Метод за определяне на мястото на изтичане на газ от подземен тръбопровод (опции)

метод

Притежатели на патента RU 2365889:

Изобретението се отнася до областта на приборостроенето и има за цел да осигури ефективен метод за определяне на местоположението на пробив на газ в тръбопровод, независимо от азимуталното му местоположение, с помощта на единичен разпределен оптичен оптичен сензор. Този резултат се постига поради факта, че едно от изпълненията на метода предвижда поставяне в земята над повърхността на тръбопровода успоредно на оста му поне един разпределен оптичен оптичен сензор за температура. Между тръбопровода и сензора или над сензора е инсталиран екран, който насочва газовия поток от тръбопровода в случай на теч към горната централна област на изкопа, съседен на сензора, и предотвратява потока на газ към периферните области на изкопа, отдалечен от сензора. Друго изпълнение на метода осигурява зигзагообразно разположение на разпределен оптичен оптичен сензор за температура в хоризонтална равнина над тръбопровода. Извършва се непрекъснато измерване на температурата, чрез намаляване на което се оценява наличието и местоположението на теч. 2 н. и 2 c.p. f-ly, 2 кал.

Изобретението се отнася до контролно-измервателни уреди, предназначени да контролират херметичността на газосъдържащото оборудване, и по-конкретно, до техника за дистанционно локализиране на теч на газ от главен тръбопровод, разположен в изкоп под земята.

Известни методи за визуална проверка на тръбопровода, състоящи се в периодична проверка на земята по трасето с цел откриване на течове (вж. Например Йонин Д.А., Яковлев Е.И. Съвременни методи за диагностика на магистрални газопроводи. - Л.: Недра, 1987. - S .69-71). Но тези методи са много трудоемки и не винаги осъществими поради климатичните и природни условия.

Известни са и методи за откриване на течове чрез преминаване на различни устройства с инсталирани средства за измерване, обработка и съхраняване на измервателни данни в контролиран тръбопровод (виж например RU 15518 U1). Недостатъците на такива методи са сложността на оборудването, необходимостта от специално оборудване и ниска чувствителност към малки и средни течове на газ от тръбопровода.

Най-близкият аналог на заявеното изобретение е метод за определяне на местоположението на изтичане на газ от подземен тръбопровод, описан в американска заявка 2004/0154380. Посоченият метод също така предвижда използването на разпределен оптичен температурен датчик, положен директно върху тръбопровода и покрит с екран. Недостатъкът на този метод е, че в случай на повреда на екрана при разкъсване на тръбопровода с големи загуби на газ, ефективността на системата за откриване значително намалява поради филтриране на газ около екранирания тръбопровод, заобикаляйки оптичния оптичен сензор. В допълнение, при ниски скорости на газовия поток от разкъсване на тръбопровода, системата за откриване е ниска поради интензивния топлообмен на потока от филтриращ теч на газ с основния газов поток в тръбопровода през стената на тръбата.

Техническият резултат, постигнат чрез прилагане на изобретението, е да осигури ефективен метод за определяне на местоположението на пробив на газ в тръбопровод, независимо от неговото азимутално местоположение, като се използва един разпределен оптичен оптичен сензор.

Този технически резултат се постига поради факта, че поне един разпределен оптичен оптичен температурен датчик е поставен в изкопа над повърхността на тръбопровода, разположен в земята и успоредно на оста му, снабден с екран, насочващ газовия поток от тръбопровод в случай на изтичане от теча в горната централна област на изкопа, съседен на сензора, и предотвратяване на потока на газ в периферните области на изкопа, отдалечени от сензора, и извършване на непрекъснато измерване на температурата, чието намаление се оценява по наличието и мястото на изтичане. Екранът може да бъде поставен между разпределения оптичен оптичен сензор за температура и тръбопровода или над оптичния температурен сензор. Екранът може да бъде направен под формата на метален или пластмасов лист с перфорация в централната част, съседна на вертикалната ос на тръбопровода. Екранът може също да бъде направен под формата на най-малко два метални или пластмасови листа, разположени в изкоп с междина, в която е поставен сензорът и предотвратяващ притока на газ в периферните зони на изкопа.

Друго изпълнение на изобретението осигурява зигзагообразно разположение на разпределен оптичен оптичен сензор за температура в хоризонтална равнина над тръбопровода.

Разпределеният оптичен датчик за температура трябва да бъде разположен на 20 до 80 см над тръбопровода. Точното разстояние от тръбопровода до сензора се определя в зависимост от диаметъра на тръбопровода (право пропорционален на диаметъра).

Методът за определяне на мястото на изтичане на природни и други газове с помощта на непрекъснато измерване на температурата се основава на идеята за използване на топлинния ефект от значителен спад на налягането в газовия поток извън тръбопровода. Промяната в температурата в поток от газ или течност, причинена от спад на налягането, е известна като ефект на Джоул-Томсън. В стационарното приближение спадът на температурата може да се изчисли като произведение на коефициента на Джоул-Томсън на спада на налягането. В случай на смеси от природен газ това съответства на охлаждане с характерен коефициент на Джоул-Томсън от порядъка на няколко градуса на мегапаскал от спада на налягането. В този случай общият температурен спад между потока в тръбата и газовия поток в теча в изкопа може да достигне 100 градуса по Целзий. Този температурен спад може да бъде измерен с разпределен датчик за температура на оптичните влакна, положен над тръбопровода от съображения за технологично удобство при поставяне на разпределения оптичен оптичен сензор в изкоп.

Обикновено може да се счита, че пропускливостта на материала, запълващ изкопа на тръбопровода, е много по-висока от пропускливостта на околната почва. Мястото на изтичане на газ може да бъде както долният сегмент на тръбопровода, тъй като причината за повреди или пукнатини в тръбопроводите е корозия, която е най-вероятно на места, където водата се натрупва в изкопа, и горния сегмент на тръбопровода, където има голяма вероятност от механични повреди на тръбопровода, когато той е положен в изкопа. И в двата случая, поради по-високата пропускливост на засипката в изкопа в сравнение с неповредената почва извън нея, най-вероятната посока на движение на газа от теча е нагоре към земята през засипката. Пълният газов поток се разпределя върху напречното сечение на изкопа. В резултат на това, в случай на ниски и умерени скорости на изтичане на газ, локалното охлаждане на газа и материала за запълване в областта на разпределения оптичен оптичен сензор може да бъде под прага на чувствителност на измервателната система на сензора.

Поставянето на перфориран екран под формата на метален или пластмасов лист между тръбопровода и разпределения оптичен оптичен сензор за температура или над сензора ще концентрира потока от студен газ в централна зона в горната част на изкопа. Перфорациите в екрана са направени по такъв начин, че да позволяват приток на газ към повърхността през централната област на изкопа и да блокира потока на газ през периферните области на изкопа. Вместо перфорирани листове, за същите цели могат да се използват чифт листове, положени с пролука между тях близо до вертикалната ос на тръбопровода, в който е поставен сензорът, и предотвратяващи потока на газ в периферните области на изкоп. Възможно е също така да прикрепите оптичния сензор към екрана.

По този начин перфорираният екран или листове с междина между тях подобряват чувствителността на системата за измерване на температурата към скоростта на изтичане на газове чрез концентриране на топлинния ефект в зоната за измерване на температурата.

Зигзагообразното разположение на оптичния сензор в хоризонталната равнина над погребания газопровод позволява увеличаване на интегралното намаляване на температурата през интервала на осредняване на температурата, което води до подобряване на ефективната пространствена разделителна способност за това конкретно приложение. Преобладаващата посока на газовия поток от изтичането е нагоре към повърхността на земята, главно през пълнежа с ъгъл на разширение на газовия поток от около 90 градуса. Общата дължина по хоризонталната ос на тръбопровода, върху която запълването се охлажда достатъчно, за да бъде регистрирано от разпределения оптичен оптичен сензор за температура, е от порядъка на 3-4 диаметъра на тръбопровода, като се отчита интензивното нагряване на охладения обем поради газовия поток в тръбопровода. Мониторингът на температурата по тръбопровода предполага голямо разстояние за измерване, от 10 до 30 км, с увеличен пространствен интервал на средна температура до около 10 м (в сравнение с по-кратки разстояния за измерване на температурата с помощта на разпределен оптичен оптичен сензор). Следователно, в случаите на ниски и умерени дебити на газ от теч, средната интегрална стойност на температурния спад в интервала на усредняване може да бъде под прага на чувствителност на сензора, като се вземат предвид температурните смущения, причинени от други фактори, които не са свързани с нарушаването на целостта на тръбопровода.

Поставянето на зигзаг на разпределения оптичен оптичен сензор под формата на вълнообразна линия в хоризонталната равнина позволява да се увеличи дължината на участъка на разпределения оптичен температурен сензор, изложен на ниска температура, причинена от потока на студа газ от теча в тръбопровода. Общият брой завои на разпределения оптичен оптичен сензор за единица дължина на тръбата е ограничен от общата допустима дължина на оптичния сензор. По този начин броят на завоите и тяхната ширина през изкопа могат да бъдат изчислени въз основа на необходимата пространствена разделителна способност и допустимата обща дължина на кабела.

Изобретението е илюстрирано с чертежи, където фигура 1 показва диаграма на местоположението на оптичен датчик за температура и екран в изкоп с тръбопровод, фигура 2 е диаграма на зигзагообразно разположение на оптичен датчик за температура в изкоп с тръбопровод.

В изкоп 1 с запълване с висока пропускливост над тръбопровода 2 на разстояние 20-80 cm от неговата повърхност и успоредно на оста му е поставен поне един разпределен сензор за температура на оптичните влакна 3 от серийно производство. В случай на изтичане, посоката на газовия поток от точката на изтичане 4 е показана със стрелки 5. В съответствие с фиг. 1 между сензора 3 и тръбопровода 2 е монтиран щит 6, насочващ газовия поток от тръбопровод от точка на изтичане 4 до горната централна област на изкопа, съседна на сензора 3, и предотвратяване на потока газ в периферните зони на изкопа, отдалечен от сензора 3. Щитът 6 осигурява концентрацията на газовия поток от мястото на изтичане 4 в зоната, в която е разположен разпределеният оптичен сензор 3. дупки в централната част, съседна на вертикалната ос на тръбопровода. Екранът 6 може също да бъде направен под формата на поне два метални или пластмасови листа, разположени в изкоп 1 с междина, в която е поставен сензорът 3. Извършва се непрекъснато измерване на температурата, чрез падането на която наличие и място на изтичане се преценява.

Чрез пробиване на отвори в екрана 6 близо до вертикалната ос на тръбопровода е възможно да се блокира газовият поток около периферията на изкопа далеч от разпределения оптичен сензор 3 и газовият поток се насочва през отворите близо до сензора 3. Концентрацията на потока от студен газ позволява значително повишаване на температурния спад в близост до разпределения оптичен сензор, което подобрява чувствителността на системата.

В съответствие с фигура 2, разпределеният оптичен сензор за температура 3 е разположен зигзагообразно в хоризонталната равнина над тръбопровода 2. Посоката на газовия поток от мястото на изтичане 4 е показана със стрелки 5. Преобладаващата посока на газовият поток от точката на изтичане е нагоре към земната повърхност, главно през пълнежа с разширяване на газовия поток около 90 градуса. Непрекъснато измерване на температурата, чийто спад се използва за преценка на наличието и местоположението на теча.

Зигзагообразното разположение на разпределения оптичен оптичен сензор за температура 3 позволява да се увеличи дължината на сензорната секция, изложена на ниска температура, причинена от потока на студения газ 5 от точката на изтичане 4 в тръбопровода 2, което подобрява чувствителността на системата.

1. Метод за определяне на местоположението на изтичане на газ от подземен тръбопровод, разположен в изкоп под земята, предвиждащ поставянето в земята над тръбопровода успоредно на оста му на поне един разпределен оптичен сензор, съгласно индикациите, за които се оценява наличието и местоположението на теча, характеризиращи се с това, че разпределеният оптичен сензор е разположен над повърхността на тръбопровода, в земята между тръбопровода и сензора, или над сензора, екран е инсталиран, който насочва газовия поток от тръбопровода в случай на изтичане в горната централна област на изкопа, съседен на сензора, и предотвратява изтичането на газ в периферните области на изкопа, отдалечен от сензора, и извършва непрекъснато измерване на температурата, по намалението на което те преценяват наличието и мястото на теч.

2. Метод за определяне на местоположението на изтичане на газ от подземен тръбопровод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че екранът е направен под формата на метален или пластмасов лист с перфорации в централната част, съседна на вертикалната ос на тръбопровод.

3. Метод за определяне на местоположението на изтичане на газ от подземен тръбопровод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че екранът е направен под формата на поне два метални или пластмасови листа, разположени в изкоп с междина, в която сензорът е поставен и предотвратява потока на газ в периферните региони окопи.

4. Метод за определяне на местоположението на изтичане на газ от подземен тръбопровод, предвиждащ поставяне в земята над тръбопровода успоредно на оста му поне един разпределен оптичен датчик, според индикациите за което наличието и местоположението на преценява се теч, характеризиращ се с това, че разпределеният оптичен сензор е разположен зигзагообразно в хоризонталната равнина над повърхността на тръбопровода.