Геоинформационная система оценки влияния инженерно-геологических факторов на возникновение коррозионных дефектов газопроводов ООО "Газпром трансгаз Екатеринбург" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.08, кандидат технических наук Распутин, Антон Николаевич

• Распутин, Антон Николаевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат 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 диссертации (часть автореферата) 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.

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

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.

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.

Заключение диссертации 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.

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 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.

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.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Распутин, Антон Николаевич, 2011 год

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).