RU2791271C1 - Method for indication of local corrosion level in pipelines of oil gathering systems and device for its implementation - Google Patents

Method for indication of local corrosion level in pipelines of oil gathering systems and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2791271C1
RU2791271C1 RU2022112704A RU2022112704A RU2791271C1 RU 2791271 C1 RU2791271 C1 RU 2791271C1 RU 2022112704 A RU2022112704 A RU 2022112704A RU 2022112704 A RU2022112704 A RU 2022112704A RU 2791271 C1 RU2791271 C1 RU 2791271C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
corrosion
measuring probe
measuring
multichannel
pipelines
Prior art date
Application number
RU2022112704A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Алексеевич Блохин
Василий Александрович Гафнер
Антон Юрьевич Доросинский
Александр Кимович Манжосов
Андрей Николаевич Маркин
Игнатий Андреевич Маркин
Валерия Эдуардовна Ткачева
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное Предприятие "СОНАР" (ООО НПП "СОНАР")
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное Предприятие "СОНАР" (ООО НПП "СОНАР") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное Предприятие "СОНАР" (ООО НПП "СОНАР")
Application granted granted Critical
Publication of RU2791271C1 publication Critical patent/RU2791271C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil pipelines.
SUBSTANCE: invention relates to the field of ensuring trouble-free operation of field oil pipelines and can be used to evaluate the parameters of corrosion processes in them. The effect is achieved by the fact that a multichannel corrosion sensor is proposed that implements the electrical resistance method, including a reference current source, differential amplifiers, a processor capable of transmitting data to a computer network, a multichannel analog-to-digital converter, low-pass filters, switch blocks, a source bias voltage, characterized in that the reference part of the measuring probe is either connected to the free inputs of the switch block of each measuring channel, or is distributed so that each share of the reference part is located on the corresponding part of the surface of the measuring probe, and is connected to the free inputs of the switch block of the corresponding measuring channel, while the sensitive part of the measuring probe is immersed in a layer of bottom mineralized water.
EFFECT: providing operational multi-channel monitoring of the corrosion rate in the bottom mineralized water of pipelines of oil gathering systems.
6 cl, 7 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области обеспечения безаварийной работы промысловых нефтепроводов и может быть использовано для оценки параметров процессов коррозии в них.The present invention relates to the field of ensuring trouble-free operation of field oil pipelines and can be used to assess the parameters of corrosion processes in them.

Согласно литературным источникам (Маркин А.Н., Низамов Р.Э. СО2-коррозия нефтепромыслового оборудования. - М.: ОАО "ВНИИОЭНГ". - 2003. - 188 с.; Маркин А.Н., Низамов Р.Э., Суховерхое С.В. Нефтепромысловая химия: Практическое руководство. - Владивосток: Дальнаука, 2011. - 288 с.) внутренняя коррозия нефтепромыслового оборудования, включая трубопроводы систем сбора нефти (ТССН) и внутрискважинное оборудование (ВСО) добывающих скважин на месторождениях Западной Сибири, протекает по углекислотному механизму. Основным видом коррозионных повреждений при углекислотной коррозии является локальная коррозия в виде язв и свищей (Маркин А.Н. О прогнозировании углекислотной коррозии стали в условиях образования осадков солей. // Защита металлов. - 1995. - Т. 31. - №4. - С. 394-400.; Маркин А.Н., Суховерхов С.В., Бриков А.В. Локальная углекислотная коррозия трубопроводов систем сбора нефти месторождений Западной Сибири. // Нефтепромысловое дело. 2017. №1. С. 46-48.). Именно локальная коррозия внутренней поверхности ТССН приводит к нарушениям их герметичности, к преждевременным подземным ремонтам скважин и необходимости замены оборудования, вышедшего из строя из-за коррозии, и временным потерям добычи нефти. Поэтому оценка скорости локальной коррозии является важной практической задачей. Следует также отметить, что в любой нефте- и газопромысловой системе, где присутствует минерализованная водная фаза, а парциальное давление СО2 превышает 0,001…0,005 МПа за короткое время возможны серьезные коррозионные повреждения. В такой системе следует реализовывать комплекс мероприятий, позволяющих контролировать и экономически оправданно предотвращать коррозию. Без реализации защитных мероприятий скорость локальной коррозии в любой такой системе будет превышать значение 0,1 мм/год (принятое за максимально допустимый порог) в десятки и сотни раз, что доказано более чем 50-летним изучением углекислотной коррозии (Маркин А.Н., Низамов Р.Э., Суховерхое С.В. Нефтепромысловая химия: Практическое руководство. - Владивосток: Дальнаука, 2011. - 288 с.).According to literary sources (Markin A.N., Nizamov R.E. CO2-corrosion of oilfield equipment. - M .: JSC "VNIIOENG". - 2003. - 188 p.; Markin A.N., Nizamov R.E., Sukhoverkhoye S.V. Petroleum chemistry: A practical guide. - Vladivostok: Dalnauka, 2011. - 288 p.), internal corrosion of oilfield equipment, including pipelines of oil gathering systems (TSSN) and downhole equipment (VSO) of production wells in the fields of Western Siberia, proceeds by the carbon dioxide mechanism. The main type of corrosion damage during carbon dioxide corrosion is local corrosion in the form of ulcers and fistulas (Markin A.N. On the prediction of carbon dioxide corrosion of steel under the conditions of salt precipitation. // Protection of metals. - 1995. - T. 31. - No. 4. - 394-400.; Markin A.N., Sukhoverkhov S.V., Brikov A.V. Local carbon dioxide corrosion of pipelines of oil gathering systems of Western Siberia fields. // Oilfield business. 2017. No. 1. P. 46-48 .). It is local corrosion of the inner surface of TSSN that leads to violations of their tightness, to premature underground workovers and the need to replace equipment that has failed due to corrosion, and temporary losses in oil production. Therefore, the estimation of the local corrosion rate is an important practical task. It should also be noted that in any oil and gas field system where there is a mineralized water phase, and the partial pressure of CO 2 exceeds 0.001 ... 0.005 MPa, serious corrosion damage is possible in a short time. In such a system, a set of measures should be implemented to control and economically justify prevent corrosion. Without the implementation of protective measures, the rate of local corrosion in any such system will exceed the value of 0.1 mm / year (taken as the maximum allowable threshold) by tens and hundreds of times, which has been proven by more than 50 years of studying carbon dioxide corrosion (Markin A.N., Nizamov R.E., Sukhoverkhoe S.V. Oilfield Chemistry: A Practical Guide. - Vladivostok: Dalnauka, 2011. - 288 p.).

С учетом сказанного выше, основной задачей мониторинга углекислотной коррозии здесь является не измерение абсолютно точно значений локальной коррозии в каком-либо объекте наблюдения, а отслеживание технической эффективности применяемых антикоррозионных мероприятий.In view of the foregoing, the main task of monitoring carbon dioxide corrosion here is not to measure absolutely exactly the values of local corrosion in any object of observation, but to monitor the technical effectiveness of the applied anticorrosion measures.

Известен способ оценки склонности металла к локальной коррозии (Маркин А.Н., Низамов Р.Э. СО2-коррозия нефтепромыслового оборудования. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ». 2003. - 188 с.) путем получения вида функции распределения удельных потерь массы по поверхности металла. Полагается, что достаточно поместить образец металла в коррозионную среду и после соответствующей экспозиции измерить скорости коррозии на каждом участке его. Далее построить гистограмму «скорость коррозии - относительная частота появления скорости коррозии». Для контроля коррозии ТССН предлагается использовать гравиметрические датчики в виде кассеты из 10-ти цилиндрических образцов-свидетелей коррозии из углеродистой стали. Между образцами в кассете имеется надежный электрический контакт, а кассету соприкасают с нижней образующей трубопровода. Когда в трубопроводе происходит отделение воды в отдельную фазу, а кассета полностью находится в водном подслое, тогда все образцы в кассете имеют один и тот же стационарный электродный потенциал. Следовательно, с определенными допущениями такую кассету в сборе с электрохимической точки зрения можно считать одним «куском» металла. Приняв, что кассета в сборе моделирует «кусок» металла, и, зная скорость коррозии для каждого образца, можно построить гистограмму распределения скоростей коррозии.A known method for assessing the tendency of a metal to local corrosion (Markin A.N., Nizamov R.E. CO2-corrosion of oilfield equipment. M .: OAO VNIIOENG. 2003. - 188 p.) by obtaining the form of the distribution function of specific mass loss over metal surface. It is believed that it is sufficient to place a metal sample in a corrosive environment and, after an appropriate exposure, measure the corrosion rates in each section of it. Next, build a histogram "corrosion rate - relative frequency of occurrence of corrosion rate". To control TSSN corrosion, it is proposed to use gravimetric sensors in the form of a cassette of 10 cylindrical carbon steel corrosion witness samples. There is a reliable electrical contact between the samples in the cassette, and the cassette is in contact with the lower generatrix of the pipeline. When water is separated into a separate phase in the pipeline, and the cassette is completely in the water sublayer, then all samples in the cassette have the same stationary electrode potential. Therefore, with certain assumptions, such a cassette assembly from an electrochemical point of view can be considered one "piece" of metal. Assuming that the cassette assembly models a "piece" of metal, and knowing the corrosion rate for each sample, it is possible to construct a histogram of the distribution of corrosion rates.

Однако статистика по одной кассете из 10 образцов не будет представительной. Для получения статистики на большом массиве данных необходимо либо одновременно установить несколько кассет на небольшом участке трубопровода, где условия коррозии близки, либо несколько раз экспонировать кассеты в одной и той же точке трубопровода.However, the statistics for one cassette of 10 samples will not be representative. To obtain statistics on a large data array, it is necessary either to install several cassettes simultaneously in a small section of the pipeline, where corrosion conditions are close, or to expose the cassettes several times at the same point in the pipeline.

Недостатки способа: большая инерционность и трудоемкость получения результатов оценки.Disadvantages of the method: a large inertia and the complexity of obtaining evaluation results.

Из известных, наиболее близким по технической сущности, т.е. прототипом, является способ индикации уровня локальной коррозии в трубопроводах системы сбора нефти (Маркин А.Н., Маркин И.А. Расчет максимальной скорости локальной коррозии трубопроводов систем сбора нефти по данным весовых измерений, получаемых с помощью образцов контроля коррозии. // Нефтепромысловое дело. 2020. №12. С. 70-73.), включающий размещение многоканальных датчиков коррозии (МДК - под которыми можно понимать кассету образцов-свидетелей коррозии) с сенсорной частью, допускающей профилографирование, на трубопроводах системы, которые обеспечивают съем информации коррозионной активности транспортируемой среды во всем ее диапазоне, реализацию требуемой экспозиции для каждого МДК, профилографирование сенсорной части измерительных каналов каждого МДК после экспозиции, обработку данных профилографирования, содержащую оценку максимальной глубины локальных коррозионных повреждений и, на ее базе, максимальной скорости локальной коррозии, обработку данных результатов измерений каждым МДК с оценкой среднего квадратического отклонения по всем каналам, формирование массива данных из полученных оценок и результатов профилографирования для вычисления коэффициентов регрессионной прямой по методу наименьших квадратов, последующую оценку, посредством МДК, уровня локальной коррозии с учетом вычисленных коэффициентов.Of the known, the closest in technical essence, i.e. the prototype is a method for indicating the level of local corrosion in pipelines of an oil gathering system (Markin A.N., Markin I.A. Calculation of the maximum rate of local corrosion of pipelines of oil gathering systems according to weight measurements obtained using corrosion control samples. // Oilfield business 2020. No. 12. S. 70-73.), including the placement of multi-channel corrosion sensors (MDK - which can be understood as a cassette of corrosion witness samples) with a sensor part that allows profiling, on the pipelines of the system, which provide information on the corrosion activity of the transported environment in its entire range, the implementation of the required exposure for each MDS, profiling the sensor part of the measuring channels of each MDS after exposure, processing profiling data containing an estimate of the maximum depth of local corrosion damage and, on its basis, the maximum local corrosion rate, processing the data of the measurement results of each M DC with an estimate of the standard deviation for all channels, the formation of an array of data from the obtained estimates and the results of profiling to calculate the coefficients of the regression line using the least squares method, the subsequent assessment, by means of the MDC, of the level of local corrosion, taking into account the calculated coefficients.

Недостатком способа-прототипа является инерционность в получении результата оценки.The disadvantage of the prototype method is the inertia in obtaining the evaluation result.

Из патентной литературы известно устройство для контроля неравномерной коррозии внутренней поверхности трубопроводов (патент РФ №2715474, МПК G01N 17/02, G01N 27/20, опубл. 28.02.2020, Бюл. №7). Устройство содержит первичный измерительный преобразователь, источник опорного тока, блок переключателей, аналого-цифровой преобразователь и процессор, причем источник опорного тока, блок переключателей, аналого-цифровой преобразователь и процессор образуют электронный блок устройства. Первичный измерительный преобразователь представляет собой металлическую ленту, выполненную из того же материала что и трубопровод, расположенную по внутренней образующей трубопровода, и имеющую равномерно размещенные по поверхности отводы, находящиеся в электрическом контакте с лентой, но изолированные от коррозионной среды, при этом, по крайней мере, один из участков ленты - опорный участок, расположенный между соседними отводами, защищен от воздействия коррозионной среды антикоррозионным покрытием, но имеет с ней температурный контакт, первичный измерительный преобразователь электрически изолирован от трубопровода, при этом крайние из отводов его подключены к источнику опорного тока, выходы блока переключателей через аналого-цифровой преобразователь подключены к входу процессора, выполненному с возможностью передачи данных в компьютерную сеть, выход процессора соединен с управляющим входом блока переключателей.A device for controlling uneven corrosion of the inner surface of pipelines is known from the patent literature (RF patent No. 2715474, IPC G01N 17/02, G01N 27/20, publ. 28.02.2020, Bull. No. 7). The device contains a primary measuring transducer, a reference current source, a switch block, an analog-to-digital converter and a processor, wherein the reference current source, the switch block, an analog-to-digital converter and the processor form an electronic unit of the device. The primary measuring transducer is a metal tape made of the same material as the pipeline, located along the inner generatrix of the pipeline, and having taps evenly spaced over the surface, which are in electrical contact with the tape, but isolated from the corrosive environment, while at least , one of the sections of the tape - a reference section located between adjacent taps, is protected from the effects of a corrosive environment by an anti-corrosion coating, but has temperature contact with it, the primary measuring transducer is electrically isolated from the pipeline, while its outermost taps are connected to a reference current source, outputs the switch block is connected through an analog-to-digital converter to the processor input, which is configured to transfer data to a computer network, the processor output is connected to the control input of the switch block.

Недостатком устройства является высокая трудоемкость при реализации профилографирования первичного измерительного преобразователя в трубопроводах большого диаметра.The disadvantage of the device is the high complexity in the implementation of profiling of the primary transducer in pipelines of large diameter.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому устройству, т.е. прототипом, является многоканальный датчик коррозии и эрозии, реализующий метод электрического сопротивления (патент РФ №2744351 МПК G01N 17/02, G01N 27/20, опубл. 05.03.2021, Бюл. №7), включающий в себя источник опорного тока, дифференциальные усилители, процессор, выполненный с возможностью передачи данных в компьютерную сеть, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, фильтры нижних частот, блоки переключателей, источник напряжения смещения, причем выход источника опорного тока и выход источника напряжения смещения соединены с входами первого блока переключателей, выходы которого соединены с входами измерительного зонда, причем выходы каждой секции чувствительной части измерительного зонда подключены к индивидуальному измерительному каналу, образованному последовательно подключенными блоку переключателей, фильтру нижних частот и дифференциальному усилителю, при этом выходы каждого измерительного канала соединены с аналоговыми входами многоканального аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого подключен к процессору, а управляющие выходы процессора подключены к цепям управления блоков переключателей, измерительный зонд, содержащий защищенную от воздействия контролируемой среды опорную часть, и многосекционную чувствительную часть, выполненные из того же материала, что и внутритрубное технологическое оборудование, причем опорная часть измерительного зонда либо подключена к свободным входам блока переключателей каждого измерительного канала, либо выполнена распределенной так, что каждая доля опорной части расположена на соответствующей ей части поверхности измерительного зонда, и подключена к свободным входам блока переключателей соответствующего измерительного канала.The closest in terms of features to the claimed device, i.e. The prototype is a multichannel corrosion and erosion sensor that implements the electrical resistance method (RF patent No. 2744351 IPC G01N 17/02, G01N 27/20, publ. 03/05/2021, Bull. No. 7), including a reference current source, differential amplifiers , a processor capable of transmitting data to a computer network, a multichannel analog-to-digital converter, low-pass filters, switch blocks, a bias voltage source, wherein the output of the reference current source and the output of the bias voltage source are connected to the inputs of the first switch block, the outputs of which are connected to measuring probe inputs, and the outputs of each section of the sensitive part of the measuring probe are connected to an individual measuring channel formed by a series-connected switch block, a low-pass filter and a differential amplifier, while the outputs of each measuring channel are connected to the analog inputs of a multichannel analog-to-digital converter a measuring probe, the digital output of which is connected to the processor, and the control outputs of the processor are connected to the control circuits of the switch blocks, the measuring probe containing the reference part protected from the influence of the controlled environment, and the multi-section sensitive part, made of the same material as the in-line process equipment, moreover the reference part of the measuring probe is either connected to the free inputs of the switch block of each measuring channel, or is distributed so that each share of the reference part is located on the corresponding part of the measuring probe surface, and is connected to the free inputs of the switch block of the corresponding measuring channel.

Недостатком устройства-прототипа является пропуск информации о скорости коррозии, что обусловлено конструкцией измерительного зонда, а именно разным наклоном его сенсорных участков относительно контролируемого потока придонной минерализованной воды, а также неполной погруженностью измерительного зонда в придонный слой среды.The disadvantage of the prototype device is the omission of information about the corrosion rate, which is due to the design of the measuring probe, namely, the different inclination of its sensor areas relative to the controlled flow of bottom mineralized water, as well as the incomplete immersion of the measuring probe in the bottom layer of the environment.

Целью предлагаемого изобретения-способа является оперативный мониторинг уровня локальной коррозии в трубопроводах систем сбора нефти.The purpose of the proposed invention-method is the operational monitoring of the level of local corrosion in pipelines of oil gathering systems.

Поставленная цель достигается тем, что в способе индикации уровня локальной коррозии в ТССН, включающему размещение МДК с сенсорной частью, допускающей профилографирование, на трубопроводах системы, которые обеспечивают съем информации о коррозионной активности транспортируемой среды во всем ее диапазоне, реализацию требуемой экспозиции для каждого МДК, профилографирование сенсорной части измерительных каналов каждого МДК после экспозиции, обработку данных профилографирования, содержащую оценку максимальной глубины локальных коррозионных повреждений и, на ее базе, максимальной скорости локальной коррозии, обработку данных результатов измерений каждым МДК с оценкой среднего квадратического отклонения скорости коррозии по всем каналам, формирование массива данных из полученных оценок и результатов профилографирования для вычисления коэффициентов регрессионной прямой по методу наименьших квадратов, последующую оценку, посредством МДК, уровня локальной коррозии с учетом вычисленных коэффициентов, согласно предлагаемому изобретению в качестве МДК применяют МДК, реализующий метод электрического сопротивления, при этом обработку и оценку результатов измерений, а также вычисление коэффициентов регрессионной прямой осуществляют в автоматизированном режиме посредством компьютера.This goal is achieved by the fact that in the method of indicating the level of local corrosion in the TSSN, including the placement of the MDK with a sensor part that allows profiling, on the pipelines of the system, which provide information on the corrosive activity of the transported medium in its entire range, the implementation of the required exposure for each MDK, profilography of the sensor part of the measuring channels of each MDS after exposure, processing of profiling data containing an estimate of the maximum depth of local corrosion damage and, on its basis, the maximum local corrosion rate, processing of measurement data by each MDS with an estimate of the root mean square deviation of the corrosion rate for all channels, formation array of data from the estimates obtained and the results of profiling to calculate the coefficients of the regression line using the least squares method, the subsequent assessment, by means of MDC, of the level of local corrosion, taking into account the calculated coefficients According to the invention, as the MDC, the MDC is used, which implements the method of electrical resistance, while the processing and evaluation of the measurement results, as well as the calculation of the coefficients of the regression line, is carried out in an automated mode by means of a computer.

В целях профилографирования МДК может быть совмещен с дефектоскопами: ультразвуковым дефектоскопом или дефектоскопом, реализующим метод сигнатуры поля (Field Signature Method, FSM™).For the purpose of profiling, the MDM can be combined with flaw detectors: an ultrasonic flaw detector or a flaw detector that implements the Field Signature Method (FSM™).

Заявляемый способ базируется на предлагаемом устройстве, сущность которого раскрыта ниже.The claimed method is based on the proposed device, the essence of which is disclosed below.

Целью предлагаемого изобретения-устройства является оперативный многоканальный мониторинг скорости коррозии в придонной минерализованной воде трубопроводов систем сбора нефти.The purpose of the proposed invention-device is operational multi-channel monitoring of the corrosion rate in the bottom mineralized water of pipelines of oil gathering systems.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном датчике коррозии, реализующем метод электрического сопротивления, включающем в себя источник опорного тока, дифференциальные усилители, процессор, выполненный с возможностью передачи данных в компьютерную сеть, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, фильтры нижних частот, блоки переключателей, источник напряжения смещения, причем выход источника опорного тока и выход источника напряжения смещения соединены с входами первого блока переключателей, выходы которого соединены с входами измерительного зонда, причем выходы каждой секции чувствительной части измерительного зонда подключены к индивидуальному измерительному каналу, образованному последовательно подключенными блоку переключателей, фильтру нижних частот и дифференциальному усилителю, при этом выходы каждого измерительного канала соединены с аналоговыми входами многоканального аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого подключен к процессору, а управляющие выходы процессора подключены к цепям управления блоков переключателей, измерительный зонд, содержащий защищенную от воздействия контролируемой среды опорную часть, и многосекционную чувствительную часть, выполненные из того же материала, что и внутритрубное технологическое оборудование, причем опорная часть измерительного зонда либо подключена к свободным входам блока переключателей каждого измерительного канала, либо выполнена распределенной так, что каждая доля опорной части расположена на соответствующей ей части поверхности измерительного зонда, и подключена к свободным входам блока переключателей соответствующего измерительного канала, согласно изобретению чувствительная часть измерительного зонда погружена в слой придонной минерализованной воды.This goal is achieved by the fact that in a multichannel corrosion sensor that implements the electrical resistance method, including a reference current source, differential amplifiers, a processor capable of transmitting data to a computer network, a multichannel analog-to-digital converter, low-pass filters, switch blocks, bias voltage source, moreover, the output of the reference current source and the output of the bias voltage source are connected to the inputs of the first switch block, the outputs of which are connected to the inputs of the measuring probe, and the outputs of each section of the sensitive part of the measuring probe are connected to an individual measuring channel formed by the series-connected switch block, filter low frequencies and a differential amplifier, while the outputs of each measuring channel are connected to the analog inputs of a multichannel analog-to-digital converter, the digital output of which is connected to the processor, and the control the outputs of the processor are connected to the control circuits of the switch blocks, the measuring probe containing the reference part protected from the influence of the controlled environment, and the multi-section sensitive part, made of the same material as the inline process equipment, and the reference part of the measuring probe is either connected to the free inputs of the unit switches of each measuring channel, or is made distributed so that each share of the reference part is located on the corresponding part of the surface of the measuring probe, and is connected to the free inputs of the switch block of the corresponding measuring channel, according to the invention, the sensitive part of the measuring probe is immersed in a layer of bottom mineralized water.

При этом все чувствительные секции измерительного зонда расположены в одной плоскости и ориентированы параллельно потоку контролируемой среды.In this case, all sensitive sections of the measuring probe are located in the same plane and are oriented parallel to the flow of the controlled medium.

Измерительный зонд может быть выполнен в виде металлической ленты, расположенной по внутренней образующей трубопровода.The measuring probe can be made in the form of a metal tape located along the inner generatrix of the pipeline.

Заявляемое изобретение-устройство поясняется чертежами.The claimed invention-device is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена структурная схема многоканального датчика коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, с зондом, содержащим многосекционную чувствительную часть и общую опорную часть.In FIG. Figure 1 shows a block diagram of a multi-channel corrosion sensor that implements the electrical resistance method with a probe containing a multi-section sensitive part and a common reference part.

На фиг. 2а представлен пример конструктивного исполнения измерительного зонда с общей опорной частью.In FIG. 2a shows an example of the design of a measuring probe with a common support part.

На фиг. 2б показано положение зонда при мониторинге транспортируемой среды.In FIG. 2b shows the position of the probe when monitoring the transported medium.

На фиг. 3 представлен пример конструктивного исполнения измерительного зонда с общей опорной частью, выполненного в виде металлической ленты, расположенной по внутренней образующей трубопровода.In FIG. 3 shows an example of the design of a measuring probe with a common support part, made in the form of a metal tape located along the inner generatrix of the pipeline.

На фиг. 4 представлена структурная схема многоканального датчика коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, с зондом, содержащим многосекционную чувствительную часть с распределенной опорной частью.In FIG. Figure 4 shows a block diagram of a multi-channel corrosion sensor that implements the electrical resistance method with a probe containing a multi-section sensitive part with a distributed reference part.

На фиг. 5 представлен пример конструктивного исполнения измерительного зонда с распределенной опорной частью.In FIG. 5 shows an example of the design of a measuring probe with a distributed support part.

На фиг. 6 представлен пример конструктивного исполнения измерительного зонда с распределенной опорной частью, выполненного в виде металлической ленты, расположенной по внутренней образующей трубопровода.In FIG. 6 shows an example of the design of a measuring probe with a distributed support part, made in the form of a metal tape, located along the inner generatrix of the pipeline.

На фиг. 7 и фиг. 8 представлены варианты многоканального датчика коррозии, конструктивно совмещенные с дефектоскопами.In FIG. 7 and FIG. Figure 8 shows variants of a multichannel corrosion sensor structurally combined with flaw detectors.

Устройство содержит (фиг. 1) источник опорного тока (ИОТ) 1, источник напряжения смещения (ИНС) 2, блок переключателей (БП1) 3, измерительный зонд 4, включающий защищенную от воздействия контролируемой среды опорную часть (с электрическим сопротивлением Ro) и многосекционную чувствительную часть (с электрическими сопротивлениями секций - R1, R2, … RN), измерительные каналы 61, 62, …, 6n, каждый из которых образован последовательно соединенными блоками переключателей (БП2) 5, фильтрами нижних частот (ФНЧ) 7 и дифференциальными усилителями (ДУ) 8, многоканальный аналого-цифровой преобразователь (МАЦП) 9 и процессор 10, выполненный с возможностью передачи данных в компьютерную сеть. Выходы ИОТ 1 и ИНС 2 соединены с входами БП1 3, который в свою очередь соединен с измерительным зондом 4. Выходы опорной части Ro и многосекционной чувствительной части R1, R2, …, RN измерительного зонда 4 подключены к входам БП2 5 каждого измерительного канала 61, 62, …, 6n. Соответствующие входы МАЦП 9 подключены к выходам соответствующих измерительных каналов 61, 62, …, 6n, а цифровой выход МАЦП 9 подключен к входу процессора 10, с управляющих выходов которого, сигналы управления подаются на блоки переключателей БП1 3 и БП2 5.The device contains (Fig. 1) a reference current source (IOT) 1, a bias voltage source (INS) 2, a switch block (BP1) 3, a measuring probe 4, including a reference part protected from the influence of a controlled environment (with electrical resistance Ro) and a multisection sensitive part (with electrical resistances of sections - R1, R2, ... RN), measuring channels 6 1 , 6 2 , ..., 6 n , each of which is formed by series-connected switch blocks (BP2) 5, low-pass filters (LPF) 7 and differential amplifiers (DU) 8, a multichannel analog-to-digital converter (MADC) 9 and a processor 10 configured to transmit data to a computer network. The outputs of IOT 1 and ANN 2 are connected to the inputs of BP1 3, which in turn is connected to the measuring probe 4. The outputs of the reference part Ro and the multi-section sensitive part R1, R2, ..., RN of the measuring probe 4 are connected to the inputs of BP2 5 of each measuring channel 6 1 , 6 2 , …, 6 n . The corresponding inputs of the MATsP 9 are connected to the outputs of the corresponding measuring channels 6 1 , 6 2 , ..., 6 n , and the digital output of the MATsP 9 is connected to the input of the processor 10, from the control outputs of which the control signals are fed to the switch blocks BP1 3 and BP2 5.

Многосекционная чувствительная часть зонда (фиг. 2а), включающая собственно чувствительные секции 11 и опорную секцию 12, выполнена в виде ленты, одна сторона которой обращена в сторону контролируемой среды, другие утоплены в электроизоляционном держателе 13. Опорная секция 12 имеет покрытие, защищающее ее от агрессивного воздействия контролируемой среды, но сохраняющее тепловой контакт с ней. Поскольку опорная секция 12 и чувствительные секции 11 выполнены из одного и того же материала, между ними обеспечивается хорошая тепловая связь, которая усиливается и контактом через контролируемую среду.The multi-section sensitive part of the probe (Fig. 2a), including the actual sensitive sections 11 and the support section 12, is made in the form of a tape, one side of which faces the controlled environment, the others are recessed in the electrically insulating holder 13. The support section 12 has a coating that protects it from aggressive impact of a controlled environment, but maintaining thermal contact with it. Since the support section 12 and the sensing sections 11 are made of the same material, a good thermal connection is provided between them, which is also enhanced by contact through a controlled environment.

Ввод зонда в трубопровод 14 осуществляется через стандартный узел ввода-вывода 15. Для корректного контроля среды сенсорная часть зонда должна быть всегда погружена в слой придонной минерализованной воды 16 (фиг. 2б).The input of the probe into the pipeline 14 is carried out through a standard input-output unit 15. For correct control of the environment, the sensor part of the probe must always be immersed in a layer of bottom mineralized water 16 (Fig. 2b).

В трубопроводах малого диаметра, когда минерализованная вода не будет полностью покрывать сенсорную часть зонда, предпочтительным решением будет зонд, представленный на фиг. 3. Чувствительные секции 11 и опорная секция 12 его встроены в нижнюю образующую трубопровода 14, точнее, отрезка трубопровода, обрамленного фланцами 18. На верхней поверхности трубопровода расположен электронный блок 17, включающий в себя ИОТ 1, ИНС 2, БП1 3, измерительные каналы 61, 62, …, 6n, МАЦП 9 и процессор 10 (фиг. 1, фиг. 4) и представляющий собой измерительный преобразователь многоканального датчика коррозии, реализующего метод электрического сопротивления, который обслуживает данный зонд.In small diameter pipelines, where the mineralized water will not completely cover the sensing part of the probe, the probe shown in FIG. 3. Sensing sections 11 and its supporting section 12 are built into the lower generatrix of the pipeline 14, more precisely, a segment of the pipeline framed by flanges 18. An electronic unit 17 is located on the upper surface of the pipeline, including IOT 1, INS 2, BP1 3, measuring channels 6 1 , 6 2 , ..., 6 n , MATsP 9 and processor 10 (Fig. 1, Fig. 4) and representing a measuring transducer of a multichannel corrosion sensor that implements the electrical resistance method, which serves this probe.

Для целей использования МДК в трубопроводах большого сечения, когда существенной становится температурная неравномерность контролируемой среды, лучшим исполнением зонда будет измерительный зонд (фиг. 4), выполненный с распределенной опорной частью, при этом за каждым измерительным каналом 61, 62, …, 6n закрепляется своя доля опорной части (с электрическими сопротивлениями Ro1, Ro2, …, RoN), к которой подключаются входы блоков переключателей БП2 5, свободные от соответствующих чувствительных секций зонда 4, Конструктивное исполнение измерительного зонда с распределенной опорной частью 12 (аналогично зонду на фиг. 2а) приведено на фиг. 5.For the purposes of using MDC in pipelines of large cross section, when the temperature non-uniformity of the controlled medium becomes significant, the best probe design will be a measuring probe (Fig. 4), made with a distributed support part, while behind each measuring channel 6 1 , 6 2 , ..., 6 n, its share of the reference part is fixed (with electrical resistances Ro1, Ro2, ..., RoN), to which the inputs of the switch blocks BP2 5 are connected, free from the corresponding sensitive sections of the probe 4, The design of the measuring probe with a distributed reference part 12 (similar to the probe in Fig. .2a) is shown in Fig. 5.

Вариант зонда с распределенной опорной частью 12, который встроен в нижнюю образующую трубопровода (аналогично зонду на фиг. 3) приведен на фиг. 6.A version of the probe with a distributed support part 12, which is built into the lower generatrix of the pipeline (similar to the probe in Fig. 3), is shown in Fig. 6.

Для целей профилографирования МДК может быть совмещен с дефектоскопами (фиг. 7 и фиг. 8). При использовании ультразвукового дефектоскопа (фиг. 7) на внешней поверхности трубопровода с одной стороны размещают первичные датчики 19 ультразвукового дефектоскопа, а с другой стороны электронный блок 20 ультразвукового дефектоскопа. При использовании дефектоскопа, реализующего метод сигнатуры поля (Field Signature Method, FSM™) на внешней стороне трубопровода с одной стороны размещают электроды первичных датчиков 21 дефектоскопа FSM, а с другой стороны - электронный блок 22 дефектоскопа FSM.For the purposes of profiling, the MDK can be combined with flaw detectors (Fig. 7 and Fig. 8). When using an ultrasonic flaw detector (Fig. 7) on the outer surface of the pipeline, on the one hand, the primary sensors 19 of the ultrasonic flaw detector are placed, and on the other side, the electronic unit 20 of the ultrasonic flaw detector. When using a flaw detector that implements the field signature method (Field Signature Method, FSM™), on the outer side of the pipeline, on the one hand, the electrodes of the primary sensors 21 of the FSM flaw detector are placed, and on the other hand, the electronic unit 22 of the FSM flaw detector.

Работа устройства.Device operation.

В процессе измерений оценка скорости коррозии формируется на основе данных, снимаемых с чувствительных секций 11 зонда, которые ориентированы параллельно контролируемому потоку придонной минерализованной воды 16, тем самым воспроизводится его коррозионное воздействие на внутреннюю поверхность трубопровода 14.During the measurement process, the corrosion rate estimate is formed on the basis of data taken from the sensitive sections 11 of the probe, which are oriented parallel to the controlled flow of bottom mineralized water 16, thereby reproducing its corrosive effect on the inner surface of the pipeline 14.

Все измерения в устройстве производятся исключительно на постоянном токе, что позволяет исключить влияние ферромагнитных свойств сенсорного узла зонда на точность измерения.All measurements in the device are carried out exclusively on direct current, which makes it possible to exclude the influence of the ferromagnetic properties of the sensor assembly of the probe on the measurement accuracy.

Каждый измерительный канал 61, 62, …, 6n периодически производит измерение двух напряжений - напряжения Ui на чувствительной секции 11 и ему соответствующего напряжения Uoi на опорной секции 12 (для варианта устройства, представленного на фиг. 1, вместо Uoi измеряется Uo на общей опорной части). Чтобы избавиться от аддитивных погрешностей, обусловленных напряжениями смещения (контактная разность потенциалов, смещение в дифференциальных усилителях и т.д.) в элементах измерительного канала, измерение упомянутых напряжений производят дважды: при прямом направлении опорного тока и обратном (благодаря работе БП1 3). Постоянное присутствие измеряемых напряжений в диапазоне работы измерительных каналов 61, 62, …, 6n обеспечивается ИНС 2. На ДУ 8 подается измеренное напряжение, свободное от высокочастотных помех благодаря ФНЧ 7. Предполагается, что такие измерения осуществляются за пренебрежимо малые интервалы времени.Each measuring channel 6 1 , 6 2 , ..., 6 n periodically measures two voltages - the voltage U i on the sensitive section 11 and the corresponding voltage U oi on the reference section 12 (for the version of the device shown in Fig. 1, instead of U oi U o is measured on a common bearing part). To get rid of additive errors due to bias voltages (contact potential difference, bias in differential amplifiers, etc.) in the elements of the measuring channel, the measurement of the mentioned voltages is carried out twice: with the forward direction of the reference current and the reverse one (due to the operation of BP1 3). The constant presence of the measured voltages in the range of operation of the measuring channels 6 1 , 6 2 , …, 6 n is provided by ANN 2. The measured voltage is supplied to the DU 8, free from high-frequency interference due to the LPF 7. It is assumed that such measurements are carried out for negligible time intervals.

Далее, за результат измерения принимаются величины:Further, the following values are taken as the measurement result:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- напряжение, измеренное на i-ой чувствительной секции при прямом направлении опорного тока;Where
Figure 00000003
- voltage measured on the i-th sensitive section with the forward direction of the reference current;

Figure 00000004
- напряжение, измеренное на i-ой чувствительной секции при обратном направлении опорного тока;
Figure 00000004
- voltage measured on the i-th sensitive section with the reverse direction of the reference current;

Uad - суммарное значение всех составляющих аддитивной погрешности измерительного канала;U ad - the total value of all components of the additive error of the measuring channel;

Figure 00000005
- напряжение, измеренное на i-ой опорной секции при прямом направлении опорного тока;
Figure 00000005
- voltage measured on the i-th reference section with the forward direction of the reference current;

Figure 00000006
- напряжение, измеренное на i-ой опорной секции при обратном направлении опорного тока.
Figure 00000006
- voltage measured on the i-th reference section with the reverse direction of the reference current.

Рассмотренные вычислительные процедуры выполняются в процессоре 10.The considered computational procedures are performed in the processor 10.

Каждый измерительный канал 61, 62, …, 6n совместно с процессором 10 реализует следующую функцию преобразования (ФП):Each measuring channel 6 1 , 6 2 , …, 6 n together with the processor 10 implements the following transformation function (FC):

Figure 00000007
Figure 00000007

где h - глубина проникновения коррозии в момент измерения;where h is the depth of penetration of corrosion at the time of measurement;

k - уставочный параметр, программируемый в процессоре 10;k - setting parameter programmed in the processor 10;

Ui - напряжение на i-ой чувствительной секции 11 в момент измерения;U i - voltage on the i-th sensitive section 11 at the time of measurement;

Uoi - напряжение на опорной секции 12 зонда, соответствующей

Figure 00000008
ому каналу измерения (в тот же момент времени).U oi - voltage on the support section 12 of the probe, corresponding
Figure 00000008
th measurement channel (at the same time).

Учитывая, что по чувствительным 11 и опорным 12 секциям течет один и тот же опорный ток, соотношение (1) может быть приведено к виду:Given that the same reference current flows through sensitive 11 and reference 12 sections, relation (1) can be reduced to the form:

Figure 00000009
Figure 00000009

где Io - ток ИОТ 1.where I o - current IOT 1.

Заметим, что для варианта устройства, приведенного на фиг, 1, верно:Note that for the variant of the device shown in Fig. 1, it is true:

Uoi=Uo и Roi=Ro.U oi =U o and R oi =R o .

Для ленточной геометрии измерительного зонда справедливо:For the tape geometry of the measuring probe, the following applies:

Roi=pl/So и Ri=pl/Si,R oi =pl/S o and R i =pl/S i ,

где p - удельное сопротивление материала ленты;where p is the resistivity of the tape material;

l - длина чувствительной 11, или опорной 12 секции (предполагаются равными);l is the length of the sensitive 11 or reference 12 sections (assumed to be equal);

So - сечение опорной секции 12 ленты;S o - section of the support section 12 of the tape;

Si - сечение чувствительной секции 11 ленты.S i - section of the sensitive section 11 of the tape.

Пусть эквивалентная лента измерительного зонда имеет сечение с параметрами:Let the equivalent tape of the measuring probe have a cross section with parameters:

So=a⋅b и Si=a⋅bi,S o =a⋅b and S i =a⋅b i ,

где а - ширина ленты;where a is the width of the tape;

b - толщина опорной секции 12 ленты;b is the thickness of the support section 12 of the tape;

bi - толщина чувствительной секции 11 ленты.b i - thickness of the sensitive section 11 of the tape.

Учитывая, что только одна сторона ленты сделана доступной для воздействия контролируемой среды, можно записать:Considering that only one side of the tape is made accessible to the controlled environment, we can write:

Figure 00000010
Figure 00000010

Как видим, если запрограммировать k=b, то результатом вычисления по формуле (3) будет непосредственно глубина проникновения h коррозии, выраженная в единицах измерения величины b.As you can see, if you program k=b, then the result of the calculation by formula (3) will be directly the penetration depth h of corrosion, expressed in units of b.

Имея значения величины h с привязкой к соответствующим моментам измерений, легко получить (посредством процессора 10) оценку скорости коррозии в местах расположения чувствительных секций 11. Если температурные флуктуации контролируемой среды незначительны, то вычисление скорости коррозии Vcor можно производить по формуле:Having the values of the value of h with reference to the corresponding moments of measurements, it is easy to obtain (using the processor 10) an estimate of the corrosion rate at the locations of the sensitive sections 11. If the temperature fluctuations of the controlled environment are insignificant, then the calculation of the corrosion rate Vcor can be performed using the formula:

Figure 00000011
Figure 00000011

где texp - длительность экспозиции зонда в контролируемой среде;where t exp - duration of exposure of the probe in a controlled environment;

h1 - глубина проникновения коррозии в начале интервала экспозиции;h 1 - depth of penetration of corrosion at the beginning of the exposure interval;

h2 - глубина проникновения коррозии в конце интервала экспозиции.h 2 - depth of penetration of corrosion at the end of the exposure interval.

При значительных температурных флуктуациях контролируемой среды, целесообразно воспользоваться методом наименьших квадратов (или по-другому: линейной регрессии) для получения Vcor по ряду измеренных величин: h1, h2, …, hn. Формула для вычислений следующая:With significant temperature fluctuations of the controlled environment, it is advisable to use the least squares method (or in other words: linear regression) to obtain V cor for a number of measured values: h 1 , h 2 , …, h n . The formula for calculations is as follows:

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
Where
Figure 00000013

m - количество измерений величин hj на интервале экспозиции зонда.m is the number of measurements of h j values in the probe exposure interval.

Таким образом, в предложенном устройстве реализована «привязка» результата измерения в канале измерения к весьма небольшому по площади фрагменту (секции) измерительного зонда. Его минимальный размер определяется количеством каналов: чем больше каналов, тем меньше может быть размер. Благодаря данным обстоятельствам, обеспечивается возможность многоканального мониторинга скорости коррозии в придонной минерализованной воде трубопроводов системы сбора нефти. Динамические возможности, обусловленные использованием современной элементной базы (при реализации), - на несколько десятичных порядков выше, чем МДК на базе гравиметрии.Thus, in the proposed device, the "binding" of the measurement result in the measurement channel to a very small fragment (section) of the measuring probe is implemented. Its minimum size is determined by the number of channels: the more channels, the smaller the size can be. Due to these circumstances, the possibility of multichannel monitoring of the corrosion rate in the bottom mineralized water of the pipelines of the oil gathering system is provided. The dynamic capabilities due to the use of a modern element base (when implemented) are several decimal orders higher than the MDC based on gravimetry.

Из вышеизложенного следует, что цель предлагаемого изобретения-устройства - оперативный многоканальный мониторинг скорости коррозии в потоке придонной минерализованной воды трубопроводов системы сбора нефти - достигается.From the foregoing, it follows that the purpose of the proposed invention-device - operational multi-channel monitoring of the corrosion rate in the flow of bottom mineralized water of the pipelines of the oil collection system - is achieved.

Пример реализации предложенного способаAn example of the implementation of the proposed method

Вначале заметим, что способ, принятый за прототип (описан в работе Маркин А.Н., Маркин И.А. Расчет максимальной скорости локальной коррозии трубопроводов систем сбора нефти по данным весовых измерений, получаемых с помощью образцов контроля коррозии. // Нефтепромысловое дело. 2020. №12. С. 70-73.), экспериментально подтвержден только для гравиметрических датчиков.First, we note that the method adopted as a prototype (described in the work of Markin A.N., Markin I.A. Calculation of the maximum rate of local corrosion of pipelines of oil gathering systems according to weight measurements obtained using corrosion control samples. // Oilfield business. 2020. No. 12. P. 70-73.), experimentally confirmed only for gravimetric sensors.

Однако, в работе Блохин, В.А. Особенности измерения параметров углекислотной коррозии в газовых средах / В.А. Блохин, А.К. Манжосов, А.Н. Маркин // Коррозия 2018 №1 (39), 54-62 уже проведен анализ сходств и различий в функционировании датчиков, реализующих метод электрического сопротивления, и гравиметрических. Доказано, что измеритель ER подобен гравиметрическому датчику при соблюдении следующих условий:However, in the work of Blokhin, V.A. Features of measuring the parameters of carbon dioxide corrosion in gas environments / V.A. Blokhin, A.K. Manzhosov, A.N. Markin // Corrosion 2018 No. 1 (39), 54-62 an analysis of similarities and differences in the functioning of sensors that implement the electrical resistance method and gravimetric ones has already been carried out. An ER meter has been proven to be similar to a gravimetric sensor when the following conditions are met:

- длительность экспозиции зонда датчика, реализующего метод электрического сопротивления (для снятия единичного измерения), должна быть такой, чтобы глубина проникновения коррозии в его чувствительный элемент не выходила за пределы 0,4%…1.0% от половины толщины чувствительного элемента;- the duration of exposure of the sensor probe that implements the electrical resistance method (for taking a single measurement) should be such that the depth of corrosion penetration into its sensitive element does not go beyond 0.4% ... 1.0% of half the thickness of the sensitive element;

- за время пребывания зонда датчика, реализующего метод электрического сопротивления, в контролируемой среде, измеренный ряд значений скорости коррозии (полученных за корректные, по длительности, интервалы экспозиции) накапливаются, а по окончании его производится вычисление среднего арифметического этих значений, которое принимается за конечную оценку скорости коррозии.- during the stay of the sensor probe, which implements the electrical resistance method, in a controlled environment, the measured series of corrosion rate values (obtained for the correct, in terms of duration, exposure intervals) are accumulated, and at the end of it, the arithmetic mean of these values is calculated, which is taken as the final estimate corrosion rates.

При реализации заявляемого способа на базе МДК, реализующего метод электрического сопротивления, датчики устанавливают в местах контролируемого ТССН, которые дают представление обо всем диапазоне коррозионной активности транспортируемой среды. Все МДК, реализующие метод электрического сопротивления, должны быть объединены в сеть для оперативного представления результатов измерений и последующей обработки их.When implementing the proposed method based on MDK, which implements the method of electrical resistance, the sensors are installed in places controlled by TSSN, which give an idea of the entire range of corrosiveness of the transported medium. All MDCs that implement the electrical resistance method must be networked for prompt presentation of measurement results and their subsequent processing.

Измерительный зонд каждого МДК, реализующего метод электрического сопротивления, на своей точке мониторинга экспонируют в течение времени, достаточного для последующего корректного профилографирования чувствительной части его.The measuring probe of each MDK that implements the electrical resistance method is exposed at its monitoring point for a period of time sufficient for subsequent correct profiling of its sensitive part.

По истечении времени экспозиции проводят профилографирование каждого зонда, обработку данных с обязательной оценкой максимальной глубины коррозионных повреждений, а также съем результатов измерений скорости коррозии по каждому измерительному каналу МДК, реализующего метод электрического сопротивления.After the expiration of the exposure time, each probe is profiled, data is processed with a mandatory assessment of the maximum depth of corrosion damage, and the measurement results of the corrosion rate are read for each measuring channel of the MDK, which implements the electrical resistance method.

После экспозиции измерительный зонд извлекают из трубопровода, очищают от грязи и производят профилографирование посредством запуска программы сканирования щупом профилометра поверхности измерительного зонда. Следует заметить, что в настоящее время прецизионность контактных профилометров пока выше, чем могут обеспечить дефектоскопы, реализующие метод сигнатуры поля (Field Signature Method, FSM™) или ультразвуковые дефектоскопы (хотя их характеристики быстро совершенствуются).After exposure, the measuring probe is removed from the pipeline, cleaned of dirt, and profiling is performed by starting the program for scanning the surface of the measuring probe with the probe of the profilometer. It should be noted that at present, the precision of contact profilometers is still higher than that of flaw detectors implementing the Field Signature Method (FSM™) or ultrasonic flaw detectors (although their characteristics are rapidly improving).

Для реализации способа, из контактных профилометров наиболее подходят стационарные, подобные модели «Протон 130», поскольку их резидентные компьютеры позволяют также, помимо управления приводом, легко интегрироваться в компьютерную сеть и передавать в нее результаты профилографирования.To implement the method, stationary profilometers similar to the Proton 130 model are most suitable for implementing the method, since their resident computers also allow, in addition to controlling the drive, to easily integrate into a computer network and transfer profiling results to it.

Данные, которые снимаются с МДК, реализующего метод электрического сопротивления, и устройств, осуществляющих профилографирование (контактный профилометр, ультразвуковой дефектоскоп, FSM), перед тем как передать их в систему (точнее, компьютер оператора) подвергаются в них первичной фильтрации.The data taken from the MDM, which implements the electrical resistance method, and devices that perform profiling (contact profilometer, ultrasonic flaw detector, FSM), before being transferred to the system (more precisely, the operator's computer), are subjected to primary filtering.

От упомянутых устройств в систему передаются:From the mentioned devices, the following are transmitted to the system:

- данные о максимальной глубине коррозии в каждом измерительном зонде;- data on the maximum depth of corrosion in each measuring probe;

- значения скорости коррозии, полученные в каждом измерительном канале МДК, реализующего метод электрического сопротивления.- values of the corrosion rate obtained in each measuring channel of the MDK, which implements the method of electrical resistance.

В свою очередь, в системе (компьютере оператора) рассчитываются:In turn, the system (operator's computer) calculates:

- максимальная скорость локальной коррозии Vмаксi для каждого зонда;- maximum local corrosion rate V maxi for each probe;

- среднее квадратическое отклонение (СКО), или, по-другому - выборочное стандартное отклонение Vскоi;- standard deviation (RMS), or, in other words - sample standard deviation V skoi ;

- по накопленным данным: Vмакс 1, Vмакс 2, … Vмакс m; Vско 1, Vско 2, … Vско m, производятся вычисления (по методу наименьших квадратов) коэффициентов А, В регрессионной прямой.- according to the accumulated data: V max 1 , V max 2 , … V max m ; V sko 1 , V sko 2 , … V sko m , calculations are made (by the method of least squares) of the coefficients A, B of the regression line.

По завершению данных вычислительных процедур и получении искомых коэффициентов регрессионной прямой, на компьютер оператора поступают только результаты измерений от МДК, реализующего метод электрического сопротивления, для расчета текущей оценки максимальной скорости коррозии Vмакс. Необходимость в последующих вычислениях значений коэффициентов А, В может возникнуть, только когда состав транспортируемой среды существенно меняется.Upon completion of these computational procedures and obtaining the desired coefficients of the regression line, the operator's computer receives only the measurement results from the MDK, which implements the electrical resistance method, to calculate the current estimate of the maximum corrosion rate V max . The need for subsequent calculations of the values of the coefficients A, B may arise only when the composition of the transported medium changes significantly.

На компьютере оператора производится также окончательная обработка результатов и отображение их.The operator's computer also performs the final processing of the results and their display.

Рассмотренная система допускает и другое перераспределение в обработке данных. Так, возможно передавать в систему от МДК, реализующего метод электрического сопротивления, вместо значений скорости коррозии в каждом измерительном канале лишь значения глубины проникновения коррозии, по которым, затем уже в компьютере оператора рассчитываются значения скорости коррозии. Такой подход позволяет, применить значительно более эффективные алгоритмы вычисления скорости коррозии в условиях сильных помех, поскольку вычислительная мощь компьютера оператора несопоставима с возможностями микроконтроллеров в МДК, реализующем метод электрического сопротивления.The considered system allows another redistribution in data processing. Thus, it is possible to transfer to the system from the MDK, which implements the electrical resistance method, instead of the corrosion rate values in each measuring channel, only the corrosion penetration depth values, according to which, then, the corrosion rate values are calculated in the operator’s computer. This approach makes it possible to apply much more efficient algorithms for calculating the corrosion rate under conditions of strong interference, since the computing power of the operator's computer is incomparable with the capabilities of microcontrollers in the MDC that implements the electrical resistance method.

Ниже представлены формулы для рассмотренных вычислительных процедур и порядок их следования.Below are the formulas for the considered computational procedures and the order in which they follow.

По данным о максимальной глубине коррозии в каждом зонде и значениям скорости коррозии, полученным в каждом измерительном канале, рассчитывают следующие величины:From the data on the maximum depth of corrosion in each probe and the values of the corrosion rate obtained in each measuring channel, the following values are calculated:

- максимальную скорость локальной коррозии Vмакс i по формуле:- maximum local corrosion rate V max i according to the formula:

Figure 00000014
Figure 00000014

где Dмакс i - максимальная глубина локальных коррозионных повреждений i-го зонда;where D max i - maximum depth of local corrosion damage of the i-th probe;

Тэi - время экспозиции i-го зонда,Т ei - exposure time of the i-th probe,

а также, среднее квадратическое отклонение (СКО), или, по-другому - выборочное стандартное отклонение VСКО i.and also, the standard deviation (RMS), or, in other words, the sample standard deviation V RMS i .

Figure 00000015
Figure 00000015

где Vki - скорость коррозии, измеренная в k-ом канале измерения i-го МДК, реализующего метод электрического сопротивления;where V ki is the corrosion rate measured in the k-th measurement channel of the i-th MDC, which implements the electrical resistance method;

n - число измерительных каналов МДК, реализующего метод электрического сопротивления;n is the number of measuring channels of the MDK that implements the electrical resistance method;

Figure 00000016
- среднее арифметическое значение скорости коррозии по результатам измерения в n измерительных каналах i-го МДК, реализующего метод электрического сопротивления.
Figure 00000016
- arithmetic mean value of the corrosion rate based on the results of measurements in n measuring channels of the i-th MDC, which implements the electrical resistance method.

На основании полученного массива данных (Vмакс 1, Vмакс 2, … Vмакс m; Vско 1, Vско 2, … Vско m) вычисляют по методу наименьших квадратов коэффициенты регрессионной прямой и, тем самым, получают функциональную зависимость максимальной скорости локальной коррозии Vмакс от результатов измерений МДК, реализующего метод электрического сопротивления, а именно:Based on the received data array (V max 1 , V max 2 , ... V max m ; V sko 1 , V sko 2 , ... V sko m ) calculate the coefficients of the regression line using the least squares method and, thereby, obtain a functional dependence of the maximum speed local corrosion Vmax from the results of measurements of the MPC, which implements the method of electrical resistance, namely:

Figure 00000017
Figure 00000017

где

Figure 00000018
Where
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

где m - количество точек мониторинга.where m is the number of monitoring points.

В дальнейшем полученную зависимость используют для динамичного мониторинга уровня локальной коррозии в контролируемой ТССН.In the future, the obtained dependence is used for dynamic monitoring of the level of local corrosion in a controlled TSSN.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает возможность оперативного мониторинга уровня локальной коррозии в трубопроводах систем сбора нефти за счет:Thus, the proposed method provides the ability to quickly monitor the level of local corrosion in the pipelines of oil gathering systems due to:

- применения быстродействующего (с малым временем отклика) многоканального датчика коррозии, реализующего метод электрического сопротивления;- application of a high-speed (with a short response time) multi-channel corrosion sensor that implements the electrical resistance method;

развитых коммуникационных возможностей современной компьютерной сети, что существенно ускоряет съем измерительной информации с точек коррозионного мониторинга (зондов) трубопроводов системы сбора нефти;developed communication capabilities of a modern computer network, which significantly speeds up the removal of measurement information from corrosion monitoring points (probes) of oil gathering system pipelines;

- большой вычислительной мощности компьютерной сети.- high computing power of a computer network.

Claims (6)

1. Многоканальный датчик коррозии, реализующий метод электрического сопротивления, включающий в себя источник опорного тока, дифференциальные усилители, процессор, выполненный с возможностью передачи данных в компьютерную сеть, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, фильтры нижних частот, блоки переключателей, источник напряжения смещения, причем выход источника опорного тока и выход источника напряжения смещения соединены с входами первого блока переключателей, выходы которого соединены с входами измерительного зонда, причем выходы каждой секции чувствительной части измерительного зонда подключены к индивидуальному измерительному каналу, образованному последовательно подключенными блоку переключателей, фильтру нижних частот и дифференциальному усилителю, при этом выходы каждого измерительного канала соединены с аналоговыми входами многоканального аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого подключен к процессору, а управляющие выходы процессора подключены к цепям управления блоков переключателей, измерительный зонд, содержащий защищенную от воздействия контролируемой среды опорную часть и многосекционную чувствительную часть, выполненные из того же материала, что и внутритрубное технологическое оборудование, причем опорная часть измерительного зонда либо подключена к свободным входам блока переключателей каждого измерительного канала, либо выполнена распределенной так, что каждая доля опорной части расположена на соответствующей ей части поверхности измерительного зонда, и подключена к свободным входам блока переключателей соответствующего измерительного канала, отличающийся тем, что чувствительная часть измерительного зонда погружена в слой придонной минерализованной воды.1. A multichannel corrosion sensor that implements the electrical resistance method, including a reference current source, differential amplifiers, a processor capable of transmitting data to a computer network, a multichannel analog-to-digital converter, low-pass filters, switch blocks, a bias voltage source, and the output of the reference current source and the output of the bias voltage source are connected to the inputs of the first block of switches, the outputs of which are connected to the inputs of the measuring probe, and the outputs of each section of the sensitive part of the measuring probe are connected to an individual measuring channel formed by the series-connected block of switches, a low-pass filter and a differential amplifier , while the outputs of each measuring channel are connected to the analog inputs of a multichannel analog-to-digital converter, the digital output of which is connected to the processor, and the control outputs of the processor are connected to the circuit control lines of the switch blocks, a measuring probe containing a reference part protected from the influence of a controlled environment and a multi-section sensitive part made of the same material as the in-line process equipment, and the reference part of the measuring probe is either connected to the free inputs of the switch block of each measuring channel, or is made distributed so that each share of the reference part is located on the corresponding part of the surface of the measuring probe, and is connected to the free inputs of the switch block of the corresponding measuring channel, characterized in that the sensitive part of the measuring probe is immersed in a layer of bottom mineralized water. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что все чувствительные секции измерительного зонда расположены в одной плоскости и ориентированы параллельно потоку контролируемой среды.2. The device according to p. 1, characterized in that all sensitive sections of the measuring probe are located in the same plane and oriented parallel to the flow of the controlled medium. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительный зонд выполнен в виде металлической ленты, расположенной по внутренней образующей трубопровода.3. The device according to claim 1, characterized in that the measuring probe is made in the form of a metal tape located along the inner generatrix of the pipeline. 4. Способ индикации уровня локальной коррозии в трубопроводах системы сбора нефти, включающий размещение многоканальных датчиков коррозии с сенсорной частью, допускающей профилографирование, на трубопроводах системы, которые обеспечивают съем информации коррозионной активности транспортируемой среды во всем ее диапазоне, реализацию требуемой экспозиции для каждого многоканального датчика коррозии, профилографирование сенсорной части измерительных каналов каждого многоканального датчика коррозии после экспозиции, обработку данных профилографирования, содержащую оценку максимальной глубины локальных коррозионных повреждений и, на ее базе, максимальной скорости локальной коррозии, обработку данных результатов измерений каждым многоканальным датчиком коррозии с оценкой среднего квадратического отклонения скорости коррозии по всем каналам, формирование массива данных из полученных оценок и результатов профилографирования для вычисления коэффициентов регрессионной прямой по методу наименьших квадратов, последующую оценку, посредством многоканальных датчиков коррозии, уровня локальной коррозии с учетом вычисленных коэффициентов, отличающийся тем, что в качестве многоканального датчика коррозии применяется устройство по любому из пп. 1-3, при этом обработка и оценка результатов измерений, а также вычисление коэффициентов регрессионной прямой осуществляется в автоматизированном режиме посредством компьютера.4. A method for indicating the level of local corrosion in the pipelines of an oil gathering system, including the placement of multichannel corrosion sensors with a sensor part that allows profiling, on the pipelines of the system, which provide information on the corrosive activity of the transported medium in its entire range, the implementation of the required exposure for each multichannel corrosion sensor , profiling of the sensor part of the measuring channels of each multichannel corrosion sensor after exposure, processing of profiling data containing an estimate of the maximum depth of local corrosion damage and, on its basis, the maximum local corrosion rate, processing of measurement data by each multichannel corrosion sensor with an estimate of the root mean square deviation of the corrosion rate for all channels, the formation of a data array from the obtained estimates and the results of profiling to calculate the coefficients of the regression line using the method of least squares, subsequent assessment, by means of multichannel corrosion sensors, of the level of local corrosion, taking into account the calculated coefficients, characterized in that the device according to any one of paragraphs is used as a multichannel corrosion sensor. 1-3, while the processing and evaluation of the measurement results, as well as the calculation of the coefficients of the regression line is carried out in an automated mode by means of a computer. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве устройства для профилографирования применен ультразвуковой дефектоскоп.5. The method according to claim 4, characterized in that an ultrasonic flaw detector is used as a profiling device. 6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве устройства для профилографирования применен дефектоскоп, реализующий метод сигнатуры поля Field Signature Method (FSM).6. The method according to claim 4, characterized in that a flaw detector is used as a profiling device that implements the Field Signature Method (FSM).
RU2022112704A 2022-07-11 Method for indication of local corrosion level in pipelines of oil gathering systems and device for its implementation RU2791271C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791271C1 true RU2791271C1 (en) 2023-03-07

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105181568A (en) * 2015-09-28 2015-12-23 武汉科思特仪器有限公司 Device for monitoring corrosion of oil and gas field gathering pipelines and corrosion inhibitor filling system
CN205936578U (en) * 2016-06-30 2017-02-08 中国石油天然气股份有限公司 Oil well wellhead corrosion monitoring device
RU2685055C1 (en) * 2018-06-29 2019-04-16 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное Предприятие "СОНАР" (ООО НПП "СОНАР") Method for monitoring carbon-dioxide corrosion in trade gas pipelines and device for its implementation
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105181568A (en) * 2015-09-28 2015-12-23 武汉科思特仪器有限公司 Device for monitoring corrosion of oil and gas field gathering pipelines and corrosion inhibitor filling system
CN205936578U (en) * 2016-06-30 2017-02-08 中国石油天然气股份有限公司 Oil well wellhead corrosion monitoring device
RU2685055C1 (en) * 2018-06-29 2019-04-16 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное Предприятие "СОНАР" (ООО НПП "СОНАР") Method for monitoring carbon-dioxide corrosion in trade gas pipelines and device for its implementation
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
CN108918405B (en) Online monitoring system and method for corrosion prevention effect of oil well pipeline
US9464979B2 (en) Monitoring a conductive fluid conduit
RU2685055C1 (en) Method for monitoring carbon-dioxide corrosion in trade gas pipelines and device for its implementation
CA2711951C (en) Localized corrosion monitoring device for limited conductivity fluids
US20050211570A1 (en) Quantitative transient analysis of localized corrosion
US20070069720A1 (en) Material characterization with model based sensors
RU2323410C2 (en) Monitoring of thickness of wall
WO2005057197A1 (en) A deposition sensor based on differential heat flux measurement
Halstensen et al. Online estimation of wax deposition thickness in single-phase sub-sea pipelines based on acoustic chemometrics: A feasibility study
EP2494331B1 (en) Deposition sensor based on differential heat transfer resistance
CA3163618A1 (en) Method and measuring arrangement for determining the internal corrosion rate of steel structures
RU2791271C1 (en) Method for indication of local corrosion level in pipelines of oil gathering systems and device for its implementation
US11162887B2 (en) Apparatus for tank bottom soil side corrosion monitoring
RU2744351C1 (en) Multichannel corrosion and erosion sensor, which realizes electric resistance method
RU2715474C1 (en) Device for controlling uneven corrosion of inner surface of pipelines
Smulko et al. On electrochemical noise analysis for monitoring of uniform corrosion rate
DE4427554A1 (en) Heat pulse flowmeter for gases and liquids for measuring transit time of heat pulse
Wold et al. A new perspective on Corrosion Monitoring
RU2744349C1 (en) Rill corrosion detection system
RU2449264C1 (en) Method of monitoring corrosive state of pipeline
Ritchey Electronic sensing devices used for in situ ground water monitoring
RU2720035C1 (en) Local corrosion measuring instrument of field oil and gas pipelines
US7061255B1 (en) Corrosion monitoring system
Bierwagen et al. Electrochemical noise methods applied to the study of organic coatings and pretreatments
Rothwell Corrosion monitoring: some techniques and applications