, one of which λ 1 = 3.3922 μm falls into the center of the methane absorption band, and the other λ 2 = 3.3912 μm lies on the wing of the absorption band, registering radiation scattered by the surface at both wavelengths, generating a video signal proportional to the ratio of radiation intensities recorded at each wavelength, and comparing the video signal with an a priori specified threshold.

При малом пороге обнаружения такой метод дает значительное количество ложных срабатываний, определяемых флуктуациями фоновой концентрации атмосферного метана. Чем больше чувствительность метода, тем с большей ошибкой определяется место утечки. При большом пороге обнаружения точность определения места утечки возрастает, но одновременно увеличивается вероятность пропуска утечки. With a low detection threshold, this method gives a significant amount of false positives, determined by fluctuations in the background concentration of atmospheric methane. The greater the sensitivity of the method, the greater the error in determining the location of the leak. With a large detection threshold, the accuracy of determining the location of the leak increases, but the likelihood of missing a leak increases.

Целью изобретения является повышение точности определения места утечки, а также оценки концентрации природного газа в облаке утечки и определение взрывоопасности облака утечки природного газа. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the location of the leak, as well as assessing the concentration of natural gas in the cloud of leakage and determining the explosiveness of the cloud of leakage of natural gas.

Для этого перед лазерным облучением участка вблизи трубопровода регистрируют температурный контраст обследуемого участка, по температурному контрасту определяют вероятное место утечки и его размеры L на поверхности, затем подсвечивают лазерным излучением на длинах волн λ1 и λ2 непосредственно вероятное место утечки, причем среднюю концентрацию природного газа в облаке утечки вычисляют по формуле
N=[2(σ1- σ2) Λ]-1ln(P2/P1), (1)
где σ1,2 - сечение поглощения природного газа на длинах волн λ1 и λ2; Λ=min{L/cos θ, H};
θ - угол зондирования;
Н - высота, с которой осуществляется облучение;
Р1,2 - интенсивности рассеянного поверхностью излучения на длинах волн λ1 и λ2.For this, before the laser irradiation of the area near the pipeline, the temperature contrast of the examined area is recorded, the probable leak location and its dimensions L on the surface are determined by the temperature contrast, then the probable leak location is highlighted by laser radiation at wavelengths λ 1 and λ 2 , and the average concentration of natural gas in the cloud, leaks are calculated by the formula
N = [2 (σ 1 - σ 2 ) Λ] -1 ln (P 2 / P 1 ), (1)
where σ 1,2 is the absorption cross section of natural gas at wavelengths λ 1 and λ 2 ; Λ = min {L / cos θ, H};
θ is the sounding angle;
H is the height from which irradiation is carried out;
P 1,2 - the intensity of the radiation scattered by the surface at wavelengths λ 1 and λ 2 .

Взрывоопасность облака утечки определяют при уменьшении интенсивности излучения Р1 до нуля путем повторного облучения места утечки на длинах волн λ2 и λ3, причем длина волны λ3 определяется из условия
lnГ=C ˙Λ˙Nв˙σ3, (2)
где Г=P3 η3 сos2 θ/H2;
Р3 - интенсивность излучения лазера на длине волны λ3;
σ3 - сечение поглощения природного газа на длине волны λ3;
η3 - коэффициент передачи излучения приемной системы на длине волны λ3;
N3 - концентрация молекул воздуха, С - константа.The explosiveness of the leak cloud is determined by reducing the radiation intensity P 1 to zero by re-irradiating the leak at the wavelengths λ 2 and λ 3 , and the wavelength λ 3 is determined from the condition
lnГ = C ˙Λ˙N in ˙σ 3 , (2)
where Γ = P 3 η 3 cos 2 θ / H 2 ;
P 3 - laser radiation intensity at a wavelength of λ 3 ;
σ 3 - absorption cross section of natural gas at a wavelength of λ 3 ;
η 3 - transmission coefficient of the radiation of the receiving system at a wavelength of λ 3 ;
N 3 is the concentration of air molecules, C is a constant.

В том случае, если в результате осуществления данного способа в пределах обследуемого участка трубопровода появляется более одного места утечки, то проводится повторное облучение вероятных мест утечки на длинах волн λ1 и λ2 с разных направлений по отношению к облаку утечки до выявления истинного места утечки.In the event that, as a result of the implementation of this method, more than one leakage point appears within the pipeline section being examined, then the probable leakage spots are repeated at wavelengths λ 1 and λ 2 from different directions with respect to the leak cloud until the true leak point is detected.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления предложенного способа, где 1 - место утечки, 2 - обследуемый участок трубопровода, 3 - тепловизор, 4 - лазер, 5 - приемная система лазерного канала, 6 - система обработки и хранения информации, 7 - блок управления лазером, 8 - монитор. Тепловизор 3 строит изображение обследуемого участка вблизи трубопровода 2. При появлении на нем утечки в системе обработки и хранения информации 6 определяется вероятное место утечки и его размеры L на поверхности. Выбранный участок поверхности подсвечивают лазером 4 на длинах волн λ1 и λ2, приемная система 5 регистрирует рассеянное поверхностью излучение на длинах волн λ1 и λ2. Затем в системе обработки и хранения информации 6 формируется сигнал, пропорциональный отношению интенсивностей Р2 и Р1, и сравнивается с порогом, при этом по формуле (1) вычисляется концентрация природного газа в облаке утечки.The drawing shows a diagram of a device for implementing the proposed method, where 1 is the leak point, 2 is the pipeline section being examined, 3 is the thermal imager, 4 is the laser, 5 is the laser channel receiving system, 6 is the information processing and storage system, 7 is the laser control unit , 8 - monitor. The thermal imager 3 builds an image of the examined area near the pipeline 2. When a leak appears in it in the information processing and storage system 6, the probable leak location and its size L on the surface are determined. The selected surface area is highlighted with a laser 4 at wavelengths λ 1 and λ 2 , the receiving system 5 registers the radiation scattered by the surface at wavelengths λ 1 and λ 2 . Then, a signal is generated in the information processing and storage system 6, which is proportional to the ratio of intensities Р 2 and Р 1 , and compared with a threshold, while using the formula (1), the concentration of natural gas in the leak cloud is calculated.

При уменьшении интенсивности излучения Р1 до нуля система обработки и хранения информации из условия (2) определяет длину волны излучения λ3 и передает управляющий сигнал в блок управления лазером 7. После этого вероятное место утечки вновь облучается лазером 4, но уже на длинах волн λ2 и λ3.When the radiation intensity P 1 decreases to zero, the information processing and storage system from condition (2) determines the radiation wavelength λ 3 and transmits a control signal to the laser control unit 7. After that, the probable leak site is again irradiated by laser 4, but at wavelengths λ 2 and λ 3 .

При появлении в пределах обследуемого участка 2 более одного места утечки проводят повторное облучение вероятных мест утечки лазером 4 на длинах волн λ1 и λ2 с разных направлений по отношению к облаку утечки. По результатам облучения определяют истинное место утечки.If more than one leakage point appears within the surveyed area 2, repeated exposure of the likely leakage points by laser 4 is carried out at wavelengths λ 1 and λ 2 from different directions with respect to the leak cloud. The results of irradiation determine the true location of the leak.

Claims (3)

1. СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ПРИРОДНОГО ГАЗА ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ, заключающийся в облучении участка земной поверхности вблизи трубопровода лазерным излучением на двух длинах волн, одна из которых λ1 попадает в полосу поглощения газа, а другая λ2 лежит вне ее, регистрации интенсивности рассеянного поверхностью излучения на длине волны λ1-P1 и λ2-P2 , формировании видеосигнала, пропорционального отношению P2/P1 и сравнении видеосигнала с априорно заданным порогом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения места утечки и точности оценки концентрации газа в облаке утечки, дополнительно регистрируют температурный контраст обследуемого участка, по которому определяют координаты вероятного места утечки и его размеры L на поверхности, а лазерным излучением облучают непосредственно вероятное место утечки, причем среднюю концентрацию природного газа в облаке утечки определяют по формуле
N = [2(δ1-δ2) Λ ]-1ln(P2 / P1) ,
Λ = min{ L/cosθ, H },
где δ1 - сечение поглощения газа на длине волны λ1 ;
δ2 - сечение поглощения газа на длине волны λ2 ;
θ - угол зондирования вероятного места утечки, отсчитываемый от вертикали;
H - высота, с которой производится обследование.1. METHOD FOR DETECTING NATURAL GAS LEAKS FROM PIPELINES, which consists in irradiating a portion of the earth’s surface near the pipeline with laser radiation at two wavelengths, one of which λ 1 enters the gas absorption band, and the other λ 2 lies outside it, recording the intensity of the radiation scattered by the surface by wavelength λ 1 and λ 1 -P 2 -P 2, the formation of the video signal, proportional to the ratio P 2 / P 1 and comparison with video priori predetermined threshold, characterized in that, in order to increase the accuracy of determining the leak and then NOSTA evaluation leakage gas concentration in the cloud is further recorded temperature contrast of the subject area, which determine the coordinates of a possible leak and its dimensions L on the surface, and is irradiated directly with the likely location of the leak of laser radiation, wherein the average concentration in the gas leak cloud is determined by the formula
N = [2 (δ 1 -δ 2 ) Λ] -1 ln (P 2 / P 1 ),
Λ = min {L / cosθ, H},
where δ 1 is the absorption cross section of the gas at a wavelength of λ 1 ;
δ 2 is the gas absorption cross section at a wavelength of λ 2 ;
θ is the probing angle of the probable leak, counted from the vertical;
H is the height from which the survey is performed. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уточнения места утечки, при появлении в пределах обследуемого участка более одного вероятного места утечки осуществляют повторное N-кратное облучение выделенных вероятных мест утечки лазерным излучением на длинах волн λ1 и λ2 с разных направлений по отношению к облаку утечки, по которым устанавливают истинное место утечки.2. The method according to p. 1, characterized in that, in order to clarify the leakage point, when more than one likely leakage point appears within the examined area, repeated N-fold irradiation of the selected likely leakage points with laser radiation at wavelengths λ 1 and λ 2 from different directions with respect to the leak cloud, which establish the true leak location. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа путем определения степени взрывоопасности утечки, при уменьшении интенсивности P1 до нуля осуществляют повторное облучение вероятного места утечки на длинах волн λ2 и λ3 , причем длину волны излучения λ3 определяют из условия
lnΓ ( λ3) = C˙Λ˙Nb˙δ3 ,
Γ ( λ3) = P3ζ3cos2θ / H ,
где δ3 - сечение поглощения газа на длине волны λ3 ;
P3 - интенсивность исходного лазерного излучения на длине волны λ3;
Nв - плотность молекул воздуха;
ζ3 - коэффициент передачи излучения на приеме;
C - константа.3. The method according to claim 1, characterized in that, in order to expand the functionality of the method by determining the degree of explosion risk of leakage, while reducing the intensity of P 1 to zero, re-irradiation of the probable place of leakage is carried out at wavelengths λ 2 and λ 3 , wherein the wavelength radiation λ 3 is determined from the condition
lnΓ (λ 3 ) = C˙Λ˙N b ˙δ 3 ,
Γ (λ 3 ) = P 3 ζ 3 cos 2 θ / H,
where δ 3 is the gas absorption cross section at a wavelength of λ 3 ;
P 3 is the intensity of the initial laser radiation at a wavelength of λ 3 ;
N in - the density of air molecules;
ζ 3 is the transmission coefficient of radiation at the reception;
C is a constant.
SU4893893 1990-12-27 1990-12-27 Method of detection of natural gas leakage from pipelines RU2017138C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4893893 RU2017138C1 (en) 1990-12-27 1990-12-27 Method of detection of natural gas leakage from pipelines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4893893 RU2017138C1 (en) 1990-12-27 1990-12-27 Method of detection of natural gas leakage from pipelines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2017138C1 true RU2017138C1 (en) 1994-07-30

Family

ID=21551740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4893893 RU2017138C1 (en) 1990-12-27 1990-12-27 Method of detection of natural gas leakage from pipelines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2017138C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997049893A1 (en) * 1996-06-27 1997-12-31 Alexandr Petrovich Linetsky Method for increasing crude-oil and gas extraction and for drilling in and monitoring field beds
CN105092485A (en) * 2015-08-27 2015-11-25 泉州装备制造研究所 Dangerous article detection method and device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.Е.Косицын и др. Вертолетный лазерный локатор утечек метана "Поиск-2". Тезисы докладов YI Всесоюзной конференции "Оптика лазеров". Ленинград, 2-7 марта 1990 г, с.380. *
Лазерные абсорбционные методы анализа микроконцентраций газов. М.: Энергоиздат, 1984, с.84-89. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997049893A1 (en) * 1996-06-27 1997-12-31 Alexandr Petrovich Linetsky Method for increasing crude-oil and gas extraction and for drilling in and monitoring field beds
CN105092485A (en) * 2015-08-27 2015-11-25 泉州装备制造研究所 Dangerous article detection method and device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11692900B2 (en) Apparatuses and methods for anomalous gas concentration detection
US7400706B2 (en) Method and apparatus for liquid safety-detection by backscatter with a radiation source
US5298751A (en) Remote active vapor concentration measurement system and method thereof
EP0602119B1 (en) Photo-acoustic leak detection and method
US4839913A (en) Shadowgraph imaging using scatter and fluorescence
US10613247B2 (en) Method, apparatus and system for inspecting object based on cosmic ray
JP2010501860A (en) Scattering tomography
DE69028205D1 (en) DETECTING SYSTEM FOR EXPLOSIVES WITH SEVERAL SENSORS
JPH11502302A (en) Imaging method and apparatus using penetrating radiation to obtain a projection of an object
US6760100B2 (en) Method and apparatus for classifying defects occurring at or near a surface of a smooth substrate
JPH03128446A (en) Apparatus and method for measuring charac- teristics of object by using scattered electromagnetic radiation
US20020109096A1 (en) Fire detection sensors
CN110553587B (en) Method for accurately positioning leakage point by using laser telemetering methane tester
RU2017138C1 (en) Method of detection of natural gas leakage from pipelines
KR101795992B1 (en) Device for analyzing tubular specimen using terahertz wave and method for analyzing tubular specimen using the device
WO2019127962A1 (en) Drug inspection method and apparatus
KR101921136B1 (en) Three-dimensional target object analysis device and analysis method
JPH06503877A (en) Imaging methods for defining the structure of objects
US5872830A (en) Device and method of imaging or measuring of a radiation source
RU2054702C1 (en) Method of search of hydrocarbon deposits
Bystritsky et al. Associated Particle Imaging Applied to Inspection System for Bulky Cargo and Large Vehicles
RU2088904C1 (en) Method of optical tomography of transparent materials
KR102547020B1 (en) Device and method for inspection of the leg of an individual to detect the carrying of fraudulent objects
JP7024524B2 (en) Displacement measuring device and displacement measuring method
RU2073816C1 (en) Method of remote detection of oil leakage from main pipe line