Ученые Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН показали: изучая акустические шумы, можно следить за состоянием опор трубопроводов. Также этот метод позволяет проводить диагностику строительных балок и других важных элементов различных сооружений.

О проведенных изысканиях рассказывает Юрий Иванович Колесников​ – главный научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики​ ИНГГ СО РАН, доктор технических наук.

Почему проект важен?

Периодически на трубопроводах случаются аварии, которые наносят ущерб окружающей среде, приводят к большим материальным потерям, а иногда – и к гибели людей. Чаще всего это происходит из-за неполадок в конструкции.

– Если трубопровод сооружается над поверхностью земли, трубы укладывают на опоры, – говорит Юрий Иванович Колесников. – Расстояние между ними выбирается с таким расчетом, чтобы сооружение было прочным и устойчивым. Однако со временем жесткость крепления пролетов труб может существенно снижаться – например, это происходит из-за сезонных просадок почвы или выпучивания грунтов.

Когда жесткость крепления трубы к опоре (или опоры к грунту) значительно понижается, то длина пролета трубы увеличивается. Зачастую эти незаметные для невооруженного глаза изменения могут привести к повреждению или даже разрушению данного участка трубопровода.

Метод, разработанный учеными ИНГГ СО РАН, позволяет определить снижение устойчивости опор на самой ранней стадии. Как отмечает Юрий Колесников, увеличение длины пролета понижает его собственные частоты – их можно измерить и сравнить с показателями на других участках трубопровода. Если где-то наблюдаются отклонения в данных – значит, есть вероятность ослабления опоры и аварии.

Как именно работает методика?

Ученые ИНГГ СО РАН провели серию натурных экспериментов, подтвердивших эффективность метода. Специалисты исследовали два пролета действующего надземного трубопровода, состоящего из двух параллельных стальных труб – теплотрассы в новосибирском Академгородке. Юрий Иванович Колесников утверждает, что этот объект идеально подошел для проведения эксперимента.

Через каждые 10 метров трубы жестко приварены к массивным стальным опорам на высоте 25-30 см над поверхностью земли. Однако в тех местах, где рельеф понижается, пролеты закреплены на более высоких стальных стойках без жесткого крепления. По словам Юрия Колесникова, их можно рассматривать как некий аналог опор с пониженной устойчивостью. Специалисты Института провели измерения акустических шумов в двух пролетах трубы с горячей водой, текущей под напором (вторая в момент проведения испытаний была пустой). В первом из них труба жестко крепилась к опорам с двух сторон. Во втором же пролете такое крепление было только с одной стороны, а с другой труба просто лежала на металлической стойке.

 


 

 

Теплотрасса в новосибирском Академгородке: a – участок трубопровода с жестким креплением труб к опоре; b – трубы, уложенные на стойку без жесткого крепления; c – регистратор и установленный на трубе геофон.


 

Для измерений ученые использовали специальные приборы – вертикальные геофоны и одноканальные цифровые регистраторы. С помощью магнитов геофоны крепились к трубе, затем к ним подключались регистраторы, которые в течение 10 минут непрерывно записывали акустические шумы. Эти измерения проводились с шагом 20 см по всей длине пролета.

Далее сотрудники Института обработали акустические шумы с помощью специальных программ, позволяющих выделять из шумов стоячие волны. Особое внимание специалисты уделили изгибным стоячим волнам, которые возникают в пролетах трубопровода.

Дело в том, что под воздействием шумов в пролетах трубопроводов возникают семейства стоячих волн разных типов, но наиболее интенсивные – волны изгибного типа. Эти волны подобны основному тону и обертонам звучащей струны – вдоль пролета трубы на его собственных частотах чередуются узлы, где колебания отсутствуют, и пучности изгибных стоячих волн, где колебания максимальны. Чем выше собственная частота, тем больше в пролете узлов и пучностей.  

 


 

 

Чередование узлов и пучностей изгибных стоячих волн на собственных частотах жестко закрепленного с двух сторон пролета трубы (слева), и в пролете, где правое крепление ослаблено (справа)


 

Если длина пролета увеличивается, что фактически происходит, например, при потере устойчивости какой-либо опоры, то частоты семейства стоячих волн снижаются, а их число в одном и том же частотном диапазоне резко увеличивается. Также исчезают некоторые узловые точки в месте, где крепление трубы ослаблено. Это и служит признаком того, что в трубопроводе произошли нежелательные изменения, которые могут привести к аварийной ситуации.

Юрий Иванович Колесников отмечает, что запись акустических шумов и ее анализ не занимают много времени и не требуют значительных вычислительных ресурсов. Поэтому метод, разработанный в ИНГГ СО РАН, можно внедрять повсеместно. Помимо трубопроводов, его также можно использовать для оценки надежности опор мостов, строительных балок и многих других конструкций.


 

Текст к публикации подготовил
пресс-секретарь ИНГГ СО РАН
Павел Красин
8 923 248 52 78
press@ipgg.sbras.ru

Фотографии предоставлены Ю.И. Колесниковым

Источники

Технологии ИНГГ СО РАН позволяют отслеживать состояние опор трубопроводов
Новости сибирской науки (sib-science.info), 21/05/2019
Ученые в Сибири разработали метод акустического мониторинга на трубопроводах
ТАСС, 21/05/2019
Ученые в Сибири разработали метод акустического мониторинга на трубопроводах
Новости@Rambler.ru, 21/05/2019
Ученые в Сибири разработали метод акустического мониторинга на трубопроводах
Novosibirsk.4geo.ru, 21/05/2019
Технологии ИНГГ СО РАН позволяют отслеживать состояние опор трубопроводов
Национальная ассоциация нефтегазового сервиса (nangs.org), 21/05/2019
Новосибирские ученые создали технологию отслеживания состояния опор трубопроводов
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 21/05/2019
Новосибирские ученые создали технологию отслеживания состояния опор трубопроводов
БезФормата.Ru Новосибирск (novosibirsk.bezformata.ru), 22/05/2019
Технологии ИНГГ СО РАН позволяют отслеживать состояние опор трубопроводов
GisProfi (gisprofi.com), 22/05/2019
Новосибирские ученые разработали способ диагностики устойчивости трубопроводов
Интерфакс (interfax-russia.ru), 21/05/2019
Технологии ИНГГ СО РАН позволяют отслеживать состояние опор трубопроводов
Научная Россия (scientificrussia.ru), 21/05/2019
Новосибирские ученые разработали способ диагностики устойчивости трубопроводов
Последние Новосибирские новости сегодня, 21/05/2019
Ученые в Сибири разработали метод акустического мониторинга на трубопроводах
RODINA.NEWS, 21/05/2019
Пульс дня Новосибирска
Честное слово (chslovo.com), 21/05/2019
Новосибирские ученые разработали способ диагностики устойчивости трубопроводов
Новосибирские новости (nscn.ru), 21/05/2019
Новосибирские ученые разработали способ диагностики устойчивости трубопроводов
Seldon.News (news.myseldon.com), 21/05/2019
Новосибирские ученые разработали способ диагностики устойчивости трубопроводов
Национальная ассоциация нефтегазового сервиса (nangs.org), 21/05/2019
Ученые в Сибири разработали метод акустического мониторинга на трубопроводах
Национальная ассоциация нефтегазового сервиса (nangs.org), 21/05/2019

Похожие новости

  • 16/11/2017

    Запасов газа в Якутии - более чем достаточно!

    Общий вывод из сегодняшнего заседания Общественного совета при Минпроме: запасов газа в Якутии - более чем достаточно. С избытком. А вот проблемы во всех отношениях могут быть с транспортировкой. То есть с газопроводами АО "Сахатранснефтегаз", более половины которых не соответствуют нормативным требованиям.
    1895
  • 08/09/2016

    Академик Михаил Эпов позвал малый бизнес в нефтяную отрасль

    ​​Академик РАН, директор Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, заведующий кафедрой геофизики Новосибирского государственного университета Михаил Эпов считает, что нефть перестанет играть важную роль раньше, чем кончатся ее запасы.
    2066
  • 08/06/2016

    Академик Эпов: «В Новосибирской области есть районы, где питьевой воды недостаточно!»

    В Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН прошел круглый стол, посвященный гидрогеологии и качеству питьевой воды в Новосибирской области. Проблемы, встающие перед буквально каждым жителем НСО, обсудили ученые-геофизики, эксперты в области медицины и экологии, а также представители региональных и федеральных властей.
    1831
  • 24/03/2017

    Специальный выпуск журнала «Геология и геофизика» посвящен фундаментальным и прикладным проблемам геологии нефти и газа

    Специальный сдвоенный апрельский  номер журнала «Фундаментальные и прикладные проблемы геологии нефти и газа» посвящен двум памятным датам в истории советской и российской геологии нефти и газа. 145-ти летию со дня рождения основателя российской геологии нефти и газа, выдающегося ученого и организатора нефтяной промышленности нашей страны, крупного государственного и общественного деятеля, академика И.
    2437
  • 20/05/2016

    Академический час для школьников: о природных битумах Сибирской платформы

    ​17 мая Выставочный центр СО РАН в рамках празднования Городского дня науки распахнул двери для очередного научного мероприятия, предназначенного самой юной и любопытной аудитории. На этот раз лекцию главного научного сотрудника лаборатории геохимии нефти и газа Института нефтегазовой геологии и геофизики им.
    1461
  • 18/10/2017

    Новосибирские геофизики: нужны новые методы добычи трудноизвлекаемой нефти

    Ждать новых крупных открытий в нефтегазовой отрасли в России не приходится. Посему пришла пора осваивать мелкие месторождения. "Но за 25 лет, что у власти были Горбачев, Ельцин, Гайдар и прочие "реформаторы", мы растеряли все достижения, потеряли время, кадры.
    1409
  • 09/06/2016

    Академик Конторович призывает начать развивать в России добычу сланцевой нефти

    Научный руководитель Института нефтегазовой геологии и геофизики Сибирского отделения РАН  Алексей Конторович считает, что на территории России необходимо развивать направление добычи сланцевой нефти, так как уже через 25-30 лет добыча традиционной нефти упадет вдвое.
    1576
  • 31/01/2019

    Академик Алексей Конторович: необходима новая парадигма

    ​Чтобы избежать падения показателей добычи нефти в Западной Сибири и в России, необходимо предпринять специальные меры, считает академик Алексей Эмильевич Конторович. Прежде всего — изменить парадигму развития сырьевой базы и освоения нефтегазоносных бассейнов.
    1071
  • 27/04/2018

    Академик Алексей Конторович: Баженовская свита — удивительное явление, которое интересно изучать

    25 апреля в Институте геологии и нефтегазодобычи Тюменского индустриального университета состоялась лекция «Феномен баженовской свиты Западной Сибири». С ней перед студентами и преподавателями ТИУ выступил академик, доктор геолого-минералогических наук, организатор и многие годы руководитель, а в настоящее время главный научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А.
    2709
  • 03/01/2017

    В 2016 году рубрику «Статья месяца» журнала «Геология и геофизика» завершает статья академика Алексея Конторовича и соавторов

    2016 год отмечен двумя важными датами в истории нефтяной геологии и промышленности России. В этом году исполнилось 145 лет со дня рождения академика И.М. Губкина и 105 лет со дня рождения академика А.
    2402