Актуальность работы.
Для обеспечения безопасной эксплуатации подводных переходов трубопроводов необходима достоверная информация о плановом и высотном положении их ниток.
Геофизические методы сравнительно недавно применяются для мониторинга подводных переходов.
Применявшееся ранее водолазное обследование с точки зрения достоверности информации и скорости выполнения работ оставляло желать лучшего.
Диагностика сухопутных подземных газопроводов в настоящее время осуществляется пропуском снарядов-дефектоскопов внутри трубы (приборная дефектоскопия) и вертолетным обследованием положения трубопровода снаружи.
С подводными трубопроводами положение сложнее. Эти наиболее потенциально опасные участки газопроводов не только не имеют узлов запуска и приема снарядов-дефектоскопов, но и выполнены в большинстве своем неравнопроходными, а также оснащены запорной аппаратурой меньшего диаметра. Это исключает возможность внутренней приборной дефектоскопии для большинства действующих подводных переходов, что повышает роль наружного обследования и своевременного определения отклонений положения трубопровода от проектных отметок, которые возможны как в результате деформаций трубы (например, образование арок в результате больших осевых напряжений), так и по причине русловых изменений (размывы дна, наносы, подмывы и т. п.) [31].
Практика эксплуатации подводных переходов магистральных трубопроводов показывает, что гидродинамические процессы на малых и средних реках очень активны и малопредсказуемы, и даже небольшие 5 изменения рельефа дна иногда приводят к русловым смещениям, передвижениям больших масс донного грунта и, в результате, — к подмывам, оголениям и провисам дюкеров, механическим повреждениям защитных сооружений и изоляции трубопроводов, разрушению берегоукреплений. Еще более чреваты подобными последствиями паводковые явления, особенно в малых реках.
В связи с этим ясно, что необходим систематический мониторинг состояния подводных переходов трубопроводов.
Современные методы инженерной геофизики (акустические, электромагнитные и др.) обладают необходимой экспрессностью и достоверностью, т. е. позволяют оперативно получить в цифровой форме результаты мониторинга. Помимо прочих достоинств, применение геофизических методов обследования позволяет существенно снизить стоимость работ.
Внедрение методов современной инженерной геофизики в данную отрасль необходимо еще и потому, что до этого решением данной задачи занималось множество разных подрядчиков с разным уровнем технической культуры [28]. Внедрение геофизических технологий позволяет обеспечить единство стандартов записи исходной информации, стандартов обработки и представления (визуализации) итоговых результатов геофизического мониторинга.
Предложенные нами проекты стандартов представления результатов обследований используются в системе ОАО «Газпром».
Цель работы.
Создание экспрессной системы геофизического мониторинга подводных переходов трубопроводов, с целью сокращения временных затрат, повышения достоверности и достижения максимальной информативности результатов обследования.
Основные задачи исследований.
1. Разработка и опробование в производственном режиме приборного комплекса для обследования подводных переходов трубопроводов.
2. Разработка системы обработки данных, включающей 31) -визуализацию результатов обследования.
3. Стандартизация данных, получаемых при обработке и используемых для визуализации результатов и подготовки отчетных материалов.
Основные научные положения.
1. Создание рационального комплекса геофизических методов для решения задачи мониторинга состояния подводных переходов трубопроводов.
2. Создание алгоритмического аппарата и технологии обработки и представления (3-х мерной визуализации) геофизической информации, получаемой при обследовании подводных переходов.
Научная новизна.
1. Показана возможность применения геофизического комплекса (гидроакустические методы, электромагнитные методы, система спутниковой привязки) для обследования подводных переходов.
2. Разработана компьютерная система обработки результатов геофизического обследования подводных переходов, включающая многовариантную ЗВ-визу ализацию.
3. Предложен отраслевой стандарт пакета данных, предоставляемых по результатам обследования подводных переходов трубопроводов.
Практическая ценность и реализация работы в производстве.
Применяемый нами при обследовании подводных переходов приборный комплекс отличают следующие преимущества: простота съемки, проводимой в соответствии с разработанной 7 методикойинформативность получаемых данных непосредственно в процессе съемки.
Разработанная система обработки ТгашзСак объединяет все стадии обработки, начиная с момента получения данных с приборного комплекса, и заканчивая выдачей печатных материалов и подготовкой пакета данных для программы трехмерной визуализации результатов обследования.
Практическая ценность разработанной системы обработки заключается в ускорении и упрощении процесса полевой съемки и обработки полевых данных, в снижении требований к квалификации оператора обработки.
Система обработки ТгашСа1с повышает достоверность результатов благодаря использованию внедренных в ней алгоритмов расчета, упрощает процесс подготовки отчетных материалов.
Разработанная программа визуализации Сл8\1е\, работающая с пакетом данных, подготовленным в системе ТгашСак, вместе с печатными материалами поставляется Заказчику и позволяет легко анализировать состояние подводного перехода.
Внедрение результатов работы.
Описываемый приборный комплекс применяется для обследования подводных переходов с 1997 г. Он сформировался благодаря опыту, накопленному при проведении полевых работ в период с 1989 г. по 1999 г., связанных с поиском и локализацией подводных объектов. Помимо этого, в указанный период на предприятии проводились научно-исследовательские работы (НИР) по заказу ОАО «Газпром», ВНИИСТ, в области усовершенствования и модернизации комплекса для обследования подводных переходов трубопроводов.
Система обработки ТгапвСак используется для обработки результатов обследований подводных переходов, начиная с 1995 г. и по 8 настоящее время. При этом система постоянно дорабатывается и совершенствуется.
Только на предприятии «Форт-М» она использовалась при обработке результатов обследований более 100 подводных переходов нефте — и газопроводов.
Результаты проведенных обследований вошли в более чем 100 производственных отчетов.
Также система обработки ТгашСа1с внедрена в 5-ти региональных отделениях ОАО «Газпром» и на НПФ «Возрождение», занимающихся обследованием подводных переходов.
Программа визуализации Са$?1е* с 1997 г. вместе с печатными материалами в составе отчетов по обследованиям подводных переходов трубопроводов поставляется Заказчикам, от которых получено множество положительных отзывов.
К настоящему времени многие организации, выполняющие обследования подводных переходов, используют программу СаяУУУк^ для анализа результатов обследований, и сдают отчетные материалы Заказчикам в электронном виде (в виде стандартного пакета данных результатов обследования, разработанного НИИ «Форт-М»).
С 1999 г. НГШ «Форт-М» выполняет работы по договору с фирмой «ПГЭС» ОАО «Газпром» (утвержденной головным куратором Банка Данных по подводным переходам трубопроводов) по разработке программной оболочки Банка Данных и различных сервисных программных модулей. При этом разработанный на предприятии формат данных по подводным переходам (в том числе данных по обследованиям) используется при формировании Банка Данных и является основой для унификации данных по всем подводным переходам ОАО «Газпром». 9.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих научно-технических конференциях:
• IV Международная конференция «Транспортировка нефти и газа в бывшем Советском Союзе. Системы трубопроводного транспорта» (Москва, апрель 1996 г.);
• Международная геофизическая конференция и выставка «Москва-97» (Москва, сентябрь 1997 г.);
• I учебно-презентационный семинар «Геоинформатика в нефтегазовой отрасли» (Москва, апрель 1998 г.);
• ГИС-Форум'98 (Москва, июнь 1998 г.);
• IV Всероссийская учебно-технологическая конференция «Проблемы ввода и обновления пространственной информации» (Москва, февраль 1999 г.);
• IV Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, апрель 1999 г.);
• 2-я Всероссийская научно-практическая конференция «Геоинформатика в нефтегазовой и горной отраслях» (Нижневартовск, апрель 1999 г.);
• 9-я Международная деловая встреча «Диагностика-99» (Сочи, апрель 1999 г.);
• V Международная конференция «Современные методы и средства океанологических исследований» (Москва, ноябрь 1999 г.) .
Исходные материалы и личный вклад в решение проблемы.
Основу диссертации составляют результаты разработки программно-аппаратного комплекса для сбора, обработки, представления и хранения информации по подводным переходам трубопроводов. Разработка данного комплекса ведется в научно-производственном предприятии «Форт-М» с.
1995 г. по настоящее время при непосредственном участии автора, работающего в НЛП «Форт-М» с 1990 г.
Личный вклад автора состоит в оптимизации методики съемки и алгоритмов обработки полевых данных, в разработке методического и программного обеспечения для обработки и визуализации результатов обследований.
Автор участвовал в полевых и камеральных работах предприятия «Форт-М» с 1990 г., проводил испытания методики и аппаратуры на множестве производственных объектов. С 1998 г. автор является руководителем производственной группы при проведении полевых работ, ответственным исполнителем при обработке результатов обследований. Автор принимал непосредственное участие во внедрении системы ТгапвСак на других предприятиях, проводил обучение персонала работе с системой обработки ТгашСа1с и системой визуализации СаяУУЛчеу*.
Автор является составителем следующих документов:
Отчет по 1 этапу договора на разработку, установку, заполнение данными программно-аппаратного комплекса «База Данных по подводным переходам газопроводов предприятия «Волготрансгаз» (Москва, НПП «Форт-М», 1997 г.);
Руководство Пользователя системы ТгашСа1с" (Москва, НПП «Форт-М», 1998 г.);
Руководство Пользователя программы визуализации (Москва, НПП «Форт-М», 1998 г.). Также автор является ответственным исполнителем более 30 производственных отчетов по приборному обследованию подводных переходов газопроводов, выполненных в период с 1995 по 1999 г.- участвовал в составлении утвержденной ВНИИСТ «Методики выполнения гидроакустического обследования подводных переходов трубопроводов», разработанной НПП «Форт-М» совместно с отделом подводных и трубопроводов ВНИИСТ (1995 г.).
Публикации.
Содержание диссертации изложено в 2 печатных работах, а также в 3 докладах на всероссийских конференциях, материалы которых изданы на С1ЖОМ-дисках, и в сети Интернет.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложена на 104 страницах и сопровождается списком литературы из 32 наименований. Текст иллюстрирован 25 рисунками.
Основные результаты, полученные в итоге выполненной работы:
1. Создана система компьютерной обработки данных обследований подводных переходов трубопроводов.
2. Разработана многовариантная 30 — визуализация результатов обследований подводных переходов трубопроводов.
3. Разработан и предложен в качестве отраслевого стандарта пакет данных, получаемых при обследовании подводных переходов трубопроводов.
4. Система обработки ТгашСак внедрена в 5-ти региональных отделениях ОАО «Газпром» и на НПФ «Возрождение», выполняющих обследование и ремонт подводных переходов. Представлением результатов обследований подводных переходов с применением программы СаяУУЛЧе^' пользуются на большинстве газотранспортных предприятий ОАО «Газпром» .
В настоящее время в газотранспортных предприятиях проходит внедрение Банка Данных по подводным переходам, создаваемого по заказу ОАО «Газпром». Банк Данных использует разработанный нами формат представления итоговых данных результатов обследований подводных переходов.
Заключение
.
В результате выполнения работы создана экспрессная система геофизического мониторинга подводных переходов трубопроводов.
Внедрение описанной системы позволяет решить следующий ряд проблем: сокращение временных затратповышение достоверности результатов обследованиядостижение максимальной информативности результатовуменьшение стоимости работснижение требований к квалификации операторов съемки и обработки.
