RU2704517C1 - Method and device for flaw detection of internal protective-insulating coatings of pipelines - Google Patents
Method and device for flaw detection of internal protective-insulating coatings of pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704517C1 RU2704517C1 RU2018144637A RU2018144637A RU2704517C1 RU 2704517 C1 RU2704517 C1 RU 2704517C1 RU 2018144637 A RU2018144637 A RU 2018144637A RU 2018144637 A RU2018144637 A RU 2018144637A RU 2704517 C1 RU2704517 C1 RU 2704517C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- measurements
- tube device
- pipeline
- protective
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение: диагностика техсостояния трубопроводов.The technical field to which the invention relates: diagnostics of the technical condition of pipelines.
Предлагаемое решение относится к области диагностики техсостояния трубопроводов, и может быть использовано при дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий, во избежание неконтролируемого вскрытия защитных покрытий и повреждения стенки трубы.The proposed solution relates to the field of diagnostics of the technical condition of pipelines, and can be used for flaw detection of internal protective and insulating coatings, in order to avoid uncontrolled opening of protective coatings and damage to the pipe wall.
Уровень техникиState of the art
1. Известен «Внутритрубный ультразвуковой инспекционный прибор» «УЗВИП» от компании ООО "ИНТРОН ВТД". (http://intron-vtd.ru/3.html).1. Known "In-line ultrasonic inspection device" "UZVIP" from the company LLC "INTRON VTD". (http://intron-vtd.ru/3.html).
Прибор позволяет:The device allows you to:
• Измерять толщину стенки обследуемой трубы;• Measure the wall thickness of the pipe being examined;
• Измерять внутренний профиль трубы;• Measure the internal profile of the pipe;
• Обнаруживать расслоения в стенке трубы;• Detect delamination in the pipe wall;
• Определять дефекты и аномалии трубы, включая несанкционированные врезки;• Identify pipe defects and anomalies, including unauthorized taps;
• Диагностировать трубы из немагнитных материалов, включая полиэтиленовые и из нержавеющей стали.• Diagnose pipes made of non-magnetic materials, including polyethylene and stainless steel.
В том числе прибор имеет возможность измерения толщины внутреннего защитно-изоляционного покрытия.Including the device has the ability to measure the thickness of the inner protective coating.
Но прибор не предназначен для поиска мелких дефектов внутреннего защитно-изоляционного покрытия, которые приводят к протечкам агрессивной рабочей среды трубопровода к металлической стенке и являются причиной ее активного разрушения.But the device is not intended to search for minor defects of the internal protective and insulating coating, which lead to leaks of the aggressive working medium of the pipeline to the metal wall and are the cause of its active destruction.
2. Известен электроискровой метод диагностики изоляционных покрытий.2. Known electrospark method for the diagnosis of insulation coatings.
Один из вариантов исполнения: «Электроискровой дефектоскоп КОРОНА 1В (Цифровой)» от компании «АНК», г. Пермь (http://ank-ndt.ru/produkcziya/kontrol-izolyaczii/elektroiskrovyie-defektoskopyi/korona/1v.html).One of the versions: “KORONA 1B (Digital) electrospark defectoscope” from the ANK company, Perm (http://ank-ndt.ru/produkcziya/kontrol-izolyaczii/elektroiskrovyie-defektoskopyi/korona/1v.html) .
«Прибор предназначен для контроля трещин, пористости, недопустимых утонений и других нарушений сплошности защитных покрытий внутри труб.“The device is designed to control cracks, porosity, unacceptable thinning and other violations of the integrity of the protective coatings inside the pipes.
Особенности:Features:
• высокая безопасность работы за счет импульсного режима работы;• high operational safety due to the pulsed operation mode;
• специализированный дисковый электрод с опорными колесами, позволяющий контролировать трубы заданного типоразмера с большим разбросом проходного диаметра;• a specialized disk electrode with support wheels, which allows you to control pipes of a given size with a large variation in the bore diameter;
• специализированная сборная система подачи и перемещения дискового электрода внутри трубы с опорными колесами;• specialized prefabricated system for feeding and moving the disk electrode inside the pipe with support wheels;
• возможность контроля сплошности покрытий конструкций после сборки (сварки) на длину до 14 м.»• the ability to control the continuity of coatings of structures after assembly (welding) to a length of 14 m. ”
Метод применим только в сухой короткой трубе. Если трубопровод в эксплуатации, и заполнен любым видом жидкости, метод неприменим в принципе.The method is applicable only in a dry short pipe. If the pipeline is in operation and is filled with any kind of liquid, the method is not applicable in principle.
3. В статье «Метод диагностики внутреннего антикоррозионного покрытия трубопроводов», А.А. Кундик (ООО «Газпромнефть-Оренбург») Журнал «PROнефть» (http://ntc.gazprom-neft.ru/research-and-development/proneft/1236/20535/) предлагается:3. In the article "Method for the diagnosis of internal anti-corrosion coating of pipelines", A.A. Kundik (Gazpromneft-Orenburg LLC) PROneft Magazine (http://ntc.gazprom-neft.ru/research-and-development/proneft/1236/20535/) offers:
3.1. «Предлагаемый метод определения места нарушения целостности изоляции трубы основан на способности подтоварной воды проводить электрический ток. Создается разомкнутая цепь с «плюсом» на высокочувствительном приборе, который подсоединяется к металлу трубы в зоне самого уязвимого места (сварного шва), «минусом» на электролите - подтоварной воде. После подачи тока на сварной шов в случае нарушения целостности изоляции цепь замкнется, и прибор покажет наличие тока. Если диэлектрический (изоляционный) слой не нарушен, цепь остается разомкнутой, и прибор показывает отсутствие тока. Основной недостаток данного метода заключается в локальном характере контроля участка трубопровода. Он применим только для выявления брака при монтаже втулок, изолирующих сварные соединения трубопровода. При этом проблема определения пробоя внутреннего изоляционного покрытия по трассе трубопровода остается неразрешенной.»3.1. “The proposed method for determining the place of violation of the integrity of the pipe insulation is based on the ability of produced water to conduct electric current. An open circuit is created with a “plus” on a highly sensitive device, which is connected to the pipe metal in the zone of the most vulnerable place (weld), “minus” on the electrolyte - bottom water. After supplying current to the weld in the event of violation of the integrity of the insulation, the circuit will close and the device will indicate the presence of current. If the dielectric (insulating) layer is not broken, the circuit remains open, and the device indicates the absence of current. The main disadvantage of this method is the local nature of the control of the pipeline section. It is applicable only to detect defects in the installation of bushings that insulate the welded joints of the pipeline. However, the problem of determining the breakdown of the internal insulation coating along the pipeline route remains unresolved. ”
Там же («Метод диагностики внутреннего антикоррозионного покрытия трубопроводов», А.А. Кундик (ООО «Газпромнефть-Оренбург») Журнал «РRОнефть»):In the same place (“Method for diagnosing the internal anticorrosive coating of pipelines”, A.A. Kundik (Gazpromneft-Orenburg LLC), PROneft Magazine):
3.2. «Однако есть возможность решить поставленную задачу, основываясь на природе электромагнитного поля. Изолированный участок трубопровода, заполненный электролитом, является проводником электрического тока, следовательно, при подаче тока во внутритрубное пространство вокруг электролита неизбежно будет образовываться магнитное поле. В продольном сечении трубопровода магнитное поле распространяется в виде синусоиды. В месте нарушения изоляции синусоида будет выходить за пределы эталонных значений. Таким образом, при фиксировании значения магнитного поля специальным прибором появляется возможность определения мест повреждения изоляции по всей длине смонтированного трубопровода.»3.2. “However, it is possible to solve the problem, based on the nature of the electromagnetic field. An insulated section of the pipeline filled with electrolyte is a conductor of electric current, therefore, when a current is applied to the in-pipe space around the electrolyte, a magnetic field will inevitably form. In a longitudinal section of the pipeline, the magnetic field propagates in the form of a sinusoid. In the place of violation of isolation of the sinusoid will go beyond the reference values. Thus, when fixing the value of the magnetic field with a special device, it becomes possible to determine the places of insulation damage along the entire length of the mounted pipeline. ”
Метод также не нашел широкого применения в связи с неоднозначностью результатов, сложности измерений на пересеченной местности, в условиях существенного заглубления обследуемого трубопровода, а также воздействия окружающих шумовых факторов.The method also did not find wide application due to the ambiguity of the results, the complexity of measurements on rough terrain, in conditions of a significant deepening of the examined pipeline, as well as the impact of environmental noise factors.
4. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ измерения при боковом каротаже трехэлектродным зондом (см., например, С.С. Итенберг, Т.Д. Дахкильгов. Геофизические исследования в скважинах. М.: «Недра», 1982. С. 108, 131, 132), при котором на центральный и экранные электроды зонда, соединенные между собой для уравнивания их потенциалов электрическим шунтом малого (≈0,01 Ом) сопротивления, подают питающий переменный ток, измеряют ток I0 центрального электрода и потенциал ΔU экранных электродов относительно электрода сравнения и определяют кажущееся удельное сопротивление Рк горных пород. (Фиг. 1).4. The closest in technical essence to the claimed invention is a method of measuring in lateral logging with a three-electrode probe (see, for example, SS Itenberg, TD Dakhkilgov. Geophysical studies in wells. M .: "Nedra", 1982. P. 108, 131, 132), in which a supply alternating current is supplied to the central and screen electrodes of the probe connected to each other to equalize their potentials by an electric shunt of low (≈0.01 Ohm), the current I 0 of the central electrode and the potential are measured ΔU screen electrodes relative to the electrode and comparing the determined apparent resistivity P to the rock. (Fig. 1).
Физические основы метода.Physical basis of the method.
«Боковым каротажем называют измерения кажущегося сопротивления по стволу скважины трехэлектродным зондом бокового каротажа с автоматической фокусировкой тока. Зонд имеет центральный электрод Ао (Фиг. 2), симметрично по отношению к которому расположены соединенные между собой удлиненные экранирующие электроды (А1-0 и А1-1).“Lateral logging refers to measurements of apparent resistance along a borehole with a three-electrode lateral logging probe with automatic focusing of current. The probe has a central electrode Ao (Fig. 2), symmetrically with respect to which elongated shield electrodes (A1-0 and A1-1) are interconnected.
При измерении кажущегося сопротивления обеспечивается одинаковый потенциал всех электродов. Таким образом, экранные электроды препятствуют растеканию тока центрального электрода по скважине и обеспечивают направление его непосредственно в исследуемый пласт (Фиг. 3)».When measuring the apparent resistance, the same potential of all electrodes is provided. Thus, the screen electrodes prevent the spreading of the current of the central electrode through the borehole and direct it directly into the studied formation (Fig. 3). "
Данный способ измерения предназначен для измерения сопротивления пород в скважинах, и конечно не предназначен для диагностики техсостояния труб.This measurement method is designed to measure rock resistance in wells, and of course is not intended to diagnose the technical condition of pipes.
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
1. Задачей изобретения является выявление малогабаритных повреждений защитно-изоляционного покрытия трубопровода, вызывающих протечку перекачиваемых агрессивных жидкостей к стальной стенке трубы, вызывающих ее активное коррозионное разрушение.1. The objective of the invention is to identify small-sized damage to the protective-insulating coating of the pipeline, causing leakage of pumped aggressive liquids to the steel wall of the pipe, causing its active corrosion failure.
2. Поставленная задача решается измерением утечки постоянного электрического тока, возникающей вследствие нарушения внутреннего изоляционного покрытия стального трубопровода.2. The problem is solved by measuring the leakage of direct electric current arising from a violation of the internal insulation coating of the steel pipe.
На Фиг. 4 представлен внутритрубный прибор для дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий (далее «Внутритрубный прибор»), размещенный в обследуемом трубопроводе.In FIG. 4 shows an in-line device for defectoscopy of internal protective-insulating coatings (hereinafter referred to as the “In-pipe device”), placed in the examined pipeline.
На Фиг. 5 - Конструкция измерительной установки внутритрубного прибора.In FIG. 5 - The design of the measuring installation of the in-tube device.
На Фиг. 6. - Электрическая схема измерительной установки внутритрубного прибора.In FIG. 6. - The electrical circuit of the measuring installation of the in-tube device.
На Фиг. 7. - Распределение токовых линий в обследуемом трубопроводе при измерениях.In FIG. 7. - Distribution of current lines in the examined pipeline during measurements.
На Фиг. 8; 9; 11-13 представлены эквивалентные электрические схемы измерительной установки внутритрубного прибора в обследуемом трубопроводе. Схемы расположены в порядке усложнения, по мере учета всевозможных факторов, влияющих на результаты измерений.In FIG. 8; 9; 11-13, the equivalent electrical circuits of the measuring installation of the in-tube device in the pipeline under examination are presented. The schemes are arranged in order of complexity, taking into account all kinds of factors affecting the measurement results.
Из схем на Фиг. 6÷8 можно понять, что основной контур тока составляют элементы: «Источник тока «U» - Электрод А0 - электроды В1, В2.»From the diagrams in FIG. 6–8, you can understand that the main current loop is made up of elements: “Current source“ U ”- Electrode A0 - electrodes B1, B2.”
Роль проводников в этой схеме играет жидкость, заполняющая внутреннее пространство обследуемого трубопровода. Жидкость, естественно, не идеальная, не дистиллированная водичка, и обычно имеет очень хорошую проводимость, которая на Фиг. 8; 9; 11-13 отображена резисторами «R0», «Re1», «Re2», «Rb1», «Rb2».The role of the conductors in this circuit is played by the fluid filling the internal space of the examined pipeline. The fluid is naturally not ideal, not distilled water, and usually has very good conductivity, which in FIG. 8; 9; 11-13 is displayed by resistors "R0", "Re1", "Re2", "Rb1", "Rb2".
Показанные на схеме конденсаторы «С» отображают емкостные свойства изоляционного покрытия обследуемого трубопровода.The capacitors “C” shown in the diagram reflect the capacitive properties of the insulation coating of the pipeline under examination.
3. При проталкивании внутритрубного прибора внутри обследуемого трубопровода, неизбежно возникнут утечки жидкости между трубой и изолирующими манжетами.3. When pushing the in-tube device inside the inspected pipeline, liquid leakage will inevitably occur between the pipe and the insulating cuffs.
Но так как у нас есть «экранные электроды», они не позволят, чтобы протечки жидкости привели к утечкам тока с измерительного электрода напрямую на электроды «В1» и «В2».But since we have “screen electrodes”, they will not allow liquid leaks to lead to current leaks from the measuring electrode directly to the “B1” and “B2” electrodes.
3. Проводимость каждого из участков, разделенных изолирующими манжетами, будет зависеть как от свойств заполняющей жидкости, так и от геометрических параметров участков, соответствующих определенным электродам измерительной установки внутритрубного прибора.3. The conductivity of each of the sections separated by insulating cuffs will depend both on the properties of the filling fluid and on the geometric parameters of the sections corresponding to certain electrodes of the measuring device of the in-tube device.
Поскольку электрические свойства заполняющей жидкости будут изменяться, и геометрические параметры участков каждого из электродов измерительной установки внутритрубного прибора будут зависеть от диаметра обследуемых трубопроводов, временную диаграмму измерений необходимо настраивать в каждом конкретном случае, для более качественных измерений.Since the electrical properties of the filling fluid will change, and the geometric parameters of the sections of each of the electrodes of the measuring device of the in-tube device will depend on the diameter of the pipelines being examined, the timing diagram of the measurements must be adjusted in each case, for better measurements.
Конечно, это не означает регулярной ручной перенастройки прибора. С этой функцией благополучно справится контроллер во внутритрубном приборе, работающий по определенному алгоритму.Of course, this does not mean regular manual reconfiguration of the device. With this function, the controller in the in-tube device, working according to a certain algorithm, can safely cope.
4. Как мы видим на Фиг. 13, схема становится совсем не простой. Это не значит, что именно эта схема пойдет в работу при разработке алгоритмов обработки данных. Проведя анализ схемы, какими-то элементами можно обоснованно пренебречь.4. As we see in FIG. 13, the circuit becomes far from simple. This does not mean that this particular scheme will go to work when developing data processing algorithms. After analyzing the circuit, some elements can reasonably be neglected.
Тем не менее, результаты работы таких насыщенных схем невозможно просчитать по одному измерению.However, the results of such saturated circuits cannot be calculated from one dimension.
Поэтому кроме основных измерений, проводимых по схеме на Фиг. 6, не обойтись без вспомогательных измерений.Therefore, in addition to the main measurements carried out according to the scheme in FIG. 6, do not do without auxiliary measurements.
Например, можно измерить токи утечки между секторами измерительной установки внутритрубного прибора. Это по сути позволит вычислить сопротивления «Ry1» и «Ry2», что позволит при обработке учесть влияние главной «помехи», которая однозначно может составлять десятки процентов от основных измерений.For example, it is possible to measure leakage currents between the sectors of a measuring installation of an in-tube device. This essentially allows you to calculate the resistance "Ry1" and "Ry2", which will allow for processing to take into account the influence of the main "interference", which can definitely amount to tens of percent of the main measurements.
На Фиг. 14(а, в) представлены схемы таких вспомогательных измерений, в данном случае для измерения утечки между секторами измерительного электрода и секторами экранных электродов.In FIG. 14 (a, c) are diagrams of such auxiliary measurements, in this case, for measuring leakage between the sectors of the measuring electrode and the sectors of the screen electrodes.
Естественно, они также «обрастают» дополнительными элементами, если учитывать проводимость жидкости, а также возможные утечки через другие сектора измерительной установки. А также необходимо учитывать емкости (конденсаторы) изоляционного покрытия трубы, и соответственно рассчитывать временную диаграмму подобных измерений.Naturally, they also “grow” with additional elements, taking into account the conductivity of the liquid, as well as possible leaks through other sectors of the measuring installation. It is also necessary to take into account the capacities (capacitors) of the pipe insulation coating, and accordingly calculate the time diagram of such measurements.
Подробно на этой теме не останавливаюсь, чтобы не загромождать основную суть.I don’t stop in detail on this topic so as not to clutter up the main point.
Важно, что чем больше подобных вспомогательных измерений удастся реализовать, тем точнее будут алгоритмы обработки данных.It is important that the more such auxiliary measurements can be implemented, the more accurate will be the data processing algorithms.
К таким вспомогательным измерениям однозначно можно отнести:These auxiliary measurements clearly include:
• измерение электрической проводимости жидкости, заполняющей трубопровод и являющейся рабочей средой для измерительной установки внутритрубного прибора;• measurement of the electrical conductivity of the liquid filling the pipeline and which is the working medium for the measuring installation of the in-tube device;
• группа вспомогательных измерений, позволяющих выявить дефекты изоляционного покрытия обследуемого трубопровода в различных секторах измерительной установки внутритрубного прибора. Это позволит не только продублировать основные измерения, но позволит уточнить результаты обработки основных измерений, а также во многих случаях позволит судить о габаритах выявленных дефектов.• a group of auxiliary measurements, allowing to identify defects in the insulation coating of the examined pipeline in various sectors of the measuring installation of the in-tube device. This will not only duplicate the main measurements, but will clarify the results of processing the main measurements, and also in many cases will make it possible to judge the dimensions of the detected defects.
5. Предполагаемый дефект, отображенный на схемах как резистор «Ru» (сопротивление утечки), будет изменять параметры измерительной схемы, в зависимости от площади дефекта изоляционного покрытия.5. The alleged defect displayed on the diagrams as the resistor “Ru” (leakage resistance) will change the parameters of the measuring circuit, depending on the area of the defect of the insulation coating.
То есть конечная наша цель - максимально точный расчет «Ru», и тогда мы с соответствующей точностью сможем судить о характере нарушения изоляционного покрытия. Либо это царапина с минимальной площадью нарушения, либо это «выдранный» лоскут площадью в десятки и сотни квадратных сантиметров.That is, our ultimate goal is the most accurate calculation of Ru, and then we will be able to judge with appropriate accuracy the nature of the violation of the insulation coating. Either this is a scratch with a minimum area of violation, or it is a “torn” flap with an area of tens or hundreds of square centimeters.
Для того, чтобы были определенные ориентиры при оценке результатов внутритрубных измерений, внутритрубный прибор калибруют по определенным уровням на специальных моделях с повреждениями.In order to have certain guidelines when evaluating the results of in-tube measurements, the in-tube device is calibrated at certain levels on special models with damage.
Техническим результатом изобретения является высококачественная дефектоскопия внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов.The technical result of the invention is a high-quality flaw detection of internal protective and insulating coatings of pipelines.
А способ измерений, основанный на измерениях на постоянном токе, позволит разработать относительно простые и эффективные алгоритмы компенсации всевозможных помех.A measurement method based on direct current measurements will allow developing relatively simple and effective algorithms for compensating for all kinds of interference.
Достижение указанного технического результата обеспечивается следующей совокупностью признаков.The achievement of the specified technical result is provided by the following set of features.
1. Способ дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов, заключающийся в измерении токов утечки между внутренней средой обследуемого трубопровода и стенкой трубы, при подаче напряжения на соответствующие электроды измерительной установки внутритрубного прибора от встроенного источника напряжения, отличающийся тем, что с целью обнаружения утечек тока между внутренней средой обследуемого трубопровода и стальной стенкой трубы, свидетельствующих о наличии дефекта в защитно-изоляционном покрытии, на электроды внутритрубного прибора подается постоянное напряжение, подаваемое непрерывно или по специально рассчитанной временной диаграмме, когда в определенном временном окне производится контроль тока через измерительный электрод.1. The method of flaw detection of internal protective-insulating coatings of pipelines, which consists in measuring leakage currents between the internal environment of the examined pipeline and the pipe wall, when voltage is applied to the corresponding electrodes of the measuring device of the in-tube device from the built-in voltage source, characterized in that in order to detect current leakages between the internal environment of the inspected pipeline and the steel wall of the pipe, indicating the presence of a defect in the protective insulation coating on the electrodes a constant voltage is applied to the utritrub device, supplied continuously or according to a specially calculated time diagram, when the current through the measuring electrode is monitored in a specific time window.
2. Способ дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов по п. 1, отличающийся тем, что с целью повышения качества измерений при изменении электрических свойств заполняющей жидкости, а также при изменении диаметра исследуемых трубопроводов, параметры временной диаграммы измерений настраиваются с помощью контроллера во внутритрубном приборе, работающего по определенному алгоритму.2. The method of defectoscopy of internal protective-insulating coatings of pipelines according to
3. Способ дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов по п. 1, отличающийся тем, что с целью повышения качества измерений проводится группа вспомогательных измерений, позволяющих измерить уровень утечек между секторами измерительной установки внутритрубного прибора.3. The method of defectoscopy of internal protective-insulating coatings of pipelines according to
4. Способ дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов по п. 1, отличающийся тем, что с целью повышения качества измерений проводится группа вспомогательных измерений, позволяющих выявить дефекты в различных секторах измерительной установки внутритрубного прибора, и учесть их влияние на основные измерения.4. The method of defectoscopy of internal protective and insulating coatings of pipelines according to
5. Способ дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов по п. 1, отличающийся тем, что с целью повышения качества измерений проводится измерение электрической проводимости жидкости, заполняющей трубопровод и являющейся рабочей средой для измерительной установки внутритрубного прибора, и учесть ее влияние на основные измерения.5. The method of defectoscopy of internal protective-insulating coatings of pipelines according to
6. Способ дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов по п. 1, отличающийся тем, что с целью разделения дефектов на малогабаритные, типа царапина, с минимальной площадью повреждения, и на крупногабаритные, площадью в десятки и сотни квадратных сантиметров, внутритрубный прибор калибруют по определенным уровням на специальных моделях с повреждениями.6. The method of defectoscopy of internal protective-insulating coatings of pipelines according to
7. Устройство для дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов, содержащее в своем составе измерительную установку, одометрические колеса и радиомаяк, основанное на измерении токов утечки между внутренней средой обследуемого трубопровода и стальной стенкой трубы, при подаче напряжения на соответствующие электроды измерительной установки внутритрубного прибора от встроенного источника напряжения, отличающееся тем, что с целью обнаружения утечек тока между внутренней средой обследуемого трубопровода и стальной стенкой трубы, свидетельствующих о наличии дефекта в защитно-изоляционном покрытии, измерительная установка внутритрубного прибора обеспечивает измерения постоянного тока между измерительным электродом «А0», и электродами «В1» в задней части внутритрубного прибора и «В2» в передней части, причем измерительный электрод подключен через низкоомный шунт.7. A device for flaw detection of internal protective-insulating coatings of pipelines, comprising a measuring unit, odometer wheels and a beacon based on measuring leakage currents between the internal environment of the examined pipeline and the steel pipe wall, when voltage is applied to the corresponding electrodes of the measuring installation of the in-tube device from built-in voltage source, characterized in that in order to detect current leaks between the internal environment of the examined pipeline and steel With the wall of the pipe, indicating a defect in the protective-insulating coating, the measuring device of the in-tube device provides direct current measurements between the measuring electrode “A0” and the electrodes “B1” in the back of the in-tube device and “B2” in the front part, and the measuring electrode connected via low impedance shunt.
8. Устройство для дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов по п. 7, отличающееся тем, что с целью устранения влияния утечки электрического тока в зазоре между чистящими дисками и внутренней стенкой обследуемого трубопровода, измерительная установка внутритрубного прибора содержит экранные электроды «Аэ1» и «Аэ2» с двух сторон от измерительного электрода, имеющие равный с ним электрический потенциал.8. A device for defectoscopy of internal protective-insulating coatings of pipelines according to
9. Устройство для дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов по п. 7, отличающееся тем, что с целью повышения качества измерений измерительная установка внутритрубного прибора обеспечивает ряд вспомогательных измерений:9. A device for defectoscopy of internal protective-insulating coatings of pipelines according to
измерение электрической проводимости жидкости, заполняющей трубопровод и являющейся рабочей средой для измерительной установки внутритрубного прибора;measuring the electrical conductivity of the liquid filling the pipeline and which is the working medium for the measuring installation of the in-tube device;
группа вспомогательных измерений, позволяющих измерить уровень утечек между секторами измерительной установки внутритрубного прибора;a group of auxiliary measurements, allowing to measure the level of leakage between the sectors of the measuring unit of the in-tube device;
группа вспомогательных измерений, позволяющих выявить дефекты в различных секторах измерительной установки внутритрубного прибора.a group of auxiliary measurements, allowing to identify defects in various sectors of the measuring installation of the in-tube device.
10. Устройство для дефектоскопии внутренних защитно-изоляционных покрытий трубопроводов по п. 7, отличающееся тем, что с целью повышения качества измерений измерительная установка внутритрубного прибора содержит контроллер, работающий по определенному алгоритму, настраивающий параметры временных диаграмм измерений, с учетом результатов вспомогательных измерений.10. A device for defectoscopy of internal protective-insulating coatings of pipelines according to
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг. 1. Схема зонда бокового каротажа.FIG. 1. Scheme of the side logging probe.
Эта, ставшая уже классической, схема зонда бокового каротажа, наглядно демонстрирует, что ток измерительного электрода направлен перпендикулярно вертикальной оси зонда, благодаря наличию экранных электродов. Поскольку потенциалы электродов «А0», «А1-0» и «А2-0» равны, это не позволяет току измерительного электрода идти по кратчайшему пути, через буровой раствор, а направляет го в породу, находящуюся напротив измерительного электрода.This, which has already become classic, the scheme of the side logging probe clearly demonstrates that the current of the measuring electrode is directed perpendicular to the vertical axis of the probe, due to the presence of screen electrodes. Since the potentials of the electrodes “A0”, “A1-0” and “A2-0” are equal, this does not allow the current of the measuring electrode to follow the shortest path through the drilling fluid, but directs it to the rock opposite the measuring electrode.
Фиг. 2. Электрическая схема трехэлектродного зонда бокового каротажа (БК-3).FIG. 2. The electrical circuit of the three-electrode lateral logging probe (BK-3).
1 - Экранный электрод «А1-0»1 - Screen electrode "A1-0"
2 - Изолятор2 - Insulator
3 - Измерительный электрод «А0»3 - Measuring electrode "A0"
4 - Изолятор4 - Insulator
5 - Экранный электрод «А1-1»5 - Screen electrode "A1-1"
6 - Сопротивление шунта (Rш≈0,01 Ом)6 - Shunt resistance (Rш≈0.01 Ohm)
7 - Перемычка, электрический контакт между экранными электродами «А1-0» и «А1-1».7 - Jumper, electrical contact between the screen electrodes "A1-0" and "A1-1".
Фиг. 3. Схема распределения токовых линий зондов бокового каротажа в однородной среде для трехэлектродного зонда.FIG. 3. The distribution pattern of the current lines of the lateral logging probes in a homogeneous medium for a three-electrode probe.
Эта схема очень близка по сути изображенной на Фиг. 1, но более наглядно отображает обследуемый интервал.This circuit is very similar in essence to that shown in FIG. 1, but more clearly displays the examined interval.
Фиг. 4. Внутритрубный прибор, размещенный в обследуемом трубопроводе.FIG. 4. An in-tube device located in the pipeline being examined.
8 - устройство запуска внутритрубного прибора в трубу;8 - device for launching an in-tube device into a pipe;
9 - обследуемый трубопровод;9 - surveyed pipeline;
10 - одометрические колеса для измерения пройденного расстояния;10 - odometric wheels for measuring the distance traveled;
11 - измерительная установка внутритрубного прибора;11 - measuring installation of the in-tube device;
12 - соединительный шарнир;12 - connecting hinge;
13 - радиомаяк;13 - a radio beacon;
14 - камера приема внутритрубного прибора.14 - camera receiving in-tube device.
Фиг. 5. Конструкция измерительной установки внутритрубного прибора.FIG. 5. The design of the measuring installation of the in-tube device.
15 - электрод «В1»15 - electrode "B1"
16 - экранный электрод «Аэ1»16 - screen electrode "AE1"
17 - измерительный электрод «А0»17 - measuring electrode "A0"
18 - экранный электрод «Аэ2»18 - screen electrode "AE2"
19 - электрод «В2»19 - electrode "B2"
20 - изолирующие манжеты20 - insulating cuffs
21 - изоляторы21 - insulators
Фиг. 6. Электрическая схема измерительной установки внутритрубного прибора.FIG. 6. The electric circuit of the measuring installation of the in-tube device.
Источник питания «U» подает напряжение на экранные и измерительный электроды. Причем на измерительный электрод сигнал подается через низкоомный резистор «Rш», для измерения протекающего в цепи тока.The “U” power supply supplies voltage to the screen and measuring electrodes. Moreover, the signal is fed to the measuring electrode through a low-resistance resistor "Rш", to measure the current flowing in the circuit.
Все электроды разделены между собой изоляторами, над каждым из которых устанавливается изолирующая манжета. Манжеты также являются центрирующими и тянущими, обеспечивающими проталкивание жидкостью внутритрубного прибора.All electrodes are separated by insulators, over each of which an insulating sleeve is installed. The cuffs are also centering and pulling, allowing fluid to push through the in-tube device.
Причем эти элементы устанавливаются на изоляторы таким образом, чтобы обеспечить герметичность между участками, соответствующими каждому из электродов.Moreover, these elements are installed on the insulators in such a way as to ensure tightness between the sections corresponding to each of the electrodes.
Фиг. 7. Распределение токовых линий измерительной установки внутритрубного прибора в обследуемом трубопроводе при измерениях.FIG. 7. Distribution of current lines of the measuring installation of the in-tube device in the pipeline under examination during measurements.
Здесь наглядно отображается направление токов на каждом из участков, и примерное соотношение геометрических размеров каждого участка трубы.Here, the direction of the currents in each of the sections is visually displayed, and the approximate ratio of the geometric dimensions of each section of the pipe.
Фиг. 8. Эквивалентная электрическая схема измерительной установки внутритрубного прибора в обследуемом трубопроводе.FIG. 8. Equivalent electrical circuit of the measuring installation of the in-tube device in the pipeline being examined.
Простейший вариант.The simplest option.
Электроды В1 и В2 условно можно принять соединенными на корпус трубы (на проводящий металл). Почему? С каждой из сторон от прибора - условно бесконечный участок трубы с покрытием. Жидкость - хорошо проводящая. Покрытие - не идеальный изолятор, а реально имеющее определенное сопротивлении изоляции, плюс возможные дефекты. Также как варианты «дефектов покрытия» мы можем расценивать задвижки, тройники и прочие конструктивные элементы, в которых всегда имеем открытый металл.The electrodes B1 and B2 can conditionally be taken connected to the pipe body (to the conductive metal). Why? On each side of the device is a conditionally infinite section of the coated pipe. Fluid is highly conductive. The coating is not an ideal insulator, but actually having a certain insulation resistance, plus possible defects. As well as variants of “coating defects”, we can consider valves, tees and other structural elements in which we always have open metal.
На измерительный электрод А0 подается постоянное напряжение относительно электродов В1 и В2.A constant voltage is applied to the measuring electrode A0 with respect to the electrodes B1 and B2.
Ru0 - сопротивление утечки, появляющееся в случае наличия дефекта покрытия на участке измерительного электрода.Ru0 is the leakage resistance that appears in the case of a coating defect in the area of the measuring electrode.
Измеряя ток между А0 и (В1+В2), вычисляем сопротивление Ru0.Measuring the current between A0 and (B1 + B2), we calculate the resistance Ru0.
Если ток равен нулю - дефекты отсутствуют.If the current is zero, there are no defects.
Фиг. 9. Эквивалентная электрическая схема измерительной установки внутритрубного прибора в обследуемом трубопроводе, с учетом проводимости жидкости.FIG. 9. Equivalent electrical circuit of the measuring installation of the in-tube device in the pipeline under study, taking into account the conductivity of the liquid.
Поскольку жидкость у нас не идеальный проводник, в каждой из цепей мы имеем сопротивление:Since our fluid is not an ideal conductor, in each of the circuits we have resistance:
R0 - в цепи измерительного электрода;R0 - in the circuit of the measuring electrode;
Rb1 и Rb2 - в цепях электродов В1 и В2.Rb1 and Rb2 - in the circuits of the electrodes B1 and B2.
Фиг. 10. Временная диаграмма измерений.FIG. 10. Timing chart of measurements.
В автономной аппаратуре, питающейся от батарей, обычно не подают напряжение на электроды постоянно, так как возможны достаточно большие токи в измерительной цепи.In autonomous equipment powered by batteries, voltage is usually not applied to the electrodes constantly, since sufficiently high currents in the measuring circuit are possible.
Постоянное напряжение включают кратковременно, но при этом нужно соблюдать определенные правила, которые отражены на данной временной диаграмме:Constant voltage is turned on for a short time, but at the same time, certain rules must be observed, which are reflected in this time diagram:
22 - переходный процесс при подаче напряжения;22 - transient when voltage is applied;
23 - временной интервал для успокоения всевозможных флуктуаций;23 - a time interval for calming all kinds of fluctuations;
24 - временной интервал для проведения измерений;24 - time interval for measurements;
25 - переходной процесс при отключении напряжения.25 - transient when the voltage is turned off.
В реальности эти временные интервалы относительно короткие, но поскольку обычно такие измерения проводят на частотах в десятки и даже сотни килогерц, подобные нюансы уже необходимо просчитывать.In reality, these time intervals are relatively short, but since such measurements are usually carried out at frequencies of tens or even hundreds of kilohertz, such nuances must already be calculated.
Фиг. 11. Эквивалентная электрическая схема измерительной установки внутритрубного прибора в обследуемом трубопроводе, при кратковременной подаче напряжения.FIG. 11. Equivalent electrical circuit of the measuring installation of the in-tube device in the pipeline under test, with short-term voltage supply.
Схема соответственно усложнилась.The scheme is accordingly complicated.
Емкость (конденсаторы С) изоляции «бесконечно» длинных участков трубы уже нельзя сбрасывать со счетов, так как она может измеряться сотнями и тысячами микрофарад.The insulation capacity (capacitors C) of the "infinitely" long sections of the pipe can no longer be discounted, since it can be measured in hundreds and thousands of microfarads.
Rуд - сопротивление (утечка) через удаленные дефекты, оговоренные выше.Rud - resistance (leakage) through the removed defects specified above.
А вот емкостными свойствами изоляционного покрытия на участках измерительного и экранных электродов вполне можно пренебречь. Участки короткие, и емкости незначительны (если не работать на слишком больших частотах). Влияние этих емкостей должно заканчиваться во временном интервале 23 (Фиг. 10).But the capacitive properties of the insulation coating in the areas of the measuring and screen electrodes can be completely neglected. The sections are short and capacitances are negligible (if you do not work at too high frequencies). The influence of these containers should end in the time interval 23 (Fig. 10).
Фиг. 12. Эквивалентная электрическая схема измерительной установки внутритрубного прибора в обследуемом трубопроводе, с учетом утечек тока между электродами.FIG. 12. Equivalent electrical circuit of the measuring device of the in-tube device in the examined pipeline, taking into account current leakages between the electrodes.
Полиуретановые манжеты, разделяющие электроды, естественно не обеспечат идеальной электрической изоляции. Наличие отложений на стенках трубы, перетоки жидкости - это очень существенные проводники электрического тока.Polyurethane cuffs that separate the electrodes will naturally not provide perfect electrical insulation. The presence of deposits on the walls of the pipe, fluid flows - these are very important conductors of electric current.
Ry1-Ry4 - сопротивления утечки между электродами;Ry1-Ry4 - leakage resistance between the electrodes;
Rэ1, Rэ2 - сопротивление жидкости в цепях экранных электродов.Re1, Re2 - liquid resistance in the chains of screen electrodes.
Фиг. 13. Эквивалентная электрическая схема измерительной установки внутритрубного прибора в обследуемом трубопроводе, с учетом возможных дефектов изоляционного покрытия на различных участках.FIG. 13. Equivalent electrical circuit of the measuring installation of the in-tube device in the pipeline under examination, taking into account possible defects in the insulation coating in various areas.
Ru - сопротивление утечки, возможное на любом из участков обследуемого трубопровода.Ru is the leakage resistance possible in any of the sections of the pipeline under examination.
Фиг. 14. Эквивалентная электрическая схема измерительной установки внутритрубного прибора в обследуемом трубопроводе, для вспомогательных измерений, в данном случае для измерения утечки между секторами измерительного электрода и секторами экранных электродов.FIG. 14. Equivalent electrical circuit of the measuring installation of the in-tube device in the pipeline under study, for auxiliary measurements, in this case, for measuring leakage between the sectors of the measuring electrode and the sectors of the screen electrodes.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Как и все внутритрубные диагностические снаряды, работающие на длинных дистанциях (километры, десятки километров, и даже сотни километров), данный внутритрубный прибор проталкивается рабочей средой обследуемого трубопровода.Like all in-line diagnostic shells operating over long distances (kilometers, tens of kilometers, and even hundreds of kilometers), this in-line device is pushed by the working medium of the pipeline under examination.
При проталкивании внутритрубного прибора рабочей средой обследуемого трубопровода, требуется определенная арматура. Весь комплекс мы расписывать не будем, ограничимся основными элементами, изображенными на Фиг. 4: Устройство запуска 8 и Камера приема 14.When pushing the in-tube device with the working medium of the pipeline under examination, certain reinforcement is required. We will not describe the whole complex; we will restrict ourselves to the main elements depicted in FIG. 4:
Исходно внутритрубный прибор помещается в Устройство запуска 8, и проталкивается рабочей жидкостью внутрь обследуемого трубопровода.Initially, the in-tube device is placed in the
Скорость движения по трубопроводу определяется производительностью насоса, и строго оговаривается в ТЗ на обследование трубопровода.The speed of movement through the pipeline is determined by the performance of the pump, and is strictly specified in the statement of work for inspection of the pipeline.
Прошедший всю дистанцию внутритрубный прибор поступает в камеру приема 14, о чем свидетельствует специальный «флажок».The in-tube device that has passed the entire distance enters the receiving
Прибор извлекается из камеры приема, отмывается. Из него извлекаются записанные данные (на карте памяти, или через интерфейсный кабель), и прибор консервируется до следующего цикла работ.The device is removed from the reception chamber, laundered. Recorded data is extracted from it (on a memory card, or through an interface cable), and the device is preserved until the next cycle of work.
Требования к рабочей среде обследуемого трубопровода, однозначно вытекающие из способа измерений:Requirements for the working environment of the pipeline under examination, unambiguously arising from the measurement method:
1. Жидкость должна быть хорошо проводящей, и не содержать вязких изолирующих фракций (мазут).1. The liquid must be well conductive and not contain viscous insulating fractions (fuel oil).
2. Желательно минимальное количество газа. Образующаяся в верхнем секторе рабочего участка (Объем вокруг измерительного электрода) воздушная пробка исключает соответствующий сектор из обследуемой зоны, так как электрический ток в этом секторе отсутствует.2. A minimum amount of gas is desirable. The air plug formed in the upper sector of the working area (Volume around the measuring electrode) excludes the corresponding sector from the examined area, since there is no electric current in this sector.
Привязка измеренных данных к дистанции по обследуемому трубопроводу может производиться различными способами, например:The binding of the measured data to the distance along the pipeline under examination can be carried out in various ways, for example:
• с использованием одометрических колес, и записи их показаний в память внутритрубного прибора;• using odometric wheels, and recording their readings in the memory of the in-tube device;
• строгое измерение объема прокачиваемой жидкости, с записью данных в память измерительной системы на пункте управления прокачкой. После извлечения внутритрубного прибора, его данные синхронизируются с данными по прокачке.• rigorous measurement of the volume of pumped liquid, with the recording of data in the memory of the measuring system at the pumping control point. After removing the in-tube device, its data is synchronized with the pumping data.
• С помощью системы радиомаяков и маркерных пунктов;• Using a system of radio beacons and marker points;
• И т.д.• Etc.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018144637A RU2704517C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Method and device for flaw detection of internal protective-insulating coatings of pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018144637A RU2704517C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Method and device for flaw detection of internal protective-insulating coatings of pipelines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2704517C1 true RU2704517C1 (en) | 2019-10-29 |
Family
ID=68500592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018144637A RU2704517C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Method and device for flaw detection of internal protective-insulating coatings of pipelines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2704517C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744351C1 (en) * | 2020-07-16 | 2021-03-05 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное Предприятие "СОНАР" (ООО НПП "СОНАР") | Multichannel corrosion and erosion sensor, which realizes electric resistance method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1774294A1 (en) * | 1990-11-22 | 1992-11-07 | Inzh Ts Vnii Str Magistralnykh | Device for checking dielectric coats on cylindrical metal parts for continuity |
| RU2157424C1 (en) * | 2000-01-31 | 2000-10-10 | Южно-Уральский государственный университет | Cathode protection system and diagnostics of pipe-lines |
| RU63489U1 (en) * | 2006-10-05 | 2007-05-27 | Борис Владимирович Козырев | PIPELINE IN-TUBE EXAMINATION DEVICE |
| RU2526595C1 (en) * | 2013-05-06 | 2014-08-27 | ЗАО "Аэрокосмический мониторинг и технологии" | Method for determination of pipeline technical condition |
-
2018
- 2018-12-14 RU RU2018144637A patent/RU2704517C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1774294A1 (en) * | 1990-11-22 | 1992-11-07 | Inzh Ts Vnii Str Magistralnykh | Device for checking dielectric coats on cylindrical metal parts for continuity |
| RU2157424C1 (en) * | 2000-01-31 | 2000-10-10 | Южно-Уральский государственный университет | Cathode protection system and diagnostics of pipe-lines |
| RU63489U1 (en) * | 2006-10-05 | 2007-05-27 | Борис Владимирович Козырев | PIPELINE IN-TUBE EXAMINATION DEVICE |
| RU2526595C1 (en) * | 2013-05-06 | 2014-08-27 | ЗАО "Аэрокосмический мониторинг и технологии" | Method for determination of pipeline technical condition |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744351C1 (en) * | 2020-07-16 | 2021-03-05 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное Предприятие "СОНАР" (ООО НПП "СОНАР") | Multichannel corrosion and erosion sensor, which realizes electric resistance method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7940061B2 (en) | Systems and methods for detecting anomalies on internal surfaces of hollow elongate structures using time domain or frequency domain reflectometry | |
| EP0817974B1 (en) | Reflectometry methods for insulated pipes | |
| US8030946B2 (en) | In-pipe coating integrity monitor for very long pipes | |
| US8633713B2 (en) | Internal pipe coating inspection robot | |
| US9759646B2 (en) | Scale monitoring and inhibitor quantification technique in multiphase meters | |
| ES2917189T3 (en) | Corrosion detection system and procedure | |
| WO2008083409A1 (en) | System for assessing pipeline condition | |
| EP3511705B1 (en) | Detection apparatus and method | |
| US9207192B1 (en) | Monitoring dielectric fill in a cased pipeline | |
| RU2704517C1 (en) | Method and device for flaw detection of internal protective-insulating coatings of pipelines | |
| Cataldo et al. | Simultaneous measurement of dielectric properties and levels of liquids using a TDR method | |
| AU2018250311B2 (en) | Reflectometry devices and methods for detecting pipe defects | |
| RU2679042C2 (en) | Method and device for defectic sciences of internal protective-insulating coatings of operating fishing pipelines | |
| RU2702408C1 (en) | Method and device for scanning flaw detection of internal protective-insulating coatings of pipelines | |
| RU2718136C1 (en) | Method and device for monitoring of technical condition of internal protective-insulating coatings of operating field pipelines | |
| JP2004198410A (en) | Method for inspecting defect in coated pipe, and method for diagnosing corrosion | |
| RU2671296C1 (en) | Method of metal corrosion loss assessment in pipeline inaccessible area | |
| JP2007271540A (en) | Corrosion estimation apparatus and corrosion estimation method | |
| US10551335B2 (en) | Hydrocarbon salinity measurement system at bottom of well at extreme conditions of pressure and temperature by means of time domain reflectometry | |
| Cataldo et al. | Performance evaluation of a TDR-based system for detection of leaks in buried pipes | |
| JP2007271541A (en) | Corrosion diagnosis device of underground embedded structure, and corrosion diagnostic method | |
| Mousatov et al. | Electromagnetic surface method for the pipeline periodical inspection based on the heterogeneous transmission line model | |
| Shukla et al. | Using Local Electrochemical Impedance Spectroscopy to Detect Coating Defects On Buried Pipelines | |
| JP2011117910A (en) | Coating damage detection method of buried pipe, and coating damage detection system of the same |