Способ контроля положения трубопроводов надземной прокладки в условиях вечной мерзлоты



 


Владельцы патента RU 2582428:

Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") (RU)
Общество с ограниченой ответственностью "Научно-исследовательский институт транспорта нефти и нефтепродуктов Транснефть" (ООО "НИИ Транснефть") (RU)

Изобретение относится к области инженерной геодезии и может быть использовано для контроля положения трубопроводов надземной прокладки. На сваи опор трубопровода устанавливают деформационные марки. На расстоянии не более 50 м от трубопровода устанавливают грунтовые глубинные реперы, вдоль трубопровода с интервалом 20-40 км устанавливают референцные станции, определяют их координаты в государственной сети и переводят в местные координаты, которые передают на сервер. Затем в местной системе координат осуществляют нулевой цикл измерений координат деформационных марок относительно грунтовых глубинных реперов, определяют нулевое планово-высотное положение трубопровода и по результатам всех измерений строят проектную цифровую модель трубопровода. В процессе эксплуатации трубопровода с помощью мобильных GPS/ГЛОНАСС приемников осуществляют контрольные измерения координат деформационных марок, характеризующих текущее планово-высотное положение трубопровода, передают данные измерений на сервер и строят текущую цифровую модель трубопровода. По результатам сравнения с проектной цифровой моделью определяют участки, на которых отклонение текущего положения трубопровода от проектного превышает допустимые значения. Технический результат: упрощения процедуры обращения, хранения и передачи данных, повышение точности и скорости определения текущего положения трубопровода. 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к области инженерной геодезии и может быть использовано для мониторинга состояния, в том числе положения и деформации, трубопроводов.

Заявляемое изобретение касается контроля надземных магистральных трубопроводов - протяженных объектов, трассы которых прокладываются в разнообразных топографических, геологических, гидрогеологических и климатических условиях, в том числе в зонах многолетнемерзлых грунтов. В результате совокупного воздействия этих условий возможна деформация трубы вместе с грунтом. Поэтому одним из важных контролируемых параметров является планово-высотное положение (ПВП) линейной части трубопровода.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из заявки KR 20110057066 (МПК G08B 21/18, дата публикации 24.12.2012) известен способ контроля за состоянием нефтепровода, состоящий из сбора информации о состоянии трубопровода по различным каналам, включая видеоканал, инфракрасные лучи и т.д., и на основе комбинации обработанных результатов потоковых данных всех каналов информации, позволяющий сделать вывод о состоянии трубопровода. Способ имеет высокую точность измерения, однако использование заявляемого способа в высоких широтах и удаленных районах не представляется возможным, поскольку невозможно обеспечить электрическое питание, устойчивость работы и надежность комплекса точных приборов ввиду крайне низких температур и удаленности от поселений.

Способы и методы геотехнического мониторинга состояния надземных трубопроводов описаны в автореферате «Контроль деформированного состояния надземных трубопроводов в криолитозоне» диссертационной работы Витченко А.С. Методика контроля деформированного состояния надземных трубопроводов используется в ходе планирования и реализации ремонтно-восстановительных работ газопромысловых трубопроводов, включая технологические трубопроводы обвязок ДКС (Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com). В работе даны определения допустимых значений геометрических параметров деформированного состояния надземных трубопроводов. Для определения критериев оценки напряженно-деформированного состояния трубопроводов использованы параметры, описывающие геометрическую форму искривленных участков, таких как уклон прямолинейного участка трубопровода, изменение уклона по сравнению с базовым измерением, прогиб прямолинейного участка трубопровода, изменение прогиба по сравнению с базовым измерением. Эти данные получены, в том числе, и по показаниям деформационных марок.

Из уровня техники также известно изобретение по патенту РФ №2357205 (МПК G01B 11/16, дата публикации 27.05.2009), касающееся системы для определения деформаций строительных конструкций и сооружений. Известное устройство состоит из моторизованного электронного тахеометра со стеклянным защитным колпаком, установленного внутри здания с фундаментной плитой, опорным контуром и покрытием.

Тахеометр соединен кабелем с компьютером и имеет возможность оптического контакта с деформационными марками в виде трипельпризменных отражателей, установленных на контролируемых строительных конструкциях. Марки, установленные на покрытии, зафиксированы посредством зажимов на выпусках покрытия. Одна из этих марок является контрольной и снабжена дополнительным отражателем. Расстояние между отражателями метрологически аттестовано по измеряемым координатам.

Недостаток системы заключается в том, что в условиях удаленности трубопровода и вечной мерзлоты невозможно обеспечить постоянным электрическим питанием электронный тахеометр. Кроме того, возможно нарушение точного позиционирования и работоспособности при установке тахеометра в удаленной местности при отсутствии охраны и в условиях атмосферных и природных воздействий.

Известно также техническое решение по патенту РФ на изобретение №2413055 (МПК E02D 1/08, дата публикации 27.02.2011), касающееся способа измерения осадок фундаментов, который включает периодические измерения положения марки, расположенной на фундаменте, относительно практически неподвижного репера. Положение марки по высоте измеряют датчиком линейных перемещений с преобразователем значений этих перемещений в электрический сигнал относительно практически неподвижного репера, расположенного под маркой в грунте ниже промерзания грунта и зоны его деформации от фундамента.

Недостаток способа заключается в отсутствии возможности подключения питания датчиков, учитывая достаточно большое их количество на магистральном трубопроводе. Кроме того, известный способ измерения достаточно узок в применении и непригоден для использования в качестве средства мониторинга магистральных трубопроводов, так как отсутствуют средства накопления и обработки данных.

Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности эксплуатации и экологической безопасности трубопроводных систем высокого давления, с помощью которых обеспечивают транспортировку опасных жидкостей и газов на объектах нефтегазового комплекса, за счет внедрения современных методов мониторинга и диагностики трубопроводных систем, предусматривающих всестороннюю оценку их технического состояния и соответствия текущих параметров проектным значениям, в частности, планово-высотному положению.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в использовании комплекса взаимосвязанных мер по мониторингу, включающих контроль положения деформационных марок с помощью оптических геодезических приборов и с помощью мобильных спутниковых геодезических приемников, контроль положения глубинных реперов с помощью мобильных спутниковых геодезических приемников, использование государственной системы координат только на начальном этапе для привязки пунктов сети к местной системе координат, проведение геодезических измерений в местной системе координат, снижении времени и трудозатрат на выполнение работ по определению координат нефтепровода для эксплуатационных нужд, упрощении процедуры обращения, хранения и передачи данных о планово-высотном положении нефтепровода при выполнении измерений при повышении достоверности (точности) и скорости формирования результата получаемых данных о текущем положении трубопроводов и опор.

Высокое качество системы контроля положения трубопровода обеспечивается:

- стабильностью пространственного положения пунктов местной геодезической сети;

- обеспечением возможности контролировать стабильность пространственного положения пунктов местной геодезической сети при каждом измерении ПВП трубопровода;

- высокой точностью определения взаимного положения смежных пунктов сети;

- достаточной плотностью пунктов и краткостью промежутка времени, необходимого для измерения координат с высокой точностью;

- простотой и доступностью измерительных операций для персонала эксплуатирующей организации.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поставленная задача решается тем, что способ контроля положения трубопровода надземной прокладки в условиях вечной мерзлоты, согласно техническому решению, включает установку деформационных марок на сваи фундамента опоры трубопровода на расстоянии не менее 0,5 м от поверхности земли, установку грунтовых глубинных реперов, которые размещают на расстоянии не более 1,5 км друг от друга и не более 50 метров от опор, установку референцных станций вдоль трубопровода на расстоянии 20-40 км друг от друга, которые выполнены с возможностью приема-передачи информации на сервер; при этом при установке грунтовых глубинных реперов и референцных станций определяют их координаты в государственной сети, полученные координаты с помощью ключа переводят в местные координаты, которые передают на сервер, после чего в местной системе координат осуществляют нулевой цикл измерений координат деформационных марок относительно грунтовых глубинных реперов, по координатам марок определяют нулевое планово-высотное положение трубопровода, координаты марок также передают на сервер, и по результатам всех измерений строят проектную цифровую модель трубопровода, далее в процессе эксплуатации трубопровода осуществляют контрольные измерения координат деформационных марок, характеризующих текущее планово-высотное положение (ПВП) трубопровода, при этом контрольные измерения производят с помощью мобильных GPS/ГЛОНАСС приемников, обеспечивающих получение и передачу данных измерения на сервер, строят текущую цифровую модель трубопровода, которую сравнивают с проектной цифровой моделью трубопровода, и определяют участки трубопровода, на которых отклонение текущего его положения от проектного превышает допустимые значения, при этом контрольные измерения координат деформационных марок осуществляют не менее 1 раза в месяц в течение первого года эксплуатации трубопровода и не менее 2 раз в год. Измерение координат марок относительно реперов в местной системе координат, характеризующих нулевое планово-высотное положение трубопровода, может быть осуществлено приборами оптического контроля. Мобильный GPS/ГЛОНАСС приемник может быть снабжен средствами беспроводной связи для приема-передачи информации на сервер. В процессе эксплуатации трубопровода осуществляют контрольные измерения координат грунтовых глубинных реперов, которые сохраняют на сервере и используют при измерении положения деформационных марок посредством приборов оптического контроля, при этом контрольные измерения координат грунтовых глубинных реперов осуществляют не менее 1 раза в месяц в течение первого года эксплуатации трубопровода и не менее 2 раз в год. Деформационные марки могут быть выполнены из стального проката, например, стального уголка, трубы или арматуры, с образованием острого угла, при этом марки прикрепляют к металлическому ростверку или оголовку сваи опоры таким образом, что вершина острого угла является верхней точкой деформационной марки, положение которой является точкой снятия показаний планово-высотного положения. Деформационной маркой снабжают каждую сваю фундамента опоры трубопровода. Глубинный репер состоит из металлической трубы, реперной головки, выполненной из нержавеющей стали со шлифованной сферической поверхностью, и установленного в скважину бетонного «якоря», при этом репер снабжен защитным кожухом из металлической трубы, заполненной песчаным непучинистым грунтом. Каждый репер устанавливают на глубину не менее глубины размещения границы максимального сезонного оттаивания грунтов, увеличенной на 1 м, в частности, на глубину не менее 11 м. Глубинные реперы, используемые при реализации заявляемого способа, состоят из металлической трубы, например, диаметром 57 мм длиной 11,6 м, реперной головки, выполненной из нержавеющей стали со шлифованной сферической поверхностью, и бетонного «якоря», установленного в скважину диаметром 500 мм, при этом репер снабжен защитным кожухом из металлической трубы диаметром 426 мм, заполненной песчаным непучинистым грунтом. На трубопроводе на компенсаторах размещают датчики планово-высотного положения в месте максимально возможного изменения положения трубопровода, информацию с датчиков направляют на сервер с помощью волоконно-оптической линии связи или с помощью радиомодема через референцную станцию. Референцная станция включает мультичастотную навигационную аппаратуру потребителя ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS фазового режима; мультичастотную ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS геодезическую ГНСС-антенну с системами подавления многолучевости и переотраженных сигналов, показателем эксцентриситета фазового центра не более 2 мм, устройством крепления на неподвижном объекте; компьютер с функцией контроллера для настройки оборудования постояннодействующей референцной станции; программное обеспечение для выполнения основных функций референцной станции. Референцная станция может включать блок резервного питания.

Референцные станции обеспечивают свое точное позиционирование и передачу информации на сервер, который использует эту информацию для вычисления необходимых поправок для передачи их на передвижные GPS/ГЛОНАСС приемники (роверы), в результате чего на дисплее контроллера к роверу, в режиме реального времени, отображаются точные координаты его местоположения.

На одно измерение тратят от 1 до 3-х минут. Для сравнения: применение традиционного метода измерения координат пунктов путем использования режима «Статика», т.е. в отсутствие автоматизированной сети, требует 20-30 мин на измерение координат 1 точки, а также требуется постобработка данных с применением специализированного программного обеспечения на мобильном компьютере или АРМе.

При удалении ровера от референцных станций на расстоянии не более 8-10 км погрешность измерения ПВП не превышает ±25 мм, а при удалении ровера от референцных станций на расстоянии 15-20 км погрешность измерения ПВП не превышает ±40 мм.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 схематично представлен вариант размещения глубинного репера,

На фиг. 2 схематично представлен возможный вариант установки антенны референцной станции.

На фиг. 3, 4 схематично представлены варианты размещения деформационной марки на свае фундамента опоры.

На фиг. 5-11 схематично представлено взаимное расположение деформационных марок, глубинных реперов, референцных станций, реперов государственной геодезической системы и взаимодействие между ними.

Позициями на чертежах обозначены:

1 - глубинный репер местной геодезической сети, 2 - референцная станция, 3 - деформационная марка, 4 - свая, 5 - трубопровод, 6 - опора трубопровода, 7 - сервер, 8 - средства измерения, 9 - репер государственной геодезической сети.

ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявляемый способ реализуют в процессе эксплуатации трубопровода при устройстве геодезической сети, однако первые необходимые действия предпринимают уже на стадии монтажа трубопровода и установки опор.

Геодезическая сеть на магистральном трубопроводе закрепляет единую систему координат (или нескольких связанных между собой систем координат). Точность построения сети обеспечивает оценку запаса прочности и остаточного ресурса трубопровода в режиме мониторинга его состояния. Геодезическую сеть строят вдоль трубопровода в виде связанных с центром обработки данных референцных станций (наземных геодезических пунктов), размещенных в ее узлах, и множества специальных контрольных деформаццонных марок, закрепленных на опорах трубопровода. В качестве референцных станций используют специализированные геодезические приемники навигационного сигнала глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).

Для контроля высотного положения нефтепровода, состояния сопутствующих объектов, а также состояния и эффективности мероприятий инженерной защиты в период строительства магистрального трубопровода и его эксплуатации необходимо осуществление геотехнического мониторинга, для чего выполняют следующие подготовительные действия.

1. Устанавливают глубинные реперы 1 вдоль трубопровода 5. Глубинный репер состоит из металлической трубы (реперной трубы) диаметром 57 мм длиной 11,6 м, реперной головки и бетонного «якоря» устанавливаемый в скважину диаметром 500 мм. К верхней части реперной трубы приваривается специальная сферическая головка, изготавливаемая из нержавеющей стали со шлифованной сферической поверхностью радиусом 25 мм. В сферической головке выполняется отверстие глубиной 3 мм. Нижняя часть глубинного репера оборудуется «якорем», для повышения устойчивости и противодействия возможным силам морозного пучения. «Якорь» может быть изготовлен двумя способами: на месте монтажа репера или в заводских условиях. При изготовлении «якоря» в полевых условиях (на площадке монтажа репера), на конец реперной трубы приваривают лист с толщиной 4 мм, шириной 50 мм и длиной 1000 мм в виде «шнека». Затем в скважину заливают цементно-песчаный раствор толщиной 20 см от дна скважины. В заводских условиях «якоря» изготавливают из бетона с установкой закладной детали. Закладная деталь выполняется из трубы диаметром 57 мм приваренного к ней листа 4×50 мм. «Якорь» с реперной трубой соединяют с помощью резьбового соединения. Реперную трубу защищают от сил морозного пучения с помощью защитной трубы диаметром 89 мм с двумя герметизирующими манжетами на концах. Пространство между реперной и защитной трубами заполняется смазкой ЦИАТИМ 221 или аналогом, с учетом работоспособности смазки не менее 40 лет и рабочего диапазона температур от минус 60 до плюс 150°С. Для защиты глубинного репера от уничтожения или повреждения его оборудуют защитным кожухом из металлической трубы диаметром 426 мм, заполненной песчаным непучинистым грунтом. Защитный кожух устанавливают в заранее пробуренную скважину диаметром 500 мм. Крышку кожуха выполняют также из трубы диаметром 426 мм из листовой стали толщиной 8 мм. Для плотного прилегания крышки к кожуху после закрытия к внутренней поверхности кожуха приваривают специальные направляющие в количестве 4 шт. длиной 200 мм, выполненные из сегментов трубы диаметром 426 мм. На верх крышки приваривают специальный опознавательный знак, выполняемый из арматуры длиной 800 мм и металлического листа толщиной 3 мм, на котором указывается номер репера, наименование и контактная информация эксплуатирующей организации. Подсыпку вокруг глубинного репера в радиусе 1,0 м и на глубину максимального сезонного оттаивания (2,5 м) выполняют из непучинистых грунтов (сухой песок средней крупности или мелкий).

2. Устанавливают на все опоры контролируемого трубопровода в качестве геодезических знаков - деформационные марки 3. Марки, предназначенные для наблюдения за деформациями нефтепровода при надземной прокладке, монтируют на сваи 4 опоры 6. Деформационные марки изготавливают из стального проката (арматурная, круглая сталь, уголки и т.д.) с обточкой для получения сферической поверхности при установке уголка вертикально или вырезом угла для фиксированной установки рейки при расположении уголка в горизонтальном положении. Деформационная марка может быть непосредственно закреплена на несущей конструкции или через дополнительный швеллер. Крепление, как правило, осуществляют сварным швом к оголовкам свай. Деформационным маркам присваивают порядковый номер для учета и производят нулевой замер их высотного положения. Количество закрепляемых на трубопроводе марок в значительной степени зависит от требований к точности измерения значений ПВП и возможностей прибора внутритрубной диагностики.

3. Устанавливают вдоль трубопровода сеть из постоянно действующих референцных станций 2, которая охватывает своим обслуживанием всю территорию линейной части магистрального трубопровода. Сеть референцных станций - совокупность постоянно действующих спутниковых (ГНСС) референцных станций, установленных на местности по заданной схеме, относительное положение которых определено в единой системе координат, объединенные каналами коммуникаций для сбора и обработки геодезических данных в едином центре хранения и обработки геодезических данных (сервер ЦХОГД), так чтобы обеспечивать выполнение измерений и определение пространственного местоположения объектов на обширной площади с одинаковой точностью и в единой системе отсчета времени и пространства. Референцные станции размещают на зданиях и сооружениях в полосе обслуживания магистрального трубопровода или на сцециальных глубинных реперах, то есть станции устанавливают двух типов - с заглублением в грунт, и наружной антенной частью, к которой подводят питание от любого возможного источника энергии (линия электропередач, автономный источник), и станции, устанавливаемые на блок-бокс управления запорной арматурой. Станции второго типа представляют собой контейнер, в котором сосредоточены щиты управления автоматической референцной станцией, закрепленный на крыше блок-бокса.

В состав оборудования постоянно действующих референцных станций включено:

- мультичастотная навигационная аппаратура потребителя ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS фазового режима;

- мультичастотная ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS геодезическая ГНСС-антенна с системами подавления многолучевости и переотраженных сигналов, показателем эксцентриситета фазового центра не более 2 мм, устройством крепления на неподвижном объекте;

- компьютер с функцией контроллера для настройки оборудования постояннодействующей референцной станции;

- программное обеспечение для выполнения основных функций референцной станции;

- блок резервного питания;

- кондиционер.

Абонентское оборудование - подвижные станции (роверы), оснащенные мультичастотной навигационной аппаратурой потребителя ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS с фазовым режимом использования и средствами связи. В состав абонентского оборудования включено следующее оборудование:

- мультичастотная навигационная аппаратура потребителя ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS фазового режима;

- мультичастотная компактная ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS антенна геодезического класса;

- контроллер и программное обеспечение для выполнения основных функций подвижной станции;

- мобильный компьютер со специальным программным обеспечением для накопления и последующей обработки полевых измерений с возможностью подключения к сети, для получения навигационных данных, хранимых в ЦХОГД (центр хранения и обработки геодезических данных) (только для режима отложенной обработки «POST») Конструктивное решение абонентского оборудования не является предметом заявляемого изобретения и на фигурах не представлено.

В административном здании по обслуживанию магистрального нефтепровода устанавливается Центр хранения и обработки геодезических данных (ЦХОГД), в состав которого входят один или несколько серверов со специальным сетевым программным обеспечением. Вычислительный центр осуществляет:

- связь со спутниковыми приемниками одиночных базовых станций, настройку их внутренних параметров;

- прием данных с базовых станций, проверку качества, автоматическую запись файлов данных на жесткий диск компьютера (сервера центра управления);

- преобразование данных в формат RINEX, размещение файлов на FTP-сервере, или web-сайте для получения их пользователями по сети Интернет;

- формирование корректирующей информации для пользователей, определяющих свое местоположение в режиме реального времени в районе покрытия сети базовых станций;

- передачу корректирующей информации через различные каналы связи (радио, сотовая связь, Интернет);

- генерацию сообщений и ведение журнала событий в процессе работы центра управления, оповещение оператора центра управления об изменениях состояния спутников, базовых станций, линий коммуникаций и работающих с системой пользователей.

Кроме того, с помощью программного обеспечения центра управления организован контроль за работой пользователей в режиме реального времени с их идентификацией и учетом сеансов RTK-измерений, автоматическая обработка измерений пользователей совместно с данными базовых станций, вычисление координат объектов пользователя и создание отчетов.

ЦХОГД должен обеспечивать:

- непрерывное получение данных глобальных навигационных спутниковых систем от постоянно действующих референцных станций;

- долговременное хранение (не менее 1 года) полученных данных от каждой постоянно действующей референцной станции;

- комплексную математическую обработку полученных данных, поступающих в режиме реального времени от постоянно действующих референцных станций;

- визуализацию в режиме реального времени получаемых от постоянно действующих референцных станций данных и результатов их обработки;

- обеспечивать дистанционную диагностику постоянно действующих референцных станций;

- обеспечивать дистанционное конфигурирование постоянно действующих референцных станций;

- обеспечивать дистанционное программирование постоянно действующих референцных станций;

- обеспечивать высокую надежность и отказоустойчивость.

В состав оборудования GPS/ГЛОНАСС приемника должно быть включено:

- мультичастотная навигационная аппаратура потребителя ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS фазового режима;

- мультичастотная компактная ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS антенна геодезического класса;

- контроллер и программное обеспечение для выполнения основных функций подвижной станции;

- мобильный компьютер со специальным программным обеспечением для накопления и последующей обработки полевых измерений с возможностью подключения к сети, для получения навигационных данных, хранимых в ЦХОГД (только для режима отложенной обработки «POST»).

GPS/ГЛОНАСС приемники должны быть специально разработаны для применения в сетях референцных станциях.

Для выполнения геодезических работ на постоянно-действующих референцных станциях применяют спутниковое оборудование систем ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS.

Планово-высотное положение трубопровода задается пространственными координатами его оси в контрольных точках.

Для реализации заявляемого способа с использованием описанного выше оборудования и аппаратуры поступают следующим образом.

На фиг. 5 схематично представлен первый этап реализации заявляемого способа - создание местной опорной геодезической сети, состоящей из глубинных реперов 1, координаты которых определяются по реперам государственной геодезической сети 9 путем определения координат и высотных отметок, а затем с помощью ключа преобразуются в координаты местной геодезической сети. Местная геодезическая сеть располагается вдоль трубопровода. Количество точек, определяющих ПВП, должно быть не меньше числа, предусмотренного документами, регламентирующими разбивочные работы при выносе трассы трубопровода в натуру. В соответствии с правилами выполнения разбивочных работ контрольные точки определяются не реже чем через каждые 100 м, на отдельных участках - через 10 м и дополнительно в местах изменения направления оси трубопровода, включая точки перегиба на профиле.

На фиг. 6 схематично представлен второй этап реализации заявляемого способа - установка деформационных марок 3 на опоры 6 трубопровода надземной прокладки.

На фиг. 7 схематично представлен третий этап реализации заявляемого способа - проведение нулевого цикла измерений деформационных марок, получение их координат и высотных отметок в привязке к координатам реперов в местной опорной геодезической сети. Координаты марок измеряют при помощи средств измерения 8, а именно оптических геодезических приборов (нивелир, теодолит, тахеометр). Таким образом, формируют базу данных нулевого цикла измерений, который характеризует проектное положение трубопровода. Базу данных с цифровой моделью трубопровода, содержащую значения ПВП трубопровода размещают на сервере 7.

На фиг. 8 схематично отмечен четвертый этап реализации заявляемого способа - получение, обработка данных нулевого цикла измерений и построение цифровой модели трубопровода по снятым показаниям. Информацию передают на сервер 7, который осуществляет вышеуказанные операции, и хранит обработанные данные для дальнейшего использования.

На фиг. 9 представлено расположение референцных станций 2 и определение их координат по реперам государственной геодезической сети 9 с последующим преобразованием с помощью ключа в местные геодезические координаты. Референцные станции предоставляют корректирующую информацию для высокоточного определения координатных данных на местности с помощью роверов. Физическую реализацию местной системы координат обеспечивает размещаемая на местности сеть геодезических пунктов, построенная в виде совокупности взаимосвязанных референцных станций.

На фиг. 10 схематично представлен процесс текущих измерений для осуществления контроля положения трубопровода. Оператор с помощью ровера, который получает корректирующую информацию от референцных станций, осуществляет сбор координатных данных и высотных отметок с деформационных марок и глубинных реперов. Эти данные передают на сервер для анализа и обработки.

На фиг. 11 представлен заключительный этап реализации заявляемого способа, представляющий собой сравнение данных, полученных и обработанных сервером при формировании нулевого цикла измерений с данными текущего цикла измерений, полученными от роверов. По результатам сравнения сервер определяет идентичность нулевого и текущего положения точек измерения или фиксирует отклонение. В случае выявления при обработке сервером отклонения от значения нулевого цикла той или иной точки измерения, эту точку идентифицируют по привязанным к ней координатам, локализуют проблемный участок трубопровода и принимают меры по восстановлению проектного положения трубопровода и, соответственно, точки измерения.

Сервер должен быть обеспечен непрерывной связью с референцными станциями и получать данные с заранее выбранной частотой обновления. Для передачи данных с референцных станций на сервер (в центр управления) могут быть использованы различные методы:

- могут использоваться непрерывные аналоговые или цифровые модемные линии. Модем в центре управления может быть подключен к последовательному порту ПК напрямую, через RS232, но если необходимо подключить несколько референцных станций, то можно использовать маршрутизатор типа CISCO. Маршрутизатор предназначен для передачи данных через сеть LAN в компьютер центра управления. Это расширяемое решение, с учетом числа поддерживаемых линий, и оно позволяет использовать практически неограниченного число линий передачи данных. Компьютер, на котором работает программа GPSNet, принимает эти данные через IP протокол с маршрутизатора CISCO. Удаленные референцные станции идентифицируют по номерам TCP/IP портов;

- может использоваться соединение на основе Frame Relay. Хотя этот метод не всегда осуществим с использованием телефонных сетей, он может быть лучшим методом передачи данных на большие расстояния. В этом случае на базовой станции необходимо использовать конвертер данных для протокола RS-232. Когда для передачи данных используется только Frame Relay, в центре управления можно поставить более простой маршрутизатор. При такой конфигурации каждая удаленная станция имеет свой собственный IP адрес, и маршрутизатор переводит данные из Frame Relay в LAN и наоборот;

- данные также могут передаваться и через Интернет с использованием DSL или иного доступа. В этом случае протокол последовательного интерфейса должен быть преобразован в протокол TCP/IP.

Объекты нефтегазового комплекса представляют собой сложные, динамические и открытые геотехнические системы (ГТС), которые взаимодействуют с окружающей (внешней) средой. Негативное воздействие таких объектов изменяют свойства и состояние окружающей среды. В свою очередь и внешняя среда, а также ее изменение, негативным образом воздействует на объекты. Такое взаимодействие отчетливо прослеживается в условиях криолитозоны. Многолетнемерзлые породы (ММП), используемые в качестве оснований инженерных объектов, вследствие физико-механического теплопереноса, могут находиться как в твердомерзлом, так и в пластично мерзлом состояниях. Вследствие этого изменяется несущая способность ММП, приводящая к возникновению деформаций инженерных объектов. При достижении критических параметров деформация может вызвать аварийные ситуации на объектах нефтегазового комплекса и проведения внеплановых ремонтных работ, требующих дополнительных финансовых и экономических затрат. Информацию о техническом и пространственно-временном состоянии ГТС можно получить при правильно организованном геодезическом мониторинге. Геодезический мониторинг таких объектов осуществляют на всех стадиях жизненного цикла сооружений: изысканиях, строительстве, эксплуатации или их ликвидации.

1. Способ контроля положения трубопроводов надземной прокладки в условиях вечной мерзлоты, характеризующийся тем, что он включает
установку деформационных марок на сваи фундамента опоры трубопровода на расстоянии не менее 0,5 м от поверхности земли,
установку грунтовых глубинных реперов, которые размещают на расстоянии не более 1,5 км друг от друга и не более 50 метров от опор,
установку референцных станций вдоль трубопровода на расстоянии 20-40 км друг от друга, которые выполнены с возможностью приема-передачи информации на сервер;
при установке грунтовых глубинных реперов и референцных станций определяют их координаты в государственной сети, полученные координаты с помощью ключа переводят в местные координаты, которые передают на сервер, после чего в местной системе координат осуществляют нулевой цикл измерений координат деформационных марок относительно грунтовых глубинных реперов, по координатам марок определяют нулевое планово-высотное положение трубопровода, координаты марок также передают на сервер, и по результатам всех измерений строят проектную цифровую модель трубопровода,
далее в процессе эксплуатации трубопровода осуществляют контрольные измерения координат деформационных марок, характеризующих текущее планово-высотное положение трубопровода, при этом контрольные измерения производят с помощью мобильных GPS/ГЛОНАСС приемников, обеспечивающих получение и передачу данных измерения на сервер, строят текущую цифровую модель трубопровода, которую сравнивают с проектной цифровой моделью трубопровода, и определяют участки трубопровода, на которых отклонение текущего его положения от проектного превышает допустимые значения, при этом контрольные измерения координат деформационных марок осуществляют не менее 1 раза в месяц в течение первого года эксплуатации трубопровода и не менее 2 раз в год.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что измерение координат марок относительно реперов в местной системе координат, характеризующих нулевое планово-высотное положение трубопровода, осуществляют приборами оптического контроля.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что мобильный GPS/ГЛОНАСС приемник снабжен средствами беспроводной связи для приема-передачи информации на сервер.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в процессе эксплуатации трубопровода осуществляют контрольные измерения координат грунтовых глубинных реперов, которые сохраняют на сервере и используют при измерении положения деформационных марок посредством приборов оптического контроля, при этом контрольные измерения координат грунтовых глубинных реперов осуществляют не менее 1 раза в месяц в течение первого года эксплуатации трубопровода и не менее 2 раз в год.

5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что деформационные марки выполняют из стального проката, например стального уголка, трубы или арматуры, с образованием острого угла, при этом марки прикрепляют к металлическому ростверку или оголовку сваи опоры таким образом, что вершина острого угла является верхней точкой деформационной марки, положение которой является точкой снятия показаний планово-высотного положения.

6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что деформационной маркой снабжают каждую сваю фундамента опоры трубопровода.

7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что глубинный репер состоит из металлической трубы, реперной головки, выполненной из нержавеющей стали со шлифованной сферической поверхностью, и установленного в скважину бетонного «якоря», при этом репер снабжен защитным кожухом из металлической трубы, заполненной песчаным непучинистым грунтом.

8. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что каждый репер устанавливают на глубину не менее глубины размещения границы максимального сезонного оттаивания грунтов, увеличенной на 1 м, в частности, на глубину не менее 11 м.

9. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что на трубопроводе на компенсаторах размещают датчики планово-высотного положения в месте максимально возможного изменения положения трубопровода, информацию с датчиков направляют сервер.

10. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что референцная станция включает мультичастотную навигационную аппаратуру потребителя ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS фазового режима; мультичастотную ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS геодезическую ГНСС-антенну с системами подавления многолучевости и переотраженных сигналов, показателем эксцентриситета фазового центра не более 2 мм, устройством крепления на неподвижном объекте; компьютер с функцией контроллера для настройки оборудования постояннодействующей референцной станции; программное обеспечение для выполнения основных функций референцной станции.

11. Способ по п. 10, характеризующийся тем, что референцная станция включает блок резервного питания.



 

Похожие патенты:

Способ предназначен для обеспечения промышленной безопасности технологического оборудования установок. Способ включает анализ требований нормативных документов на технические устройства и занесение сведений об их характеристиках в информационную базу данных, оценку технического состояния технических устройств в разные периоды эксплуатации их с учетом их технического состояния до начала эксплуатации, формирование общей информационной базы данных о фактическом техническом состоянии устройств в разные периоды времени и динамики развития технического состояния в будущем на основе сведений, полученных при оценке технического состояния на предыдущих стадиях.

Изобретение относится к области автоматизированных систем мониторинга и диагностики технического состояния металлических подземных сооружений. Технический результат - повышение качества комплексного дистанционного мониторинга и анализа уровня коррозионной защиты подземных сооружений для определения причин возникновения коррозии и принятие своевременных мер по ее предотвращению.

Новое техническое решение обеспечивает расширение функциональных возможностей, повышение удобства и снижение трудоемкости обслуживания, а также создание компактной конструкции контрольно-измерительного пункта, благодаря тому, что стойка контрольно-измерительного пункта выполнена из отрезка трубы прямоугольного поперечного сечения, на верхнем торце которой размещен клеммный терминал, содержащий опорно-соединительное кольцо, на внутренней поверхности которого выполнены держатели в виде вертикальных направляющих с пазами, в которых установлены взаимозаменяемые клеммные панели; на каждой клеммной панели выполнена сетка монтажных отверстий, при этом соседние отверстия расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, крышка выполнена в виде съемного колпака, представляющего собой четырехгранную призму, установленную с возможностью взаимодействия с опорно-соединительным кольцом, километровый знак выполнен сборно-разборным и состоит из двух указательных пластин и двух соединительных кронштейнов.

Изобретение относится к обеспечению безопасности эксплуатируемых подземных трубопроводов и предназначено для предотвращения врезок в трубу, установке боеприпасов для ее подрыва, имитаторов утечек перекачиваемого продукта для дезинформации службы безопасности, а также для обнаружения утечек перекачиваемого продукта.

Изобретение относится к системам контроля состояния магистральных и промысловых нефтепроводов, газопроводов и нефтепродуктопроводов и может быть использовано для отслеживания прохождения внутри обследуемых трубопроводов внутритрубных диагностических снарядов и определения местоположения особенностей трубопроводов.
Изобретение относится к области мониторинга трубопроводных систем, эксплуатируемых в сложных климатических условиях, в частности к способам оценки технического состояния трубопроводов надземной прокладки в условиях вечной мерзлоты.

Изобретение относится к области экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов. Технический результат - повышение точности определения срока службы трубопровода.

Изобретение относится к области добычи природного газа и, в частности, к определению коэффициента фактического гидравлического сопротивления газосборного шлейфа.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики напряженно-деформированного состояния магистральных трубопроводов.

Изобретение относится к области диагностики и контроля состояния подземных стальных трубопроводов и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях промышленности, эксплуатирующих стальные трубопроводы.

Группа изобретений относится к трубопроводному транспорту. Для защиты от коррозии в трубопроводе используется катодная защитная система, которая содержит множество расположенных в почве стержней заземления, которые электрически соединены каждый с почвой и электрически связаны с находящимся в соединении с почвой трубопроводом. Для обеспечения небольшой сложности системы трубопровода относительно инфраструктуры связи, связь между устройствами связи осуществляется через сам трубопровод. Устройства связи содержат сенсорные блоки и узлы входа в центральный блок обработки. Расположенные вдоль трубопровода сенсорные блоки служат для измерения сигналов и снабжаются энергией из катодной защитной системы. За счет этого нет необходимости в отдельной системе электроснабжения. Для обеспечения возможности снабжения энергией полностью из катодной защитной системы, каждый автономный сенсорный блок снабжен такими компонентами, которые обеспечивают возможность связи с помощью менее сложных способов модуляции. За счет обработки возникающих в результате сотрясений почвы сигналов и их классификации, во входные узлы передаются сообщения тревоги лишь при распознавании критичных событий. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано на трубопроводах в качестве централизованной системы автоматических защит от превышения давления, обеспечивающей безаварийность технологического процесса транспортировки нефти (нефтепродуктов). Централизованная система противоаварийной автоматики (ЦСПА) магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов представляет собой программно-технический комплекс (ПТК), содержащий сервер ЦСПА с горячим резервированием, и автоматизированное рабочее место (АРМ) ЦСПА, причем ПТК выполнен с возможностью интеграции с системой диспетчерского контроля и управления (СДКУ) посредством сервера ввода-вывода СДКУ, при этом сервер ЦСПА и АРМ ЦСПА содержат соответствующие модули. В результате обеспечивается системная комплексная защита магистрального трубопровода от аварийных ситуаций, связанных с повышением давления, потерей герметичности или сейсмическими воздействиями более 6 баллов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования. Технический результат заключается в повышении эффективности и безопасности эксплуатации промышленного оборудования. Система мониторинга состояния промышленного оборудования включает автоматизированные рабочие места, снабженные компьютером и устройством цветного мнемонического отображения информации, сетевое оборудование, подсистемы, уровни, блоки датчиков, модули обработки сигналов, выполненные с возможностью приема, регистрации сигналов датчиков, и серверы, которые обеспечивают возможность сравнения информации от модулей обработки сигналов с рассчитываемыми и/или внесенными в их память пороговыми значениями. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх