Способ обнаружения слабоинтенсивных утечек из подводных нефтепроводов мобильным подводным измерительным комплексом

Изобретение относится к области транспортировки нефти и касается вопросов контроля состояния подводных нефтепроводов, а более конкретно к обнаружению утечек при их разгерметизации. Способ включает измерения оптических и гидрологических характеристик морской среды с помощью флюориметра и акустического доплеровского профилографа течений, размещенных на подводном аппарате, на основе которых определяют наличие нефтехимических примесей в воде. Одновременно проводят измерения акустических характеристик донных осадков вблизи нефтепровода и в результате обработки полученных данных определяют наличие нетипичных для данной акватории видов осадков. В случае обнаружения таких осадков выполняют маневрирование подводного аппарата и проводят флюориметром контрольные измерения содержания нефтехимических примесей в придонном слое в месте расположения нефтепровода. Техническим результатом является возможность повысить надежность обнаружения слабоинтенсивных утечек, развивающихся в придонном слое. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области методов контроля состояния подводных технических объектов и может быть применено для мониторинга подводных нефтепроводов и других подводных элементов гидротехнических сооружений с использованием подводных аппаратов (ПА) в районах освоения месторождений на морском шельфе с целью обнаружения и установления местоположения утечек из трубопроводов.

Известны различные способы аналогичного назначения: с использованием высокочувствительного гидрофона (Acoustic Leak Detector (Patented), рекламный проспект компании Cal.l.mar. Италия), с использованием оптических регистраторов концентрации растворенных гидрокарбонов в морской воде (Daniel Esser, Hydrocarbon sensor systems, Schiff&Hafen, June 2008, No.6, CONTROLS Mobile Leak Detection System, рекламный проспект компании CONTRO'S Systems and Solutions GMbH, ФРГ).

В качестве способа-прототипа выбран способ обнаружения локальных источников химических примесей в морской среде с помощью измерительного комплекса, включающего оптический регистратор (флюориметр) содержания химических примесей и акустический доплеровский профилограф течений, установленные на автономном ПА (Jay A. Farrell, Shuo Pang and Wei Li, Chemical Plume Tracing via an Autonomous Underwater Vehicle, IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol.30, №2, Apr., 2005).

В описании способа-прототипа показана эффективность автоматизированной методики поиска источников химических примесей в морской воде, которыми могут являться утечки подводного нефтепровода, проводимого с учетом характеристик течений, определяющих направление и интенсивность переноса примесей. Для поиска источников примесей используют специальные схемы маневрирования носителя аппаратуры, в данном случае автономного ПА, которые позволяют оптимизировать продолжительность и длину траектории поиска шлейфа химических примесей в морской толще и местоположения ее источника.

Недостатком известного способа-прототипа является невозможность определения слабоинтенсивных утечек подводных нефтепроводов в случае, когда отсутствует выраженный всплывающий шлейф химических примесей и преобладает осаждение нефтесодержащих взвесей на дне. В таких условиях для определения утечки указанным способом необходимо проводить инспекцию трубопровода на малом расстоянии от дна, что создает технические трудности для применения буксируемых и самодвижущихся телеуправляемых ПА и ограничивает производительность инспекции трубопровода. Для безопасного и оперативного мониторинга подводных трубопроводов необходимо осуществлять их движение над линией прокладки трубопровода на расстояниях более 20 м. В этом случае сохраняющиеся в тонком придонном слое (метры) продукты утечки нефтепровода (гидрокарбоны) не могут быть определены только оптическими измерительными средствами, применяемыми в прототипе, и с использованием методики, представленной в прототипе.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности достоверного обнаружения утечек из подводного нефтепровода.

Это достигается тем, что мобильным подводным измерительным комплексом, включающим определение оптических и гидрологических характеристик морской среды с помощью флюориметра и акустического доплеровского профилографа течений, размещенных на подводном аппарате, определяют наличие нефтехимических примесей в воде. Одновременно с указанными измерениями проводят измерения акустических характеристик донных осадков вблизи нефтепровода. В результате обработки полученных данных по известной методике (QTCView Series 5 User's Manual and References, компания Quester Tangent Corporation, Канада, 2004 г., K. Ellingsen, J. Gray and E. Bjørnbom Acoustic classification of seabed habitats using the QTC VIEW system. Journal of Marine Science, 59: pp.825-835, 2002) определяют наличие нетипичных для данной акватории видов осадков, и в случае обнаружения таких осадков выполняют маневрирование ПА по глубине и направлению его движения, проводят флюориметром контрольные измерения содержания нефтехимических примесей в придонном слое в месте расположения нефтепровода, и при обнаружении повышенного содержания нефтехимических примесей по показаниям флюориметра судят о наличии утечки.

Известно, что вытекающая из поврежденного подводного нефтепровода сырая нефть, осаждаясь на дне акватории и проникая в осадки, вызывает изменения в структуре донной фауны и бентоса (J. Hua Behavior of chemical dispersed oil in marine sediment, Journal of Marine Science and Technology, Vol.7, No.1, pp.35-42, 1999, R.K. Kropp Review of Deep-Sea Ecology and Monitoring as They Relate to Deep-Sea Oil and Gas Operations, Battelle Marine Sciences Laboratory, Sequim, Washington, January 2004). Это, в свою очередь, создает изменения в характеристиках отраженного от дна акустического сигнала при эхолоцировании (R. Freitas, A.М. Rodrigues, V.Q. Benthic biotopes remote sensing using acoustics. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology pp.285-286 (2003)).

Таким образом, наличие области дна в окрестности подводного нефтепровода с характеристиками эхолокационного сигнала, отличающимися от предварительно полученных в результате первоначального обследования трассы нефтепровода, является фактором возможного существования утечки на данном участке.

Аппаратурный комплекс, устанавливаемый на подводном аппарате, включает:

- регистратор концентрации растворенных элементов сырой нефти (гидрокарбонов): флюориметр с оптической полосой пропускания 400-600 нм;

- акустический доплеровский профилограф течений для определения характеристик течений, создающих перенос загрязнений, вызываемых утечками из нефтепровода;

- акустический классификатор донных осадков для определения локальных аномалий в распределении осадков, вызываемых утечками из нефтепровода.

Реализация предлагаемого изобретения поясняется рисунком, на котором представлена схема развития утечки подводного нефтепровода и показан способ ее обнаружения с помощью измерительного комплекса, установленного на подводном аппарате.

ПА 1 с измерительным комплексом в составе флюориметра 2, эхолота-классификатора донных осадков 3 и акустического доплеровского профилографа течений 4 движется в режиме мониторинга подводного нефтепровода 5 на расстоянии HI от дна и на удалении по горизонтали от трассы нефтепровода на расстоянии 10-20 м с «подветренной» стороны относительно направления течений U(z) 6. В точке 7 нефтепровода происходит утечка, развивающаяся в виде шлейфа 8, который одновременно со всплытием перемещается под действием неоднородных по глубине течений. Осаждающиеся из шлейфа на дно тяжелые фракции нефти создают пятно нефтяных загрязнений 9.

В типичной точке А траектории 10 движения ПА в режиме мониторинга нефтепровода (штриховая линия) до прохождения области утечки получаемые указанными системами данные включают:

- фоновые значения концентрации гидрокарбонов;

- профиль скорости течений, по которому определяют положение траектории ПА в горизонтальной плоскости относительно проекции оси трубопровода на горизонт движения ПА;

- акустические характеристики донных осадков.

В точке Б траектории движения ПА находится над областью утечки нефтепровода, однако область шлейфа вытекающей нефти, имеющая в рассматриваемом случае сравнительно высокую плотность и подверженная воздействию течений, сосредоточена в придонном слое и оказывается ниже глубины траектории ПА. В этом случае флюориметр не может ее индицировать.

В то же время осаждение на дне тяжелых фракций нефти, создающее пятно нефтяного загрязнения, регистрируют с помощью акустического классификатора донных осадков как появление нетипичных видов осадков для данного участка акватории вблизи нефтепровода.

В случае появления нетипичных видов осадков в области пятна нефтяных загрязнений на дне ПА совершает маневрирование с погружением на минимальную глубину Н2 и с поворотом на противоположный курс для выполнения контрольного галса 11 в придонном слое вдоль подводного нефтепровода.

В точке В контрольного галса регистрация флюориметром повышенного по сравнению с фоновым содержания гидрокарбонов подтверждает обнаружение утечки из нефтепровода. В случае отсутствия повышенной концентрации гидрокарбонов на контрольном галсе ПА выходит на исходную глубину и продолжает движение по траектории в режиме мониторинга нефтепровода.

Представленный способ обнаружения утечек из подводных нефтепроводов мобильным подводным измерительным комплексом, включающий измерение акустических характеристик донных осадков и использование их совместно с результатами гидрологических и оптических измерений при выполнении ПА контрольного маневрирования, обеспечивает более надежное по сравнению с прототипом обнаружение утечки. Применение способа возможно и для обнаружения слабоинтенсивных утечек, распространение которых ограничено тонким придонным слоем, и поэтому такие утечки малозаметны для известных способов обнаружения.

Способ обнаружения слабоинтенсивных утечек из подводных нефтепроводов мобильным подводным измерительным комплексом, включающий измерения оптических и гидрологических характеристик морской среды с помощью флюориметра и акустического доплеровского профилографа течений, размещенных на подводном аппарате, на основе которых определяют наличие нефтехимических примесей в воде, отличающийся тем, что одновременно с указанными измерениями проводят измерения акустических характеристик донных осадков вблизи нефтепровода, в результате обработки полученных данных определяют наличие нетипичных для данной акватории видов осадков, и в случае обнаружения таких осадков выполняют маневрирование подводного аппарата по глубине и направлению его движения, проводят флюориметром контрольные измерения содержания нефтехимических примесей в придонном слое в месте расположения нефтепровода и при обнаружении повышенного содержания нефтехимических примесей по показаниям флюориметра судят о наличии утечки.



 

Похожие патенты:

Использование: изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах мониторинга акваторий для обеспечения сбора и передачи данных.
Изобретение относится к геофизике и может быть использовано с целью поиска и разведки нефтяных и газовых подводных месторождений. Согласно заявленному способу регистрации сейсмических сигналов при поиске подводных залежей углеводородов осуществляют регистрацию сейсмических колебаний поверхности Земли с использованием приемников сейсмических колебаний, способных регистрировать сейсмические колебания в диапазоне от 0,1 до 20 Гц.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть применено при формировании оценки полного профиля вертикального распределения скорости звука (ВРСЗ) по его измеренному в некотором диапазоне глубин фрагменту.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при сейсморазведочных работах на акватории. Заявлен импульсный сейсмоисточник для водной среды, содержащий герметичный корпус, днище которого выполнено в виде эластичной мембраны, и помещенный внутри корпуса индукционно-динамический двигатель.

Изобретение относится к гидроакустической технике и касается создания устройств постановки и выборки гибких протяженных буксируемых антенн на подводных лодках и надводных кораблях.

Настоящее предлагаемое изобретение относится к области исследования океана и может быть использовано для комплексного измерения гидрофизических параметров в океанологии, гидрофизике и гидрографии.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при разведочных работах на акватории водного пространства, покрытого льдом. .

Изобретение относится к области морской геофизической разведки и может быть использовано для исследования морских акваторий, лежащих под сплошными паковыми льдами для поиска полезных ископаемых в морском дне.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ в водной среде. .

Изобретение относится к комплексам для осуществления морской геофизической разведки. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и направлено на повышение безопасности эксплуатации морских нефтегазовых терминалов, что обеспечивается за счет того, что достигается за счет того, что внешнюю поверхность трубопровода, уложенного на дно, зондируют гидроакустическими сигналами, концентрацию метана в газовом облаке определяют посредством датчика метана, путем измерения величины изменения активного слоя датчика метана при диффузии молекул углеводородов из морской воды через силиконовую мембрану, определяют закономерности распределения плотности скопления пузырьков газа по глубине, путем распределения диапазона на слои с вычислением плотности скопления пузырьков газа для каждого слоя по глубине, выполняют оценку количественных характеристик разреженных газовых скоплений.

Изобретение относится к устройствам для внутритрубного неразрушающего контроля трубопроводов. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для диагностики преимущественно подводных магистральных трубопроводов. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для диагностики преимущественно подводных магистральных трубопроводов. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и направлено на повышение помехоустойчивости. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для использования утечек в линиях воздушных систем летательных аппаратов. .

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для использования при испытании трубопроводов с помощью акустических течеискателей. .

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на снижение влияния шумов на уровень полезного акустического сигнала. .

Изобретение относится к области испытаний и неразрушающего контроля с помощью ультразвука и может быть использовано для обнаружения утечек и протечек газов и жидкостей в гидрогазовых системах.

Изобретение относится к области транспортировки нефти и касается вопросов контроля состояния подводных нефтепроводов, а более конкретно к обнаружению утечек при их разгерметизации. Способ включает измерения оптических и гидрологических характеристик морской среды с помощью флюориметра и акустического доплеровского профилографа течений, размещенных на подводном аппарате, на основе которых определяют наличие нефтехимических примесей в воде. Одновременно проводят измерения акустических характеристик донных осадков вблизи нефтепровода и в результате обработки полученных данных определяют наличие нетипичных для данной акватории видов осадков. В случае обнаружения таких осадков выполняют маневрирование подводного аппарата и проводят флюориметром контрольные измерения содержания нефтехимических примесей в придонном слое в месте расположения нефтепровода. Техническим результатом является возможность повысить надежность обнаружения слабоинтенсивных утечек, развивающихся в придонном слое. 1 ил.

Наверх