Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВОГО ГАЗОПРОВОДА И МЕСТ ВОЗМОЖНЫХ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ ВРЕЗОК

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта в газовой промышленности и может быть использовано для определения местоположения полиэтиленовых газопроводов, а также мест возможных несанкционированных врезок.

Известен способ обнаружения несанкционированных врезок в трубопровод, включающий измерение магнитной индукции над трубопроводом с одновременным перемещением датчика вдоль трубопровода на поверхности земли. При этом проводят измерения вертикальной составляющей вектора магнитной индукции. Измерения проводят непрерывно в процессе перемещения датчика, отслеживают сильные изменения модуля вертикальной составляющей вектора магнитной индукции. Над местом сильного изменения магнитной индукции проводят повторный проход датчика. При подтверждении полученных данных подозрительные участки трубопровода раскапывают и используют визуально-измерительный контроль (Патент РФ №2379579, кл. F17D 5/02, опубл. 20.01.2010).

Известен аналогичный способ обнаружения несанкционированных врезок, отличающийся от предыдущего способа измерением не вертикальной составляющей вектора магнитной индукции, а градиента модуля вертикального вектора магнитной индукции (Патент РФ №2572907, кл. F17D 5/02, опубл. 20.08.2015).

Недостаток известных способов состоит в ограничении функциональных возможностей из-за применимости исключительно к металлическим трубопроводам.

Известен способ обнаружения несанкционированных врезок в трубопровод, включающий в себя установку на поверхность трубопровода сейсмических датчиков. Сейсмические датчики фиксируют продольные и поперечные упругие волны. Сигналы от сейсмических датчиков передаются на устройство регистрации и обработки сигналов. При попытке реализации несанкционированной врезки, при сверлении трубопровода, сейсмические датчики будут фиксировать сигналы повышенной амплитуды и частоты, соответствующей частоте вращения сверла. Полученные сигналы могут быть оперативно идентифицированы, поскольку форма, частота и амплитуда полученных сигналов будет существенно отличаться от других шумовых сигналов, фиксируемых датчиками. Местонахождение несанкционированной врезки можно определить по величине разности времени прихода полезного сигнала на датчики и известной величине скорости распространения упругих продольных волн в транспортируемом продукте или материале трубопровода. (Заявка на изобретение РФ №2016117544, кл. F17D 5/06, опубл. 10.11.2017).

Недостаток способа связан со сложной технической реализацией, необходимостью с определенной периодичностью устанавливать сейсмические датчики на трубопровод, проводить шурфование трассы, прокладывать между датчиками кабельную трассу, что приводит к значительным материальным затратам при реализации данного способа.

Известен способ обнаружения пластиковых труб, реализуемый оборудованием GasTracker 2. Генератор с баком-резонатором обеспечивает акустическое воздействие на среду газа, находящимся под давлением в общей сети, которое вызывает вибрацию стенок трубы. Портативный приемник GasTracker, используя подсоединенное к нему устройство для прослушивания, которое помещается на землю, отображает результаты. (Multi-wire gas 3D tracker for finding new physics in Nuclear BeD. CIPANP2018 - Thirteenth Conference on the Intersections of Particle and Nuclear Physics Palm Springs, CA, USA, May 29-3 June, 2018).

Недостатками данного способа являются высокие трудоемкость выполняемых измерений, связанных с необходимостью перемещения акустического локатора методично по поверхности земли с малым шагом (20-40 см). Кроме того, максимальное эффективное расстояние от источника генерации акустического сигнала до места прекращения выявления устойчивого сигнала составляет всего 180-200 метров в зависимости от характера грунтов.

Известен способ обнаружения несанкционированных врезок в трубопровод при котором на каждом конце контролируемого участка трубопровода устанавливают по акустическому преобразователю, производят изоляцию акустических преобразователей с помощью звукоизоляционных кожухов, синхронно фиксируют акустическими преобразователями акустические сигналы, производят фильтрацию зафиксированных акустических сигналов для выделения сигналов в частотном диапазоне 10-2000 Гц, производят разбивку полученных данных на равные интервалы по времени, для каждого интервала времени производят взаимную корреляцию сигналов, полученных с двух акустических преобразователей, проводят сопоставление данных, полученных для каждого интервала времени, при этом о наличии несанкционированной врезки судят по амплитудному значению и форме всплесков, полученных по результатам взаимной корреляции сигналов, а местоположение несанкционированной врезки устанавливается по скорости распространения акустических сигналов в транспортируемой среде и времени распространения акустических сигналов от источника акустических сигналов до акустических преобразователей (Патент РФ №2681552, кл. F17D 5/00, опубл. 11.03.2019).

Недостаток способа состоит в необходимости выполнения земляных работ, приводящих к увеличению затрат, сложность технической реализации и низкая оперативность поиска несанкционированных врезок.

Наиболее близким является способ обнаружения неметаллических трубопроводов, включающий в себя физическое воздействие на объект путем генерации звуковых колебаний, которые вызывают механические колебания металлической арматуры трубы в магнитном поле Земли. При этом используемый прибор фиксирует три регистрируемых параметра в трубе: акустическую, электрическую, магнитную составляющие отклика (Патент РФ №2328020, кл. G01V 3/08, опубл. 27.06.2008).

Недостаток способа заключается в функциональной ограниченности, обусловленной обязательным наличием в трубе металлического каркаса, что сужает применимость до класса полимерных армированных труб.

Техническим результатом изобретения являются расширение функциональных возможностей применения способа для полимерных неармированных или армированных синтетическими нитями труб, упрощение технической реализации и уменьшение стоимости применения предлагаемого способа.

Технический результат достигается тем, что в способе определения положения полиэтиленового газопровода и мест возможных несанкционированных врезок, включающим измерение магнитного поля над трубопроводом, природный газ в полиэтиленовом газопроводе маркируют железосодержащими наночастицами, закачиваемыми в распределительный газопровод перед сектором возможных несанкционированных потребителей газа, железосодержащие наночастицы закачивают порциями с установленными периодами следования и объемами закачиваемых наночастиц и проводят подповерхностное зондирование направления движения потоков газа с взвешенными наночастицами. В качестве железосодержащих наночастиц используют наночастицы из магнетита (Fe₃O₄).

На фигуре приведен пример реализации способа определения положения полиэтиленового газопровода и мест возможных несанкционированных врезок.

Для определения положения газопровода и мест возможных несанкционированных врезок в полиэтиленовый газопровод закачивают железосодержащие наночастицы в газовую среду перед сектором возможных несанкционированных потребителей и проводят подповерхностное зондирование направления движения потоков газа с взвешенными наночастицами.

Для повышения достоверности определения положения полиэтиленового газопровода и оперативности поиска несанкционированных врезок, железосодержащие наночастицы закачивают в распределительный газопровод различными по объему порциями с изменяемым периодом следования. Объем порций железосодержащих наночастиц, закачиваемых в распределительный газопровод, определяется чувствительностью геофизического высокоточного магнитометра в обнаружении изменений магнитного поля. При неустойчивом определении изменений магнитного поля, величину порций железосодержащих наночастиц, закачиваемых в распределительный газопровод, увеличивают, при устойчивом - оставляют без изменений или снижают для уменьшения расхода железосодержащих наночастиц. Период следования порций железосодержащих наночастиц, закачиваемых в распределительный газопровод, изменяют в процессе подповерхностного зондирования. При этом в процессе зондирования наблюдают периодические изменения магнитного поля, что повышает достоверность определения положения полиэтиленового газопровода и оперативность поиска несанкционированных врезок.

Закачиваемые в полиэтиленовый газопровод железосодержащие наночастицы размером не более 1 мкм, могут представлять собой отходы при получении железосодержащих концентратов из магнетита или мартита после флотации и магнитной сепарации. Под действием потока газа железосодержащие наночастицы магнетита свободно перемещаться в трубе вместе с потоком газом и маркируют его своим присутствием.

Наночастицы из магнетита (Fe₃O₄) обладают супермагнетизмом и повышенной намагниченностью. Условием стабильности намагниченности является наличие магнитного поля Земли. Любой ферромагнитный объект, находящийся в магнитном поле Земли будет создавать локальную магнитную аномалию. Магнетометр регистрирует разницу параметров однородного магнитного поля в месте пролегания газопровода с ответвлениями. Направление движения потоков газа с взвешенными наночастицами от точки закачивания к периферии определяется геофизическим прибором и векторный признак на диаграммах имеет хорошо различимую контрастность по сравнению с грунтом.

Реализация способа не требует проведения больших объемов земляных работ для вскрытия трассы полиэтиленового газопровода, достаточно подготовить место закачки железосодержащих наночастиц, что существенно сокращает затраты на выполнение земляных работ.

Небольшой объем вмешательства в работающий полиэтиленовый газопровод упрощает техническую реализацию и уменьшает стоимость применения предлагаемого способа. Оперативность поиска несанкционированных врезок посредством предлагаемого способа снижает размер ущерба при хищении природного газа.

Такое техническое решение расширяет функциональные возможности применения способа для полимерных неармированных или армированных синтетическими нитями труб, упрощает техническую реализацию и снижает стоимость его исполнения.