Пояснения к работе. Подземные коммуникации, в том числе выполненные стальными трубами, являются системами жизнеобеспечения общества

Подземные коммуникации, в том числе выполненные стальными трубами, являются системами жизнеобеспечения общества. По таким трубам проходят нефть, нефтепродукты, газ, питьевая и техническая вода, отводятся бытовые и промышленные стоки.

Эффективным способом картирования и определения состояния труб в земле являются геофизические методы, с помощью которых решаются следующие основные задачи:

1. Поиск труб, поскольку их фактическое расположение часто может значительно отличаться от проектного.

2. Определение точного пространственного положения труб, в особенности в том случае, когда их несколько и располагаются рядом, а на поворотах могут перекрещиваться и уходить одна под другую, при том, что глубину расположения труб также приходится уточнять, так как она может изменяться в процессе укладки или со временем.

Геофизические методы обнаружения и картирования стальных трубопроводов основаны на изучении магнитных полей, возникающих в трубе под действием переменного электрического тока. Последний, протекая в трубе или в проложенных на дневной поверхности линейном проводе или петле, создает в окружающем пространстве соленоидальное магнитное поле (). Так как трубы являются хорошо проводящими объектами, в них под действием ЭДС возникает вторичный ток. Этот ток в свою очередь порождает вторичное магнитное поле (), которое индуцирует ЭДС в индукционном датчике, измеряющем магнитное поле.

Выражение для горизонтальной компоненты напряженности магнитного поля, возникающего в трубе, имеет вид:

(3),

где I – сила тока, h – глубина залегания трубы, D h – расстояние от датчика до земли.

Для определения положения трубы, фиксируют горизонтальную и вертикальную компоненты напряженности магнитного поля H_x и H_z (индуктивный прием), а при необходимости и горизонтальные компоненты напряженности электрического поля E_y и E_x (гальванический прием). График Н_х имеет максимум над центром трубы, а график модуля H_z – минимум с двумя сопутствующими максимумами (рисунок 13).

Рисунок 13 Форма графиков компонент магнитного поля над стальной

трубой и оценка глубины её залегания

Глубину залегания трубы, картируемой с помощью индуктивного датчика, определяют из соотношения:

(4),

где Dl – расстояние между максимумами компоненты H_z, h – глубина трубы, D h – высота датчика. Отсюда глубина залегания трубы:

….(5).

Методические указания

При полевых наблюдениях используется комплект аппаратуры ЭРА (см. рисунок 3), в который входят:

· Измеритель с выносным индукционным датчиком на 625 Гц, позволяющий измерять реальные сигналы в диапазоне от 0,3 мкВ до 2 В при температуре от –10 до +50°C.

· Генератор напряжения ЭРА, вырабатывающий ток на частоте 625 Гц в диапазоне от 0,1 до 100 мА (выходная мощность 15 Вт).

· Стальные электроды, катушка с проводом, соединительные провода, кувалда, мерная лента, комплект инструментов.

Для картирования труб разработаны способы электроразведочных работ, предусматривающие непосредственное подключение питающей линии АВ к трубе (метод заряженного тела - МЗ) или ее расположение на удалении от трубы в форме вытянутой линии (метод длинного кабеля - МДК) или прямоугольной петли (метод петли - МП). При этом имеет большое значение пространственное расположение линии АВ по отношению к трубе, притом, что во всех способах к концам линии подключается генератор напряжения (рисунок 14).

Рисунок 14 Возбуждение магнитного поля над трубой способом МДК

Общий вид, схема и описание эталонной площадки, на территории которой проходят трассы подземных коммуникаций, приводятся на страницах 11 и 18 (рисунки 5 и 11). Полевые работы выполняются или способом МДК, когда возбуждение поля производится путём размещения питающей линии АВ параллельно направлению трасс проложения трубопроводов, или способом МЗ. В последнем случае один конец питающей линии подключается к трубе через люк (рисунок 15), а второй относится в «бесконечность».

Рисунок 15 Вид трубы теплосети в люковой камере

Практически линия «бесконечность» представляет собой расположенный вдоль трассы трубопровода питающий провод длиной порядка 20-30 м, который подсоединяется одним концом к генератору, а вторым к питающему электроду.

Измерения компонентов магнитного поля производятся магнитной антенной или измерительной линией MN при шаге перемещения по профилю не более 0,5 м. Профили разбиваются вкрест простирания трубы. Расстояние между профилями может составлять от 1 до 10 м.

Зарегистрированные в полевом журнале измерения переводятся в электронный вид с помощью программы Excel и представляются в виде графиков (рисунок 16). Глубина залегания труб рассчитывается по формуле (5).

Рисунок 16 Графики компонент электромагниного поля над трубами теплосети

Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Краткое описание теории, методики полевых работ и компьютерной обработки результатов, включая графические построения.

3. Основные выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Сущность и модификации электромагнитного профилирования для обнаружения и картирования подземных коммуникаций из стальных труб.

2. Аппаратура и методика полевых наблюдений при картировании подземных коммуникаций из стальных труб.

3. Методика обработки результатов электромагнитного профилирования с помощью стандартных компьютерных программ.

4. Форма графиков электромагнитного профилирования над стальными трубами. Определение глубины их залегания.