Мета роботи полягає у розробці теоретичних, методологічних основ та технічних засобів для безконтактного контролю ізоляційного покриття підземних промислових нафтогазопроводів при наявності електромагнітних завад і електричного з'єднання між цими нафтогазопроводами. Відповідно до поставленої мети задачі дослідження є такими: - аналіз впливу електромагнітних завад і електричного з'єднання декількох підземних нафтогазопроводів на результати безконтактного контролю їх ізоляційного покриття; - дослідження перехідних процесів у стінках підземних нафтогазопроводів, які виникають при підключенні до них сигнал-генератора; - розробка математичної моделі розподілу горизонтальної складової напруженості магнітного поля над декількома паралельними електрично з'єднаними підземними нафтогазопроводами; - розробка методу безконтактного визначення струмів в стінках підземних нафтогазопроводів при наявності електромагнітних завад і електричного з'єднання між ними; - розробка інформаційно-вимірювальної системи і програмного забезпечення для реалізації розроблених математичних моделей і методу безконтактного визначення струмів в стінках підземних нафтогазопроводів; - оцінка похибок інформаційно-вимірювальної системи при контролі ізоляційного покриття як одиночного нафтогазопроводу, так і паралельних електрично з'єднаних нафтогазопроводів; - розробка методики оцінки стану ізоляції підземних нафтогазопроводів на основі безконтактно визначених струмів в їх стінках за допомогою розробленої інформаційно-вимірювальної системи; - проведення лабораторних і промислових випробувань розробленої системи контролю стану ізоляції підземних нафтогазопроводів. ЗМІСТ ВСТУП 7 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ МЕТОДІВ І ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ ПІДЗЕМНИХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ 13 1.1. Характеристика об'єкту контролю 13 1.2. Контактні методи контролю ізоляційного покриття підземних нафтогазопроводів 21 1.3. Безконтактні методи контролю ізоляційного покриття підземних нафтогазопроводів 25 1.4. Аналіз відомих технічних засобів контролю ізоляційного покриття 39 1.5. Вибір і обґрунтування напрямку дослідження 43 РОЗДІЛ 2 РОЗРОБКА І ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕОРЕТИЧНИХ АСПЕКТІВ МЕТОДУ БЕЗКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЮ СТАНУ ІЗОЛЯЦІЇ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ В УМОВАХ ПРОМИСЛОВИХ ЗАВАД 46 2.1. Вплив електромагнітних завад на результати проведення безконтактного контролю ізоляційного покриття підземних нафтогазопроводів 46 2.2. Розробка методу усунення впливу електромагнітних завад на результати безконтактного контролю ізоляційного покриття підземних нафтогазопроводів 53 2.3. Аналіз тривалості перехідного процесу у стінках підземного нафтогазопроводу при його підключенні до зовнішнього сигнал-генератора змінної напруги 55 2.4. Вплив електричного з'єднання між паралельними підземними нафтогазопроводами на результати визначення струму в стінках одного із них 60 2.5. Виключення впливу електричного з'єднання між паралельними нафтогазопроводами на результати безконтактного визначення струму в їх стінках 63 2.5.1. Математична модель розподілу горизонтальної складової напруженості магнітного поля над декількома електрично з'єднаними паралельними нафтогазопроводами 63 2.5.2. Усунення впливу електричного з'єднання паралельних нафтогазопроводів на визначення струму в стінках одного із них з використанням алгебраїчного методу 66 2.5.3. Виключення впливу електричного з'єднання паралельних нафтогазопроводів з використанням методу апроксимації при визначенні величини струму в стінках контрольованого трубопроводу 68 2.5.4. Аналіз результатів чисельного експерименту з метою вибору методу і критерію оптимальності апроксимації 74 2.5.5. Аналіз і вибір методів мінімізаціїї для виключення впливу електричного з'єднання паралельних нафтогазопроводів на результати контролю 78 2.5.6. Виключення впливу електричного з'єднання паралельних нафтогазопроводів з використанням градієнтного методу Давідсона -Флетчера - Пауела 80 2.5.7. Виключення впливу електричного з'єднання паралельних нафтогазопроводів з використанням прямого методу пошуку Бокса 81 2.5.8. Порівняльний аналіз і рекомендації щодо застосування методу Давідсона - Флетчера - Пауела і методу Бокса при визначенні величини струму в стінках контрольованого нафтогазопроводу 83 2.6. Вимоги до інформаційно-вимірювальної системи контролю стану ізоляції нафтогазопроводів в умовах промислових завад 90 Висновки до розділу 91 РОЗДІЛ З РОЗРОБКА ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ БКІТ-2 ДЛЯ БЕЗКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЮ СТАНУ ІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ ПІДЗЕМНИХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ В УМОВАХ ПРОМИСЛОВИХ ЗАВАД 94 3.1. Розробка і опис структурної схеми інформаційно-вимірювальної системи безконтактного контролю БКІТ-2 94 3.2. Особливості конструкції і розрахунку вимірювальних магнітних антен приймача інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 99 3.3. Основні блоки і вузли інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 103 3.3.1. Сигнал-генератор інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2. 104 3.3.2. Приймач інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 106 3.3.3. Мікропроцесорний блок керування приймача інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 і його програмне забезпечення 109 3.4. Додаткові технічні засоби інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 113 3.4.1. Додаткові технічні засоби для усунення впливу сторонніх електромагнітних завад на результати безконтактного визначення струму у стінках підземного нафтогазопроводу 113 3.4.2. Додаткові технічні засоби для усунення впливу електричного з'єднання паралельних трубопроводів на результати безконтактного визначення струмів в їхніх стінках 114 3.5. Методика проведення контролю ізоляційного покриття підземних нафтогазопроводів з використанням інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 117 3.5.1. Визначення струмів у стінках підземних нафтогазопроводів за допомогою інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 117 3.5.2. Методика обробки і аналізу отриманих результатів безконтактного визначення струмів у стінках контрольованих нафтогазопроводів 119 Висновки до розділу 121 РОЗДІЛ 4 МЕТРОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ РОЗРОБЛЕНИХ МЕТОДІВ ТА ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ БКІТ-2 ДЛЯ БЕЗКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЮ СТАНУ ІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ ПІДЗЕМНИХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ 123 4.1. Аналіз методичних похибок розроблених методів визначення струмів у стінках підземних нафтогазопроводів 123 4.1.1. Аналіз похибки математичної моделі електромагнітного поля від струму підземного нафтогазопроводу 124 4.1.2. Похибка із-за відхилення орієнтації магнітних антен інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 від вертикального положення 126 4.1.3. Аналіз похибки, із-за відхилення лінії профілювання над електрично з'єднаними паралельними нафтогазопроводами від горизонтального положення 128 4.1.4. Оцінка похибки внаслідок дії електромагнітних завад 130 4.2. Аналіз інструментальних та сумарних похибок інформаційно- вимірювальної системи БКІТ-2 133 4.2.1. Аналіз інструментальних та сумарної похибок інформаційно - вимірювальної системи БКІТ-2 при безконтактному визначенні струму у стінках одиночних нафтогазопроводів 133 4.2.2. Аналіз інструментальних та сумарної похибок інформаційно- вимірювальної системи БКІТ-2 при безконтактному визначенні струму у стінках паралельних електрично з'єднаних нафтогазопроводів 141 4.3. Розробка методики повірки інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 145 Висновки до розділу 145 РОЗДІЛ 5 ЛАБОРАТОРНІ І ПРОМИСЛОВІ ВИПРОБУВАННЯ ШФОРМАЩЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ БКІТ-2 ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ БЕЗКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЮ ІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ ПІДЗЕМНИХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ 147 5.1. Проведення лабораторних випробувань інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 і аналіз отриманих результатів 147 5.2. Проведення польових випробувань інформаційно-вимірювальної системи БКІТ-2 і аналіз отриманих результатів 149 5.3. Проведення промислових випробувань інформаційно-вимірювальної системи контролю БКІТ-2 і аналіз отриманих результатів 153 Висновки до розділу 161 ВИСНОВКИ 162 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 165 ДОДАТКИ 173