Геоинформационная система оценки влияния инженерно-геологических факторов на возникновение коррозионных дефектов газопроводов ООО "Газпром трансгаз Екатеринбург"

Распутин, Антон Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоинформационная система оценки влияния инженерно-геологических факторов на возникновение коррозионных дефектов газопроводов ООО "Газпром трансгаз Екатеринбург"
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Геоинформационная система оценки влияния инженерно-геологических факторов на возникновение коррозионных дефектов газопроводов ООО "Газпром трансгаз Екатеринбург""

На правах рукописи

РАСПУТИН АНТОН НИКОЛАЕВИЧ

ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ КОРРОЗИОННЫХ ДЕФЕКТОВ ГАЗОПРОВОДОВ ООО «ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ ЕКАТЕРИНБУРГ»

Специальность 25.00.08 - «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

4 ДПР 2011

Екатеринбург 2011

4843913

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет.

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук Мухаметшин Анатолий Матвеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Тагильцев Сергей Николаевич

кандидат технических наук Ратушняк Александр Николаевич

Ведущая организация:

ЗАО НПО «Спецнефтегаз», г. Москва

Защита состоится « 28 » апреля 2011 года в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.04 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, ГСП, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, д. 30, ауд. 3336.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан « 25 » марта 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета О.М. Гуман

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность выполненных исследований. Современная газотранспортная система должна соответствовать таким критериям, как качество, надежность, долговечность и безопасность эксплуатации. Поставленные критерии достигаются за счет повышения требований к достоверности применяемых технологий диагностики и возможности разработки новых способов эксплуатации и обследования объектов газотранспортной системы. Однако рост объемов и видов диагностической информации о техническом состоянии газопровода приводит к необходимости совмещения в едином координатном пространстве различных видов обследований. Соответственно, появляется необходимость применения программных инструментов для систематизации диагностических данных нескольких временных периодов. Поэтому в последнее десятилетие геоинформационные системы (ГИС) и соответствующие технологии активно используются не только как средство визуализации и подготовки к печати электронного картографического материала, но и для прогноза и комплексного анализа технического состояния газопроводов. Информация, получаемая при диагностических обследованиях газопровода, имеет по определению пространственно-распределенный характер, где каждой фиксируемой точке присвоена пространственная составляющая и полезная характеристика (атрибутивные данные), например, значение электрического потенциала, сопротивление грунта или степень износа трубы.

Подземные газопроводы располагаются в динамических, разнообразных инженерно-геологических и природно-климатических условиях, с влиянием физико-химических и биологических факторов, определяющих скорость и интенсивность коррозии. Максимально учесть все факторы и условия возможно только в системах, направленных на обобщение разнородной комплексной информации. Систематизировать диагностические данные, выявить тенденции негативного влияния инженерно-геологических факторов на состояние газопровода, а также закономерности развития коррозионных дефектов возможно с помощью специализированной ГИС, предназначенной для анализа природно-техногенных условий эксплуатации газопровода. Применение ГИС позволяет учесть пространственные отношения между территориально распределенными газотранспортными объектами и инженерно-геологическими условиями пролегания газопровода. Сделать же это в реляционных базах данных достаточно проблематично.

ГИС позволяет в доступной для конечного пользователя форме визуализировать объекты и события, определить наиболее значимые факторы влияния на коррозионные процессы и, как следствие, помогает принять сбалансированные управленческие решения. Среди множества инженерно-геологических факторов, оказывающих наибольшее влияние на протекание коррозионных процессов, выделяют наличие субвертикальной литологической границы и активных зон дифференциальной аэрации, которые способствуют формированию макро-коррозионных гальванических пар. Определение таких участков возможно при совмещении различных видов диагностики, геолого-геофизической и инженерно-геологической информации.

Диссертационная работа посвящена изучению и анализу возможностей применения геоинформационных технологий для локализации участков коррозионных дефектов, определяемых инженерно-геологическими факторами, а также формированию методики прогноза коррозионного состояния газопроводов на других, не диагностируемых традиционными способами участках.

Объект исследования. Система магистральных газопроводов, располагающихся в динамической геологической среде.

Предмет исследования. Распределение коррозионных дефектов на поверхности газопровода в зависимости от инженерно-геологических факторов.

Идея работы заключается в использовании инженерно-геологических данных в составе аналитической геоинформационной системы для обоснования причин возникновения коррозионных дефектов газопроводов.

Цель работы. Разработка геоинформационной системы для оперативной оценки технического состояния коррозионного участка магистрального газопровода с учетом влияния инженерно-геологических факторов на примере ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», а также разработка методики прогнозирования коррозионно-опасных участков газопровода.

Основные задачи работы. Поставленная цель достигается решением следующих взаимосвязанных задач:

-анализ динамики развития и современного состояния геоинформационных технологий в газотранспортной отрасли; -сбор и систематизация инженерно-геологической информации по территории исследования; -разработка структуры геоинформационной системы газотранспортного предприятия, направленной на выполнение комплексного анализа диагностической и инженерно-геологической информации; -исследование инженерно-геологических факторов, определяющих формирование пар дифференциальной аэрации и размещение коррозионных дефектов в связи с неоднородностью грунтов; -апробирование методики обработки данных диагностических обследований вдоль линейной части магистрального газопровода; -создание технологии прогнозирования участков газопровода, подверженных образованию коррозионных дефектов, обусловленных инженерно-геологическими условиями строения геологической среды. Методы исследований. Основные положения и выводы диссертационной работы получены на основе анализа современных геоинформационных методов и технологий обработки диагностических обследований газопровода. Разработка геоинформационной системы осуществлялась в программном комплексе ArcGis 9.3.1. Первичная обработка исходных данных внутритрубной дефектоскопии (ВТД) проводилась в программе IRView. Построение модели геообработки данных ВТД проводилось в модуле ModelBilder. Экспериментальное подтверждение результатов геодезической привязки данных внутритрубной диагностики осуществлялось с применением навигационного оборудования Trimble GeoExplore 2005 Series.

Исходные материалы. В процессе подготовки диссертационной работы использовались результаты диагностических обследований газопровода. Большое внимание уделялось обработке результатов прямого метода диагностирования - внутритрубной дефектоскопии, а также данным электрометрических измерений. В работе применяются геологические карты четвертичных образований масштаба 1:200000, топографические карты, цифровая модель рельефа, космические снимки высокого пространственного разрешения, данные инженерно-геологических изысканий. Для обработки пространственных данных и диагностических обследований использовалась система Агс^в 9.3.1. Основные защищаемые положения:

1. Геоинформационная система, разработанная для анализа природно-техно-генных условий эксплуатации газопровода, позволяет установить пространственное распределение коррозионных дефектов и их взаимосвязь с инженерно-геологическими факторами, основными из которых являются литологические контакты.

2. Алгоритм геоинформационной обработки данных внутритрубной дефектоскопии позволяет целенаправленно определять участки плотности коррозионных дефектов, связанных с инженерно-геологическими факторами прохождения трассы газопровода.

3. Методика прогнозирования коррозионных дефектов, связанных с инженерно-геологическими факторами, позволяет выявлять на необследованных частях газопровода вероятные участки возникновения коррозионных дефектов.

оперативного анализа коррозионного состояния газопроводов; -разработан алгоритм трансформации линейных координат результатов внутритрубной дефектоскопии без использования гироскопических систем, проведена оценка точности результатов работы данного алгоритма. Личный вклад автора заключается в следующем: -выбор и постановка задач исследований, анализ результатов; -разработка структуры пространственных данных и принципиальной модели системы «труба-грунт»; -разработка и практическая реализация алгоритма обработки результатов

диагностических обследований с линейными системами измерений; -разработка рекомендаций по выявлению пар дифференциальной аэрации в реальных природно-техногенных условиях; -разработка Концепции и Регламента эксплуатации геоинформационной системы магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург»;

- организация \УЕВ-доступа к картографическим данным и результатам пространственного анализа.

Практическое значение диссертации. Установленная зависимость образования коррозионных дефектов газопровода по результатам анализа полного комплекса диагностических и инженерно-геологических обследований позволяет определять участки с потенциально высокими скоростями коррозии на тех газопроводах, где затруднительно, а часто и невозможно проведение всего комплекса исследований. Разработанная методика трансформации линейных измерений диагностических обследований в координаты геоинформационной системы применяется в производственной деятельности ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Результаты работы методики используются для анализа коррозионного состояния, а также для обоснования и планирования капитального ремонта объектов газотранспортной системы.

В соответствии с моделью ГИС на территорию ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» разработан аналитический геоинформационный пакет, включающий в себя результаты внутритрубной дефектоскопии за несколько временных периодов, электрометрические измерения, инженерно-геологические изыскания, топографические и кадастровые карты, данные дистанционного зондирования Земли. Доступ к геоинформационному пакету реализован через WEB-интерфейс информационно-управляющей системы.

Апробация результатов работы. Отдельные результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на региональных и всероссийских научно-практических конференциях: в ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» в 2005-2010 гг.; на седьмой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии газовой промышленности», 2007 г.; на IV Научно-практической конференции молодых специалистов ООО «Севергазпром» в 2007 г.; на конференции молодых ученых и специалистов Института горного дела УрО РАН в 2007 г.; на отраслевых совещаниях ОАО «Газпром» и его дочерних обществ в период с 2006 по 2010 гг.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 142 страницах, содержит 50 рисунков, 8 таблиц и 2 приложения.

Автор выражает признательность и глубокую благодарность научному руководителю д.г.-м.н. A.M. Мухаметшину за консультации и своевременную помощь при постановке и проведении исследований. Диссертант благодарен коллективам кафедры геоинформатики и кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии УГГУ за полезные советы и замечания. Сотрудникам ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» - филиал Инженерно-технический центр автор выражает признательность за конструктивные предложения и предоставленные материалы, в особенности В.А. Желобецкому за обсуждения и консультации по отдельным вопросам диссертации, а также близким за постоянную поддержку.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы цели и предмет исследований, показана актуальность темы, определены цели и основные задачи работы.

Первая глава диссертации посвящена анализу текущего состояния геоинформационных технологий на газотранспортных предприятиях. В главе рассматриваются современные методы диагностики коррозионного состояния магистральных газопроводов, а также конкретизирована и раскрыта цель проведения исследований по теме диссертации, сформулированы методы и способы пространственного анализа.

Ключевые понятия и теоретические основы геоинформационных систем применительно к системам комплексного анализа на газотранспортных предприятиях изложены в работах Т.А. Трифонова, М. ДеМерс, Н.В. Мищенко,

A.M. Берлянт, А.Н. Краснощекова, Ю.К. Королева, А.Д. Иванникова, Г.В. Шилиной, Р. Томлинсона, A.B. Кадетовой, Я.Б. Радзиминовича и др. Разрабатываемая ГИС относится к аналитическим системам с функцией пространственного анализа и прогноза геоситуаций, а так же к информационно-поисковым системам с функцией обеспечения задач мониторинга.

Существует несколько определений термина «геоинформационные системы». Например, М. ДеМерс проводит сопоставление синонимичных названий и определения ГИС. Стоит обратить внимание, на то, что М. ДеМерс не разделяет понятие «геоинформатика» как научную дисциплину и геоинформационные системы как программные продукты, используя в обоих случаях термин «ГИС». Несмотря на это, ГИС рассматривается как система, имеющая дело с пространственно-временной информацией и часто, но не обязательно, использующая компьютерную технику. Коллектив авторов в составе А.Д. Иванников,

B.П. Кулагин и В.Я. Цветков определяет ГИС как «интегрированную информационную систему, предназначенную для обработки пространственно-временных данных, в которых основой интеграции является географическая информация, а основой интеграции технологий обработки являются технологии САПР».

Основной задачей газотранспортных предприятий Группы «Газпром» является безаварийная и своевременная доставка газа и газового конденсата конечному потребителю. Для реализации этих условий существуют различные инструменты, одним из которых являются геоинформационные системы и технологии. Изначально ГИС на газотранспортных предприятиях использовались преимущественно для просмотра и составления кадастровых карт района прохождения газопровода. В дальнейшем ГИС стали использоваться в разработке систем прогноза аварийности и расчете зон поражения при разрыве на магистральном газопроводе, что отражено в работах С.Г. Павлова, С.И. Долгова, Г.С. Ракитиной, JI.B. Шершневой и др. Такая система позволяет оперативно оценить на региональном уровне наличие опасностей для газотранспортной системы геологического характера (оползни, тектонические проявления, карстовые провалы), зоны термического и осколочного поражения при разрыве газопровода.

Для обоснованного выбора способов пространственного анализа выполнен обзор существующих методов диагностики магистрального газопровода.

Основным прямым методом неразрушающего контроля является внугритруб-ная дефектоскопия (ВТД) - пропуск инспектирующего снаряда внутри трубы. В основе метода ВТД лежит фиксация рассеяния магнитного потока в металле трубы. Данный метод широко реализован в снарядах-дефектоскопах с продольной и поперечной системой намагничивания и представлен в работах В.А. Канайкина, В.Е. Лоскутова, Д.П. Варламова, А.Ф. Матвиенко и др. В первой главе также приведено описание геоинформационной системы, эксплуатируемой немецкой компанией Е.ОИ ЯиЬ^ав и ее сравнение с разрабатываемой ГИС. Информация по данной системе собрана автором в период прохождения стажировки в Е.ОИ Яи^до в 2008 г.

Из рассмотренных геоинформационных систем автором рекомендуются следующие определения термина «ГИС».

ГИС как сфера информационных технологий - комплекс технических и программных средств, оперирующих пространственными данными, позволяющий получать информацию об объекте и проводить ее пространственный анализ, имеющий интеграционные возможности с другими 1Т-системами предприятия и системами сбора данных. Комплекс, как правило, подразделяется на справочные, экспертные, аналитические и интегрированные ГИС.

ГИС как процесс - получение новой информации, основанный на обработке пространственной и атрибутивной составляющих в результате анализа первичных данных, их обобщения и систематизации.

Во второй главе диссертации приводятся геоморфологические характеристики исследуемой газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Проведен анализ инженерно-геологических факторов, влияющих на техническое состояние среды, рассмотрены виды коррозии и механизмы ее возникновения. Детально рассмотрен механизм образования макрокоррозион-ных пар по совокупности анодных и катодных участков вдоль трассы газопровода. Специфической особенностью предприятия является меридиональное расположение основной газоперекачивающей системы, которая практически на всём протяжении идёт вдоль восточного склона Уральских гор, являющиеся естественным водоразделом между реками, текущими на Русскую и ЗападноСибирскую равнины. В результате этого, реки протекают вкрест магистральных газопроводов, эксплуатируемых организацией.

Хозяйственная деятельность в регионе в основном сосредоточена в городах по берегам рек и обеспечивается газом через систему распределительных газопроводов и газопроводов-отводов, пролегающих в большей части параллельно рекам и железным дорогам, многие из которых электрифицированы. Предприятие осуществляет свою деятельность в четырех областях Уральского региона: Свердловской, Курганской, Челябинской и Оренбургской (рис. 1). Соответственно, на всем протяжении трассы газопровода существенно меняются природно-техногенные условия, а также инженерно-геологические факторы, влияющие на образование коррозионных дефектов. Магистральные газопроводы предприятия к настоящему времени представляют собой сложную систему, состоящую из участков, различающихся по сроку эксплуатации, типу изоляции и состоянию этой изоляции.

Отличительной особенностью предприятия от других организаций Группы Газпром являются протяженные отводы к крупным городам, вблизи которых они подвержены усиленному техногенному воздействию, например, блуждающим токам и агрессивным отходам производства. Результатом комплексного воздействия неблагоприятных факторов является ускоренная коррозия подземной металлической части газопроводов, успешная борьба с ней возможна при совмещении в пространстве и во времени всех неблагоприятных факторов, что позволяет понять причины коррозионных процессов и выработать рекомендации по борьбе с ней.

Согласно С.Г. Дубейковскому, Ю.В. Михайлову, А.Я. Гаеву, и др., долины рек на исследуемой территории имеют от двух до пяти террас, ширину до 10-70 км и среднюю мощность аллювия 10-30 м при максимальной до 100 м. Аллювий, как правило, представлен песками, гравием, галечником, переслаивающимся с суглинками и глинами. На территории исследования выделяют шесть болотных провинций: Камско-Ветлужскую, Провинцию южных степей и пустынь Казахстана, Средневолжско-Закамскую, Горно-Уральскую, Западносибирскую провинцию южной тайги, Западносибирская провинция северных разнотравных степей. Часть газопроводов (около 30 %) пролегает в Западносибирской провинции, характеризуется гидрокарбонатно-хлоридным и гидрокар-бонатно-сульфатным составом болот и озер. Около 30 % газопроводов пролегают по провинции южных степей и пустынь Казахстана, характеризующейся соленым и гидрокарбонатно-сульфатного составом болот. Около 25 % газопроводов пролегают по Средневолжско-Закамской провинции с сульфатно-гидрокарбонатным составом болот с высокой степенью минерализации. Часть газопроводов (15 %) пересекает Горно-Уральскую провинцию, со смешанным составом болот и наличием высокоомных грунтов (рис. 1).

Вклад в анализ инженерно-геологических факторов, способствующих развитию коррозии и возникновению аварийных ситуаций на газопроводе, внесли Л.В. Власова, С.П. Лебедич, Г.С. Ракитина и др., проанализировавшие фактические данные о влиянии на устойчивость Единой системы газоснабжения последствий аварий, вызванных инженерно-геологическими процессами различной повторяемости. Среди причин аварийности на линейной части газопровода значительную часть (27,6 %) составляет коррозионное растрескивание ма-

Рис. 1. Обзорная карта газопроводов и болотные провинции Урала

гистральных трубопроводов под напряжением (КРН)1. Геодинамические аспекты образования дефектов КРН также подробно рассмотрены в работах Р.Х. Султангареева, С.К. Рафикова, A.M. Шаммазова и др. Особой группой факторов выделяется неоднородность грунтов с различной влажностью и неравномерной электрической проводимостью, что приводит к появлению участков с недостаточной защитой от коррозии.

Основными инженерно-геологическими факторами, влияющими на грунтовую коррозию, являются: а) структура и гранулометрический состав грунтов; б) удельное электрическое сопротивление грунта, в) изменение температурного режима; г) переменная влажность; д) наличие блуждающих токов; е) наличие контактных границ; ж) открытое поровое пространство и некоторые другие.

Одной из значимых причин образования коррозионных дефектов является процесс возникновения макрокоррозионных пар или пар дифференциальной аэрации (ПДА) в околотрубном пространстве газопровода.

ПДА представляют собой совокупность катодных и анодных зон по трассе газопровода, образующихся при следующих основных причинах: смена разнородных грунтов, различная степень аэрации соседних участков грунтов, изменение температуры среды (Н.Д. Томашев, Ф.М. Мустафин, H.H. Глазов и др.). Расстояния между катодными и анодными участками могут достигать от нескольких десятков до сотен метров. Исходя из предполагаемых размеров ПДА (20-500 м) и локализации дефектов (150-700 м) возможно выявление участков неоднородности грунтов по картам четвертичных образований масштаба 1:200000, на которых высока вероятность образования коррозии газопровода. Соответственно, в рамках точности масштаба 1:200000 карт четвертичных образований ПДА могут быть идентифицированы.

Неоднородность грунтов зачастую приводит к образованию гальванических пар с различными потенциалами Ub U2 и разностью потенциалов AU. На участках с большим потенциалом образуются анодные зоны, на участках с меньшим потенциалом - катодные. При наличии разности потенциалов возникает движение электрического тока (10) по металлу газопровода в направлении от анода к катоду, способствуя коррозионному разрушению газопровода в анодной зоне в местах нарушения изоляции.

Аэрация грунтов зависит от их влажности, пористости, гранулометрического состава и т.д. Кислород из атмосферы попадает на поверхность сооружения через поры в грунте, а также посредством просачивания грунтовой влаги, что обуславливает образование ПДА. Участок газопровода, к которому затруднен доступ кислорода, становится анодом макрокоррозионной пары. Тот участок газопровода, к которому имеется доступ достаточного количества воздуха, становится катодом. При этом происходит процесс восстановления кислорода (02) с образованием ионов ОН- на катодном участке. В случае прохождения га-

1 Коррозионное растрескивание под напряжением - это разрушение металла вследствие возникновения и развития трещин при одновременном воздействии растягивающих напряжений и коррозионной среды.. КРН характеризуется почти полным отсутствием пластической деформации металла. По данным Ростехнадзо-ра, КРН является главной причиной катастрофического разрушения газопроводов больших диаметров.

зопровода, например, последовательно в глинистых и песчаных грунтах, возникают макрокоррозионные зоны: на глинистом участке - анодная, на песчаном -катодная (рис. 2).

Цитологическая граница [=~> ]

Рис. 2. Образование ПДА в условиях неоднородности и различной аэрации грунтов

Глинистые породы обладают в среднем более высокой плотностью (1,75-2,12 г/см1) и естественной влажностью (30-40 %) по сравнению с песками (1,5-1,7 г/смд и 5-10 % соответственно). Важным параметром на проникновение кислорода к поверхности газопровода является плотность сложения частиц грунта и заполнение водой порового пространства. Очевидно, что в случае большого размера пор и отсутствия в них влаги, кислород легче проникнет через слой грунта и процесс образования ионов ОГГ проходит активнее, чем при малом размере пор. Для характеристики степени насыщения грунта водой, в исследуемой части инженерно-геологического разреза, применяется коэффициент водонасыщения, выражающий отношение влажности пород к их полной влаго-емкости. Чем больше коэффициент водонасыщения, тем поровое пространство более заполнено влагой, соответственно сильнее затруднено проникновение кислорода к поверхности трубы. При достижении естественной влажности в 30-40 % для тяжелых глинистых грунтов и 25 % для песчаных процесс аэрации замедляется, за счет уменьшения свободного порового пространства, что приводит к заметному торможению анодного и катодного процессов.

В третьей и четвертой главах приводится структура пространственных данных разрабатываемой геоинформационной системы, обосновывается алгоритм геоинформационной обработки данных внутритрубной дефектоскопии, а также предлагается технология прогнозирования участков газопровода, подверженных образованию коррозионных дефектов, обусловленных инженерно-геологическими условиями строения геологической среды.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Первое защищаемое положение: геоинформационная система, разработанная для анализа природно-техногенных условий эксплуатации газопровода, позволяет установить пространственное распределение коррозионных дефектов и их взаимосвязь с инженерно-геологическими факторами, основными из которых являются литологические контакты.

Эффективный геоинформационный анализ пространственных данных строится по соответствующей поставленным задачам модели. Структура модели должна быть легко расширяемой, включать в себя как существующие ви-

ды диагностических обследований, так и предусматривать появление новых. Цель разработки модели: оптимизация процесса принятия управленческих решений, повышение качества и эффективности работы организации в области комплексного анализа, снижение финансовых затрат на обслуживание газотранспортной системы, структурирование разнородной инженерно-геологической информации.

В качестве основы геоинформационной системы предлагается модель данных, состоящая из двух основных частей: базового блока и динамического блока информации (рис. 3).

Базовый блок модели геолого-геофизическое воздействие на магистральный газопровод характеризует расположение и свойства грунтов на основе четвертичных образований, цифровой модели рельефа, описание геоморфологических особенностей местности, тектонических нарушений, общее сейсмическое и геодинамическое районирование и т.д. Важной составляющей в данном классе являются инженерно-геологические данные. Сюда включены данные по физико-механическим свойствам грунтов и профиль трассы. Данный класс объектов является универсальным в качестве основы для анализа технического состояния как протяженных, так и площадных промышленных объектов.

Антропогенное воздействие на магистральный газопровод отражает техногенную нагрузку на геологическую среду по системе «труба-грунт». В этот класс входит инфраструктура газопровода, промышленные объекты, а также потенциальные источники блуждающих токов.

Динамический блок модели состоит преимущественно из специфических для газопровода диагностических обследований: внутритрубной дефектоскопии, электрометрических обследований, дистанционного зондирования Земли, дистанционного контроля утечек газа при вертолетных обследованиях, системы коррозионного мониторинга.

Стоит отметить, что базовый блок информации более статичен, чем динамический, "" мало подвержен изменениям. Базовый блок формируется единожды и может быть использован на протяжении периода эксплуатации газотранспортной системы. Периодическим изменениям в базовом блоке подвергается инфраструктура газопровода преимущественно за счет введения новых участков газопроводов или его модернизации. При необходимости в расширении модели необхо-

ГЕИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

.С

Базовый блок

(ласс объектов: геолого-гвофиэичес-<о» воздействие 1« МГ

Класс объектов', антропогенное воздействие на МГ

^Динамический блок\ 1

Класс объектов: диагностические обследования

РТ^нжёнер'нЬ--' геологические

,___данные

Геодинамическое .-районирование. ' Геоморфологические харрктёри сти ки,

Геологические данные

Геофиэические данные

Инфраструктура газопровода

Промышленные объекты

Пересечения с1 авто- и железными дорогами.

Пересечения __с ЛЭП _

Технологические схемы МГ

Внутрит'рубные и"* I электрометрические! обследования

Оценка' технического состояния

коррозионного I мониторинга _] 'ДЗЗ и контроль' утечек газа на трассе МГ

'Мониторинг т геодинамической .активности ,

Рис. 3. Структура пространственных данных димо пропорционально добавить в базовый блок данные по объекту обследова-

ния, а в динамический - специфический вид диагностики, свойственный данному объекту.

На территории исследования определены участки газопровода с повышенной плотностью коррозии, сформирован аналитический геоинформационный пакет, проведено пространственное совмещение результатов ВТД, карт четвертичных образований, инженерно-геологических разрезов и данных космической съемки. Для дальнейшего анализа принимается во внимание пространственное положение дефектов: коррозия, язвенная коррозия, каверна. После необходимых преобразований проведена градация дефектов в соответствии с нормативной документацией: а) докритические дефекты, с глубиной коррозии до 20 %; б) критические дефекты, от 20 до 40 %; в) закритические дефекты, свыше 40 %.

На основе геоинформационного пакета, определены ключевые участки, по следующим инженерно-геологическим условиям пролегания трассы газопровода: а) сходный геоморфологический уровень; б) типовой инженерно-геологический разрез; в) однородность разреза по физико-химическим свойствам; г) сходные условия увлажнения околотрубного пространства; д) равномерная плотность и протяженность коррозионных дефектов; е) отсутствие регулярных источников блуждающих токов.

На обзорной карте видно, что участок «Челябинск-47 км» характеризуется сменой суглинков и заторфованных илистых глин (рис. 4, а). Космический снимок на эту территорию подтверждает наличие торфяников по характерному для заболоченных территорий фототону, отсутствующей или поникшей растительности (рис. 4, б). Инженерно-геологический профиль, взятый с проектной документации, подтверждает наличие песков, заторфованых глин, а также показывает литологические границы смены грунтов (рис. 4, в). По коэффициентам водонасыщения видно, что пески на катодном участке маловлажные (К\у=0,5) и соответственно проникновение кислорода проходит более активно, чем на влажных заторофованных глинах (К\у=0,7). В соответствии с условиями формирования макрокоррозионных пар, направление движения тока в грунте происходит от анодного к катодному участку. В данном случае анодный участок находится между двумя катодными, в результате чего наблюдается образование дефектов в торфах и частично на суглинках и песках.

Согласно Руководству по эксплуатации систем противокоррозионной защиты для оценки коррозионного состояния, применяется показатель интенсивности дефектов: аид=Ыкд/Ьку, шт/м, где Ыкд - общее количество выявленных дефектов; Ьку - протяженность контролируемого участка. Общее количество дефектов вдоль газопровода составило 192 шт, протяженность контролируемого участка - 385 метров, соответственно аид=0,498, или 49,8 шт/100 м. Данный показатель соответствует высокому уровню коррозионной интенсивности.

На втором ключевом участке - «р. Габиевка» наблюдается неоднородность глин, суглинков и аллювиальных полимиктовых песков, располагающихся в русле реки (рис. 5, а). По результатам спектрального анализа космических снимков выделены проявления торфов и обводненность вдоль трассы газопровода (рис. 5, б). На инженерно-геологическом профиле в дополнение к

космической съемке и обзорной карте четвертичных отложений также показаны незначительной мощности торфяные образования (рис. 5, в).

Глины илистые, торфянистые

Суглинки, песок

--tP-

JГраниты Уровень грунтовых вод Газопровод

Рис. 4. Ключевой участок «Челябинск - 47 км» (синим цветом, показана область развития дефектов): а) обзорная карта четвертичных образований; б) данные космической съемки; в) инженерно-геологический разрез.

Kw - коэффициент водонасыщения; р - плотность, г/см3; ро - уд. эл. сопротивление.

На данном участке через реку проложено два параллельных газопровода. Внутритрубные обследования проводились на них в разные годы. По их результатам видно образование дефектов на параллельных нитках, что свидетельствует об общей природе возникновения коррозии. Это является важным фактом в прогнозе коррозионного состояния, особенно в многониточном коридоре, где достаточно определить области дефектов на крайних нитках в коридоре и перенести результаты на параллельные нитки, на которых не было внутритруб-ной дефектоскопии. Протяженность области дефектов вдоль газопровода составила 360 м (334 дефекта, LKy=101 м) и 422 м (126 дефектов, LKy=43,8 м), следовательно, а„д=0,302 (30,2 шт/100м) и аид=0,298 (29.8 шт/100м) соответственно. Данные показатели также соответствуют высокому уровню интенсивности коррозионных повреждений.

Рис. 5. Ключевой участок «р. Габиевка»: а) обзорная карта четвертичных образований: б) данные космической съемки; в) инженерно-геологический разрез К XV - коэффициент водонасыщения; р - плотность, г/см3; ро - уд. эл. сопротивление.

Из приведенного сопоставления карт четвертичных образований, космической съемки и инженерно-геологических профилей можно сделать вывод о возможности использования карт четвертичных образований для определения закономерностей распространения коррозионных дефектов в зависимости от изменения качественного состава и смены грунтов и последующего оперативного выделения данных участков.

Использование карт четвертичных образований обусловлено еще и тем, что области дефектов могут достигать до 300-400 м по газопроводу. Оптимальным условием для оперативного анализа является применение более детальных карт грунтов, например масштабного ряда 1:10000 - 1:50000, однако в этом случае отсутствует их полное покрытие на районы прохождения газопровода. В случае же, когда необходима оперативность оценки коррозионного состояния газопровода, допустимо применение менее детальных карт, позволяющих определять причины образования коррозионных дефектов. Условием использова-

Почвенно-растительный

грунт

Суглинок аллювиальный | туголластичный -1 Суглинок деллювиальный Э твердый

Торф

Гранит

Уровень 1 фунтовых вод

Газопровод

Дресвяно-щебнистый V ::;''Н Паски полимиктовые

Глины, суглинки

1МИКТОВЫС

ния карт масштаба 1:200000 является уточнение их достоверности по инженерно-геологическим профилям на ключевых участках.

Второе защищаемое положение: алгоритм геоинформационной обработки данных внутритрубной дефектоскопии позволяет целенаправленно определять участки плотности коррозионных дефектов, связанных с инженерно-геологическими факторами прохождения трассы газопровода.

Необходимой составляющей геоинформационной модели является использование результатов (ВТД). Этот основной вид диагностического обследования магистрального газопровода традиционно представляется значениями какого-либо параметра с указанием расстояния по трубе от начала измерений. Для использования в геоинформационной системе необходимо трансформировать отсчеты одометра снаряда-дефектоскопа из линейных систем измерений в геодезические системы координат с последующим их занесением в структуру модели.

Последовательность трансформации данных ВТД.

Первый этап: подготовительный, из отчетов диагностических организация формируются файлы в формате ТХТ - журнал дефектов, трубный журнал по ВТД, журнал маркеров, элементы обустройства, раскладка трубопровода. Проводится первичная обработка таблиц: редактируются названия полей, из них удаляются пробелы, знаки пунктуации заменяются на знак «подчеркивание», формируется база данных Access или dBASE IV.

Второй этап: расстановка маркеров на цифровой карте. Это наиболее трудоемкий и ответственный этап, занимает до 70 % времени от всего процесса нанесения ВТД. В качестве первичных маркеров используется журнал элементов обустройства магистрального газопровода, объектами которого являются: краны, патроны на переходах через дороги, тройники (перемычки, отводы), их местоположение определяется по геодезической съемке МГ. Каждому маркеру присваивается значение расстояния по одометру.

Третий этап: геодезическая привязка журналов ВТД. Этап осуществляется в программном комплексе ArcGis 9.3.1. Для автоматизации процесса в ModelBuilder разработана модель геообработки (рис. 6). Инструмент для работы с системой линейных координат (Linear Referencing Tools) является универсальным и может быть использован в различных сферах деятельности, поэтому трасса, по которой наносятся данные, носит унифицированное название маршрут (Route, I), а сами данные называют - событиями (Events). По ранее установленным маркерам производится калибровка маршрута (II) - расстояние между маркерами интерполируется и за их пределами экстраполируется. Затем производится нанесение событий (дефектов) из журналов ВТД - Добавить события на маршрут (III). После этого модель геообработки автоматически создает файловую базу геоданных (IV), в которую и экспортируется временный слой (V). В дальнейшем определяются области плотности дефектов (VI).

Оптимальное расстояние между маркерными пластинами автором рекомендуется 100 м, однако, исходя из технических возможностей проведения ВТД, используется полтора-два километра. В этом случае точность геоде-

зической привязки результатов ВТД достигает 3-4 м. Если расстояние между

Рис. 6. Модель геообработки геодезической привязки данных ВТД

Такая точность вполне приемлема для дальнейшего пространственного анализа, так как используются карты четвертичных образований масштаба 1:200000, точность которых 40 м. В полевых условиях точность привязки измерялась при помощи навигационного оборудования ГИС-класса Trimble Geo Explorer. Координаты рассчитанных дефектов загружались в навигационный приемник, затем осуществлялся поиск на трассе с последующим проведением щурфовочных работ. Области применения алгоритма обработки данных ВТД: -расчет плотности распределения дефектов вдоль оси трубы; -определение километража в любой точке газопровода; -быстрый поиск на местности дефекта на газопроводе, за счет использования систем GPS и/или FJIOHACC; -определение типа трубы в любом месте газопровода. Для подсчета статистики и как следствие зависимости распределения дефектов произведен анализ по следующему алгоритму.

1. Определение участков образования дефектов коррозии по результатам ВТД проводится на основе расчета растра плотности точек (Point Density) с параметрами: размер ячейки - 100 м, радиус поиска - 300 м. В качестве поля численности выступает параметр «глубина дефекта», который в данном случае является весом объекта.

2. Сопоставление с картой четвертичных образований и выделение ключевых участков.

3. Подтверждение литологического контакта на ключевых участках по данным инженерно-геологических изысканий, расчет коэффициента водонасыщения.

4. Определение вероятных причин образования коррозии с учетом инженерно-геологических факторов.

Для статистического анализа совпадения областей дефектов с грунтами выбраны несколько участков газопровода, на которых выполнялась ВТД. Статистика приуроченности образования дефектов к различным инженерно-геологическим условиям приведена в таблице.

Длина Количество пересечений с литоло-гическими неодно- Количество участков по- % от общего количества уча-

Участок газопровода участка, км вышенной плотности дефектов ПДА

родностями стков

Челябинск-Петровск 76 44 22 18 81

Полевской 46 25 6 5 83

Свердловск-Сысерть: - приуроченность к биогенным образованиям, шт 86 45 19 4 15 79

- зоны переменного увлажнения (смачивания), шт - ПДА, шт 4 5

- контактная граница, шт 6

Третье защищаемое положение: методика прогнозирования коррозионных дефектов, связанных с инженерно-геологическими факторами, позволяет выявлять на необследованных частях газопровода вероятные участки возникновения коррозионных дефектов.

Методика выделения потенциально опасных участков следующая:

1.По картам четвертичных образований масштаба 1:200000 осуществляется выборка типов грунтов в соответствии с их генезисом, составом и взаимным расположением, а так же в местах подъема уровня грунтовых вод до глубины не менее двух метров от поверхности земли на участках резкого изменения удельного сопротивления грунтов (не менее чем в 3 раза) при рг< 100 Омм.

2. Уточнение по ключевым участкам наличие контактных границ и зон дифференциальной аэрации с привлечением инженерно-геологических данных и результатов космической съемки.

3.Привлечение дополнительных методов диагностики, таких как электрометрические обследования, инженерная сейсморазведка, георадарные обследования с целью выявления границ смены грунтов. Например, при проведении детальных электрометрических измерений качественные формы графика разности и градиента потенциала вдоль трубы при наличии границы смены грунтов будут выглядеть следующим образом (рис. 7). Разность потенциалов по системе измерений «труба-грунт» находится в пределах 750-850 мВ для анодной части, представленной глинами и в пределах 450-580 мВ - для катодной части, пред-

ставленной песком. Градиент потенциала по системе измерений «грунт-грунт» будет иметь максимум над границей смены грунтов.

|дгасИ1|

---

Катодный участок Дноднь1и учас'ток^коррозия)

Рис. 7. Качественные графики разности и градиента электрического потенциала на границе смены грунтов

Подробно методика электрометрических обследований изложена в Руководстве по эксплуатации систем противокоррозионной защиты трубопроводов или в методике проведения электроразведочных работ.

4.Определение места установки изолирующих вставок (ИВ), которые устанавливаются в разрыв трубы газопровода и обеспечивают нейтрализацию пар дифференциальной аэрации за счет размыкания электрической цепи.

На основе ключевых участков МГ, на которых присутствует ВТД, карты грунтов и космической съемки, спрогнозированы участки высокой плотности дефектов и выявлены с возможными причины их образования. В качестве прогнозного газопровода выбран газопровод к г. Полевской. Здесь выделены два ключевых участка: первый с 19 по 21 км и второй 39 км (пересечение с р. Чусо-вая). На первом участке преобладают торфяники и заболоченные территории, подтверждаемые данными космосъемки, которые расположены между плотными глинами и суглинками, что затрудняет циркуляцию влаги.

Вторым из возможных опасных участков является пересечение с р. Чусо-вая. Здесь располагается симметричная неоднородность грунтов «делювиальный суглинок - аллювиальный песок - делювиальный суглинок». Кроме того, аллювиальные образования разделены по возрастному признаку. Согласно теории образования макрокоррозионных пар, а также с учетом схожих ключевых участков на «родительском» магистральном газопроводе можно предположить, что высокая плотность дефектов будет на входе и выходе в русло реки. Но по данным космосъемки на входе в русло наблюдается обильная растительность, что свидетельствует о повышенной влажности. Таким образом, на входе в русло возможна более высокая плотность дефектов.

Позднее на этом участке газопровода проводилась внутритрубная диагностика и автором проведена проверка прогнозных данных.

В результате геодезической привязки ВТД и совмещения с космосъемкой подтвердился первый прогнозный участок. Это участок газопровода с 20 по

22 км. Причем распределение дефектов разделилось на две группы на границах смены грунтов «торф-суглинок». Хотя дефекты и не являются закритическими (глубина не более 20 %), общая тенденция к образованию дефектов на данном участке прослеживается. На втором прогнозном участке предположения о наличии дефектов не подтвердились, так как система электрохимической защиты газопровода работала в штатном режиме и обеспечивала необходимую защищенность и, следовательно, не происходило развития коррозии. Кроме того, последующие контрольные шурфы выявили более качественную изоляцию на данном участке. При дальнейшей эксплуатации газопровода необходимо учитывать этот участок как потенциально опасный для возможного развития пар дифференциальной аэрации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой научно-квалификационную работу, предложено решение актуальной научно-практической задачи по определению и прогнозу участков газопровода с локализацией дефектов общей коррозии на основе пространственного моделирования в геоинформационных системах. Предложена технология, позволяющая переносить результаты анализа на участках МГ, где возможно проведение полного перечня диагностики, на те газопроводы, где невозможны прямые методы обследования с высокой степенью достоверности. Из полученных результатов выполненных исследований вытекают следующие выводы.

1. Анализ современного состояния геоинформационных технологий в газотранспортной отрасли показал тенденции развития ГИС от справочно-информационных до аналитических систем с функциями трехмерного моделирования и преимущественным доступом к пространственным данным на основе \УЕВ-технологий. Накопленный мировой и отечественный опыт интеллектуальных информационных технологий позволяет с уверенностью говорить о потенциальных возможностях ГИС стать основой корпоративной системы управления предприятием с развитым аналитическим аппаратом и функциями принятия управленческих решений.

2. Принципиальная модель геоинформационной системы позволяет структурировать пространственные данные газотранспортного предприятия и выступать основой разработки ГИС для проведения прогноза коррозионного состояния газопровода в соответствии с действующими нормативными документами. Модель ГИС является расширяемой и при необходимости может быть использована на других обследуемых промышленных объектах. Для этого необходимо дополнить динамический блок соответствующими диагностическими обследованиями.

3. Предложенный алгоритм геодезической привязки диагностических обследований на примере результатов внутритрубной дефектоскопии, позволяет проводить трансформацию любых данных диагностики, имеющих линейные системы измерений, в координаты геоинформационной системы для последующих оверлейных операций. Данный алгоритм геодезической привязки экономически выгоден по сравнению с обработкой

ВТД, выполняемой специализированной организацией. Положительный эффект от внедрения алгоритма на производстве складывается из снижения временных затрат на анализ диагностической информации, а также повышения эффективности защиты газопровода при обследовании его технического состояния. Время привязки и анализа по сравнению с традиционной технологией при использовании дорогостоящих гироскопических инерциальных систем навигации сокращается не менее чем в 6 раз.

4. Выявленные закономерности распределения дефектов общей коррозии от изменения качественного состава грунтов показывают достаточность карт четвертичных образований масштаба 1:200000 для прогнозирования коррозионно-опасных участков газопровода и моделирования инженерно-геологических процессов. Для детального выявления причин образования дефектов с точки зрения механизма образования макрокоррозионных пар необходимо привлечение на ключевых участках дополнительных инженерно-геологических изысканий, например профиля трассы газопровода, построенного на этапе формирования проектно-изыскательской документации.

5. По результатам анализа ключевых участков с привлечением данных диагностики методом внутритрубной дефектоскопии отработана технология переноса сходных параметров инженерно-геологических факторов для оценки технического состояния газопроводов, тех участков, где отсутствует техническая возможность проведения внутритрубной дефектоскопии. Технология позволяет по результатам косвенных методов диагностики, таких как электрометрические обследования, космическая съемка, карты четвертичных образований и инженерно-геологических изысканий, определить потенциальные участки образования макрокоррозионных пар и участки сезонного увлажнения.

Основные публикации по теме диссертации. Статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК:

1. К вопросу разработки геоинформационных систем (ГИС) для анализа данных о состоянии магистральных газопроводов. Мухаметшин A.M., Распутин А.Н., Попов A.B., Нико-лаенко А.Ю. // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - № 8, -С. 116-119.

2. Распутин А.Н. Разработка методики оценки влияния природных факторов на техническое состояние магистральных газопроводов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 10. - С. 74-78.

3. Применение геоинформационных систем для оценки влияния природных факторов на техническое состояние магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Распутин А.Н., Желобецкий В.А., Куимов С.Н., Постаутов К.В. // Газовая промышленность. - 2009. - № 11. - С. 81-83.

4. Распутин А.Н. Экспериментальные материалы проверки разработанной методики на тестовых участках магистрального газопровода // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 11. - С. 78-82.

5. Распутин А.Н. Способ геодезической привязки результатов внутритрубной дефектоскопии на основе геоинформационных технологий // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 11. - С. 83-86.

6. Созонов П.М., Куимов С.Н., Распутин А.Н. Способ обработки результатов внутритруб-ной дефектоскопии в геоинформационных системах // Газовая промышленность. - 2011. -№2.-С. 51-54.

Статьи, опубликованные в других изданиях:

7. Распутин А.Н. Системы позиционирования в геофизике // Известия Уральской государственной горно-геологической академии. Научно-технический журнал. - 2003. - Выпуск № 17. Материалы Уральской горнопромышленной декады 10-20 апреля 2003 г. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2003. - С. 80-85.

8. Беляшов И.В., Газалеева Г.И., Распутин А.Н., Распутин Н.В. Определение влажности пробы сыпучего материала в процессе ее сушки (GravMoisture) // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610004 Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 11.01.2005.

9. Распутин А.Н. Опыт эксплуатации лазерного течеискателя ДЛС Пергам в ООО «Урап-трансгаз», как источник информации для формирования базы данных геоинформационной системы // IV Научно-практическая конференция молодых специалистов ООО «Се-вергазпром». 26-31 марта 2006 г. Ухта, 2006. - С. 21.

10. Распутин А.Н. Оценка влияния природных факторов на физико-техническое состояние магистральных газопроводов ООО «Уралтрансгаз» // Инновационный потенциал молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром»: Материалы научно-технических конференций молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром» - призеров 2007 г. В 2 т. Т 2. -М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007,- С. 119-127.

П.Распутин А.Н. Инфраструктура пространственных данных в геоинформационной системе магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» // Материалы II конференции «Информационные технологии ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Екатеринбург, 2010.

Подписано в печать 21.03.2011 Формат 60x84 1/16

Бумага писчая Печать офсетная

Печ. л. 1,0. Тираж 150 экз. Заказ № 328

Полиграфический участок Управления "Энергогазремонт", филиал ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» 620049 г. Екатеринбург, ул. Первомайская, д. 122.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Распутин, Антон Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Применение геоинформационных технологий на предприятиях газовой промышленности.

1.1 Ключевые понятия и основные направления развития ГИС.1>

1.2 Применение геоинформационных технологий на газотранспортных предприятиях.

1.3 Методы диагностики магистральных газопроводов.

1.4 Магнитные методы контроля.

1.4 Применение геоинформационных технологий в Е.(Ж ЯиЫ^аз.

Выводы по главе 1. Цели и задачи исследования.

Глава 2. Комплексное влияние инженерно-геологических процессов на коррозионное состояние газопровода.

2.1. Характеристики газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург».

2.2. Геоморфологические условия расположения газотранспортной системы предприятия.

2.3. Инженерно-геологические факторы, способствующие развитию коррозии.

2.4. Классификация коррозии и механизмы ее проявлений.

2.5. Механизм образования макрокоррозионных пар.

2.5 Электрохимический механизм образования макропар.

2.6 Способы защиты трубопроводов от коррозии.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Структура геоинформационной системы для оценки влияния инженерно-геологических факторов.

3.1 Разработка геоинформационной модели.

3.2. Информационная обеспеченность пространственными данными.

3.3 Методы геодезической привязки ВТД.

3.3.1 Инерциальный метод получения координат дефектов.

3.3.2 Метод трансформации линейных координат в геодезические координаты.

3.3.3 Оценка точности привязки и пути ее повышения.

3.3.4 Область применения метода.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Оценка влияния инженерно-геологических факторов на техническое состояние МГ при комплексном использовании пространственных данных.

4.1 Использование результатов ВТД, электрометрии и геолого-геофизической информации для анализа инженерно-геологических факторов, влияющих на техническое состояние JI4 МГ.

4.2 Метод прогнозирования вероятных участков образования коррозионных дефектов газопроводов, связанных с инженерно-геологическими факторами.

4.3. WEB-интерфейс для предоставления доступа к пространственным данным и результатам диагностических обследований.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоинформационная система оценки влияния инженерно-геологических факторов на возникновение коррозионных дефектов газопроводов ООО "Газпром трансгаз Екатеринбург""

Современная' газотранспортная система должна соответствовать таким критериям, как качество^ надежность, долговечность и безопасность, эксплуатации.' Поставленные критерии достигаются« за счет повышения, требований, к- достоверности применяемых технологий' диагностики и возможности разработки новых способов эксплуатации и обследования объектов газотранспортной системы. Однако* рост объемов и видов диагностической информации о техническом состоянии газопровода приводит к необходимости совмещения в едином координатном пространстве различных видов обследований. Соответственно, появляется необходимость применения программных инструментов' для систематизации диагностических данных нескольких временных периодов. Поэтому в последнее десятилетие геоинформационные системы (ГИС) и соответствующие технологии активно используются не только как средство визуализации и подготовки к печати электронного картографического материала, но й для прогноза и-комплексного анализа технического состояния, газопроводов. Информация, получаемая при диагностических обследованиях газопровода, имеет по определению пространственно-распределенный характер, где каждой фиксируемой точке присвоена пространственная составляющая и полезная характеристика (атрибутивные данные), например, значение электрического потенциала, сопротивление грунта или степень износа трубы.

Подземные газопроводы располагаются в динамических, разнообразных инженерно-геологических и природно-климатических условиях, с влиянием физико-химических и биологических факторов, определяющих скорость и интенсивность коррозии. Максимально учесть все факторы и условия возможно только в системах, направленных на обобщение разнородной комплексной информации. Систематизировать диагностические данные, выявить тенденции негативного влияния инженерно-геологических факторов на состояние газопровода, а также закономерности развития коррозионных дефектов возможно с помощью специализированной ГИС, предназначенной• для анализа природно-техногенных условий эксплуатации газопровода. Применение ГИС позволяет учесть пространственные отношения между территориально распределенными газотранспортными- объектами-, и инженерно-геологическими условиями^ пролегания газопровода. Сделать, же- это в реляционных базах данных достаточно проблематично.

За продолжительный период проведения диагностических обследований В- газотранспортных организациях накопилось значительное количество разнородной неупорядоченной информации о техническом- состоянии объектов газотранспортной системы. Основной массив такой информации► включает в себя1:

- данные внутритрубной,дефектоскопии (ВТД) - 1200 км/год;

- результаты электрометрических обследований - 1000 км/год;

- замеры электрического потенциала вдоль МГ — 17000 км/год;

- данные ДЗЗ - 1000 пог.км/год.

ГИС позволяет в доступной для конечного пользователя форме визуализировать объекты и события, определить наиболее значимые факторы влияния на коррозионные процессы и, как следствие, помогает принять сбалансированные управленческие решения. Среди множества инженерногеологических факторов, оказывающих наибольшее влияние на протекание коррозионных процессов, выделяют наличие субвертикальной литологической границы и активных зон дифференциальной аэрации, которые способствуют формированию макрокоррозионных гальванических пар. Определение таких участков, возможно при совмещении различных видов диагностики, геолого-геофизической и инженерно-геологической информации.

Вместе с тем, в последние годы в области транспорта газа намечается тенденция к уменьшению прямых диагностических обследований газопровода. В связи с чем, упор делается на прогноз коррозионного состояния трубы и как следствие продление ресурса ее эксплуатации. В связи с этим, для эффективной

1 Данные приведены на примере ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» и безопасной эксплуатации; газотранспортных сетей проводится, систематизация; ранее- . проведенных обследований! с привлечением дополнительной аналитической информации:.

Диссертационная* работа посвящена изучению и анализу возможностей! применения геоинформационных технологий для.' локализации участков коррозионных дефектов; определяемых инженёрно-геологическимшфакторами, а также формированию* методики- прогноза» коррозионного^ состояния, газопроводов на других, не диагностируемых традиционными . способами участках.

Объект исследования. Система; магистральных газопроводов, располагающихся вдинамической геологической среде.

Предмет исследования. Распределение коррозионных- дефектов на поверхности» газопровода в зависимости от инженерно-геологических факторов.

Идея с работы заключается, в использовании инженерно-геологических данных в составе аналитическойгеоинформационнойсистемы дляюбоснования причин: возникновения коррозионных дефектов газопроводов:

Цель работы; Разработка геоинформационной системы: для оперативной оценки> технического состояния коррозионного участка магистрального» газопровода с учетс^ влияния* инженерно-геологических факторов нашримере ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», а также разработка методики* прогыозирования коррозионно-опасных участков газопровода:

Основные задачи работы; Поставленная цель достигается решением: следующих взаимосвязанных задач:

-анализ динамики развития и современного состояния геоинформационных технологий в газотранспортной отрасли; -сбор и систематизация, инженерно-геологической информации по территории исследования; -разработка структуры геоинформационной системы газотранспортного предприятия, направленной на выполнение комплексного анализа диагностической и инженерно-геологической информации;

-исследование инженерно-геологических факторов, определяющих формирование пар дифференциальной аэрации и размещение коррозионных дефектов в связи с неоднородностью грунтов; -апробирование методики обработки^ данных диагностических обследований вдоль линейной части магистрального газопровода; -создание- технологии прогнозирования участков^ газопровода, подверженных образованию коррозионных дефектов, обусловленных инженерно-геологическими условиями строения геологической среды. Методы исследований. Основные положения и выводы диссертационной работы получены на основе анализа современных геоинформационных методов и технологий обработки диагностических обследований газопровода. Разработка геоинформационной системы осуществлялась в программном комплексе ArcGis 9:3.1. Первичная обработка исходных данных внутритрубной дефектоскопии (ВТД) проводилась в программе IRView. Построение модели геообработки данных ВТД проводилось в модуле ModelBilder. Экспериментальное подтверждение результатов геодезической привязки данных внутритрубной диагностики осуществлялось с применением навигационного оборудования Trimble GeoExplore 2005 Series.

Исходные материалы. В процессе подготовки диссертационной работы использовались результаты диагностических обследований газопровода. Большое внимание уделялось обработке результатов прямого метода диагностирования — внутритрубной дефектоскопии, а также данным электрометрических измерений. Кроме того, в работе применяются геологические карты четвертичных образований масштаба 1:200000, обзорные топографические карты, цифровая модель рельефа, космические снимки высокого пространственного разрешения, данные инженерно-геологических изысканий. Для обработки картографического материала и диагностических обследований использовался пакет ArcGis 9.3.1.

Основные защищаемые положения:

1. Геоинформационная система, разработанная для анализа природно-техногенных условий эксплуатации газопровода, позволяет установить пространственное распределение коррозионных дефектов и их взаимосвязь с инженерно-геологическими факторами, основными из которых' являются литологические контакты.

2. Алгоритм геоинформационной обработки данных внутритрубной дефектоскопии позволяет целенаправленно определять, участки- плотности коррозионных дефектов, связанных с инженерно-геологическими факторами прохождения трассы газопровода.

Научная новизна исследований заключается в следующем: -впервые показано формирование пар дифференциальной аэрации вдоль газопровода в зависимости от реальных инженерно-геологических условий прохождения трассы; -разработана геоинформационная модель системы «труба-грунт» для оперативного анализа коррозионного состояния газопроводов; -разработан алгоритм трансформации линейных координат результатов внутритрубной дефектоскопии, проведена оценка точности результатов работы данного алгоритма без использования гироскопических устройств.

Личный вклад автора заключается в следующем:

-выбор и постановка задач исследований, анализ результатов; -разработка структуры пространственных данных и принципиальной модели системы «труба-грунт»;

-разработка и практическая реализация алгоритма обработки результатов диагностических обследований с линейными системами измерений; разработка рекомендаций по выявлению пар дифференциальной аэрации-в реальных природно-техногенных условиях;

-разработка Концепции ^ Регламента эксплуатации геоинформационной системы магистральных газопроводов^ ООО1 «Газпром трансгаз Екатеринбург»;

- организация \¥ЕВ-доступа к картографическим данным и- результатам пространственного анализа.

Практическое значение диссертации. Установленная зависимость образования коррозионных дефектов газопровода по результатам анализа полного комплекса диагностических и инженерно-геологических обследований позволяет определять участки с потенциально высокими скоростями-коррозии, на тех газопроводах, где затруднительно, а часто и' невозможно« проведение всего- комплекса исследований. Разработанная методика трансформации линейных измерений- диагностических обследований в координаты геоинформационной системы применяется в производственной, деятельности ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Результаты работы методики используются для анализа коррозионного состояния, а также для обоснования и планирования капитального ремонта объектов газотранспортной системы.

В соответствии с моделью ГИС на территорию ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» разработан аналитический геоинформационный пакет, включающий в себя результаты внутритрубной дефектоскопии за несколько временных периодов, электрометрические измерения, инженерно-геологические изыскания, топографические и кадастровые карты, данные дистанционного зондирования Земли. Доступ к геоинформационному пакету реализован через \УЕВ-интерфейс информационно-управляющей системы.

Екатеринбург» в 2005-2010 гг.; на седьмой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии газовой промышленности», 2007 г.; на IV Научно-практической конференции молодых специалистов ООО «Севергазпром» в 2007 г.; на конференции молодых ученых и специалистов Института горного дела УрО РАН в 2007 г.; на отраслевых совещаниях ОАО «Газпром» и его дочерних обществ в период с 2006 по 2010 гг.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Распутин, Антон Николаевич

Выводы по главе 3.

Рассмотрена структура геоинформационной системы для оценки влияния инженерно-геологических факторов на техническое состояние линейной части магистрального газопровода. На основе модели происходит наполнение геоинформационной системы необходимыми пространственными данными.

Разработан алгоритм трансформации измерений в линейных системах координат в геодезические координаты. Это позволяет оперативно проводить совмещение результатов диагностических обследований за несколько лет на одном и том же участке газопровода, тем самым производить наполнение диагностического блока геоинформационной модели. Преимущества алгоритма перед другими способами определения координат дефектов в следующем:

- достигается тот же результат при меньших трудозатратах на предварительные этапы подготовки;

- учитывается направление и повороты линии газопровода;

-расчет плотности распределения дефектов вдоль ос трубы;

- определение закономерностей распределения дефектов общей коррозии газопровода;

-геодезическая привязка электрометрических обследований или сезонных замеров;

-определение километража в любой точке газопровода с точностью до третьего знака при использовании в качестве калибровочных точек километровых отметок;

-предварительная расстановка километровых знаков на карте газопровода с последующим их выносом на местность с помощью навигационных систем GPS и/или ГЛОНАС; быстрый поиск на местности дефекта на газопроводе, за счет использования системы GPS и/или ГЛОНАС;

- определение типа трубы в любом месте газопровода.

Оптимальным расстоянием между маркерными пластинами, по мнению автора, рекомендуется 100 метров. Это обеспечит точность обеспечения координат дефекта лучше одного метра. Однако, исходя из технических возможностей проведения ВТД, в эксплуатации используется расстояние между маркерами полтора-два километра. В этом случае геодезической привязки результатов ВТД достигает 3-4 метров. Если расстояние между маркерами составляет 5-7 км, то погрешность возрастет до 7-10 метров.

Глава 4. Оценка влияния инженерно-геологических факторов*на техническое.состояние МГ пригкомплексном использовании пространственных данных

4.Г Использование результатов ВТД, электрометрии, и геолого-геофизической информации для.анализа инженерно-геологических факторов, влияющих на техническое состояние ЛЧ МГ

Для расчета статистической зависимости на основе карт четвертичных образований масштаба 1:200000 и плотности дефектов общей коррозии проведено исследование целесообразности использования этих карт для выделения макрокоррозионных пар и инженерно-геологического обоснования распространения дефектов.

При проведении внутритрубной дефектоскопии фиксируются не только коррозионные дефекты, но и конструктивные элементы, металлургические и элементы обустройства газопровода. Поэтому произведен определяющий запрос к атрибутивной таблице слоя «журнал дефектов» и оставлены- только параметры коррозия, каверна, язва. После необходимых преобразований- в программном продукте Агс^э 9.3.1 проведена градация дефектов общей коррозии, выявленных по ВТД, в соответствии с нормативной документацией: -докритические дефекты, с глубиной коррозии до 20%; -критические дефекты, с глубиной коррозии от 20 до 40%; —закритические дефекты, с глубиной коррозии свыше 40%. На территории исследования выделены два ключевых участка (участок «Челябинск-47 км» и р. Габиевка) газопровода с повышенной плотностью коррозии, сформирован аналитический геоинформационный пакет и, соответственно, проведено пространственное совмещение результатов ВТД, карт четвертичных образований, инженерно-геологических разрезов и космической съемки. По результатам подготовки данных было проведено пространственное совмещение результатов ВТД, карт грунтовки космической съемки. При этом все данные были сведены в единую систему координат — Гаусс-Крюгер 11 зона (Пулково-42). Исходные примеры инженерно-геологических профилей, составленных на этапе проектных изысканий приведены в Приложении 2.

На обзорной карте видно, что участок «Челябинск-^ 7 км» характеризуется сменой суглинков и заторфованных илистых глин (рис. 4.1, а). Космический снимок на эту территорию подтверждает наличие торфяников по характерному для заболоченных территорий фототону, отсутствующей или поникшей растительности (рис. 4.1, б). Инженерно-геологический профиль, взятый, с проектной документации, подтверждает наличие песков, заторфованых глин, а также показывает литологические границы смены грунтов (рис. 4.1, в). По коэффициентам водонасыщения видно, что пески на катодном участке маловлажные (Kw=0,5) и соответственно проникновение кислорода проходит более активно, чем на влажных заторофованных глинах (К\у=0,7). В соответствии с условиями формирования макрокоррозионных пар, направление движения тока в грунте происходит от анодного к катодному участку. В данном случае анодный участок находится между двумя катодными, в результате чего наблюдается образование дефектов в торфах и частично на суглинках и песках.

Согласно Руководству по эксплуатации систем противокоррозионной защиты для оценки коррозионного состояния, применяется показатель интенсивности дефектов: аил=Мкд/Ьку, шт/м, где - общее количество выявленных дефектов; Ьку - протяженность контролируемого участка. Общее количество дефектов вдоль газопровода составило 192 шт, протяженность контролируемого участка - 385 метров, соответственно а1Щ=0,498, или 49,8 шт/100 м. Данный показатель соответствует высокому уровню коррозионной интенсивности. р = 1,55 г/см"^ у+ + + + + > + + + + + + + >'+ ++++++ ++++++++ -+++++++++++++++++++

4-К

Почвен но-растител ьн ый слой

Глины

Глины, заторфованные + + 1 Граниты | [уровень грунтовых вод Газопровод

Пески

Пески глинистые Сланцы выветрелые

Рис. 4.1. Ключевой участок «Челябинск - 47 км» (синим цветом, показана область развития дефектов): а) обзорная карта четвертичных образований; б) данные космической съемки; в) инженерно-геологический разрез. Куу - коэффициент водонасыщения; р - плотность, г/см ; ро - уд. эл. сопротивление.

Согласно теории образования макрокоррозионных пар направление движения тока в грунте происходит от анодного участка к катодному. В данном случае анодный участок находится между двумя катодными, в результате чего наблюдается образование дефектов в торфах и частично на суглинках и песках.

На втором ключевом участке - «р. Габиевка» наблюдается неоднородность глин, суглинков и аллювиальных полимиктовых песков, располагающихся в русле реки (рис. 4.2, а). По результатам спектрального анализа космических снимков выделены проявления торфов и обводненность вдоль трассы газопровода (рис. 4.2, б). На инженерно-геологическом профиле в дополнение к космической съемке и обзорной карте четвертичных отложений также показаны незначительной мощности торфяные образования (рис. 4.2, в). -| Почвенно-растительный Глина аллювиальная туго пластичная слой

Насыпной грунт

Глина аллювиальная

Глина аллювиальная мягкопластичная о о о о о о о о о о о о Гравии

Суглинок аллювиальный Ё—ЗЕ—тугопластичный к л

ЩЩ * ■'

Дресвяно-щебнистый фунт Пески полимиктовые

Суглинок деллювиальный твердый

Уровень фунтовых вод

Газопровод +

4- 4.

Торф Гранит

Рис. 4.2. Ключевой участок «р. Габиевка»: а) обзорная карта четвертичных образований; б) данные космической съемки; в) инженерно-геологический разрез.

Kw - коэффициент водонасыщения; р - плотность, г/см3; ро - уд. эл. сопротивление. как:

4 " «► > Е>й ' « » Ь4 * « 'л |> « С> л & * а о—*5 ** - . * > ь «"т л »рл к <

2 '/с«' + + тч'-;"*!

Так же на профиле трассы видно, что правый берег реки имеет больший уклон, чем левый. Это позволяет предположить о более интенсивном, особенно сезонном, стоке воды, что приводит к образованию зон переменного смачивания трубы и, как следствие, является дополнительным, фактором развития*коррозии. На данном участке через реку проложены-два параллельных газопровода. Внутритрубные обследования-проводились на* них в разные годы. Но их результатам видно образование дефектов на параллельных, нитках, что говорит об« общей природе' возникновения1 коррозии. Это является? важньш фактом в прогнозе коррозионного состояния, особенно- в. многониточном коридоре, где достаточно определить области дефектов- на крайних нитках в коридоре и перенести результаты на параллельные нитки, на которых не было внутритрубной дефектоскопии. Протяженность области дефектов вдоль газопровода составила 360 м (334 дефекта, Ьку=101 м) и 422 м-(126 дефектов, Ьку =43,8 м), следовательно, 01^=0,302 (30,2 шт/100м) и авд=0,298 (29.8 шт/100 м) соответственно. Данные показатели также соответствуют высокому уровню интенсивности коррозионных повреждений.

Из приведенного сопоставления^ карт четвертичных образований, космической съемки и инженерно-геологических профилей можно сделать вывод о возможности использования обзорных карт для-подсчета статистики распространения коррозионных дефектов от изменения качественного состава и чередования грунтов. Использование карт четвертичных образований обусловлено еще и, тем, что области дефектов достаточно протяженные, могут достигать до 300-400 метров. Идеальным условием являлось бы применение более детальных карт грунтов, например масштабного ряда 1:10000 - 1:50000, однако в этом случае отсутствует их полное покрытие на районы прохождения газопровода. В случае же когда необходима оперативность оценки коррозионного состояния газопровода допустимо применение менее детальных карт, позволяющих делать региональную оценку. Условием использования карт масштаба 1:200000 является уточнение их достоверности по инженерно-геологическим профилям на ключевых участках, характерных для каждого района обследования.

Для определения статистический зависимости произведен анализ распространения дефектов по следующему алгоритму.

1. Локализация дефектов коррозии по результатам ВТД проводится на основе расчета растра плотности дефектов. При помощи инструмента ArcGis Point Density с параметрами размер ячейки - 100 м., радиус поиска ближайшего дефекта - 300 м строится растр. В качестве поля численности выступает параметр «глубина дефекта», которая в данном случае является весом объекта, и учитывается в характеристике ячейки растра. Следующим этапом является переклассификация растра для группировки значений и приведения к единой шкале. В результате получим весовое значение ячейки, при этом максимум будет там, где сформировалась высокая плотность дефектов.

2. Сопоставление с картой четвертичных образований и выделение ключевых участков.

3. Подтверждение наличия контактной границы смены грунтов на ключевых участков по инженерно-геологическому профилю.

4. Определение причин образования коррозии — макропары, аэрация, переменное смачивание.

Стоит отметить, что комбинаций смены грунтов с различными характеристиками может быть значительное количество и не во всех случаях возможно формирование высокой плотности дефектов. Положительным фактором для образования коррозии является, как уже отмечалось ранее, наличие участков повышенной аэрации и чередование грунтов' с резко отличающимися друг от друга характеристиками.

Для подсчета статистики совпадения области дефектов с грунтами выбран участок газопровода протяженностью 400 км, на котором проводилось дефектоскопия и в последствии проведен пространственный анализ. Установлено, что на всем протяжении трасса газопровода пересекает 347 границ смены грунтов с различными характеристиками. Из них соответствий высокой плотности грунтов- и удовлетворяющих необходимым, условиям составило 268 пересеченийили.77,23%.

Для объяснения возможных причин состояния коррозионной^ активности предлагается.- использовать, карты почв и- четвертичных отложений. Смысл исследования заключается проведении корреляции!дефектов; выявленных ВТД, с типами грунтов. На участке.МГ Бухара-Урал 1 было проведено сопоставление выявленных дефектов, формы рельефа и геологической информации. Наблюдается тенденция к распределению дефектов в русле рек.

На показанном участке средняя плотность дефектов на составляет 85 шт. на 100 м. трассы. Из них 40 % закритических и 30 % критических дефектов. Дефекты локализуются на границе смены, грунтов (обводненный песок -суглинок). На этом участке газопровода была выполнена космосъемка. Это позволило при совмещении карты грунтов и космоснимка более точно выделить пойму реки, а так же определить реальную обстановку в районе локализации дефектов.

На другом участке средняя плотность дефектов составляет 47 шт. на 100 м. трубы. Из них 45 % закритических и 30 % критических дефектов. На этом участке находятся торфяные проявления и русло реки, характеризующиеся сильно обводненными песками. Основная масса дефектов локализуется в пойме ■ реки на границе торфов и песков в так называемой зоне переменного смачивания.

На третьем участке средняя плотность дефектов составляет 118 шт. на 100 м. трубы. Из них 60 % закритических и 30 % критических дефектов. Основное положение дефектов локализуется на границе истока реки (обводненные пески) и глинистых грунтов.

На четвертом участке отсутствуют карты грунтов, но проводилась космосъемка. В результате по снимку четко выделяется заболачивание территории и выход воды на поверхность, при этом плотность дефектов составляет 45 шт. на 100 м. трубы.

В результате обработки статистических данных составлена сводная таблица с данными по количеству пересечений с литологическими неоднородностями, участками плотности дефектов и наличию пар дифференциальной аэрации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой научно-квалификационную работу, предложено решение актуальной научно-практической- задачи: по определению и,прогнозу участков газопровода с локализацией дефектов;общей коррозии* на основе пространственного моделирования в геоинформационных системах. Предложена технология, позволяющая переносить результаты анализа на участках МГ, где возможно проведение полного перечня диагностики, на те газопроводы, где невозможны прямые методы обследования с высокой степенью достоверности. Из полученных результатов выполненных исследований вытекают следующие выводы.

1. Анализ современного состояния геоинформационных технологий в газотранспортной отрасли показал тенденции развития ГИС от справочно-информационных до аналитических систем с функциями трехмерного моделирования и преимущественным доступом к пространственным данным на основе \¥ЕВ-технологий. Накопленный мировой и отечественный опыт интеллектуальных информационных технологий позволяет с уверенностью говорить о потенциальных возможностях ГИС стать основой корпоративной системы управления предприятием с развитым аналитическим аппаратом и функциями принятия управленческих решений.

3. Предложенный алгоритм геодезической привязки диагностических обследований на примере результатов внутритрубной дефектоскопии, позволяет проводить, трансформацию любых , данных диагностики; имеющих-. линейные системы- измерений, в координаты геоинформационной, системы для последующих оверлейных операций: Данный, алгоритм- геодезической- привязки экономически1 выгоден по сравнению- с обработкой ВТД, выполняемой специализированной организацией. Положительный эффект от внедрения алгоритма на производстве складывается из снижения временных затрат на анализ диагностической информации, а также повышения эффективности защиты газопровода при обследовании его технического состояния. Время привязки и анализа по сравнению с традиционной технологией при использовании дорогостоящих гироскопических инерциальных систем навигации сокращается не менее чем в 6 раз.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Распутин, Антон Николаевич, Екатеринбург

1. Артемов Ю.И., Артемова Е.В. Новые технологии в проектировании магистральных трубопроводов. ООО «Дата+». URL: http://www.dataplus.ru/Industries/50ilGas/17Pipe.htm (дата обращения: 15.09.2010)

2. Бабин Л.А., Быков Л.И., Рафиков С.К. Искусственное улучшение грунтов в практике трубопроводного строительства. М.: Недра, 1990. -153 с.

3. Бабин Л.А., Быков Л.И., Рафиков С.К. Искусственное улучшение грунтов в практике трубопроводного строительства. — М.: Недра,1986. -160с.

4. Берлянт A.M. Интеграция картографического и аэрокосмического методов // Геогр. картография. Взгляд в будущее. М.: изд-во МГУ. 1985.

5. Боехм Б.В. Спиральная модель разработки программного обеспечения и совершенствования. (A Spiral Model of Software Development and Enhancement). ACM Software Enginering Notes Vol. 11, №4

6. Бранец B.H., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных систем. М.: Наука. 1992. — 280 с.

7. Бугаевский Л., М., Цветков В.Я. Геоинформацнонные системы. — М.: Златоуст, 2000. 224 с.

8. Будзуляк Б.В. О планах работ ПК8 технического комитета 23 «Магистральный трубопроводный транспорт» // Материалы конференции 10.09.2010. Казань. 2010.

9. Будзуляк Б.Н., Васильев Г.Г., Иванов В.А. и др. Организационные и технологические схемы производства работ при сооружении магистральных трубопроводов. М.: ИРЦ Газпром; 2000. - 416 с.

10. И. Варламов Д.П., Канайкин В.А., Матвиенко А.Ф. Мониторинг дефектности магистральных газопроводов. ИФМ УрО РАН. Екатеринбург. 2008.

11. Вергелес С.П., Бухтояров Б.Н., Олимпиев И.В., Киселевский Е.В. Опыт внедрения геоинформационых технологий в ООО «Газпром добыча Ямбург» // Наука и техника в газовой промышленности. 2009. - № 2.

12. Власова JI.B. Информационные ресурсы ГИСАМП «ГАЗ ЧС» дляоценки влияния природных факторов на аварийность МГ // Газоваяпромышленность. — 2006. — №9.

13. Власова Л.В., Ракитина Г.С., Долгов С.И. Влияние природных факторов на устойчивость функционирования Единой системы газоснабжения России. ООО «Газпром ВНИИГАЗ». М. 2009

14. Воройский Ф.С. Информатика. Новый систематизированный словарь-справочник (Вводный курс по информатике и вычислительной технике в терминах). 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд. Либерия, 2001. - С. 536.

15. ВСН 39-1.10-005-2000. Правила производства работ по выборочному капитальному ремонту магистральных газопроводов в, различных природно-климатических условиях. — М.: ИРЦ Газпром, 2001.

16. Гаев А.Я, Дубейковский С.Г., Михайлов Ю.В., Алферов И.Н. «Гидрогеологические условия Урала и Предуралья» // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2005. - № 2. С. 84.

17. Гареев А.Г., Иванов И.А., Абдулин И.Г. и др. Прогнозирование коррозионно-механических разрушений магистральных трубопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 1997. - 170 с.

18. Глазков В.И., Глазов В.Н., Петров H.A. Коррозия и защита подземных трубопроводов. Серия «Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности». М.: ВНИИОЭНГ, 1972. - С. 18-22:

19. Глазов H.H. Закономерности почвенной коррозии в условиях дифференциальной аэрации, дис. канд. тех наук.: специальность 05.17.03/ Глазов Николай Николаевич. М.: 2004. - 165 с.

20. ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий классификация видов и методов. Взамен ГОСТ 18353-73 ; введ. 1980-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1980.

21. ГОСТ 21105-87. Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Взамен ГОСТ 21105-76; введ. 1988-01-01. - М.:Изд-во стандартов, 2005.

22. ГОСТ 23479-79. Контроль неразрушающий. Методы оптического вида. Общие требования. Введ. 1980-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1985.

23. ГОСТ 25225-82. Контроль неразрушающий. Швы сварных соединений трубопроводов. Магнитографический метод. Введ. 1983-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1994.

24. ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. — Введ. 1999-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1999.

25. ГОСТ Р 52155-2003. Географические информационные системы федеральные, региональные, муниципальные. Общие технические требования.

26. Жуков А.П., Малахов А.И. Основы металловедения и теория коррозии металлов. — М.: Высшая школа, 1991.

27. Жуков В.Т., Сербенюк С.Н., Тикунов B.C. Математико-картографическое моделирование в географии. М.: Мысль. 1980.

28. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Цветков В.Я. Геоинформатика: М.: МАКС Пресс. 2001 - 349 с.

29. Инженерная геология СССР. Том пятый. Алтай, Урал. Под* редакцией Е.В. Трепетцова, И.В. Попова, Г.М. Терешкова. Изд.,МГУ. 1978.

30. Интеграф. Производитель. геопространственных' решений1 для различных отраслей народного хозяйства. URL: http://www.intergraph.com (дата обращения: 10.09.2010).

31. Кадетова A.B., Радзиминович Я.Б., Готовская Е.Ю. Опыт применения ГИС в решении, инженерно-геологических проблем городских агломераций // Геоинформатика. 2007. - № 1.

32. Канайкин В.А. Внутритрубная магнитная дефектоскопия магистральных трубопроводов. Под ред. А.Ф. Матвиенко. Екатеринбург: УрО РАН, 2009.

33. Канайкин В.А., Матвиенко А.Ф. Разрушение труб магистральныхIгазопроводов. Екатеринбург. Банк культурной информации. 1999.

34. Карпухин С.С. Основные положения региональной прикладной геоинформатики // Геодезия и картография. 2008. - №12.

35. Колотыркин Я. М. Металл и коррозия. М.: Металлургия, 1985.

36. Комплекс методик по оценке размеров зон поражения при аварийном разрыве газопроводов для рабочих органов КСГЗ дочерних обществ и филиалов. ОАО «ГАЗПР0М»-000 «ВНИИГАЗ». М.: 2006 г. 117 с.

37. Концепция проведения геотехнической диагностики магистрального газопровода по материалам аэрокосмической съемки. ОАО «Газпром», 2007.

38. Коржуев С.С. Морфоструктурный анализ речной сети СССР. М.: 1979.

39. Кузнецов М.В., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И., Котов В.Ф. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров: Учеб. Для вузов. -М.: Недра, 1992. 238 с.

40. Лебедич С.П., Дворников В.Л., Шаммазов A.M. и др. Геодинамическая активность и безопасная эксплуатация магистральных нефтегазопроводов//Горный вестник, 1998 , №4.

41. Лешенко Г.Ф: Повышение надежности работы установок катодной защиты и электроснабжение: Доклад на семинаре: «Коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей. Проблемы. Решения.» 14-15 ноября 1995 г. Ухта: «СеверНИПИГаз», 1996. - С.8-13.

42. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Недра, 1984, 511 с.

43. Лоскутов В.Е. Внутритрубная магнитная дефектоскопия магистральных газопроводов. УрО РАН. ЗАО НПО «Спецнефтегаз». Екатеринбург 2008.

44. Мазур И.И., Шапиро В.Д., Ольдероге Н.Г. Управление проектами: учебное пособие / под общей редакцией И.И. Мазура. 2-е изд. — М.: Омега-Л, 2004 - с. 664.

45. Майкл Н. ДеМерс. Географические информационные системы. Основы. М.: Дата+. 1999.

46. Медведева М.Л. Коррозия и защита оборудования при переработке нефти и газа. ФГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. М.: 2005

47. Мирошниченко Б.И. Закономерности распространения стресс-коррозии в магистральных трубопроводах. ИФМ УрО РАН. Екатеринбург. 2008.

48. Мустафин Ф.М. Сооружение и ремонт трубопроводов с применением гидрофобизированных грунтов. — М.: Недра, 2003. — 234 с.

49. Мустафин ' Ф.М., Кузнецов М.В., Васильев Г.Г. и др. Защита трубопроводов от коррозии: Том 1: Учеб. Пособие, СПб.: ООО «Недра», 2005.-620 с.

50. Окончательный отчет исследования трубопровода^ № 100-1 компании «Tennessee Gas Transmission». Авария около Natchio ekes, I. a. 4 марта 1965 / Docket No CP 65-267, Federal Power Commission, Bureau of Natural Gas, Washington D.C., - 12 августа 1965.

51. Павлов С.Г., Долгов С.И., Ракитина Г.С., Шершнева Л.В. Оценка надежности поставок газа на объектах Единой системы газоснабжения ОАО «Газпром»//ArcReview. -2007: №2. .

52. Плотников П.К., Никишин В.Б., Синев А.И. и др.- Развитие метода решения задач подземной навигации // Материалы XIII Санкт-Петербургской международной конференци по интегрированным навигационным системам 29-31 мая 2006. СПб.: 2006. С. 326-347.

53. Р Газпром 2-2.1-160-2007 «Открытая« стандартная модель данных- по-газопроводным системам» (ОСМД, ТС, локализованный для России' международный стандарт PODS).

54. Радченко JI.K. Геоинформационное картографирование коммуникаций нефтегазовых комплексов // Геодезия и картография. 2008. — № 2.

55. Распутин А.Н. Внедрение и использование геоинформационных технологий в газовой промышленности на примере E.ON Ruhrgas. Отчет по производственной практике. Фонды ОАО «Газпром», 2008.

56. Распутин А.Н. Комплексный анализ влияния природных факторов на физико-техническое состояние магистрального- газопровода // Материалы УПГ научно-практической конференции молодых руководителей и специалистов ООО «Уралтрансгаз». Екатеринбург. 2007.

57. Распутин А.Н. Разработка методики оценки влияния природных факторов на техническое состояние магистральных газопроводов. Горный информационно-аналитический бюллетень. Изд. Московский государственный горный университет. 2009. - № 10.

58. Распутин А.Н. Способ геодезической привязки результатов, внутритрубной дефектоскопии на основе геоинформационных технологий. Горный информационно-аналитический бюллетень. Изд. Московский государственный горный университет. — 2009. № 11.

59. Распутин А.Н. Экспериментальные материалы проверки разработанной методики на тестовых участках магистрального газопровода. Горный информационно-аналитический бюллетень. Изд. Московский государственный горный университет. — 2009. № 11.

60. Распутин. А.Н. Программа обеспечения безопасной* и бесперебойной эксплуатации газотранспортной системы «ООО «Газпром трансгаз* Екатеринбург». Проект. Фонды ОАО «Газпром трансгаз Екатеринбург», 2010.

61. Решетников А.Д. Повышение эффективности ремонта газопроводов в условиях обводненной и заболоченной местности. Обз. Информ. Сер.: Ремонт трубопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 2001.

62. Рождественский А.П. Новейшая тектоника и развитие рельефа Южного ПриуральяМ., 1971.

63. Рождественский А.П. О некоторых платформенных структурах и методике их изучения // Вопросы методики изучения новейших тектонических движений Волго-Уральской области. Казань 1965.

64. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов A.B. Коррозия:и защита от коррозии. Под ред. И:В. Семеновой М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.- 336с.

65. СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы. Взамен СНиП II-45-75. Введ. 1986-01-01. -- М.: ФГУП ЦПП. 2005.

66. Справочная система ArcGis Desktop: 9.3.1. Электронный ресурс. 1 электрон, опт. Диск (CD-ROM) / сост. Esri, USA, 2009 г.

67. СТО Газпром, 2-2.3-095-2007. Методические указания по диагностическому обследованию линейной части магистральных газопроводов. Введен. 2007-08-28. - М.: ВНИИГАЗ: 2007.

68. СТО Газпром 2-2.4 083 - 2006 Инструкция по неразрушающим методам контроля качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых и; магистральных газопроводов. — Введен. 2006-10-30.-М.: ВНИИГАЗ. 2006.

69. СТО Газпром 2-3.5-454-2010 Правила эксплуатации магистральных газопроводов. Введен. 2010-08-15. -М.: ВНИИГАЗ. 2010.

70. Стрижевский И.В., Сурис М.А. Защита подземных теплопроводов от коррозии. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 344 с.

71. Султангареев Р.Х. Обеспечение работоспособности газопроводов в зонах геодинамической активности, дис. канд. тех наук. : 25.00.19 защищена 22.05.2009: утв. 22.01.2009/ Султангареев Ринат Халафович. -Уфа., 2009- 176 с. .

72. Томашов , Н.Д. Михайловский; Ю.Н.Элекгрохимическая теория« подземной коррозии металлов. В сборнике «Исследования- по коррозии металлов» М Изд-во АН СССР 1960 с 190-216.

73. Томашов Н.Д: Подземная (почвенная), коррозия металлов. М. Гостехника СССР, Академия наук СССР 1956 г.

74. Томашов Н.Д. Чернова Г.П., Маркова О.Н. Коррозия металлов и сплавов. М. Металлургиздат. 1963 73 с.

75. Томлинсон Роджер (Roger Tomlinson). Думая о ГИС. Планирование географических систем: руководство для менеджеров. Esri Press. Redlands, California. 2003

76. Трифонова T.A., Мищенко HIB., Краснощеков А.Н. Геоинформационные системы, и дистанционное зондирование в экологических исследованиях. Учебное пособие для вузов. М.: Академический Проект. 2005 .

77. Фомин Г.С. Коррозия и защита от коррозии: Энциклопедия международных стандартов. — 2-е изд., перераб. и доп. М.:, ИПК Издательство стандартов, 1999. — 520 с.

78. Хмелевской В.К. Основной курс электроразведки. ЧТ и II. Изд-во МГУ. М. 1971 г.

79. Черняев A.M., Черняева Л.Е., Еремеева М.Н:. Гидрохимия болот (Урал и Приуралье). Ленинград Гидрометеоиздат. 1989;

80. Шилина Г.В. Геоинформационные пакеты в недропользовании // Материалы 2-й окружной научно-технической конференции «Современные проблемы информационного пространства Уральского, федерального округа». Екатеринбург. 2003г.

81. Шилина Г.В. Методика и технология оперирования геолого-геофизическими данными в геоинформационных пакетах: Дис. канд. геол.-минерал, наук : 25.00.35 : Екатеринбург, 2004 175 е., защищена 08.11.2004г., утверждена 22.02.2005г. РГБ ОД, 61:05-4/12)

82. Savant C.J., Jr., Howard R.C., Solloway C.B., Savant C.A. Principles of inertial navigation. McGRAW-HILL BOOK Company, inc, 1961.

83. Snedecor, G.W., and W. G. Cochran. 1968. Statistical Methods. 6th ed. Ames, Iowa: The Iowa State University Press.

84. Tobler W. Analytical Cartography // Amer. Cartogr. 1976. 3(1).

Информация о работе

Распутин, Антон Николаевич
кандидата технических наук
Екатеринбург, 2011
ВАК 25.00.08

Диссертация

Геоинформационная система оценки влияния инженерно-геологических факторов на возникновение коррозионных дефектов газопроводов ООО "Газпром трансгаз Екатеринбург" - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы