Совершенствование методик идентификации и оценки опасности источников блуждающих токов, воздействующих на магистральные нефтегазопроводы

Фуркин, Алексей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Совершенствование методик идентификации и оценки опасности источников блуждающих токов, воздействующих на магистральные нефтегазопроводы
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование методик идентификации и оценки опасности источников блуждающих токов, воздействующих на магистральные нефтегазопроводы"

На правах рукописи

ФУРКИН АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИК ИДЕНТИФИКАЦИИ И ОЦЕНКИ ОПАСНОСТИ ИСТОЧНИКОВ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА МАГИСТРАЛЬНЫЕ НЕФТЕГАЗОПРОВОДЫ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

1 2 (;:ДР /.012

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ухта-2012

005012505

Диссертация выполнена в Ухтинском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук

Руслан Викторович Агиней

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Владимир Орович Некучаев

кандидат технических наук Эрнест Владимирович Бурдинский

Ведущая организация: ОАО «Гипрогазцентр»,

г. Нижний Новгород

Защита состоится 22 марта 2012 г. в 10°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.291.02 при Ухтинском государственном техническом университете по адресу: 169300, г. Ухта, Республика Коми, ул. Первомайская, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственного технического университета.

Автореферат разослан 20 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, профессор н.М. Уляшева

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Коррозионный износ стенок магистральных трубопроводов, транспортирующих углеводороды, является основным фактором, снижающим их надежность и ресурс. Для подземных трубопроводов характерна электрохимическая коррозия наружной поверхности труб.

Особую опасность представляет электрохимическая коррозия, вызванная воздействием блуждающих токов. Вследствие высокой плотности коррозионного тока, сквозное разрушение стенок трубопроводов в этих условиях может развиться в течение 2-3 лет.

Существующие методики поиска, локализации и оценки опасности источников блуждающих токов (далее - БТ), воздействующих на трубопроводные системы, разработаны специалистами ОАО «ВНИИСТ», ОАО «Гипроспецгаз» и ООО «Газпром ВНИИГАЗ» и ориентированы на антропогенные источники блуждающих токов, основные из которых — электрифицированные железные дороги и системы передачи тока «линия-грунт». Однако методики, адаптированные к неклассическим источникам БТ природного характера, не разработаны, несмотря на то, что такие источники отмечены в России (нефтепровод «Восточная Сибирь — Тихий океан», газопровод «Пунга-Вуктыл»), а также за рубежом, в частности, в Бразилии, Канаде, Белоруссии.

Под действием неклассического источника БТ изменение потенциала «труба-земля» может происходить без токообмена между грунтом и трубой, что предопределяет необходимость разработки комплексного подхода по идентификации, оценке опасности источников БТ, а также регулированию режимов работы средств катодной защиты, на основе результатов лабораторных, полупромышленных и полевых испытаний.

Работа базируется на результатах научных работ многих отечественных и зарубежных ученых и исследователей, среди которых: Е.А. Беляев, Г.Г. Винокурцев, В.И. Глазков, Н.П. Глазов, А.Г. Гумеров, Н.П. Жук, Д.Н. Запевалов, A.M. Зиневич, О.М. Иванцов, А.М. Керимов, Ф.М. Мустафин, В.В. Николаев, H.A. Петров, А.Е. Полозов, В.В. Притула, В.Н. Протасов, И.В. Стрижевский, Д.К. Томлянович, Ф.К. Фатрахманов, K.JI. Шамшетдинов, А.И. Яблучанский, W.V. Baeckmann, R. Browseau, N. Kioupis, К. Maroulis, W. Schwenk, R.N. Parkins и др.

Цель работы: Совершенствование методик идентификации и оценки опасности блуждающих токов, воздействующих на магистральные нефтегазопроводы.

Задачи исследования:

- Усовершенствовать комплекс методик для поиска и оценки опасности БТ.

- Выполнить анализ источника блуждающих токов на участке магистрального газопровода «Пунга - Вуктыл» на основе результатов электроизмерений.

- Провести лабораторные и полупромышленные испытания влияния протекающего по модели трубопровода тока на потенциал «труба - земля».

- Разработать комплекс практических рекомендаций по идентификации, оценке опасности и защите трубопроводов, подверженных влиянию неклассических источников блуждающих токов.

Научная новизна:

1) Разработана классификация источников блуждающих токов, по наличию токообмена между трубопроводом и грунтом, который они вызывают.

2) Экспериментально установлено, что зависимость потенциала «труба-земля» UT.3 от силы тока I, протекающего по трубопроводу без токообмена, описывается выражением общего вида: UT.3=UCT+k;I) где UCT - стационарный потенциал трубопровода относительно м.с.э. в данной точке, В; к — параметр, численно равный 0,012 Ом для модели трубопровода диаметром 25 мм с толщиной стенки 3 мм и 0,23 Ом для трубопровода диаметром 530 мм и толщиной стенки 8 мм (при 1е[ -1;7] А).

3) Предложено и научно обосновано использовать в качестве критерия единства источника блуждающего тока, коэффициент корреляции между массивами данных синхронных измерений потенциала «труба-земля» на различных нитках коридора магистрального нефтегазопровода в одном сечении и в различных сечениях участка трубопровода.

4) Установлено, что приращения потенциала «труба-земля», создаваемые моделью станции катодной защиты и протекающим по трубе током I, не зависят друг от друга и действуют на суммарный потенциал «труба-земля» аддитивно.

Защищаемые положения:

• усовершенствованная методика локализации источника блуждающего тока, основанная на построении векторных диаграмм падения напряжения в грунте с учетом его электрического сопротивления грунта в месте измерения позволяет повысить точность определения местоположения источника БТ;

• вывод, основанный на результатах лабораторных и полупромышленных исследований, о том, что протекание электрического постоянного тока по трубопроводу вызывает смещение потенциала «труба-земля» без токообмена между трубой и грунтом;

• разработанный порядок регулирования режимов работы средств электрохимической защиты (далее - ЭХЗ) в условиях действия источника блуждающего тока, работающего без токообмена позволяет повысить эффективность защиты нефтегазопровода от коррозии с условиях действия БТ;

• идентификационными признаками источника блуждающего тока, работающего без токообмена являются единство источника блуждающего тока, отсутствие точек «натекания - стекания» тока, отсутствие в электрическом сигнале «труба-земля» переменной составляющей, кратной 50Гц.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется применением современных электроизмерительных приборов и программных средств, корректностью лабораторных моделей трубопроводов по соответствию коррозионно-активной среды, измерительных электродов, типа корродирующего материала, согласованностью результатов лабораторных исследований с результатами, полученными на полупромышленном стенде и на действующем газопроводе.

Практическая ценность работы заключается в разработке алгоритма автоматизированной настройки средств ЭХЗ участка нефтегазопроводов, работающего в условиях действия неклассического источника БТ. Внедрение этой системы позволит устанавливать потенциалы трубопровода в рамках, регламентируемых нормативными документами, что обеспечит эффективную работу систем защиты от коррозии и снизит расход электроэнергии, потребляемой станциями защиты, за счет оптимизации их выходных параметров, повысит срок службы средств защиты. Алгоритм реализован на системе электрохимической защиты трубопроводов Сосногор-ского линейно-производственного управления ООО «Газпром трансгаз Ухта», получен эффект - 312 тыс. руб. в год в расчете на 1 км газопровода.

По материалам исследований получен патент на изобретение РФ 2352688, опубл. 20.04.2009 г. «Устройство для измерения поляризационного потенциала трубопровода», поданы заявки на изобретения РФ: № 2011134224, опубл. 15.08.2011 г. «Способ определения местоположения источника блуждающего тока» и №2008122670, опубл. 10.12.2009 г. «Способ определения коррозионной поврежден-

ности поверхности», что свидетельствует о новизне и промышленной применимости полученных в работе результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 7-ой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности «Новые технологии в газовой промышленности», г. Москва, РГУНиГ им. Губкина И.М., 28-30 сентября

2007 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири», г. Тюмень, ТюмГНГУ, 2007 г.; 14-ой Международной конференции по трубопроводному транспорту, г. Санкт-Петербург, 2008 г.; XV научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири - 2008», ООО «ТюменНИИгипрогаз», г. Тюмень,

2008 г.; Конференциях сотрудников и преподавателей УГТУ, г. Ухта, 2007, 2009, 2010, 2011 гг.; Международной конференции «Актуальные вопросы противокоррозионной защиты» (РАСР-2009), г. Москва, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2009 г.; 3-й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири», ТюмГНГУ, г. Тюмень, 2009 г.; Пятой международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов», ДОАО «Оргэнергогаз», г. Туапсе, 2010 г.; 7-й Международной научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта», ПГУ, Новополоцк, Белоруссия, 2011 г.; Международной деловой встрече «Диагностика 2011», ДОАО «Оргэнергогаз», г. Геленджик, 2011 г.; Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2011», УГНТУ, Уфа, 2011 г.; Международной конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (СТ8-2011), ООО «Газпром ВНИИГАЗ», г. Москва, 2011 г., Межрегиональном семинаре «Рассохинские чтения», УГТУ, г. Ухта, 2012 г.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 24 работы, из них 5 - в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в Перечень ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 154 страницы текста, 85 рисунков, 24 таблицы и список литературы из 107 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснованы актуальность и значимость выбранной темы, степень ее разработанности, охарактеризованы научно-методические пути ее решения.

В первой главе «Анализ существующих методов обеспечения надежности трубопроводов в условиях действия блуждающих токов» показано, что известные источники БТ можно разделить на две группы: техногенного и природного характера (рисунок 1). При этом часть источников БТ действует без прямого токооб-мена между металлом трубопровода и грунтом, как правило, за счет явления электромагнитной индукции. В частности, в работах А.И. Яблучанского приведены методики оценки опасности влияния и устранения негативного воздействия высоковольтных линий электропередач.

Наиболее изучены техногенные источники БТ, связанные с работой электрифицированных железных дорог и линий передачи тока по грунту. Поэтому методики поиска, оценки опасности наиболее полно разработаны именно для этой группы источников. Среди методов защиты от действия таких источников БТ наибольшее распространение получили различные виды электродренажных устройств, электроизолирующие фланцы трубопроводов, автоматизированные средства электрохимической защиты (ЭХЗ).

Источники блуждающих токов

По виду

Классические (техногенного характера) Неклассические (природного характера)

Источнику р_аботшо1дие_с тркообменом_ ____

Электрифицированный ж/д транспорт

Линии передач постоянного тока, включая утечки

Установки катодной защиты и соседние защищаемые сооружения

Изменение давления горных толщ на породы, обладающие пьезоэффектом

Источники^ работающие без токообмена

Воздушные высоковольтные ЛЭП переменного тока

Воздействие на трубопровод переменного магнитного поля Земли

Рисунок 1 - Классификация источников блуждающих токов

На ряде участков магистральных нефтегазопроводов, построенных вдали от населенных пунктов и промышленных объектов, обнаруживается действие источники БТ природного характера. Анализ показал, что выявить участки работы таких источников при предпроектном обследовании трассы не представляется возможным. Методик оценки опасности блуждающих токов, регулирования действующих средств ЭХЗ не разработано.

Во второй главе «Совершенствование комплекса методик для локализации и оценки опасности блуждающих токов, воздействующих на многониточные нефтегазопроводы» разработан общий алгоритм поиска и устранения действия источников блуждающих токов, заключающийся в последовательной реализации

Рисунок 2 - Общая последовательность реализации методик по устранению негативного действия источника БТ

Для более точной локализации источника тока предложена усовершенствованная методика, в которой предполагается учитывать удельное электрическое сопротивления грунта в месте измерения (рисунок 3). При этом векторные диаграммы строят с применением приведенного значения градиента V, определяемого по формуле:

к-и

где К - количество измерений удельного электрического сопротивления между местами установки электродов сравнения; и - измеренная разность потенциалов между электродами сравнения, В; pi — удельное электрическое сопротивление грунта в ь

1 - электрод сравнения; 2 - вольтметр; 3 - трубопровод; 4 - направление местоположения источника без учета р; 5 - направление, скорректированное с учетом р Рисунок 3 - Построение вектора направления течения тока от источника БТ

В третьей главе «Проведение натурных исследований на участке газопровода «Пунга-Вуктыл»» показано, что западная часть трассы газопроводов проложена на территории национального природоохранного парка «Югыд-Ва» Республики Коми и пересекает Уральские горы. Срок эксплуатации каждой из четырех ниток трубопроводов на этом участке составлял от 10 до 30 лет. Изоляция выполнена из полимерных лент трассового нанесения и экструдированного на заводе полиэтиле-

В 1985 г. при коррозионном обследовании данных газопроводов были выявлены участки, имеющие знакопеременные во времени потенциалы «труба - земля», предположительно вызываемые источником БТ. Реконструкция в 1991 г. действующих систем ЭХЗ не обеспечила снижения воздействия блуждающих токов на многониточную систему трубопроводов.

На участке трубопровода протяженностью около 40 км (292-338 км) были установлены пять зон с наибольшим изменением поляризационного потенциала: 298; 304; 309; 319; 328 км. Протяженность каждой из зон составляла 0,5 - 1,0 км.

Результаты измерений показали, что отключение СКЗ не повлияло на вариацию потенциала. Таким образом, было установлено, что действующие станции катодной защиты не влияют на периодическое изменение потенциала «труба-земля».

Далее в соответствии с рисунком 2 выполнялся комплекс измерений, целью которого было установление места и направления движения тока по поверхности грунта. Первый этап измерений включал установку на каждой из пяти зон самопи-щущих приборов по схеме, изображенной на рисунке 4.

1, 2, 3, 4, 5, 6 - медно-сульфатные электроды сравнения; 7 - регистрирующая аппаратура;

8 - трубопровод

Рисунок 4 - Схема определения направления воздействия источника на трубопровод

Анализ данных позволил сделать важный вывод - корреляции между разностями потенциалов «электрод - электрод» и «труба - электрод» не наблюдается. Напряжение в системах «электрод - электрод» оставалось стабильным и характеризовало натекание тока от анодов к трубопроводам (при выключенных СКЗ составляли менее 40 мВ), при этом потенциал «труба - земля» хаотически изменялся в диапазоне минус 4,5...+2,5 В относительно медносульфатного электрода.

Для локализации возможного источника постоянного тока были выполнены измерения интенсивности и направления движения токов в 1 ООО м от коридора трубопроводов. Результаты измерений показали, что при отключенных СКЗ напряжение между электродами составляло несколько милливольт, при этом оно не изменялось во времени и связано с допустимой разностью потенциалов применяемых электродов сравнения. При включенной системе ЭХЗ векторы показывали в направлении анодных заземлителей СКЗ, показания были стабильны во времени (рисунок 5).

построении диаграммы

П-В-У-2(111 нитка)

П-В-У-1 (IV нитка)

| Дефект, коррозияпо данным ВТД|

П-У-Г(У нитка)

СРТО-Торжок (VI нитка)

CK3№32

ход газа

1СКЗШ1Б

Дефект, коррозия по данным ß 'Щ"

Для анализа одновременности изменения потенциала были поведены синхронные измерения на всех пяти знакопеременных зонах. Результаты измерения показали, что на всех нитках, различных по сроку эксплуатации, типу и состоянию изоляции, изменение потенциала происходило синхронно на различных участках (рисунок 6).

О 10 20 30 40 50 mV3-B

Участки газопровода, характеризующиеся изменениями потенциала во времени по знаку и амплитуде.

I. Участки газопровода, характеризующиеся геШаш изменениями потенциалаво времени по амплитуде

Рисунок 5 - Результаты локализации источник БТ на участке МГ

¡0.00

15.00

20.00

Время, мин.

Рисунок 6 - Диаграмма изменения потенциала «труба-земля» во времени при синхронной записи на различных участках: 1 - 304 км; 2 - 309 км; 3 - 332 км

Для сравнительной оценки мощности источника тока были проведены измерения силы тока, протекающего по трубопроводу. Силу тока измеряли милливольтметром методом падения напряжения. Значение силы тока 1ср, протекающего по трубопроводу, определяли в этом случае по формуле:

ли

где Диср - среднее значение падения напряжения на участке трубопровода, В; Я - сопротивление одного метра трубы, Ом/м; I — расстояние между точками измерений, м.

Рассчитано, что вдоль трубопровода протекает меняющийся во времени ток силой до 80... 100 А. При этом характер изменения силы тока соответствует изменению потенциала, коэффициент корреляции около 1,0.

Точки «натекания-стекания» тока, характерные для развития электрохимической коррозии, вызываемой блуждающими токами, не были обнаружены. Это подтвердили результаты пропуска внутритрубного дефектоскопа. При освидетельствовании дефектов в шурфе отмечено, что образование точечных язв и каверн происходит преимущественно в т.н. «закрытых» дефектах изоляции, что нехарактерно для коррозии под действием БТ.

В четвертой главе «Лабораторные н стендовые исследования влияния протекающего электрического тока на потенциал «труба-земля»» для установления влияния протекающего по изолированному трубопроводу тока на его потенциал относительно грунта без токообмена проведен комплекс лабораторных и стендовых исследований.

Образец для исследования (модель трубопровода) представлял собой фрагмент цельнотянутой трубы наружным диаметром 25 мм с толщиной стенки 3 мм и длиной 3 м, из стали 17Г1С. Модель трубопровода покрывали наружным изоляционным покрытием - полимерной изоляционной лентой, толщиной 0,2 мм, нанесённой в несколько слоев. Измеренное после установки модели в грунт электрическое сопротивление «труба-земля» — более 10 МОм.

Имитатор участка трассы трубопроводов состоял из ёмкости длиной 3 м, шириной 0,5 м и глубиной 0,3 м, заполненной тремя типами чередующихся грунтов: песком, торфом и глиной. Измеренные значения удельного электрического сопротивления грунта составили: песок - 315; торф - 440; глина - 320 Омм. Модель трубопровода закапывалась вдоль имитатора трассы на глубину около 3 см.

Для измерений применялись: вольтметр универсальный цифровой В7-78/1, с возможностью проведения многократных измерений, погрешность измерения напряжения постоянного тока - не более 0,005%, переменного - не более 0,12% (в диапазоне частот 10'5...Ю3 Гц); генератор сигналов низкочастотный Г3-36А; усили-

тель низкочастотных сигналов, с рабочим диапазоном частот 20 Гц...20 кГц и коэффициентом нелинейных искажений не более 0,25 %.

На первом этапе исследовалось влияние постоянного электрического тока на потенциал трубопровода. На втором этапе — на постоянный ток накладывалась переменная синусоидальная составляющая. На третьем этапе проводится оценка эффективности СКЗ по смещению потенциала «труба-земля» в условиях протекающего по модели постоянного тока.

При реализации первого этапа испытания собирали электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 7. В процессе измерения медно-сульфатный электрод сравнения (ЭС) устанавливали над моделью трубопровода последовательно в различных точках контроля (рисунок 8).

Рисунок 7-Электрическая схема стенда

ИП - источник постоянного тока; ЭС -электрод сравнения

Модель трубопровода / ) 23456789 10

Электрод сравнения

12,3 4

шштшШМшш/Ш

ж»

' торф

Модель

Рисунок 8 - Схематическое расположение точек измерения поляризационного

потенциала

С помощью вольтметра выполнялось измерение потенциала «труба-земля» со скоростью 27 измерений в секунду. На 50-том измерении цепь замыкалась ключом, обеспечивая протекание постоянного тока через образец.

На рисунке 9 представлены графики изменения потенциала «труба-земля» для различных значений силы тока и его полярности.

Рисунок 9 - Графики изменения потенциала «труба-земля» для различных величин

силы тока и полярности

Установлено, что независимо от типа грунта, для всех десяти точек контроля1 измеренный потенциал «труба-земля» удовлетворительно описывается линейной зависимостью вида: ит.3=ист+к-1 (где ист - стационарный потенциал трубопровода относительно м.с.э. в данной точке, В; к - параметр, численно равный 0,012 Ом; I -сила постоянного тока, протекающего вдоль трубопровода, А). После размыкания цепи весь наложенный потенциал мгновенно обращался в нуль, по аналогии с омической составляющей.

Измерения с переменной составляющей (второй этап) проводили при различной частоте накладываемого переменного тока, изменяемой с помощью генератора низкой частоты при фиксированном значении силы постоянного тока, равном 9,4 А1 (рисунок 10).

Время, с

Рисунок 10 - Графики изменения потенциала «труба-земля» во времени в условиях натекания на модель постоянного тока с наложенной переменной составляющей для

различных частот

Обнаружено, что влияние наложенной переменной составляющей наблюдается при частоте сигнала менее 500 Гц. Зависимость максимальной амплитуды колебаний потенциала «труба-земля» от частоты наложенного синусоидального сигнала представлена на рисунке 11 и аппроксимируется степенной функцией вида

Ли=2,3-Г0'91 с достоверностью аппроксимации порядка 0,95. ли,в

| 0.15

I 0,1

0,05 О

ооооооооооооооооооооо^ Гц

ч~1 О О О ч*. О О V, О О ^ О О О

Рисунок 11 - Зависимость максимальной амплитуды колебаний потенциала от частоты наложенного переменного тока

На третьем этапе лабораторных исследований оценивали влияние моделей СКЗ на смещения потенциала, вызванное протеканием тока. Для этого в электрическую схему ((рисунок 7) подключали модель СКЗ с анодным заземлением. Затем включали станцию 'катодной защиты на минимальный режим работы; пошагово увеличивали выходной ' ток модели СКЗ; последовательно пропускали постоянный ток вдоль модели трубопровода в прямом и обратном направлениях; измеряли потенциал «труба-земля» на каждом шаге испытания (рисунок 12). Таким образом, установлено, что эффектив-I ность СКЗ не зависит от действия протекающего по трубопроводу тока, что в даль-I нейшем позволило разработать алгоритм регулирования станций в условиях действия неклассического источника БТ.

- - - -

=! 1= к Г'2 144 22 И

СКЗ, в

Рисунок 12 - Зависимость изменения потенциала «труба - земля» под действием модели СКЗ (Ди т-з с СКЗ) от совместного действия модели СКЗ и протекающего тока(Аи т-з с возд.)

Для подтверждения полученных на лабораторной модели результатов на участке трубопровода проводились исследования на полупромышленном стенде (рису-, нок 13).

Рисунок 13 - Эскиз полупромышленного стенда

Объект исследования - стальной трубопровод номинальным диаметром| 530 мм, с наружным изоляционным покрытием трассового нанесения из полимерных лент толщиной не менее 2 мм. Толщина стенки трубы - 8 мм. Тип грунта - суглинок, удельное электрическое сопротивление грунта - 120 Ом-м. Дефектов изоляции на участке по данным измерения прибором ИПИ-2000 не обнаружено. Для измерения потенциала были назначены 25 точек контроля, расположенные над осью трубопровода с интервалом 1 м.

На рисунке 14 представлены графики изменения потенциала «труба-земля»1, для различных величин силы тока и его полярности для пятой (1=5 м) точки контро^ ля потенциала.

силы тока и его полярности для пятой точки контроля (1=5 м)

Результаты показали, что постоянный электрический ток, протекающий по (подземному участку, оказывал существенное влияние на потенциал трубопровода ¡относительно грунта: при значениях силы тока от 5 А и выше потенциал значитель-1но смещался в положительную область значений (смещение потенциала около 1,3 В) до значений их.3 = +0,7...0,8 В. Смещение в отрицательную область происходило не столь интенсивно: около 0,6 В, вплоть до значения потенциала минус 1,2 В [(см. рисунок 14).

I После обобщения полученных данных были построены графики изменения потенциала «труба-земля» в зависимости от силы протекающего тока и его полярно-

Рисунок 15 - Изменение величины отклонения потенциала «труба-земля» от стационарного потенциала в зависимости от силы протекающего тока и его полярности для второй (¿=2 м) и пятой (¿=5 м) точек контроля

Наиболее точно аппроксимировать полученные результаты можно двумя линейными моделями для различных значений силы тока: 1 - для диапазона силы тока -7...-1 А ; 2 - для диапазона силы тока -1...7 А:

Гдит.3=0,231, при 1е(-1;7)А;

|^Дит_3=0,033(1+1)-0,4, при 1б(-1;-7)А. (3)

Принятая математическая модель удовлетворительно описывает изменение потенциала во всех точках контроля (достоверность аппроксимации не менее 0,9).

Полученные результаты не в полной мере согласуются с результатами лабораторных испытаний, где была установлена единая зависимость для положительного и

отрицательного смещения: Дит.3=0,012-1, т.е. в реальном трубопроводе при одинако вом значении силы тока смещение порядка в 20 раз выше.

В пятой главе «Практические мероприятия по идентификации и оценк опасности источников БТ, работающих без токобмена» разработаны идентифи кационные признаки таких источников блуждающего тока (рисунок 16):

- единство источника БТ, действующего на исследуемый участок газонефте проводов;

- отсутствие точек «натекания-стекания» тока на трубопроводы;

- отсутствие в электрическом сигнале «труба-земля» переменной составляю щей, кратной промышленным частотам (например, 50 Гц).

Рисунок 16 - Порядок выявления участков нефтегазопроводов, подверженных влиянию источника БТ, работающего без токообмена

Опасность действия неклассических источников блуждающего тока целесооб разно оценивать по данным внутритрубной инспекции или прямыми измерениями шурфах методами неразрушающего контроля с последующим расчетом скорост коррозии по стандартным методикам. Исследования выполняют на участках трубо

ровода со знакопеременными значениями потенциала «труба-земля». Для диагно-тирования применяют методы ультразвуковой дефектоскопии и толщинометрии, ихретоковый контроль. Также необходимо оценивать дефекты изоляционного порытая, в которых образованы дефекты металла трубы. Для электрокоррозии под ействием БТ характерны дефекты в сквозных повреждениях изоляции.

Предложено определять единство источника воздействующего на участок ма-истрального нефтегазопровода путем синхронных измерений потенциала «труба-емля» или силы тока, протекающего вдоль трубопровода. В качестве критерия динства источника следует применять коэффициент корреляции между массивами анных синхронных измерений потенциала «труба-земля» на различных нитках ко-идора магистрального нефтегазопровода в одном сечении и в различных сечениях астка трубопровода (таблица).

ритерии единства источника БТ, воздействующего на участок нефтегазопровода

№ Значения коэффициента корреляции Признак источника БТ

1 >0,7 Действует один источник

2 -0,7...+ 0,7 Действуют 2 и более источников

3 <-0,7 Один источник с точкой натекания - стекания между крайними участками

Важной задачей при эксплуатации участка нефтегазопровода, подверженного ействию неклассического источника БТ, является эффективная настройка режимов аботы средств противокоррозионной защиты. При этом если источник работает без окообмена, автоматизированное регулирование работы СКЗ по поляризационному отенциалу приводит к хаотичному изменению режимов работы станции, к неэф-ективной работе, перерасходу электроэнергии и в последующем к выходу преобра-ователя из строя.

Известно, что потенциал трубопровода по отношению к грунту равен:

ит., = исг + инал + и0„, (4)

де Цт - стационарный потенциал данной марки стали в аналогичных условиях, В; „ал - наложенное значение потенциалов, требуемое смещение потенциала, обеспе-ивающее минимальную скорость коррозии; иом — омическое падение напряжения.

Стационарный потенциал предлагается определять в лабораторных или трас совых условиях (рисунок 17).

Вольтметр (Я„>10 МОм)

Ф1

Электрод сравнения

> 50 м

Трубопровод

трубопровода(5>10см^)

Рисунок 17 - Схема измерения собственного потенциала в трассовых условиях

Требуемого смещение потенциала инал для минимизации коррозионных процессов определяется по известным методикам, изложенным в трудах В. Бекмана, В.В.Палашова, и составляет для изолированных трубопроводов порядка минус 100...200 мВ.

Омическое падение напряжения определяют кратковременным отключением СКЗ. Для создания автоматизированных станций защиты эффектных в условиях неклассических источников БТ разработан алгоритм настройки их работы (рисунок 18).

Измерение стационарного потенциала в трассовых или лабораторных условиях

Дискретный мониторинг потенциала труба-земля с шагом не более 1/50 с

Отключение СКЗ и регистрация падения напряжения О™

Расчет потенциала «труба-земля» ит-3 = Чс- + 0,2В + иом

Регулирование режимов работы СКЗ

Устанавливают текущий режим работы

Рисунок 18 - Алгоритм регулирования средств ЭХЗ в условиях действия БТ без токообмена

Основные выводы:

1. Установлено, что часть источников блуждающих токов, воздействующих а магистральные нефтегазопроводы, работают без токообмена в системе «труба-

унт». На основании анализа средств и методов повышения работоспособности ефтегазопроводов в условиях действия блуждающих токов установлено, что адап-ированные методики поиска и оценки опасности таких источников отсутствуют.

2. Разработан и реализован на участке многониточного газопровода «Пунга-уктыл», подверженного воздействию источника БТ, комплекс усовершенствован-ых методик по локализации и оценке опасности источника блуждающего тока, оздействующего на систему нефтегазопроводов.

3. На основании интерпретации результатов электрометрического обследо-ания на участке газопровода «Пунга-Вуктыл», установлено, что источник имеет риродный характер и действует на трубопровод без токообмена. Результаты под-верждаются отсутствием точек стекания-натекания тока и коррозионных повреж-ений стенок труб в сквозных дефектах изоляции.

4. Лабораторными и полупромышленными исследованиями доказано, что фотекающий по трубопроводу электрический постоянный ток, а также ток с пере-

енной составляющей изменяет потенциал «труба-земля» без токообмена между , убой и грунтом, как по величине, так и по знаку.

5. Разработаны признаки идентификации неклассического источника блуж-ающего тока, а также алгоритм регулирования действующих станций катодной за-иты, реализованный на системе электрохимической защиты Сосногорского линей-о-производственного управления ООО «Газпром трансгаз Ухта». Экономический ффект от внедрения разработки составляет 312 тыс. руб. в год в расчете на 1 км . убопровода.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Глотов И.В., Агиней Р.В., Фуркин A.B. Особенности электрохимиче-кой защиты сложно разветвленных трубопроводов промышленных площадок / Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе — 2009 — № 10 — С. 215.

2. Кузьбожев A.C., Бурдинскнй Э.В., Александров Ю.В., Агиней Р.В. и р. Методика прогнозирования состояния изоляционного покрытия длительно ксплуатируемых трубопроводов / Кузьбожев A.C., Бурдинский Э.В., Алексан-

дров Ю.В., Агнией Р.В., Фуркин A.B. // Газовая промышленность - 2010 - № 4 С. 14-18.

3. Агиней Р.В., Фуркин A.B., Шкулов С.А., Исследование источник блуждающих токов в горной местности Северного Урала // Практика противо коррозионной защиты - 2010 - № 3 - С. 29-32.

4. Фуркин A.B., Агиней Р.В. Повышение точности оценки размеров по вреждеиий изоляции подземного трубопровода // Защита окружающей среды нефтегазовом комплексе - 2010 - № 5 - С. 25-30.

5. Фуркин A.B., Третьякова М.В., Агиней Р.В. Лабораторные исследова ния влияния протекающего по трубопроводу электрического тока на значени потенциала «труба-земля» // Трубопроводный транспорт [теория и практика] 2011-№3(25)-С. 24-27.

6. Агиней Р.В., Фуркин A.B. Опыт исследования «неклассического» источ ника блуждающих токов, воздействующего на многониточную систему подземны газопроводов // Естественные и технические науки - 2008 - № 5 С. 174-179.

7. Фуркин A.B., Князев Н.В., Андреев Д.В., Влияние соседних сооружений н поляризационный потенциал трубопровода // Сборник научных трудов: м-лы науч. технич. конф. (Ухта, 17-20 апреля 2007 г.): в 2 ч.; ч. 1. - Ухта: УГТУ, 2007 - С. 188 193.

8. Глотов И.В., Фуркин A.B., Бурдинский Э.В., Пушкарев A.M., Повышени точности измерения поляризационного потенциала подземных нефтегазопроводов / Сборник научных трудов: м-лы науч.-технич. конф. (Ухта, 15-16 апреля 2008 г.): в ч.; ч. 1. - Ухта: УГТУ, 2008 - С. 249-253.

9. Агиней Р.В., Фуркин A.B., Шишкин И.В. Теллурические источники блуж дающих токов // Сборник научных трудов: м-лы науч.-технич. конф. (Ухта, 15-1 апреля 2008 г.): в 2 ч.; ч. 1. - Ухта: УГТУ, 2008 - С. 197-201.

10. Агиней Р.В., Фуркин A.B., Пушкарев A.M., Шишкин И.В., Способы повы шения коррозионной защиты газонефтепроводов в условиях действия блуждающи токов // Сборник научных трудов: м-лы науч.-технич. конф. (Ухта, 15-16 апре 2008 г.): в 2 ч.; ч. 1. - Ухта: УГТУ, 2008 - С. 320-323.

11. Глотов И.В., Фуркин A.B., Агиней Р.В., Развитие средств измерения поля ризационного потенциала катоднозащищенного трубопровода // Сборник научны трудов: м-лы науч.-технич. конф. (Ухта, 17-20 апреля 2007 г.): в 2 ч.; ч. 1. - Ухта УГТУ,2007-С. 99-103.

12. Фуркин A.B. Исследование неклассического источника блуждающих то ков, воздействующего на систему магистральных газопроводов // М-лы 3-ей Меж дунар. науч.-технич. конф. «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта За падной Сибири» - Тюмень: Экспресс, 2009 - С. 5-7.

13. Фуркин A.B. Электрометрическое обследование газопровода в зоне наве денных токов линии электропередач // М-лы 3-ей Междунар. науч.-технич. конф «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири» - Тюмень Экспресс, 2009 - С. 90-93.

14.Юшманов В.Н., Фуркин A.B., Агиней Р.В. Особенности интерпретаци градиентов напряжения постоянного тока при электроизмерениях на газопроводах /

борник научных трудов: м-лы науч.-технич. конф. (Ухта, 14-17 апреля 2009 г.): в 2 ч. 1. - Ухта: УГТУ, 2007 - С. 205-208.

15. Агиней Р.В., Фуркин A.B. Особенности тестирования свойств грунта при оррозионных исследованиях // Сборник научных трудов: м-лы науч.-технич. конф.

хта, 14-17 апреля 2009 г.): в 2ч.; ч. 1.-Ухта: УГТУ, 2007-С. 217-220.

16. Агиней Р.В., Фуркин A.B. Методика прогнозирования технического со-ояния изоляционного покрытия длительно эксплуатируемых подземных газопро-дов И Актуальные вопросы противокоррозионной защиты (РАСР-2009): сборник

окладов ГП Международной конференции 14-15 октября 2009 г. - М.: Газпром НИИГАЗ, 2009 - С. 165-169.

17. Агиней Р.В., Фуркин A.B. Прогнозирование состояния изоляционного по-ытия подземных газопроводов // Территория нефтегаз - 2010 - № 1 (15) - С. 2118. Третьякова М.В., Фуркин A.B. Оценка опасного влияния наведенных токов

ний электропередач на подземные трубопроводы // Рассохинские чтения: м-лы минара. - Ухта: УГТУ, 2011 - С. 320-325.

19. Фуркин A.B. Оценка влияния сила протекающего по трубопроводу тока на тенциал «труба-земля» // М-лы седьмой международной науч.-технич. конф. «На-жность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта». - Новопо-цк:ПГУ, 2011 — С. 92-94.

20. Третьякова М.В., Фуркин A.B. Коррозия на магистральных газопроводах, нванная воздействием наведенного переменного тока ЛЭП // Сборник научных удов: м-лы науч-технич. конференции (Ухта, 20-23 сент. 2011 г.), Ч. 1. - С. 2381.

21. Интерпретация результатов интенсивных электроизмерений на нефтегазо-оводах : методические указания / Агиней Р.В., Михалев А.Ю., Фуркин A.B., Юш-

анов В.Н. - Ухта: УГТУ, 2009 - 49 с.

22. Пат. 2352688 Российская Федерация, МПК C23F13/00. Устройство для из-рения поляризационного потенциала трубопровода / Цхадая Н.Д., Кузьбожев .С., Агиней Р.В., Глотов И.В., Фуркин A.B., Шишкин И.В.; заявитель и патентооб-датель Ухтинский государственный технический университет. - N 2007116775/02;

вл. 03.05.07; опубл. 20.04.2009.

23. Цхадая Н.Д., Кузьбожев A.C., Агиней Р.В., Глотов И.В. и др. Способ опре-ления коррозионной поврежденности поверхности / Цхадая Н.Д., Кузьбожев A.C., гиней Р.В., Глотов И.В., Бурдинский Э.В., Пушкарев А.М., Шишкин И.В., Фуркин .В. // Заявка на изобретение 2008122670, опубл. 10.12.2009.

24. Агиней Р.В., Фуркин A.B., Третьякова М.В. Способ определения местопо-жения источника блуждающего тока II Заявка на изобретение № 2011134224,

бл. 15.08.2011.

Подписано к печати 16.02.2012

Заказ № 546 Объем 1,5 пл. Формат бумаги А5 Тираж 100 экз.

Отпечатано в филиале ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в г. Ухта по адресу 169300, г. Ухта, ул. Севастопольская, 1а, тел. 751685

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Фуркин, Алексей Владимирович, Ухта

61 12-5/3754

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

Специальность 25.00.19 - «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ»

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Фуркин Алексей Владимирови

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, Р.В. Агиней

Ухта 2012

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................................................6

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ 11

1.1 Виды источников блуждающих токов..................................................................................14

1.1.1 Классические источники блуждающих токов (техногенного характера).............14

Электрифицированные железные дороги...................................................................................14

Линии электропередач постоянного тока.................................................................................16

Установки катодной защиты и соседние защищаемые сооружения...................................17

Воздушные высоковольтные ЛЭП переменного тока...............................................................18

1.1.2 Неклассические источники блуждающих токов (природного характера)............23

1.2 Методы защиты трубопроводов от действия блуждающих токов.....................................33

1.2.1 Катодная защита...............................................................................................................34

1.2.2 Электродренажная защита.............................................................................................36

1.2.3 Односторонне поляризованные протекторы..............................................................38

1.2.4 Токоотводы........................................................................................................................40

1.2.5 Изолирующие фланцевые соединения и вставки электроизолирующие..............42

1.3 Цель и задачи исследований..................................................................................................43

ГЛАВА 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОМПЛЕКСА МЕТОДИК ДЛЯ ОЦЕНКИ ОПАСНОСТИ И ЛОКАЛИЗАЦИИ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА МНОГОНИТОЧНЫЕ НЕФТЕГАЗОПРОВОДЫ.............................................................................44

2.1 Методика поиска участков МГ, подверженных воздействию блуждающих токов.................44

2.1.1 Сущность методики.....................................................................................................................44

2.1.2 Оборудование..............................................................................................................................44

2.1.3 Порядок проведения измерений.................................................................................................46

2.1.4 Анализ полученных результатов................................................................................................48

2.2 Методика определения стороны натекания блуждающего тока на участок трубопровода и синхронности изменения потенциала «труба-земля».......................................................................48

2.2.1 Сущность методики.....................................................................................................................48

2.2.2 Оборудование..............................................................................................................................48

2.2.3 Порядок проведения измерений.................................................................................................48

2.2.4 Анализ полученных результатов................................................................................................50

2.3 Оценка связи потенциала с токами промышленной частоты.....................................................55

2.3.1 Сущность методики.....................................................................................................................55

2.3.2 Оборудование..............................................................................................................................55

2.3.3 Порядок проведения измерений.................................................................................................55

2.3.4 Анализ результатов.....................................................................................................................55

2.4 Методика определения местоположения источника блуждающих токов (векторный метод) ................................................................................................................................................................57

2.4.1 Сущность методики.....................................................................................................................57

2.4.2 Оборудование..............................................................................................................................57

2.4.3 Порядок проведения измерений.................................................................................................57

2.4.4 Анализ полученных результатов................................................................................................59

2.5 Методика поиска потенциальных зон..........................................................................................60

2.5.1 Сущность методики.....................................................................................................................60

2.5.2 Оборудование..............................................................................................................................61

2.5.3 Порядок проведения измерений.................................................................................................62

2.5.4 Анализ полученных результатов................................................................................................65

2.6 Оценка опасности источника........................................................................................................67

2.7 Выводы по главе 2..........................................................................................................................69

ГЛАВА 3. ПРОВЕДЕНИЕ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИСТОЧНИКА БЛУЖДАЮЩЕГО ТОКА НА УЧАСТКЕ ГАЗОПРОВОДА «ПУНГА-ВУКТЫЛ» 71

3.1 Общие сведения об объекте исследования..................................................................................71

3.1.1 Характеристика района...............................................................................................................71

3.1.2 Характеристика трубопроводов.................................................................................................72

3.1.3 Средства ЭХЗ участка МГ..........................................................................................................73

3.2 Стандартные методы коррозионного обследования...................................................................74

3.2.1 Методика поиска участков МГ, подверженных воздействию блуждающих токов..............74

3.2.2 Анализ работы систем электрозащиты......................................................................................74

3.3 Исследование действия блуждающих токов................................................................................78

3.3.1 Определение активной стороны воздействия блуждающих токов относительно коридора МГ..........................................................................................................................................................79

3.3.2 Оценка связи потенциала с токами промышленной частоты..................................................82

3.3.3 Определение направления и местоположения источника блуждающих токов (векторный метод).....................................................................................................................................................

3.4 Оценка степени влияния блуждающих токов..............................................................................86

3.4.1 Анализ поперечного градиента потенциала..............................................................................88

3.4.2 Определение силы и направления тока.....................................................................................91

3.4.3 Оценка степени опасности коррозии в знакопеременных зонах............................................91

3.5 Результаты шурфовки....................................................................................................................93

3.6 Выводы по главе 3..........................................................................................................................95

ГЛАВА 4. ЛАБОРАТОРНЫЕ И СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПРОТЕКАЮЩЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ПОТЕНЦИАЛ «ТРУБА-ЗЕМЛЯ» 97

4.1 Лабораторные испытания..............................................................................................................97

4.1.1 Образцы для испытаний..............................................................................................................97

4.1.2 Имитатор трассы трубопровода.................................................................................................97

4.1.3 Модель станции катодной защиты............................................................................................98

4.1.4 Измерительные приборы и оборудование.................................................................................98

4.1.5 Подготовка к измерениям...........................................................................................................99

4.1.6 Определение влияния постоянного тока, протекающего по трубопроводу, на потенциал «труба-земля»........................................................................................................................................^9

4.1.7 Определение величины поляризационного потенциала модели трубопровода при воздействии источника постоянного блуждающего тока с наложенной переменной

113

составляющей.....................................................................................................................................

4.1.8 Оценка эффективности станции катодной защиты по смещению потенциала «труба-земля» в условиях протекающего по трубопроводу постоянного тока.....................................................117

1 ?п

4.2 Полевые испытания......................................................................................................................

4.2.1 Характеристики исследуемого участка...................................................................................120

4.2.2 Измерительные приборы и оборудование...............................................................................I20

4.2.3 Методика проведения измерений............................................................................................121

4.2.4 Анализ результатов полевых испытаний................................................................................123

4.3 Выводы по главе 4........................................................................................................................

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИДЕНТИФИКАЦИИ И ОЦЕНКЕ ОПАСНОСТИ НЕКЛАССИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ БТ 127

5.1 Идентификация неклассического источника блуждающего тока...........................................127

5.2 Оценка опасности влияния блуждающего тока.........................................................................128

5.2.1 Ультразвуковая толщинометрия..............................................................................................129

5.2.2 Вихретоковая дефектоскопия...................................................................................................132

5.3 Регулирование средств противокоррозионной защиты............................................................134

5.4 Расчет экономической эффективности внедрения алгоритма автоматизированной настройки средств ЭХЗ.........................................................................................................................................139

5.4 Выводы по главе 5........................................................................................................................144

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ..............................................................145

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................................................146

ПРИЛОЖЕНИЕ....................................................................................................................................154

ВВЕДЕНИЕ

Коррозионный износ стенок магистральных трубопроводов, транспортирующих углеводороды, является основным фактором, снижающим их надежность и ресурс [9, 2, 1]. Для подземных трубопроводов характерна электрохимическая коррозия наружной поверхности труб. [74, 87, 107]

Существующие методики поиска, локализации и оценки опасности источников блуждающих токов (далее - БТ), воздействующих на трубопроводные системы, разработаны специалистами ОАО «ВНИИСТ», ОАО «Гипро-спецгаз» и ООО «Газпром ВНИИГАЗ» и ориентированы на антропогенные источники блуждающих токов, основные в которых - электрифицированные железные дороги и системы передачи тока «линия-грунт». Однако методики, адаптированные к неклассическим источникам БТ природного характера, не разработаны, несмотря на то, что такие источники отмечены в России (нефтепровод «Восточная Сибирь - Тихий океан», газопровод «Пунга-Вуктыл»), а также за рубежом, в частности, в Бразилии, Канаде, Белоруссии. [12, 42, 79]

Запевалов, A.M. Зиневич, О.М. Иванцов, A.M. Керимов, Ф.М. Мустафин, В.В. Николаев, H.A. Петров, А.Е. Полозов, В.В. Притула, В.Н. Протасов, И.В. Стрижевский, Д.К. Томлянович, Ф.К. Фатрахманов, K.JI. Шамшетдинов, А.И. Яблучанский, W.V. Baeckmann, R. Browseau, N. Kioupis, К. Maroulis, W. Schwenk, R.N. Parkins и др.

Задачи исследования:

- Усовершенствовать комплекс методик для поиска и оценки опасности БТ.

Научная новизна:

1) Впервые предложено классифицировать источники блуждающих токов, по наличию токообмена между трубопроводом и грунтом, который они вызывают.

2) Экспериментально установлено, что зависимость потенциала «труба-земля» ит.з от силы тока I, протекающего по трубопроводу без токообмена, описывается выражением общего вида: UM=UCT+kI, где UCT - стационарный потенциал трубопровода относительно м.с.э. в данной точке, В; к - параметр, численно равный 0,012 Ом для модели трубопровода диаметром 25 мм с толщиной стенки 3 мм и 0,23 Ом для трубопровода диаметром 530 мм и толщиной стенки 8 мм (при 1е[ -1;7] А).

3) Впервые предложено и научно обосновано использовать в качестве критерия единства источника блуждающего тока, коэффициент корреляции между массивами данных синхронных измерений потенциала «труба-земля» на различных нитках коридора магистрального нефтегазопровода в одном сечении и в различных сечениях участка трубопровода.

Защищаемые положения:

обмена между трубой и грунтом;

• идентификационными признаками источника блуждающего тока, работающего без токообмена являются единство источника блуждающего тока, отсутствие точек «натекания - стекания», отсутствие в электрическом сигнале «труба-земля» переменной составляющей, кратной промышленным частотам.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций

определяется применением современных электроизмерительных приборов и программных средств, корректностью лабораторных моделей трубопроводов по соответствию коррозионно-активной среды, измерительных электродов,

типа корродирующего материала, согласованностью результатов лабораторных исследований с результатами, полученными на полупромышленном стенде и на действующем газопроводе.

Практическая ценность работы заключается в разработке алгоритма автоматизированной настройки средств ЭХЗ участка нефтегазопроводов, работающего в условиях действия неклассического источника БТ. Внедрение этой системы позволит устанавливать потенциалы трубопровода в рамках, регламентируемых нормативными документами, что обеспечит эффективную работу систем защиты от коррозии и снизит расход электроэнергии, потребляемой станциями защиты, за счет оптимизации их выходных параметров, повысит срок службы средств защиты. Алгоритм реализован на системе электрохимической защиты трубопроводов Сосногорского линейно-производственного управления ООО «Газпром трансгаз Ухта».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

7-ой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности «Новые технологии в газовой промышленности», г. Москва, РГУНиГ им. Губкина И.М., 28-30 сентября 2007 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири», г. Тюмень, ТюмГНГУ, 2007 г.; 14-ой Международной конференции по трубопроводному транспорту, г. Санкт-Петербург, 2008 г.; XV научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири - 2008», ОО�

Информация о работе

Фуркин, Алексей Владимирович
кандидата технических наук
Ухта, 2012
ВАК 25.00.19

Диссертация

Совершенствование методик идентификации и оценки опасности источников блуждающих токов, воздействующих на магистральные нефтегазопроводы - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы