Рассмотрены пути построения буксируемых определителей утечек, применения акустических приемников

АЛЕКСЕЕВ Б. Н., ВОЙТАСИК Л. Д., ГУЛИЯНЦ Р. Ц., КАРИШНЕВ Н. С, ХОЛОДЕВА Н. А.
ФГУП «ЦНИИ «Морфизприбор», Санкт-Петербург, Россия

В статье рассмотрены пути построения буксируемых определителей утечек, а также физические предпосылки оптимизации технических решений при их создании за счет повышения избирательных свойств приемного тракта, применения акустических приемников с характеристикой направленности кардиоидного типа, резекции помехи при взаимоспектральной обработке сигналов в приемных каналах.

В связи с интенсивным освоением континентального шельфа в области добычи и транспортировки углеводородов мониторинг подводных транспортных систем для транспортировки нефти и газа, связанный с контролем технической и экологической безопасности особенно актуален [1].

Недостатком автономных определителей утечек является трудоемкая процедура постановки и выборки акустических датчиков, в особенности на больших глубинах (более 30 м), протяженные кабельные линии связи от акустических приемников до устройства обработки сигналов, использование буя  с радиоканалом.

Другим недостатком является относительно небольшая протяженность контролируемого участка трубопровода и низкая помехоустойчивость.

Процедура определения расстояния до места течи на трубопроводе состоит в следующем: устройством постановки и выборки, заглубителем и подруливающим устройством обеспечивается буксировка шланга с акустическим приемником над трубопроводом на горизонте, например, 10-30 м от планового положения трубопровода, и на расстояниях от судна-буксира, при которых помехой работе приемных каналов сигнала течи, создаваемой судном-буксиром, можно пренебречь.

Приемные каналы акустического приемника измеряют акустические сигналы в диапазоне частот шума струи, далее рассчитывается их взаимная корреляционная функция.

Местоположение течи на трубопроводе определяется при максимуме взаимной корреляционной функции и равенстве нулю времени задержки распространения сигналов от места течи до акустических приемников, а также по данным системы позиционирования судна-буксира (например, GPS) и трубопровода (например, эхолота-профилографа), скорости буксировки шланга с акустическим приемником и длины базы между приемниками.

Техническим результатом использования буксируемой системы является сокращение времени осмотра протяженного трубопровода за счет непрерывной буксировки шланга с приемными каналами и устранения множества операций постановки-выборки приемных каналов, а также повышение помехоустойчивости, повышение вероятности правильного обнаружения и снижение вероятности ложных тревог.

В буксируемом определителе утечек:

во-первых: приемные каналы удалены от места течи на 10-30 м и, следовательно, сигнал шума течи, с учетом удаленности от судна-буксировщика, не накрывается помехами моря и мешающего судоходства, что и предопределяет повышение помехоустойчивости, повышение вероятности обнаружения течи и снижение вероятности ложных тревог;

во-вторых: операция постановки и выборки акустического приемника разовая и при больших протяженностях трубопроводов (десятки и сотни километров) ее удельной трудоемкостью можно пренебречь.

Рассматриваются меры повышения помехоустойчивости путем формирования кардиоидной характеристики направленности акустических приемников и пути их реализации, а также меры повышения помехоустойчивости путем резекции мешающего сигнала при взаимоспектральной обработке сигналов течи.

Литература.
Р. Ц. Гулиянц, А. А. Комарщин, Ю. А. Корякин, Ю. Ф. Тарасюк, А. А. Хребтов. «Морской вестник 1(9), 2004, с. 73. «Концепция мониторинга подводной трубопроводной транспортной системы углеводородов».

Материалы международной конференции "Нефть и газ арктического шельфа - 2004"