Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геофизический мониторинг подводных переходов трубопроводов

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Дунчевский, Александр Викторович

Введение

Глава 1. Физические основы применяемых методов.

1.1. Общие сведения о подводных переходах трубопроводов.

1.2. Отечественные технологии приборного обследования подводных переходов.

1.3. Обзор зарубежных технологий обследования подводных переходов.

1.4. Обзор существующих методов инженерной геофизики для решения задачи мониторинга подводных переходов.

1.4.1. Гидроакустические методы.

1.4.2. Электромагнитные методы.

1.5. Обоснование выбора комплекса методов для решения задачи мониторинга подводных переходов.

Глава 2. Описание аппаратурно-методических приемов проведения измерений.

2.1. Система спутниковой привязки.

2.2. Эхолот.

2.3. Гидроакустический комплекс.

2.4. Электромагнитная система.

2.5. Состав применяемого при обследовании программно-аппаратного комплекса.

2.6. Методика проведения обследования подводных переходов.

Глава 3. Технология обработки и интерпретации результатов геофизического мониторинга подводных переходов трубопроводов.

3.1. Создание файла нерегулярной сети.

3.2. Регуляризация данных.

3.3. Обработка данных по трубопроводам.

3.4. Создание плана акватории.

3.5. Создание профилей и поперечников трубопроводов в формате ВХБ.

3.6. Создание файла профиля утвержденного формата.

3.7. Визуализация результатов.

3.7.1. Просмотр 3-х мерного изображения.

3.7.2. Просмотр продольных и поперечных профилей.

Глава 4. Описание практической технологии внедрения программно-аппаратного комплекса на примере обследования двухниточного подводного перехода газопровода "Ямбурм-Западная граница" через р.Сура.

4.1. Установка базовой станции системы спутниковой привязки.

4.2. Установка водомерного поста.

4.3. Определение планового и высотного положения трубопроводов; планово-высотная съемка береговых участков.

4.4. Гидроакустическая съемка.

4.5. Съемка уреза. Создание электронной карты.

4.6. Батиметрическая съемка.

4.7. Обработка полевых данных.

4.7.1. Создание файла нерегулярной сети.

4.7.2. Регуляризация данных.

4.7.3. Обработка данных по трубопроводам.

4.7.4. Построение плана.

4.7.5. Создание чертежей продольных и поперечных профилей трубопроводов.

4.7.6. Подготовка комплекта файлов для программы 3 Э-визу ал изаци и.

4.7.7. Анализ результатов обследования с применением программы З О-визуализации.

4.8. Выводы по результатам обследования.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Геофизический мониторинг подводных переходов трубопроводов"

Актуальность работы

Для обеспечения безопасной эксплуатации подводных переходов трубопроводов необходима достоверная информация о плановом и высотном положении их ниток.

Геофизические методы сравнительно недавно применяются для мониторинга подводных переходов.

Применявшееся ранее водолазное обследование с точки зрения достоверности информации и скорости выполнения работ оставляло желать лучшего.

Диагностика сухопутных подземных газопроводов в настоящее время осуществляется пропуском снарядов-дефектоскопов внутри трубы (приборная дефектоскопия) и вертолетным обследованием положения трубопровода снаружи.

С подводными трубопроводами положение сложнее. Эти наиболее потенциально опасные участки газопроводов не только не имеют узлов запуска и приема снарядов-дефектоскопов, но и выполнены в большинстве своем неравнопроходными, а также оснащены запорной аппаратурой меньшего диаметра. Это исключает возможность внутренней приборной дефектоскопии для большинства действующих подводных переходов, что повышает роль наружного обследования и своевременного определения отклонений положения трубопровода от проектных отметок, которые возможны как в результате деформаций трубы (например, образование арок в результате больших осевых напряжений), так и по причине русловых изменений (размывы дна, наносы, подмывы и т.п.) [31].

Практика эксплуатации подводных переходов магистральных трубопроводов показывает, что гидродинамические процессы на малых и средних реках очень активны и малопредсказуемы, и даже небольшие 5 изменения рельефа дна иногда приводят к русловым смещениям, передвижениям больших масс донного грунта и, в результате, - к подмывам, оголениям и провисам дюкеров, механическим повреждениям защитных сооружений и изоляции трубопроводов, разрушению берегоукреплений. Еще более чреваты подобными последствиями паводковые явления, особенно в малых реках.

В связи с этим ясно, что необходим систематический мониторинг состояния подводных переходов трубопроводов.

Современные методы инженерной геофизики (акустические, электромагнитные и др.) обладают необходимой экспрессностью и достоверностью, т.е. позволяют оперативно получить в цифровой форме результаты мониторинга. Помимо прочих достоинств, применение геофизических методов обследования позволяет существенно снизить стоимость работ.

Внедрение методов современной инженерной геофизики в данную отрасль необходимо еще и потому, что до этого решением данной задачи занималось множество разных подрядчиков с разным уровнем технической культуры [28]. Внедрение геофизических технологий позволяет обеспечить единство стандартов записи исходной информации, стандартов обработки и представления (визуализации) итоговых результатов геофизического мониторинга.

Предложенные нами проекты стандартов представления результатов обследований используются в системе ОАО «Газпром».

Цель работы

Создание экспрессной системы геофизического мониторинга подводных переходов трубопроводов, с целью сокращения временных затрат, повышения достоверности и достижения максимальной информативности результатов обследования.

Основные задачи исследований

1. Разработка и опробование в производственном режиме приборного комплекса для обследования подводных переходов трубопроводов.

2. Разработка системы обработки данных, включающей 31) -визуализацию результатов обследования.

3. Стандартизация данных, получаемых при обработке и используемых для визуализации результатов и подготовки отчетных материалов.

Основные научные положения

1. Создание рационального комплекса геофизических методов для решения задачи мониторинга состояния подводных переходов трубопроводов.

2. Создание алгоритмического аппарата и технологии обработки и представления (3-х мерной визуализации) геофизической информации, получаемой при обследовании подводных переходов.

Научная новизна

1. Показана возможность применения геофизического комплекса (гидроакустические методы, электромагнитные методы, система спутниковой привязки) для обследования подводных переходов.

2. Разработана компьютерная система обработки результатов геофизического обследования подводных переходов, включающая многовариантную ЗВ-визу ализацию.

3. Предложен отраслевой стандарт пакета данных, предоставляемых по результатам обследования подводных переходов трубопроводов.

Практическая ценность и реализация работы в производстве

Применяемый нами при обследовании подводных переходов приборный комплекс отличают следующие преимущества: простота съемки, проводимой в соответствии с разработанной 7 методикой; информативность получаемых данных непосредственно в процессе съемки.

Разработанная система обработки ТгашзСак объединяет все стадии обработки, начиная с момента получения данных с приборного комплекса, и заканчивая выдачей печатных материалов и подготовкой пакета данных для программы трехмерной визуализации результатов обследования.

Практическая ценность разработанной системы обработки заключается в ускорении и упрощении процесса полевой съемки и обработки полевых данных, в снижении требований к квалификации оператора обработки.

Система обработки ТгашСа1с повышает достоверность результатов благодаря использованию внедренных в ней алгоритмов расчета, упрощает процесс подготовки отчетных материалов.

Разработанная программа визуализации Сл8\\\1е\\, работающая с пакетом данных, подготовленным в системе ТгашСак, вместе с печатными материалами поставляется Заказчику и позволяет легко анализировать состояние подводного перехода.

Внедрение результатов работы

Описываемый приборный комплекс применяется для обследования подводных переходов с 1997 г. Он сформировался благодаря опыту, накопленному при проведении полевых работ в период с 1989 г. по 1999 г., связанных с поиском и локализацией подводных объектов. Помимо этого, в указанный период на предприятии проводились научно-исследовательские работы (НИР) по заказу ОАО «Газпром», ВНИИСТ, в области усовершенствования и модернизации комплекса для обследования подводных переходов трубопроводов.

Система обработки ТгапвСак используется для обработки результатов обследований подводных переходов, начиная с 1995 г. и по 8 настоящее время. При этом система постоянно дорабатывается и совершенствуется.

Только на предприятии «Форт-М» она использовалась при обработке результатов обследований более 100 подводных переходов нефте - и газопроводов.

Результаты проведенных обследований вошли в более чем 100 производственных отчетов.

Также система обработки ТгашСа1с внедрена в 5-ти региональных отделениях ОАО «Газпром» и на НПФ «Возрождение», занимающихся обследованием подводных переходов.

Программа визуализации Са$\¥\1е\* с 1997 г. вместе с печатными материалами в составе отчетов по обследованиям подводных переходов трубопроводов поставляется Заказчикам, от которых получено множество положительных отзывов.

К настоящему времени многие организации, выполняющие обследования подводных переходов, используют программу СаяУУУк^ для анализа результатов обследований, и сдают отчетные материалы Заказчикам в электронном виде (в виде стандартного пакета данных результатов обследования, разработанного НИИ "Форт-М").

С 1999 г. НГШ "Форт-М" выполняет работы по договору с фирмой "ПГЭС" ОАО "Газпром" (утвержденной головным куратором Банка Данных по подводным переходам трубопроводов) по разработке программной оболочки Банка Данных и различных сервисных программных модулей. При этом разработанный на предприятии формат данных по подводным переходам (в том числе данных по обследованиям) используется при формировании Банка Данных и является основой для унификации данных по всем подводным переходам ОАО "Газпром". 9

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих научно-технических конференциях:

• IV Международная конференция «Транспортировка нефти и газа в бывшем Советском Союзе. Системы трубопроводного транспорта» (Москва, апрель 1996 г.);

• Международная геофизическая конференция и выставка «Москва-97» (Москва, сентябрь 1997 г.);

• I учебно-презентационный семинар «Геоинформатика в нефтегазовой отрасли» (Москва, апрель 1998 г.);

• ГИС-Форум'98 (Москва, июнь 1998 г.);

• IV Всероссийская учебно-технологическая конференция «Проблемы ввода и обновления пространственной информации» (Москва, февраль 1999 г.);

• IV Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, апрель 1999 г.);

• 2-я Всероссийская научно-практическая конференция «Геоинформатика в нефтегазовой и горной отраслях» (Нижневартовск, апрель 1999 г.);

• 9-я Международная деловая встреча «Диагностика-99» (Сочи, апрель 1999 г.);

• V Международная конференция «Современные методы и средства океанологических исследований» (Москва, ноябрь 1999 г.) .

Исходные материалы и личный вклад в решение проблемы

Основу диссертации составляют результаты разработки программно-аппаратного комплекса для сбора, обработки, представления и хранения информации по подводным переходам трубопроводов. Разработка данного комплекса ведется в научно-производственном предприятии «Форт-М» с

10

1995 г. по настоящее время при непосредственном участии автора, работающего в НЛП «Форт-М» с 1990 г.

Личный вклад автора состоит в оптимизации методики съемки и алгоритмов обработки полевых данных, в разработке методического и программного обеспечения для обработки и визуализации результатов обследований.

Автор участвовал в полевых и камеральных работах предприятия «Форт-М» с 1990 г., проводил испытания методики и аппаратуры на множестве производственных объектов. С 1998 г. автор является руководителем производственной группы при проведении полевых работ, ответственным исполнителем при обработке результатов обследований. Автор принимал непосредственное участие во внедрении системы ТгапвСак на других предприятиях, проводил обучение персонала работе с системой обработки ТгашСа1с и системой визуализации СаяУУЛчеу*

Автор является составителем следующих документов:

Отчет по 1 этапу договора на разработку, установку, заполнение данными программно-аппаратного комплекса «База Данных по подводным переходам газопроводов предприятия «Волготрансгаз» (Москва, НПП «Форт-М», 1997 г.);

Руководство Пользователя системы ТгашСа1с" (Москва, НПП «Форт-М», 1998 г.);

Руководство Пользователя программы визуализации (Москва, НПП «Форт-М», 1998 г.). Также автор является ответственным исполнителем более 30 производственных отчетов по приборному обследованию подводных переходов газопроводов, выполненных в период с 1995 по 1999 г.; участвовал в составлении утвержденной ВНИИСТ "Методики выполнения гидроакустического обследования подводных переходов трубопроводов", разработанной НПП "Форт-М" совместно с отделом подводных и трубопроводов ВНИИСТ (1995 г.).

Публикации

Содержание диссертации изложено в 2 печатных работах, а также в 3 докладах на всероссийских конференциях, материалы которых изданы на С1ЖОМ-дисках, и в сети Интернет.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложена на 104 страницах и сопровождается списком литературы из 32 наименований. Текст иллюстрирован 25 рисунками.

Заключение Диссертация по теме "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", Дунчевский, Александр Викторович

Основные результаты, полученные в итоге выполненной работы:

1. Создана система компьютерной обработки данных обследований подводных переходов трубопроводов.

2. Разработана многовариантная 30 - визуализация результатов обследований подводных переходов трубопроводов.

3. Разработан и предложен в качестве отраслевого стандарта пакет данных, получаемых при обследовании подводных переходов трубопроводов.

4. Система обработки ТгашСак внедрена в 5-ти региональных отделениях ОАО «Газпром» и на НПФ «Возрождение», выполняющих обследование и ремонт подводных переходов. Представлением результатов обследований подводных переходов с применением программы СаяУУЛЧе^' пользуются на большинстве газотранспортных предприятий ОАО "Газпром".

В настоящее время в газотранспортных предприятиях проходит внедрение Банка Данных по подводным переходам, создаваемого по заказу ОАО «Газпром». Банк Данных использует разработанный нами формат представления итоговых данных результатов обследований подводных переходов.

101

Заключение

В результате выполнения работы создана экспрессная система геофизического мониторинга подводных переходов трубопроводов.

Внедрение описанной системы позволяет решить следующий ряд проблем: сокращение временных затрат; повышение достоверности результатов обследования; достижение максимальной информативности результатов; уменьшение стоимости работ; снижение требований к квалификации операторов съемки и обработки.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата технических наук, Дунчевский, Александр Викторович, Москва

1. Айнбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость. М.: Недра, 1991.

2. Ашкарин Н.И., Клесов А.И. Особенности построения ГИС ОАО «Нижневартовскнефтегаз». Информационный бюллетень. - М.: ГИС-Асеоциация, 1999. - №2.

3. База данных по подводным перехода газопроводов предприятия «Волготрансгаз». Производственный отчет. М.; НПП «Форт-М», 1997.

4. Буденков H.A. Геодезические работы при речных и озерных изысканиях. М.: Недра, 1979.

5. Богородский A.B., Должиков А.К., Корепин Е.А., Яковлев Г.В. Гидроакустическая техника исследования и освоения океана. -Л.: Гидрометеоиздат, 1984.

6. Васильев П.В. Развитие горно-геологических информационных систем. Информационный бюллетень. - М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - №2.

7. Вдовин B.C., Капилевич Д.И., Цернант A.A. Использование космической геодезической сети и системы координат ПЗ-90 для мониторинга крупных транспортных магистралей Российской Федерации. Информационный бюллетень. - М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - №3.

8. Грошев В.В., Кононов A.A. Обзор российского рынка приемников спутниковых навигационных систем, используемых для точных измерений на местности. Информационный бюллетень. -М.: ГИС-Ассоциация, 1998. - №2.

9. Гуляев Ю.П., Каленицкий А.И. Задачи экологического и102деформационного мониторинга. Геодезия и картография. -1996. -№3.- С. 49-51.

10. Ю.Димов Л.А., Богушевская Е.М. Надежность и безопасность газопроводов в условиях болот на Севере. Газовая промышленность. М.: 1998. -№11.

11. Дунчевская C.B., Кукушкин Б.М. Методика выполнения гидроакустического обследования подводных переходов трубопроводов. -М.: «Форт-М», ВНИИСТ, 1995.

12. Дунчевский A.B., Дунчевская C.B. Геофизический мониторинг подводных переходов трубопроводов и представление результатов обследований. Международная Геофизическая Конференция и Выставка «Москва-97». - Мат. конф. - М.: ГИС-Ассоциация, 1996.

13. Ежегодник ГИС'96-97. Вып.З, том 1,2. М.: ГИС-Ассоциация, 1998.

14. Ермак П.Г. Геоинформационные технологии в нефтегазодобывающих компаниях: цели, задачи и этапы реализации. -Информационный бюллетень. М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - №3.

15. Инструкция по производству инженерно-гидрографических изысканий на реках, озерах, водохранилищах для строительства Минречфлота РСФСР. J1.: Транспорт, 1982.

16. Копаев Г.В. Обзор рынка программного обеспечения для городских инженерных коммуникаций. Ежегодник ГИС'96-97, вып.З, т.2. - М.: ГИС-Ассоциация, 1998. - С.50-52.103

17. Магистральные трубопроводы. СНиП 2.05.06-85. М.: Минстрой России, 1997.

18. Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов. -М.: ВНИИГАЗ, 1992.

19. Методические рекомендации по обследованию состояния подводных переходов и подводных кабелей связи магистральных газопроводов, находящихся в эксплуатации. М.: ВНИИГАЗ, 1979.

20. Михайленко А.Г. Вопросы создания и наполнения ГИС магистральных газопроводов. Информационный бюллетень. -М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - №1.

21. Новиков В.Е., Караванов М.Ю. Как выбрать ОР8-приемник для крупномасштабных съемок. Материалы семинара «Геоинформатика в нефтегазовой отрасли». - М.: ГИС-Ассоциация, 1998. - С.62-63.

22. Проблемы ввода и обновления пространственной информации. -Материалы 4-й конференции. М.: ГИС-Ассоциация, 1998.

23. Результаты опытно-экспериментальных работ по обследованию подводного перехода через р.Волга газопровода «Макат -Северный Кавказ». Рига: НПО «Моринжгеология», 1993.

24. Саломаткина И.А., Тимофеева Н.В. Информационные технологии в геологической отрасли. Информационный бюллетень. - М.: ГИС-Ассоциация, 1999. -№2.

25. Создание, модификация технических средств для приборного обследования подводных трубопроводов, рассмотрение и выбор прогрессивных технологий ремонта и реконструкции подводных переходов. Материалы совещания. -М.: РАО «Газпром», 1994.

26. Черняев В. Д., Ясин Э.М. Эксплуатационная надежность магистральных нефтепроводов. -М.: Недра, 1992.

27. Фастовский У.В. Методика морской магнитной съемки. М.: ИЗМИР АН, 1989.

28. Харионовский В.В., Соннинский A.B. Подводные переходы действующих магистральных газопроводов. Газовая промышленность. - М.: 1995. - №1.

29. GPS приемник 4000 Reference Locator. Руководство пользователя. М.: НТФ «Гидромастер», 1996.