RU2697008C1 - Method for in-pipe diagnostics of pipeline technical state - Google Patents
Method for in-pipe diagnostics of pipeline technical state Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697008C1 RU2697008C1 RU2018133645A RU2018133645A RU2697008C1 RU 2697008 C1 RU2697008 C1 RU 2697008C1 RU 2018133645 A RU2018133645 A RU 2018133645A RU 2018133645 A RU2018133645 A RU 2018133645A RU 2697008 C1 RU2697008 C1 RU 2697008C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensors
- pipeline
- field
- magnetic field
- defects
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Область применения.Application area.
Настоящее изобретение относится к способам внутритрубной диагностики технического состояния трубопровода на основе магнитных, акустических методов и тепловых полей. Предлагаемый способ предназначен для внутритрубного диагностирования промысловых транспортных и магистральных жидкостных трубопроводов, перекачивающих неагрессивные жидкости, нефть, нефтепродукты и газ.The present invention relates to methods for in-line diagnostics of the technical condition of a pipeline based on magnetic, acoustic methods and thermal fields. The proposed method is intended for in-line diagnosis of field transport and trunk liquid pipelines pumping non-aggressive liquids, oil, oil products and gas.
Уровень техникиState of the art
В связи с ростом объемов строительства и эксплуатации трубопроводов нефтегазового комплекса, наличием большого количества эксплуатационных объектов, выработавших свой ресурс, все большее значение приобретают вопросы диагностики их технического состояния.In connection with the growth in the volume of construction and operation of pipelines of the oil and gas complex, the presence of a large number of production facilities that have exhausted their resources, issues of diagnosing their technical condition are becoming increasingly important.
По данным журнала «Фундаментальные исследования», на территории Российской Федерации в эксплуатации находится 350 тыс. км промысловых трубопроводов, на которых ежегодно отмечается свыше 50 тыс. инцидентов, приводящих к опасным последствиям.According to the Basic Research journal, 350 thousand km of production pipelines are in operation on the territory of the Russian Federation, on which more than 50 thousand incidents are recorded each year leading to dangerous consequences.
Между тем, по разным оценкам, до 40% и более от общей протяженности трубопроводов не предназначено для диагностики наиболее популярными методами, например, внутритрубной магнитной и акустической дефектоскопией, и, следовательно, такие трубопроводы не имеют камер пуска-приема.Meanwhile, according to various estimates, up to 40% or more of the total length of the pipelines is not intended for diagnosis by the most popular methods, for example, in-line magnetic and acoustic flaw detection, and, therefore, such pipelines do not have start-up chambers.
Одной из ключевых проблем нефтяной отрасли Российской Федерации является плохое (предаварийное) состояние трубопроводных систем большинства нефтедобывающих предприятий.One of the key problems of the oil industry of the Russian Federation is the poor (pre-emergency) condition of the pipeline systems of most oil producing enterprises.
Электромагнитная и магнитометрическая дефектоскопия и толщинометрия являются одними из основных методов изучения технического состояния трубопроводных систем. Эти методы, наряду с трубной профилеметрией и акустическими методами, рекомендуется включать в обязательный комплекс методов диагностики.Electromagnetic and magnetometric flaw detection and thickness measurement are some of the main methods for studying the technical condition of pipeline systems. These methods, along with tube profilometry and acoustic methods, are recommended to be included in the mandatory set of diagnostic methods.
Однако, применяемые в настоящий момент спообы диагностики не обеспечивают выявление трещин и других повреждений трубопроводов с определением их износа и остаточной толщины с минимальными затратами и достаточной для практических целей точностью и надежностью.However, the currently used diagnostic methods do not provide for the detection of cracks and other damage to pipelines with the determination of their wear and residual thickness with minimal costs and accuracy and reliability sufficient for practical purposes.
Известны различные технические решения в рассматриваемой области.There are various technical solutions in this area.
Например, патенты РФ №№2212660, 2153163, 2194274, 2205395, в которых используются методы ультразвуковой диагностики. Недостатками данных способов являются: громоздкая конструкция применяемых в этих способах устройств, недостаточная точность при выявлении и оценке стенок труб, ограничения в проведении мониторинга и т.д.For example, RF patents Nos. 2212660, 2153163, 2194274, 2205395, which use ultrasound diagnostic methods. The disadvantages of these methods are: the bulky design used in these methods of devices, lack of accuracy in identifying and evaluating pipe walls, limitations in monitoring, etc.
Известен также патент РФ 2133032 «СПОСОБ МАГНИТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА», дата приоритета 20.03.1997 г.Also known is the patent of the Russian Federation 2133032 "METHOD OF MAGNETIC DEFECTOSCOPY AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THIS METHOD", priority date 03.20.1997.
Недостатками данного способа являются также громоздкая конструкция датчиков ультразвуковых сигналов и недостаточная точность диагностики.The disadvantages of this method are also the bulky design of the sensors of ultrasonic signals and the lack of diagnostic accuracy.
В патенте РФ 2622355 «СПОСОБ ВНУТРИТРУБНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ СТЕНОК ТРУБОПРОВОДОВ», дата приоритета 14.12.2015 г., описан способ, который заключается в измерении частотной характеристики электрического импеданса приповерхностного слоя стенки трубы. Электроды аксиально перемещают внутри трубопровода как непрерывно, так и дискретно с интервалом, равным межэлектродному расстоянию. Зоны дефекта выявляют путем определения отклонений частотной характеристики электрического импеданса от заданных значений с привязкой к текущим координатам участка. По сформированной в системе управления команде электроды возвращают к координатам участка трубопровода с выявленным дефектом и проводят повторную дефектоскопию с последующей обработкой результатов измерений. Дефекты в стенке трубы выявляют отклонением частотной характеристики электрического импеданса приповерхностного слоя стенки трубы от заданных значений, измеренных зондирующим сигналом в диапазоне частот, задаваемом в зависимости от глубин зондирования стенки и межэлектродного расстояния. Электрический импеданс измеряют бесконтактной емкостной связью электродов, расположенных кольцевыми рядами, с внутренней поверхностью трубопровода.In RF patent 2622355 "METHOD FOR IN-TUBE DEFECTOSCOPY OF PIPELINES WALLS",
Недостатками способа являются зависимость результатов измерений от толщины слоя наслоений внутри трубопровода, искажающие импеданс приповерхностного слоя стенки и емкостную связь между электродами.The disadvantages of the method are the dependence of the measurement results on the thickness of the layer of layers inside the pipeline, distorting the impedance of the surface layer of the wall and capacitive coupling between the electrodes.
В патенте РФ 2562333 «СПОСОБ ВНУТРИТРУБНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ И ДВУХМОДУЛЬНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП-СНАРЯД», дата приоритете 09.10.2014 г., описан способ внутритрубной дефектоскопии, заключающийся в измерении при перемещении двухмодульного дефектоскопа-снаряда по магистральному трубопроводу величины электрического тока, распределенного в стенках трубопровода, магнитных и электромагнитных параметров материала стенок трубопровода и их отклонений от заданных значений, определении и регистрации координат выявленных отклонений, получении изображения внутренней поверхности трубопровода, передачи информации с борта дефектоскопа-снаряда путем радиосвязи в метровом диапазоне длин волн на насосные станции, расположенные по трассе трубопровода, между которыми находится дефектоскоп-снаряд, путем возбуждения в данном трубопроводе радиоволны типа Н11 и управлении дефектоскопом-снарядом на основании полученных по радиоканалу с насосных станций команд, осуществляют внутритрубную дефектоскопию магистральных трубопроводов двухмодульным дефектоскопом-снарядом с изменяемой площадью поперечного сечения по внешнему обводу корпуса, а изображение внутренней поверхности трубопровода получают в видимом диапазоне электромагнитных волн и сохраняют в электронной памяти дефектоскопа-снаряда на период движения между несколькими насосными станция.In RF patent 2562333 “METHOD FOR IN-TUBE DEFECTOSCOPY AND TWO-MODULE DEFECTOSCOPE-LOAD”,
Недостатки известного способа состоят в том, что управление дефектоскопом-снарядом с насосных станций не обеспечивают необходимую детальность исследований. Кроме того, данный способ неприменим для диагностики промысловых и транспортных продуктопроводовThe disadvantages of this method are that the control of the flaw detector-projectile from the pumping stations do not provide the necessary detail studies. In addition, this method is not applicable for the diagnosis of field and transport product pipelines.
Известен способ и устройство для проведения работ по диагностированию действующих магистральных трубопроводов (МТ) внутритрубными инспекционными снарядами, заключающийся в контроле параметров состояния труб (Технология проведения работ по диагностированию действующих магистральных трубопроводов внутритрубными инспекционными снарядами. Утверждено начальником Центра технической диагностики Акционерной компании "Транснефть", Согласовано Горгостехнадзором России письмом N 10-15/340 от 23.12.93 г.).A known method and device for diagnosing existing trunk pipelines (MT) with in-pipe inspection shells is to monitor the condition of pipes (Technology for diagnosing existing trunk pipelines with in-pipe inspection shells. Approved by the head of the Center for Technical Diagnostics of Transneft Joint Stock Company, Agreed Gorgostekhnadzor of Russia by letter N 10-15 / 340 of 12.23.93).
При применении данной технологии представленный к диагностированию участок магистральных трубопроводов должен быть оборудован камерами пуска и приема внутритрубных инспекционных снарядов. Выбор участка, подлежащего диагностированию, осуществляется исходя из общего технического состояния трубопровода. Перед камерами пуска и приема должны быть спланированы площадки с твердым покрытием размером 30×40 м. Внутренняя поверхность трубопровода должна быть предварительно очищена с помощью специальных скребковых устройств.. Подготовка трубопровода к пропуску внутритрубных инспекционных снарядов требует проведения ряда организационно-технических мероприятий, выполнение которых, обеспечит получение необходимых данных о состоянии линейной части трубопровода.When applying this technology, the section of trunk pipelines presented for diagnosis should be equipped with cameras for launching and receiving in-pipe inspection shells. The selection of the site to be diagnosed is based on the general technical condition of the pipeline. In front of the launch and reception chambers, areas with a hard surface measuring 30 × 40 m should be planned. The inner surface of the pipeline must be pre-cleaned using special scraper devices. Preparing the pipeline for the passage of in-tube inspection shells requires a number of organizational and technical measures, the implementation of which, will provide the necessary data on the state of the linear part of the pipeline.
Диагностическое обследование трубопровода проводится в четыре этапа: 1-ый этап - предварительное определение минимального проходного сечения трубопровода на всем протяжении участка от камеры запуска до камеры приема путем пропуска снаряда-калибра с мерными калибровочными дисками; 2-ой этап - получение информации о внутренней геометрии трубы на всем протяжении обследуемого участка путем пропуска профилемера; 3-ий этап - устранение выявленных дефектов геометрии трубопровода для обеспечения возможности пропуска дефектоскопа; 4-ый этап - диагностика состояния стенки трубопровода путем пропуска дефектоскопа.A pipeline diagnostic test is carried out in four stages: 1st stage - preliminary determination of the minimum flow area of the pipeline throughout the section from the launch chamber to the reception chamber by passing a projectile-caliber with measured calibration disks; 2nd stage - obtaining information about the internal geometry of the pipe along the entire length of the surveyed area by skipping the profiler; 3rd stage - elimination of identified defects in the geometry of the pipeline to ensure the possibility of a flaw detector; 4th stage - diagnostics of the state of the pipeline wall by skipping the flaw detector.
Таким образом, данным способом невозможно проинспектировать короткие участки. Кроме того, не менее 50% действующих газопроводов непригодны к пропуску внутритрубных дефектоскопов.Thus, in this way it is impossible to inspect short sections. In addition, at least 50% of the existing gas pipelines are not suitable for passing in-pipe flaw detectors.
Известны также устройство и способ для выявления и ликвидации стресс-коррозионных дефектов трубопроводов, позволяющие выявлять и ликвидировать все критические дефекты, а также обнаруживать часть оставшихся в газопроводе стресс-коррозионных дефектов, изучать условия их зарождения и развития, организовывать наблюдение за ними и обеспечивать безаварийную эксплуатацию трубопровода в течение расчетного периода времени, после проведенного переиспытания [Галиулин З.Т., Карпов С.В., Королев М.И. и др. Переиспытание и комплексное обследование магистральных газопроводов, подверженных стресс-коррозии. ИРЦ Газпром, Газовая промышленность, Сер. Транспорт и подземное хранение газа. Обзорная информация. М., 1966 г.]. Известное устройство, реализованное в практически применяемом способе, имеет следующие недостатки: испытываемый участок требуется отсекать от действующих ниток трубопроводов; по концам участков необходимо монтировать камеры пуска-приема поршней-разделителей; для эффективного удаления газа при заполнении переиспытываемого участка водой поршни-разделители должны перемещаться со скоростью не менее 1 км/час, что может достигаться высокопроизводительными (не менее 1540 м3/час) наполнительными агрегатами; водозабор производится из специального оборудованного котлована; перепад высотных отметок и раскладка труб различных категорий вызывает необходимость выполнять переиспытания короткими участками, чтобы создать напряжение в стенках труб 1,05-1,1 от нормального предела текучести стали и выше, обусловленных Регламентом переиспытаний; при подготовке и проведении переиспытаний газопроводов производится поиск дефектов изоляции в районе происшедших аварийных разрушений; повышенное переиспытательное давление участков, длительное время находящихся в эксплуатации, способствует страгиванию ранее неразвивающихся дефектов, которые в дальнейшем могут достигать критически-опасных размеров и приводить к преждевременному разрушению; сам метод переиспытаний без дополнительной диагностики неразрушающим методом не локализует дефектные сечения по длине переиспытуемого участка и предназначен для того, чтобы подтвердить его работоспособность и целостность.There is also known a device and method for identifying and eliminating stress-corrosion defects of pipelines, allowing to identify and eliminate all critical defects, as well as detect part of the remaining stress-corrosion defects in the pipeline, study the conditions for their nucleation and development, organize monitoring and ensure trouble-free operation the pipeline during the estimated period of time after re-testing [Galiulin ZT, Karpov SV, Korolev MI and others. Re-testing and comprehensive examination of gas pipelines susceptible to stress corrosion. IRC Gazprom, Gas Industry, Ser. Transport and underground gas storage. Overview information. M., 1966]. The known device, implemented in a practically applicable method, has the following disadvantages: the tested section is required to be cut off from the existing pipelines; at the ends of the sections it is necessary to mount the start-up chambers of the piston separators; to effectively remove gas when filling the test section with water, the piston separators must be moved at a speed of at least 1 km / h, which can be achieved by high-performance (at least 1540 m 3 / h) filling units; water intake is made from a specially equipped pit; the difference in elevations and the layout of pipes of various categories makes it necessary to perform re-testing in short sections in order to create a tension in the pipe walls of 1.05-1.1 from the normal yield strength of steel and higher, due to the Rules of re-testing; during the preparation and conduct of re-testing of gas pipelines, insulation defects are searched for in the area of emergency damage that has occurred; increased re-testing pressure of sites that have been in operation for a long time helps to remove previously non-developing defects, which can subsequently reach critically dangerous sizes and lead to premature failure; the re-testing method itself, without additional diagnostics by a non-destructive method, does not localize defective sections along the length of the re-tested section and is intended to confirm its operability and integrity.
Таким образом, основными недостатками применения известного способа и устройства являются: большая трудоемкость подготовительных операций, их высокая стоимость, требования технологической подготовки и практическая непригодность для неразрушающего контроля коротких, ограниченных по протяженности участков труб.Thus, the main disadvantages of the application of the known method and device are: the high complexity of preparatory operations, their high cost, the requirements of technological preparation and practical unsuitability for non-destructive testing of short, limited in length pipe sections.
Сам метод переиспытаний без дополнительной диагностики неразрушающим методом не локализует дефектные сечения по длине переиспытуемого участка и предназначен для того, чтобы подтвердить его работоспособность и целостность.The re-testing method itself, without additional diagnostics by a non-destructive method, does not localize defective sections along the length of the re-tested section and is intended to confirm its operability and integrity.
Наиболее современным видом аппаратуры для внутритрубной дефектоскопии, выпускаемой в РФ, является дефектоскоп «ВИП» (ВИД 219) (см. ссылку http://www.yamalpo.ru/2014/12/18/neftyaniki-izobretateli-v-noyabrskneftegaze-ispyitali-defektoskop-sobstvennogo-proizvodstva/). Аппаратура «ВИП» имеет ряд конструктивных и эксплуатационных ограничений. В частности, громоздкая конструкция, недостаточная точность при выявлении и оценке стенок труб, ограничения в проведении мониторинга и т.д.The most modern type of equipment for in-line flaw detection manufactured in the Russian Federation is the VIP detector (VID 219) (see link http://www.yamalpo.ru/2014/12/18/neftyaniki-izobretateli-v-noyabrskneftegaze-ispyitali -defektoskop-sobstvennogo-proizvodstva /). The VIP equipment has a number of design and operational limitations. In particular, cumbersome design, lack of accuracy in identifying and evaluating pipe walls, limitations in monitoring, etc.
Серийно выпускаемые магнито-импульсные дефектоскопы - толщиномеры, например, МИ-5Х (см. ссылку http://gskneft.ru/seivices/9.html) обеспечивают измерения средней по периметру толщины стальных труб, но не обеспечивает измерение ее остаточной толщины (минимального значения во внутренних дефектах, в трещинах и вмятинах). Эти приборы непригодны для дефектоскопии линейных трубопроводов и не предназначены для решения широкого круга технологических задач (сквозные дефекты, продольные и поперечные дефекты в виде трещин и т.д.).Commercially available magneto-pulsed flaw detectors - thickness gauges, for example, MI-5X (see the link http://gskneft.ru/seivices/9.html) provide measurements of the average thickness of steel pipes along the perimeter, but do not measure its residual thickness (minimum values in internal defects, in cracks and dents). These devices are unsuitable for flaw detection of linear pipelines and are not designed to solve a wide range of technological problems (through defects, longitudinal and transverse defects in the form of cracks, etc.).
Аналогичные ограничения имеют и наиболее современные индукционные дефектоскопы: ЭМДС-ТМ-42, ЭМД-С, ИДК-105.The most modern induction flaw detectors have similar limitations: EMDS-TM-42, EMD-S, IDK-105.
Кроме того, существующие устройства и примененные в них способы электромагнитной и магнитометрической дефектоскопии приспособлены только для работы на ферромагнитных стальных трубах и не обеспечивают возможность выявления технической характеристики дефектов сварных соединений и других дефектов на трубопроводах из пластиковых материалов.In addition, existing devices and the methods of electromagnetic and magnetometric flaw detection used in them are adapted only for operation on ferromagnetic steel pipes and do not provide the ability to identify technical characteristics of defects in welded joints and other defects in pipelines made of plastic materials.
Из зарубежной аппаратуры для внутритрубной диагностики следует выделить аппаратуру фирмы Rosen и используемые в ней способы диагностики, а также магнито-акустические комплексы с использованием Смарт боллов.From foreign equipment for in-line diagnostics, Rosen equipment and the diagnostic methods used in it, as well as magneto-acoustic complexes using Smart Balls, should be distinguished.
Известно устройство Смарт болл (Pure Tecnologies). Опубликовано, например, в Smart Ball: An Innovative Leak Detection Tecnology. Trixanna Wang, November 22, 2017. Устройство размещено в поликарбоновом шаре. Устройство содержит акустический и температурный сенсоры и сенсоры давления и температуры. Смарт болл содержит также коммутационный порт, электромагнитный излучатель (трансмиттер), подзаряжаемую батарею и пьезоэлектрический преобразователь.Known Smart Ball device (Pure Tecnologies). Published, for example, in Smart Ball: An Innovative Leak Detection Tecnology. Trixanna Wang, November 22, 2017. The device is housed in a polycarbonate ball. The device contains acoustic and temperature sensors and pressure and temperature sensors. The smart ball also contains a switching port, an electromagnetic emitter (transmitter), a rechargeable battery and a piezoelectric transducer.
Утечка продукта из трубы под давлением, генерирует характерное акустическое явление, которое может быть обнаружено с использованием постоянно установленных дискретных датчиков, используемых как часть наземной съемки или переносных датчиков. Для массивов дискретных датчиков для определения места утечки можно использовать относительную величину сигнала или методы корреляции.Leakage of a product from a pipe under pressure generates a characteristic acoustic phenomenon that can be detected using permanently installed discrete sensors used as part of a ground survey or portable sensors. For arrays of discrete sensors, the relative signal magnitude or correlation methods can be used to determine the leak location.
Эти системы ограничены быстрым затуханием сигнала по мере увеличения расстояния от утечки. Поэтому для покрытия значительной длины трубы требуется большое количество датчиков.These systems are limited by the fast attenuation of the signal as the distance from the leak increases. Therefore, a large number of sensors are required to cover a considerable pipe length.
Известно, что трубопровод, имеющий большой дефект и вызывающий утечку, будет обнаружен Смарт боллом. Однако Смарт болл не предназначен для различия между утечками, вызванные сквозными дефектами, и глубинными дефектами. Кроме того, наиболее часто используемая технология Смарт болла не может обнаруживать длинные осевые дефекты или небольшие дефекты-отверстия, характерные для микробной коррозии. Поэтому возможно, что сквозные утечки могут быть пропущены.It is known that a pipeline with a large defect and causing leakage will be detected by Smart Ball. However, the Smart Ball is not intended to distinguish between leaks caused by end-to-end defects and underlying defects. In addition, the most commonly used Smart Ball technology cannot detect long axial defects or small hole defects characteristic of microbial corrosion. Therefore, it is possible that through leaks may be skipped.
Надежность магнитных устройств Смарт болла сильно зависит от среды, в которой они применяются. Близлежащие сильно загруженные железнодорожные пути, интенсивное дорожное движение, высоковольтные линии электропередач и т.д. могут вызывать ложные положительные показания.The reliability of Smart Ball magnetic devices is highly dependent on the environment in which they are used. Nearby heavily loaded railways, heavy traffic, high voltage power lines, etc. may cause false positive readings.
ЗАО «Аэрокосмический мониторинг и технологии» (http://amt-rus.com/) совместно с компанией Розен Европа использует для внутритрубной дефектоскопии снаряды-дефектоскопы, работающие на основе магнитных и ультразвуковых методов неразрушающего контроля, навигационные снаряды а также снаряды-дефектоскопы с интегрированной технологией электромагнитно-акустического (ЭМА) преобразования.Aerospace Monitoring and Technology CJSC (http://amt-rus.com/) together with Rosen Europe uses flaw detectors based on magnetic and ultrasonic methods of non-destructive testing for in-tube inspection, navigation shells and flaw detectors with integrated technology of electromagnetic-acoustic (EMA) conversion.
Дефектоскопы ЗАО «АМТ» предназначены для фиксирования дефекты потери металла в том числе зоны интенсивной коррозии, язвы, каверны, продольные и поперечные трещины, дефекты сварных швов в том числе спиральных, смещение кромок, раковины, подрезы, конструктивные особенности трубопровода в том числе крановые узлы, тройники, отводы врезки, защитные кожухи и т.д.Flaw detectors of AMT CJSC are designed to record defects in metal loss including areas of intense corrosion, ulcers, caverns, longitudinal and transverse cracks, defects in welds including spirals, edge displacement, sinks, undercuts, pipeline design features including crane units , tees, taps, protective covers, etc.
Элементами интегрированной технологии электромагнитно-акустического (ЭМА) преобразования является использование акселерометров - гироскопов, регистрирующих движение дефектоскопов по трубопроводу.The elements of the integrated technology of electromagnetic-acoustic (EMA) conversion is the use of accelerometers - gyroscopes that record the movement of flaw detectors through the pipeline.
Работы проводятся на участках трубопроводов диаметром от 159 до 1420 мм в том числе с крутоизогнутыми отводами 1.5 Д, на участках с низким рабочим давлением (12-25 Мпа), а также на участках с неравнопроходной трубной арматурой и неравнопроходным диаметром. Например, 219/273 мм, 273/325, 325/377… 720-1020 мм.Work is carried out on sections of pipelines with diameters from 159 to 1420 mm, including those with steep bends 1.5 D, on sections with low working pressure (12-25 MPa), as well as on sections with unequal pipe fittings and uneven diameter. For example, 219/273 mm, 273/325, 325/377 ... 720-1020 mm.
Основным недостатком снарядов - дефектоскопов является необходимость использования камер - пуска - приема и подготовка технологических участков проведения работ, сильное намагничение участков трубопровода, препятствующее мониторингу дефектов и регламентному проведению сварки.The main disadvantage of shells - flaw detectors is the need to use cameras - start-up - reception and preparation of technological sections of work, strong magnetization of sections of the pipeline, which impedes the monitoring of defects and routine welding.
По обсуждаемой тематике известен патент ЕА №11497 (МПК: F16L 55/40, G01M 3/24, G01N 27/82, опубл. 28.04.2009, патентообладатель Пьюр Текнолоджиз ЛТД (СА), приоритетная заявка № РСТ\СА 2006\000146 - Канада), который выбран в качестве прототипа. В известном патенте для обнаружения дефектов, в частности зон коррозии, местоположений разрушенных сварных швов и мест утечек через сквозные отверстия, предлагается использовать детектор обнаружения аномалий в трубопроводах, транспортирующих жидкости. Согласно описанию, изобретение имеет много вариантов реализации.Patent EA No. 11497 is known on the subject under discussion (IPC: F16L 55/40,
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ использования измерительного узла, способного контролировать техническое состояние трубопровода, не создавая препятствий для движения транспортируемой жидкости. В этом случае производится проверка технического состояния нефтяных, преимущественно промысловых трубопроводов. Для проверки используется устройство в виде «внутритрубного снаряда», который движется внутри трубопровода за счет давления транспортируемой жидкости. При этом, контролируются утечки жидкости через сквозные отверстия и состояние сварных соединений. В наиболее приемлемом варианте прототипа предлагается использовать три магнитометра или три акселерометра, установленных под прямым углом друг к другу, акустический датчик или пьезоэлектрическое устройство, датчик температуры и датчик химического состава транспортируемой жидкости.Closest to the proposed technical solution is a method of using a measuring unit capable of monitoring the technical condition of the pipeline without creating obstacles to the movement of the transported liquid. In this case, the technical condition of oil, mainly field pipelines, is checked. For verification, a device in the form of an “in-tube projectile” is used, which moves inside the pipeline due to the pressure of the transported liquid. At the same time, fluid leakage through the through holes and the condition of the welded joints are controlled. In the most suitable version of the prototype, it is proposed to use three magnetometers or three accelerometers mounted at right angles to each other, an acoustic sensor or a piezoelectric device, a temperature sensor and a sensor of the chemical composition of the transported liquid.
Способ диагностики трубопровода по данному способу заключается в перемещение внутри трубопровода между смотровыми люками устройства в виде «внутритрубного снаряда», который движется внутри трубопровода за счет давления транспортируемой жидкости. При этом, согласно данному способу обеспечивается передача сигналов от датчиков, находящихся в устройстве, на приемные устройства.The method for diagnosing a pipeline according to this method consists in moving inside the pipeline between the inspection hatches of the device in the form of an “in-tube projectile” that moves inside the pipeline due to the pressure of the transported liquid. Moreover, according to this method, the transmission of signals from sensors located in the device to the receiving device is ensured.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- неопределенность в привязке и характеристике несквозных дефектов на внутренней и наружной стенках трубопровода, вследствие вращения «внутритрубного снаряда»,- uncertainty in the binding and characterization of non-through defects on the inner and outer walls of the pipeline, due to the rotation of the "in-tube projectile",
- использование электромагнитных полей для связи и их наводки на измерительные цепи магнитометров,- the use of electromagnetic fields for communication and their pickup on the measuring circuit of magnetometers,
- задержки в продвижении датчика в трубопроводе при его засорении и отсутствие информации о месте засорения,- delays in the advancement of the sensor in the pipeline when it is clogged and the lack of information about the place of clogging,
- трудности в идентификации дефектов, их ранжировании, выделении технологических и эксплуатационных особенностей трубопроводов,- difficulties in identifying defects, ranking them, highlighting the technological and operational features of pipelines,
- отсутствие универсальности, т.е. неприспособленность к проведению диагностических исследований на трубопроводах как из ферромагнитных сталей, так и из пластиковых немагнитных материалов,- lack of universality, i.e. inability to conduct diagnostic tests on pipelines from both ferromagnetic steels and plastic non-magnetic materials,
- недостаточное количество магнитных датчиков и связанные с этим трудности при обнаружении дефектов, их идентификации и ранжировании.- insufficient number of magnetic sensors and the associated difficulties in detecting defects, their identification and ranking.
Таким образом в настоящее время отсутствуют универсальные, дешевые и точные способы внутритрубной диагностики и контроля технического состояния трубопроводов. Предлагаемое изобретения направлено на решение данной технической проблемы, то есть, на создание универсального и дешевого способа внутритрубной диагностики и контроля технического состояния промысловых трубопроводов диаметром от 89 мм и более на основе магнитного и акустического методов неразрушающего контроля, используя естественные поля (магнитное поле Земли, поля акустической эмиссии и тепловые поля), с помощью которого возможно определение местоположения дефектов. При этом становится возможным оценка геометрических параметров и ранжирование по степени опасности дефектов, оценка конструктивных ремонтных особенностей трубопровода, в том числе подземного обнаружения и оценки разрушающихся сварных швов, а также обследование стенок трубопровода в процессе движения (прогона) устройствами магнитной и акустической диагностики потоком перекачиваемого продукта (нефти, газа, или воды).Thus, at present, there are no universal, cheap, and accurate methods for in-line diagnostics and control of the technical condition of pipelines. The present invention seeks to solve this technical problem, that is, to create a universal and cheap method for in-line diagnostics and control of the technical condition of field pipelines with a diameter of 89 mm or more based on magnetic and acoustic non-destructive testing methods using natural fields (Earth’s magnetic field, fields acoustic emission and thermal fields), with which it is possible to determine the location of defects. At the same time, it becomes possible to evaluate geometric parameters and rank according to the degree of danger of defects, evaluate structural repair features of the pipeline, including underground detection and evaluation of collapsing welds, as well as examine the walls of the pipeline during movement (run) by devices of magnetic and acoustic diagnostics with the flow of the pumped product (oil, gas, or water).
Причем обследование производится магнитным методом, методом регистрации акустической эмиссии и методом фиксации тепловых полей.Moreover, the examination is carried out by the magnetic method, the method of recording acoustic emission and the method of fixing thermal fields.
Техническим результатом является повышение точности и надежности обнаружения и оценки опасности дефектов, местоположения и геометрических размеров дефекта, в том числе, зон коррозии, обнаружение и распознавание аномалий поперечных сварных швов, в том числе разрушающихся сварных швов, обнаружение и определение местоположения трубопроводной арматуры и фиттингов, ремонтных конструкций трубопровода, причем появляется возможность применения предлагаемого способа на ферромагнитных и пластиковых трубах.The technical result is to increase the accuracy and reliability of the detection and assessment of the danger of defects, the location and geometric dimensions of the defect, including corrosion zones, the detection and recognition of anomalies of transverse welds, including collapsing welds, the detection and determination of the location of pipe fittings and fittings, repair structures of the pipeline, and it becomes possible to use the proposed method on ferromagnetic and plastic pipes.
Технический результат достигается за счет того, что в способе внутритрубной диагностики технического состояния трубопровода, содержащего транспортируемую по нему жидкость, включающем перемещение внутри трубопровода между смотровыми люками устройства, представляющего собой разъемный корпус сферической формы с размещенными внутри него датчиками магнитного поля, температуры, давления и акустическими датчиками, акселерометрами и устройством записи данных, измеренных датчиками, предлагается:The technical result is achieved due to the fact that in the method of in-line diagnostics of the technical condition of the pipeline containing the liquid transported through it, including the movement inside the pipeline between the inspection hatches of the device, which is a detachable spherical body with sensors of magnetic field, temperature, pressure and acoustic sensors, accelerometers and a device for recording data measured by sensors, it is proposed:
- в устройство ввести источник питания и генератор тактовой частоты, при этом датчики акустической эмиссии выполнять с возможностью приема сигналы эмиссии в звуковой и сверхзвуковой областях частот, в качестве датчиков магнитного поля использовать не менее четырнадцати однокомпонентных датчиков постоянного магнитного поля, равномерно и симметрично расположенных по внутренней поверхности корпуса таким образом, чтобы была обеспечена высокая степень их взаимной соосности;- insert a power source and a clock generator into the device, while acoustic emission sensors can receive emission signals in the sound and supersonic frequency regions, use at least fourteen single-component constant magnetic field sensors equally and symmetrically located along the internal the surface of the housing so that a high degree of mutual alignment is ensured;
- перед началом измерений проводить итеративную высокоточную калибровку устройства, обеспечивающую соосность симметрично расположенных однокомпонентных датчиков;- before starting the measurements, iterate highly accurate calibration of the device, ensuring alignment of symmetrically located one-component sensors;
- осуществлять измерение не менее 14 компонент магнитной индукции этого поля в различных точках внутритрубного пространства, по которым производить вычисление не менее 7 градиентов магнитной индукции внутреннего поля трубы;- to measure at least 14 components of the magnetic induction of this field at various points in the tube space, from which to calculate at least 7 gradients of magnetic induction of the internal field of the pipe;
- осуществлять измерение не менее двух параметров поля акустической эмиссии и температуры теплового поля и давления транспортируемой жидкости в различных точках внутритрубного пространства;- measure at least two parameters of the acoustic emission field and the temperature of the thermal field and the pressure of the transported fluid at different points in the tube space;
- проводить вычисление на основе полученных данных диагностических параметров трубопровода.- carry out the calculation based on the obtained data of the diagnostic parameters of the pipeline.
Дополнительными отличиями предлагаемого способа являются:Additional differences of the proposed method are:
- в качестве однокомпонентных датчиков постоянного магнитного поля применяются феррозондовые или магниторезистивные датчики,- as single-component sensors of a constant magnetic field, flux-gate or magnetoresistive sensors are used,
- конструкция устройства выполнена с обеспечением совпадения геометрического и магнитного центров симметрии, что позволяет обеспечить качение устройства на труднопроходимых участках трубопровода,- the design of the device is made to ensure the coincidence of the geometric and magnetic centers of symmetry, which ensures the rolling of the device in difficult sections of the pipeline,
- в качестве устройства, обеспечивающего коррекцию неравномерности движения устройства и ошибки устройства отсчета расстояния, используют 3-х осевой электронный акселерометр – гироскоп,- as a device that provides correction of uneven movement of the device and the error of the distance reference device, use a 3-axis electronic accelerometer - gyroscope,
- устройство записи данных содержит многоканальный аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор и SD-карту.- the data recording device contains a multi-channel analog-to-digital Converter, a microprocessor and an SD card.
В прототипе используется один трехкомпонентный датчик. При качении датчика в трубопроводе одним магнитометрическим каналом фиксируется извилистая линия, отражающая в основном приближение датчика к стенке трубы. Вероятность встречи датчиком дефекта минимальна. Кроме того, аномалия от дефекта может оказаться соизмерима с аномалией от приближения к стенке трубы.The prototype uses one three-component sensor. When the sensor rolls in the pipeline with one magnetometric channel, a winding line is fixed, reflecting mainly the proximity of the sensor to the pipe wall. The probability of meeting the defect sensor is minimal. In addition, the anomaly from the defect may turn out to be commensurate with the anomaly from approaching the pipe wall.
В предлагаемом изобретении используется совокупность однокомпонентных датчиков, равномерно расположенных на оболочке сферического устройства, при этом вероятность встречи одним из датчиков дефекта существенно увеличивается (практически на порядок).In the present invention, a combination of one-component sensors is used that are uniformly located on the shell of a spherical device, while the probability of a defect meeting one of the sensors increases significantly (by almost an order of magnitude).
Кроме того, датчики на оболочке сферического устройства расположены таким образом, что каждому датчику соответствует симметрично расположенный относительно геометрического центра устройства другой датчик. Оси датчиков проходят через центр симметрии, Используя величины компонент поля от соосных датчиков, получают градиенты поля во внутреннем объеме трубопровода, что позволяет выявить дефекты по аномалиям градиентов. Эти градиенты, учитывая конструкцию сферического устройства, не зависят от удаления датчиков от стенки трубы. Дефекты могут быть также выделены по различию (разности или отношению) компонентов магнитного поля трубопровода или асимметрии их амплитудных значений. В случае квазиравномерного расположения однокомпонентных магниторезистивных датчиков постоянного магнитного поля на оболочке сферического устройства можно получить не менее 14 одноосных величин компонент, ориентированных к центру сферы, H1, H2, H3, … H12, H13, H14.In addition, the sensors on the shell of the spherical device are arranged so that each sensor corresponds to another sensor symmetrically located relative to the geometric center of the device. The axes of the sensors pass through the center of symmetry. Using the values of the field components from the coaxial sensors, field gradients are obtained in the internal volume of the pipeline, which makes it possible to identify defects by gradient anomalies. These gradients, given the design of the spherical device, are independent of the distance of the sensors from the pipe wall. Defects can also be distinguished by the difference (difference or ratio) of the components of the magnetic field of the pipeline or the asymmetry of their amplitude values. In the case of a quasi-uniform arrangement of single-component magnetoresistive sensors of a constant magnetic field on the shell of a spherical device, you can get at least 14 uniaxial values of the components oriented to the center of the sphere, H 1 , H 2 , H 3 , ... H 12 , H 13 , H 14 .
Одновременно можно получить не менее 7-ми приближенных значений градиентов вдоль осей датчиков. Под градиентами понимаются разности компонент поля с учетом знака и величин расстояний между используемыми компонентами (H1-H2)/D, (H3-H4)/D, (H5-H6)/D……(H11-H12)/D, (H13-H14)/D, где D - наружный диаметр.At the same time, at least 7 approximate values of the gradients along the axes of the sensors can be obtained. Gradients are understood as the differences of the field components taking into account the sign and the distance between the components used (H 1 -H 2 ) / D, (H 3 -H 4 ) / D, (H 5 -H 6 ) / D ... ... (H 11 - H 12 ) / D, (H 13 -H 14 ) / D, where D is the outer diameter.
В процессе обработки для уточнения положения дефектов производится также вычисление отношений компонент поля (Н1/Н2), (Н3/Н4), (Н5/Н6)……(Н11/Н12), (Н13/Н14) и сумм (H1+H2)/D, (Н3+H4)/D, (H5+H6)/D……(H11+H12)/D, (H13+H14)/D.7In the process of processing, in order to clarify the position of defects, the field component ratios are also calculated (Н 1 / Н 2 ), (Н 3 / Н 4 ), (Н 5 / Н 6 ) ....... (Н 11 / Н 12 ), (Н 13 / H 14 ) and the sums (H 1 + H 2 ) / D, (H 3 + H 4 ) / D, (H 5 + H 6 ) / D ....... (H 11 + H 12 ) / D, (H 13 + H 14 ) /D.7
Используя развертку и проведя изолинии магнитной индукции, можно получить области сгущения изолиний, связанные с дефектами стенок трубопровода. Просмотр графиков сгущений изолиний необходимо проводить через каждый метр пройденного пути с увеличением детальности до 10 см.Using a sweep and drawing the magnetic induction contours, it is possible to obtain areas of contouring of contours associated with defects in the walls of the pipeline. Viewing the contour thickening graphs must be carried out through each meter of the distance traveled with an increase in detail to 10 cm.
Кроме того, используя данные акселерометра и проведя интегрирование данных ускорения d2S2/d2T, можно получить данные скорости V=dS/dT и в случае необходимости, произвести коррекцию пройденного пути S, и, соответственно, данных компонент магнитного поля.In addition, using the accelerometer data and integrating the acceleration data d 2 S 2 / d 2 T, one can obtain velocity data V = dS / dT and, if necessary, correct the distance traveled S, and, accordingly, the data of the magnetic field components.
Использование градиентов позволяет уточнить местоположение дефекта, т.к. местоположение градиента не зависит от материала трубопровода и мало зависит от удаления до стенок трубопровода. В результате обработки полученные данные являются «чистой» аномалией дефекта.Using gradients allows you to specify the location of the defect, because the location of the gradient does not depend on the material of the pipeline and little depends on the distance to the walls of the pipeline. As a result of processing, the obtained data is a “pure” defect anomaly.
Таким образом, полученные в результате обработки данные, позволяют уточнить местоположение дефекта и являются «чистой» аномалией дефекта.Thus, the data obtained as a result of processing allow us to clarify the location of the defect and are a “pure” defect anomaly.
Основными достоинствами предлагаемого способа являются:The main advantages of the proposed method are:
- возможность обеспечения проведения внутритрубной дефектоскопии на коротких отрезках промысловых и транспортных трубопроводов на участках с большим количеством поворотов и изгибов;- the ability to ensure in-line flaw detection on short sections of field and transport pipelines in areas with a large number of turns and bends;
- возможность обеспечения работы на участках трубопровода, не оборудованных камерами пуска-приема;- the ability to provide work in sections of the pipeline that are not equipped with start-up and reception chambers;
- возможность использования универсальных датчиков, приспособленных для работы как на стальных, так и трубах из пластика;- the possibility of using universal sensors adapted to work on both steel and plastic pipes;
- сокращение стоимости внутритрубной диагностики за счет сокращения количества используемых интроскопов, сокращения объема подготовительных операций и количества обслуживающего персонала;- reducing the cost of in-line diagnostics by reducing the number of introscopes used, reducing the volume of preparatory operations and the number of staff;
- повышение точности и надежности определения дефектов и оценки их геометрических параметров, определения конструктивных и ремонтных особенностей трубопроводов, выявления и оценки разрушающихся поперечных и продольных сварных швов.- improving the accuracy and reliability of defect determination and assessment of their geometric parameters, determination of structural and repair features of pipelines, identification and assessment of collapsing transverse and longitudinal welds.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг. 1, на которой приведено аксонометрическое изображение сферической оболочки узла датчиков, где:FIG. 1, which shows an axonometric image of the spherical shell of the sensor node, where:
1, 4, 5, 7, 9, 11, 13 - номера датчиков магнитного поля, расположенных на внешней стороне оболочки датчика;1, 4, 5, 7, 9, 11, 13 — numbers of magnetic field sensors located on the outside of the sensor shell;
2, 3, 6, 8, 10, 12, 14 - номера датчиков магнитного поля, расположенных на тыльной, т.е. скрытой стороне оболочки узла датчиков;2, 3, 6, 8, 10, 12, 14 - numbers of magnetic field sensors located on the back, i.e. the hidden side of the shell of the sensor node;
фиг. 2, на которой приведена развертка положения датчиков на условной плоскости, где 1-7, 1-9, 4-5, 5-7, 5-9 и т.д. - соединительные линии, которые показывают линии разделки сферической оболочки на примерно равносторонние треугольники. На фиг. 2 обозначены также связки однокомпонентных датчиков, позволяющих получать градиенты полей(G), т.е. разности компонент, нормированные расстоянием между ними, по направлению связки: G(1-2), G(2-3), G(3-4), G(5-6), G(7-8), G(9-10), G(11-12), G(13-14). Связки однокомпонентных датчиков, позволяющих получать градиенты полей, образуют симметричную конструкцию. Центром симметрии служит точка пересечения всех связок, (см. фиг. 1).FIG. 2, which shows a scan of the position of the sensors on a conventional plane, where 1-7, 1-9, 4-5, 5-7, 5-9, etc. - connecting lines that show the cutting lines of the spherical shell into approximately equilateral triangles. In FIG. 2 also indicates bundles of one-component sensors, allowing to obtain field gradients (G), i.e. differences of components normalized by the distance between them in the direction of the bundle: G (1-2), G (2-3), G (3-4), G (5-6), G (7-8), G (9 -10), G (11-12), G (13-14). Bundles of one-component sensors, allowing to obtain field gradients, form a symmetrical design. The center of symmetry is the intersection point of all the ligaments, (see Fig. 1).
Акустические датчики обеспечивают достоверную регистрации волн акустической эмиссии в максимально возможном объеме перекачиваемой жидкости, окружающей устройство в максимально широком частотном диапазоне, а также обеспечивают надежную регистрации волн в частотном диапазоне, покрывающем основные частотные интервалы, соответствующие образованию и росту трещин и зон утечки. Резонансные частоты датчика акустической эмиссии (например ZET 601) должны определяться экспериментально размерами трещины и находятся в целом в полосе 60-500 кГц. В некоторых случаях резонансные частоты могут выделяться экстремумами на частотах: 90 кГц, 140 кГц, 300 кГц, 450 кГц.Acoustic sensors provide reliable registration of acoustic emission waves in the maximum possible volume of pumped liquid surrounding the device in the widest frequency range, as well as provide reliable wave registration in the frequency range covering the main frequency intervals corresponding to the formation and growth of cracks and leak zones. The resonant frequencies of the acoustic emission sensor (for example, ZET 601) should be determined experimentally by the size of the crack and are generally in the band 60-500 kHz. In some cases, resonant frequencies can be distinguished by extrema at frequencies: 90 kHz, 140 kHz, 300 kHz, 450 kHz.
Кроме того, датчики акустической эмиссии утечек (например GOK - А10 или Hydrolux HL 500 или HL 5000) обеспечивают надежную регистрации утечек жидкости через сквозные отверстия, вызывающей образования турбулентности и кавитации (схлопывание пузырьков воздуха при прокачивании жидкости) сопровождаемой волнами звуковых частот.In addition, acoustic leakage sensors (e.g. GOK-A10 or Hydrolux HL 500 or HL 5000) provide reliable detection of fluid leaks through through holes, causing turbulence and cavitation (collapse of air bubbles when pumping fluid) accompanied by sound waves.
Датчики, используемые для нахождения утечек перекачиваемого продукта или звуковых волн, создаваемых турбулентностью и кавитацией, а также локальными утонениями стенок трубопровода, должны иметь резонансною частоту в диапазоне 100 Гц - 2.5 кГц.The sensors used to detect leaks of the pumped product or sound waves created by turbulence and cavitation, as well as local thinning of the pipe walls, must have a resonant frequency in the range 100 Hz - 2.5 kHz.
Таким образом, в устройстве необходимо иметь не менее двух, разнесенных по частоте акустических датчиков, а именно, датчик акустической эмиссии и датчик утечки, причем датчик акустической эмиссии вынесен на внешний корпус устройства. Однако при этом обеспечивается стойкость к внешним агрессивным факторам (давлению, температуре, химической агрессивности среды).Thus, in the device, it is necessary to have at least two acoustic sensors spaced in frequency, namely, an acoustic emission sensor and a leakage sensor, the acoustic emission sensor being placed on the external case of the device. However, this ensures resistance to external aggressive factors (pressure, temperature, chemical aggressiveness of the environment).
Перед проведением диагностики проводится очистка контролируемого участка трубопровода подбираемыми по диаметру полиуретановыми шарами.Before the diagnosis, the controlled section of the pipeline is cleaned with polyurethane balls selected by diameter.
Производится перекрытие трубопровода в двух смотровых люках или колодцах, расположенных выше и ниже контролируемого участка.The pipeline is shut off in two inspection hatches or wells located above and below the controlled area.
В пределах контролируемого участка устройство опускается в один из смотровых колодцев, а в другой опускается приемное устройство (сетка).Within the controlled area, the device is lowered into one of the inspection wells, and the receiving device (grid) is lowered into the other.
Открываются смотровые люки, расположенные выше и ниже контролируемого участка. Устройство переносится транспортирующей жидкостью, ловится и поднимается на поверхность с помощью приемного устройства.Inspection hatches open above and below the controlled area. The device is transported by a transporting liquid, is caught and rises to the surface using a receiving device.
Производится включение измерительного модуля и операции по закрыванию и открыванию смотровых люков, опусканию и подъему измерительного модуля.The measurement module is turned on and the operation of closing and opening inspection hatches, lowering and raising the measurement module is performed.
В процессе перемещения измерительного модуля производится запись компонент и градиентов магнитного поля, углов поворота и дорожек ускорения, сигналов аномальной акустической эмиссии и зон тепловых или химических аномалий на SD карту.In the process of moving the measuring module, the components and gradients of the magnetic field, rotation angles and acceleration paths, signals of abnormal acoustic emission and thermal or chemical anomalies are recorded on the SD card.
Приняв сигнал начала записи, автоматически начинается запись сигнала. Аналогично производится прием сигналов команды окончания записи. Таким образом, автоматически производятся следующие действия:Having received the signal to start recording, recording of the signal automatically starts. Similarly, the signals of the end recording command are received. Thus, the following actions are automatically performed:
- сбор данных с магнитометрической системы;- data collection from a magnetometric system;
- сбор данных с акустической системы;- data collection from the speaker system;
- сбор данных о температуре и давлении;- collection of data on temperature and pressure;
- сбор данных с акселерометра и гироскопа;- data collection from the accelerometer and gyroscope;
- оцифровка измеренных данных;- digitization of measured data;
- обеспечение равномерности сбора данных во времени;- ensuring uniform data collection over time;
- коррекция измеренных данных для уменьшения инструментальной и метрологической погрешностей на основе предварительно проведенной калибровки;- correction of the measured data to reduce instrumental and metrological errors on the basis of a preliminary calibration;
- сохранение измеренных данных на электронном носителе.- saving the measured data on electronic media.
Результаты измерений записываются в энергонезависимую память и служат для оценки зон утонения и коррозии, зон дефектов по длине трубопровода, оценки расположения, технического состояния сварных швов и диаметров сквозных отверстий.The measurement results are recorded in non-volatile memory and are used to assess the zones of thinning and corrosion, zones of defects along the length of the pipeline, assessing the location, technical condition of the welds and the diameters of the through holes.
По окончании прогона зарегистрированная в памяти датчиков информация прогона переписывается с помощью внешнего устройства (терминала) на внешние носители информации для последующей интерпретации полученных данных с целью оценки размеров и местоположения дефектов, а также опасности их эксплуатации и оценки конструктивных особенностей трубопровода.At the end of the run, the run information recorded in the sensors' memory is copied using an external device (terminal) to external storage media for subsequent interpretation of the data obtained in order to assess the size and location of the defects, as well as the danger of their operation and assessment of the design features of the pipeline.
В процессе обработки производится совместная нелинейная фильтрация и определяется траектория измерительного модуля, на основе чего получают скорретированные градиенты и компоненты магнитного поля, уточняется местоположение участков аномальной акустической эмиссии и зон тепловых или химических аномалий.During processing, joint nonlinear filtering is performed and the trajectory of the measuring module is determined, on the basis of which the corrected gradients and components of the magnetic field are obtained, the location of sections of anomalous acoustic emission and zones of thermal or chemical anomalies is specified.
Далее, на основе стандартных алгоритмов производят обработку полученных записей, в частности производят частотную фильтрацию (например, быстрое Фурье-преобразование или используют фильтры Ферстера), производят корреляционннный анализ с использованием, при подборе параметров дефекта метода наименьших квадратов. Для подтверждения правильности вывода о характере дефекта используется математическое моделирование.Further, on the basis of standard algorithms, the obtained records are processed, in particular, frequency filtering is performed (for example, fast Fourier transform or Foerster filters are used), correlation analysis is performed using the least squares method for selecting defect parameters. To confirm the correct conclusion about the nature of the defect, mathematical modeling is used.
Результатом интерпретации являются:The result of the interpretation are:
- обнаружение и распознавание аномалий, сварных швов поперечных и продольных (если они есть), в том числе швов в стадии разрушения;- detection and recognition of anomalies, welds transverse and longitudinal (if any), including welds in the fracture stage;
- обнаружение и оценка дефектов;- detection and assessment of defects;
- оценка местоположения и геометрических размеров дефекта, в том числе и зон коррозии;- assessment of the location and geometric dimensions of the defect, including corrosion zones;
- обнаружение и определение местоположения ремонтных конструкций трубопровода.- detection and location of pipeline repair structures.
Перед проведением обработки и интерпретации наблюдений производится калибровка системы датчиков, на основе чего производится корректировка измеренных данных.Before processing and interpreting the observations, the sensor system is calibrated, based on which the measured data are adjusted.
По величинам превышений 3-сигма (среднеквадратичного отклонения) каждой из компонент выделяются дефекты. По величинам максимальных значений 2 или 3 компонент выделяются дефектные поперечные сварные швы. Приводимые группы из 4 или 5 компонент имеют максимальные значения, расположены по одной прямой и позволяют выявить поперечные дефектные сварные швы.Defects are distinguished by the excesses of 3-sigma (standard deviation) of each component. According to the values of the maximum values of 2 or 3 components, defective transverse welds are distinguished. The given groups of 4 or 5 components have maximum values, are located on one straight line and allow identifying transverse defective welds.
Используя связи соосных датчиков, в соответствии с положением которых можно получать градиенты полей, т.е. разности компонент, нормированные расстоянием между ними, по направлению связки.Using the connections of coaxial sensors, in accordance with the position of which field gradients can be obtained, i.e. differences of components, normalized by the distance between them, in the direction of the bundle.
Градиенты по осям Z: d(Hz1-Hz2)/dD, d(Hz3-Hz4)/dD, d(Hz5-Hz6)/dD…d(Hz7-Hz8)/dD, d(Hz9-Hz10)/dD, d(Hz11-Hz12)/dD, d(Hz13-Hz14)/dD, где D - наружный диаметр.Z axis gradients: d (Hz1-Hz2) / dD, d (Hz3-Hz4) / dD, d (Hz5-Hz6) / dD ... d (Hz7-Hz8) / dD, d (Hz9-Hz10) / dD, d (Hz11-Hz12) / dD, d (Hz13-Hz14) / dD, where D is the outer diameter.
По аномалиям градиентов компонентов выбираются по величинам превышений 3-х сигма (среднеквадратичного отклонения) уточняется положение дефектов.According to the anomalies of the gradients of the components, the position of the defects is determined by the excesses of 3 sigma (standard deviation).
Дальнейшее уточнение местоположения дефектов, в том числе утонения стенок трубопровода, а также дефектов сварных швов производится с использованием элементов корреляционного анализа. Анализ производится на основе откорректированных с использованием устройства и методики калибровки измерений компонент магнитного поля в точках 1, 2, 3, ……14. Производится выборка величины скользящего окна, обычно в пределах 5-ти метров и анализируемого интервала записи поля, обычно равного 100 м.Further clarification of the location of defects, including thinning of the walls of the pipeline, as well as defects in welds, is carried out using elements of the correlation analysis. The analysis is carried out on the basis of corrected measurements of magnetic field components using points and methods of calibration at
Для каждого выбранного интервала скользящего окна вычисляются коэффициенты парной корреляции Ri(z1 z2)z, Ri(z3 z4)z,. ……Ri(z13 z14)z. Вычисления производятся из соотношения:For each selected interval of the sliding window, the pair correlation coefficients Ri (z1 z2) z, Ri (z3 z4) z, are calculated. ....... Ri (z13 z14) z. The calculations are made from the ratio:
Ri(z1 z2)z=(Rz1i-Rz1cp)*(Rz2i-Rz2cp)/√(Σ((Rz1i-Rz1cp)2*Σ(Rz2i-Rzi cp)2), где Rz1cp и Rz2cp - средние арифметические значения соответствующих компонент в скользящем окне.Ri (z1 z2) z = (Rz1i-Rz1cp) * (Rz2i-Rz2cp) / √ (Σ ((Rz1i-Rz1cp) 2 * Σ (Rz2i-Rzi cp) 2), where Rz1cp and Rz2cp are the arithmetic mean values of the corresponding components in a sliding window.
В результате проведенной интерпретации фиксируются сварные швы, в том числе швы разрушающиеся, сквозные и несквозные дефекты, зоны утонения, зоны концентрации напряжений и несанкционированные врезки в трубопроводную арматуру.As a result of the interpretation, welds are fixed, including collapsing joints, through and through defects, thinning zones, stress concentration zones and unauthorized taps into pipe fittings.
На основе этих данных делают вывод о степени опасности наиболее крупных дефектов с определением координат.Based on these data, a conclusion is drawn about the degree of danger of the largest defects with the determination of coordinates.
Таким образом при применении предлагаемого решения:Thus, when applying the proposed solution:
- становится возможным проведение внутритрубной дефектоскопии на коротких отрезках промысловых и транспортных трубопроводов, на которых установка камер пуска-приема и проведение подготовительных операций нерентабельны;- it becomes possible to conduct in-line flaw detection on short sections of fishing and transport pipelines, on which installation of start-up chambers and preparatory operations are unprofitable;
- становится возможным отказаться от внутритрубных дефектоскопов с намагничением труб до насыщения, что позволяет проводить работы на естественных полях, это существенно упрощает мониторинг технического состояния трубопровода на особо опасных участках в намеченные интервалы времени, обусловленные прогнозом срока службы, а не требованиями затухания наведенных магнитных полей.- it becomes possible to abandon in-pipe flaw detectors with magnetization of the pipes to saturation, which allows for work in natural fields, this greatly simplifies monitoring of the technical condition of the pipeline in particularly dangerous sections at the intended time intervals, due to the forecast of the service life, and not the attenuation requirements of the induced magnetic fields.
- становится возможным отказаться от установки камер пуска-приема, позволяет провести сокращение подготовительных операций, что существенно удешевляет проведение диагностических работ.- it becomes possible to refuse to install start-up chambers, allows to reduce the preparatory operations, which significantly reduces the cost of diagnostic work.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133645A RU2697008C1 (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Method for in-pipe diagnostics of pipeline technical state |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133645A RU2697008C1 (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Method for in-pipe diagnostics of pipeline technical state |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2697008C1 true RU2697008C1 (en) | 2019-08-08 |
Family
ID=67586902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018133645A RU2697008C1 (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Method for in-pipe diagnostics of pipeline technical state |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2697008C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722636C1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-06-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпромнефть Научно-Технический Центр" (ООО "Газпромнефть НТЦ") | Device and method for in-pipe diagnostics of pipeline technical condition |
| RU2739715C1 (en) * | 2020-08-12 | 2020-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью «Татнефть-Пресскомпозит» | Method for determination of safe operation period of fiberglass pipelines |
| CN112816147A (en) * | 2021-01-28 | 2021-05-18 | 深圳市水务工程检测有限公司 | Induction chip based on variable track |
| CN114383998A (en) * | 2021-12-28 | 2022-04-22 | 国家管网集团川气东送天然气管道有限公司 | Pipeline corrosion monitoring method and system and electronic equipment |
| RU2778718C1 (en) * | 2021-10-19 | 2022-08-23 | Игорь Сергеевич Колесников | Device for in-line determination of mechanical stresses in pipeline |
| CN114965672A (en) * | 2022-05-12 | 2022-08-30 | 沈阳工业大学 | Multi-section spherical internal detector for pipeline |
| WO2023068968A1 (en) | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Игорь Сергеевич КОЛЕСНИКОВ | In-line device for detecting mechanical stresses in a pipeline |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4609994A (en) * | 1984-01-16 | 1986-09-02 | The University Of Manitoba | Apparatus for continuous long-term monitoring of acoustic emission |
| RU2147098C1 (en) * | 1999-06-03 | 2000-03-27 | ОАО "Газпром" ДОАО "Гипрогазцентр" | Method of revealing section of main pipe lines predisposed to corrosion cracking under stress (stress corrosion) |
| RU2157514C1 (en) * | 1999-09-20 | 2000-10-10 | ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" | Process and gear for technical diagnostics of cross-country pipe-line |
| US6241028B1 (en) * | 1998-06-12 | 2001-06-05 | Shell Oil Company | Method and system for measuring data in a fluid transportation conduit |
| EA011497B1 (en) * | 2005-02-07 | 2009-04-28 | Пьюр Текнолоджиз Лтд. | Anomaly detector for pipelines |
| RU2527003C2 (en) * | 2012-08-03 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Method of combined processing of diagnostics data on proceeding from results of in-pipe inspection transducer passage |
-
2018
- 2018-09-20 RU RU2018133645A patent/RU2697008C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4609994A (en) * | 1984-01-16 | 1986-09-02 | The University Of Manitoba | Apparatus for continuous long-term monitoring of acoustic emission |
| US6241028B1 (en) * | 1998-06-12 | 2001-06-05 | Shell Oil Company | Method and system for measuring data in a fluid transportation conduit |
| RU2147098C1 (en) * | 1999-06-03 | 2000-03-27 | ОАО "Газпром" ДОАО "Гипрогазцентр" | Method of revealing section of main pipe lines predisposed to corrosion cracking under stress (stress corrosion) |
| RU2157514C1 (en) * | 1999-09-20 | 2000-10-10 | ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" | Process and gear for technical diagnostics of cross-country pipe-line |
| EA011497B1 (en) * | 2005-02-07 | 2009-04-28 | Пьюр Текнолоджиз Лтд. | Anomaly detector for pipelines |
| RU2527003C2 (en) * | 2012-08-03 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Method of combined processing of diagnostics data on proceeding from results of in-pipe inspection transducer passage |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722636C1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-06-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпромнефть Научно-Технический Центр" (ООО "Газпромнефть НТЦ") | Device and method for in-pipe diagnostics of pipeline technical condition |
| RU2739715C1 (en) * | 2020-08-12 | 2020-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью «Татнефть-Пресскомпозит» | Method for determination of safe operation period of fiberglass pipelines |
| CN112816147A (en) * | 2021-01-28 | 2021-05-18 | 深圳市水务工程检测有限公司 | Induction chip based on variable track |
| CN112816147B (en) * | 2021-01-28 | 2022-12-27 | 深圳市水务工程检测有限公司 | Induction chip based on variable track |
| RU2778718C1 (en) * | 2021-10-19 | 2022-08-23 | Игорь Сергеевич Колесников | Device for in-line determination of mechanical stresses in pipeline |
| WO2023068968A1 (en) | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Игорь Сергеевич КОЛЕСНИКОВ | In-line device for detecting mechanical stresses in a pipeline |
| RU2779721C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-09-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | In-line smart pig with adjustable speed for inspection of pipelines |
| CN114383998A (en) * | 2021-12-28 | 2022-04-22 | 国家管网集团川气东送天然气管道有限公司 | Pipeline corrosion monitoring method and system and electronic equipment |
| CN114965672A (en) * | 2022-05-12 | 2022-08-30 | 沈阳工业大学 | Multi-section spherical internal detector for pipeline |
| RU2784140C1 (en) * | 2022-10-13 | 2022-11-23 | Общество с ограниченной ответственностью "ИРКУТСКАЯ НЕФТЯНАЯ КОМПАНИЯ" | Apparatus and method for in-line inspection of the technical condition of a pipeline |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2697008C1 (en) | Method for in-pipe diagnostics of pipeline technical state | |
| US9581567B2 (en) | System and method for inspecting subsea vertical pipeline | |
| US7402999B2 (en) | Pulsed eddy current pipeline inspection system and method | |
| US8542127B1 (en) | Apparatus for the non-contact metallic constructions assessment | |
| US10330641B2 (en) | Metallic constructions monitoring and assessment in unstable zones of the earth's crust | |
| EP2808677B1 (en) | Method for non-contact metallic constructions assessment | |
| US8447532B1 (en) | Metallic constructions integrity assessment and maintenance planning method | |
| US9746444B2 (en) | Autonomous pipeline inspection using magnetic tomography | |
| US8841901B2 (en) | System and method for inspecting a subsea pipeline | |
| US10921286B2 (en) | In-line inspection tool | |
| RU2697007C1 (en) | Device for in-pipe diagnostics of pipeline technical state | |
| US10364665B2 (en) | Method and apparatus for stress mapping of pipelines and other tubulars | |
| Usarek et al. | Inspection of gas pipelines using magnetic flux leakage technology | |
| EP2737242B1 (en) | System and method for inspecting a subsea pipeline | |
| Brockhaus et al. | In-line inspection (ILI) methods for detecting corrosion in underground pipelines | |
| RU2526579C2 (en) | Testing of in-pipe inspection instrument at circular pipeline site | |
| CN106885849B (en) | A kind of multi-point sampler method for removing of pipe ultrasonic Guided waves spurious echo | |
| RU2722636C1 (en) | Device and method for in-pipe diagnostics of pipeline technical condition | |
| RU2784140C1 (en) | Apparatus and method for in-line inspection of the technical condition of a pipeline | |
| van Pol et al. | The Future of In-Line Inspection: Free-Floating Smart Sensors | |
| RU2822335C1 (en) | Method of detecting defects of pipelines and device for its implementation | |
| US20230076535A1 (en) | Device For Inspecting A Pipe, In Particular With Regard To Clandestine Tapping | |
| EP4390387A1 (en) | In-line device for detecting mechanical stresses in a pipeline | |
| Wang et al. | Novel semi-ring type alternating current field measurement probe for inspection of coiled tubing | |
| RU43942U1 (en) | IN-TUBE TAP DETECTOR (OPTIONS) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200921 |