Способ определения местоположения и глубины залегания подземных трубопроводных коммуникаций

 

Использование: для определения пространственных координат подземных металлических трубопроводов. Сущность изобретения состоит в измерении электрической емкости между трубопроводом и перемещаемым по поверхности земли электродом, определении положения проекции оси трубопровода на земную поверхность по максимуму значения измеряемой емкости и определении глубины залегания трубопровода на основе измерения емкости в точке над осью трубопровода и в дополнительной точке, находящейся на фиксированном удалении от первой точки по прямой, перпендикулярной оси трубопровода, с помощью двух цилиндрических электродов одного диаметра и разной длины. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Ч 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4840074/25 (22) 19.06.90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (72) А;fl.Белкин, Г.Г.Гужавин, Х,И.Асхабов, Л.Е.Гужавина и О.Н.Фусяк (53) 550.837(0.88,8) (56) Патент Великобритании

М 2136131, кл, G 01 V 3/08, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1462217, кл. G 01 V 3/08, 1989. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ И ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ

ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ (57) Использование: для определения пространственных координат подземных меИзобретение относится к дистанциометрированию линейных объектов, в частности к способам определения пространственных координат подземныхх металлических трубопроводов.

Известен способ обнаружения подземных стальных трубопроводов с использованием электромагнитного метода измерения, основанного на измерении интенсивности сигналов, регистрируемых антенной, Антенна состоит из четырех катушек индуктивности с ферритовыми сердечниками, которые устанавливаются на вертикальной оси попарно на некотором расстоянии друг от друга. Однако этот способ имеет ряд недостатков. Во-первых, не учитывается влияние флуктуаций величин индуктивности катушек и электрических характеристик сердечников катушек, вызыва„„Я3 „„1746348 А1 таллических трубопроводов. Сущность изобретения состоит в измерении электрической емкости между трубопроводом и перемещаемым по поверхности земли электродом, определении положения проекции оси трубопровода на земную поверхность по максимуму значения измеряемой емкости и определении глубины залегания трубопровода на основе измерения емкости в точке над осью трубопровода и в дополнительной точке, находящейся на фиксированном удалении от первой точки по прямой, перпендикуляр-ной оси трубопровода. с помощью двух цилиндрических электродов одного диаметра и разной длины. 1 ил.

I ющих гистерезис. Во-вторых; не учитываетЫаай ся смещение фаз горизонтальных составляющих векторов напряженности магнитного поля. Все это влияет на точность определе- Ф ния местоположения заглубленного трубоп- 0 ровода. Сд . Наиболее близким по технической фь, сущности к предлагаемому решению явля- . 00 . ется способ обнаружения подземных трубопроводных коммуникаций, включающий воздействие на трубопровод электрическим полем, и регистрацию.с помощью перемещаемого над трубопроводом зонда (электрода) изменения параметров электрического поля, суть которого заключается в том, что в качестве параметра электрическо-. го поля регистрируют изменение электрической емкости конденсатора. одну из обкладок которого образуют искомым тру1746348 бопроводом, а другую — перемещаемым зондом, причем местоположение трубопровода определяют по максимальному значению электрической емкости конденсатора.

Однако этот способ не позволяет определить глубину залегания трубопровода.

Целью способа является расширение функциональных возможностей способа за счет определения глубины d залегания трубопровода.

На чертеже представлена принципиальная схема определения местоположения и глубины залегания подземного трубопровода.

На чертеже приняты следующие обозначения: зонд s положении 1 непосредственно над трубопроводом; зонд в дополнительной точке 2; поверхность 3 земли; подземный трубопровод 4. При этом Rрасстояние между первым и вторым положениями зонда; d1 d1 — глубины залегания трубопровода относительно положения

ЗОНДОВ о1 н2 + оя

Сущность способа состоит в следующем.

Величину электрической емкости с двух параллельных цилиндрических проводников конечной длины можно представить следующим образом:

С 1/ (a» +сФ2 2 «12) ° где ໠— — а11(я, L1, а1); а22 =a22 (E1 l2 з2 ) а12 =a12(81 ° L1 L2d) где L1 — длина первого проводника (зонда);

0 — длина второго проводника (трубопровода); а1, а2 — диаметры первого и второго проводников, я - диэлектрическая проницаемость среды.

Вычисление параметра т1, равного разности обратных емкостей, измеренных одним зондом на разных расстояниях от трубопровода, позволяет исключить коэффициенты а11и а22, не зависящие от расстояния между зондом и трубопроводом, исключив таким образом зависимость от диаметров трубопровода и электрода ц- — — — =2 (a4 -a4)

С1 Сг

Проделав эти же измерения в этих жв точках, но зондом другой длины, получим

5

Причем, поскольку зависимость от диэлектрической проницаемости входит в выражение для а12 в качестве сомножителя

1 <1 . <32 — a12, то отношение t = — не

4 ля т1 Д2 ц)2 буде зависеть от диэлектрической проницаемости среды е и параметра

t = t (L1, 1Л R, d, LZ), где 01, 1.11 — длины зондов;

Lz — длина трубопровода;

R — расстояние между первым и вторым положениями зонда (между двумя точками измерения);

d — глубина залегания трубопровода в первой точке измерения (над трубопроводом), .На основе метода наименьших квадратов для глубины d трубопровода по измеренному т получена формула d(t) = а tb + m, где коэффициенты а, Ь и m определяются конкретным выбором размеров зонда Lo, L 1 и расстояниями между точками измерения R.

Использование предлагаемого способа определения местоположения и глубины залегания подземных трубопроводных коммуникаций обеспечивает по сравнению с существующим способами следующие преимущества: позволяет повысить достоверность определения местоположения и глубины залегания подземного трубопровода вследствие исключения влияния сторонних источников электромагнитных волн; позволяет повысить точность определения глубины залегания за счет исключения влияния флуктуаций диэлектрических свойств грунтз по трассе трубопровода; несложность изготовления электродов и дешевизна измерительной техники позволяют снизить затраты на реализацию способа.

Устройство для реализации способа состоит из двух электродов, отличающихся друг от друга только длиной, Величины L1 и

L 1 выбираются на практике в пределах 0,2—

0,8 м. Удаление дополнительной точки от точки первого замера (R) выбирается в пределах 0,4 — 2,2 м

Первоначально определяется местоположение трубопровода. Максимальное значение электрической емкости пары электрод — трубопровод соответствует положению электрбда непосредственно над трубопроводом. Затем определяют направление пролегания трубопровода путем поворота электрода на некоторый угол вокруг фиксированной точки, при котором значение электрической емкости достигает также максимального значения. При этом направление оси электрода совпадает с направлением пролегания оси подземного

1746348 ческой и определяемой по способу глубины залегания трубопровода, Формула изобретения

Способ определения местоположения и

5 глубины залегания, подземных трубопроводных коммуникаций, включающий измерение электрической емкости между трубопроводом и перемещаемым по поверхности земли электродом и определение по10 ложения проекции оси трубопровода на земную поверхность по максимуму значений измеряемой электрической емкости, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спо15 соба путем определения глубины d залегания трубопровода, измерение емкости в точке над осью трубопровода и в дополнительной точке, расположенной на фиксированном удалении R от первой точки

20 по прямой, перпендикулярной проекции оси трубопровода на поверхность земли, выполняют последовательно двумя цилиндрическими электродами одного диаметра и разной длины L<, LIi, которые располагают

25 параллельно оси трубопровода; а о глубине

d судят по величине параметра t, равного отношению разностей обратных емкостей для каждого из электродов в двух точках измерения, исходя из соотношения

30 d=ax t +m, где а, Ь и m — эмпирические коэффициенты. определяемые длиной электродов L>, Lg u удалением R. трубопровода. В данной точке фиксируются значения электрической емкости пары электрод — трубопровод для каждого электрода (С и С ). Затем путем плоскопараллельного переноса электродов, измерения проводятся в дополнительной точке, отстоящей из проекции оси трубопровода на поверхность земли на некоторое расстояние (R), и фиксируются значения электрической емкости пары электрод — трубопровод для каждого электрода (Cz и С 2), Величины С, Сг, С > и

С z преобразуются в безразмерный относительный показатель

1 1

Ci Ci

1 1

С> Ср

Глубина залегания трубопровода определяется из зависимости

d=axt +m, (2) где а, b, и m - эмпирические коэффициенты, определяемые конкретными размерами электродов зонда и расстоянием, . Например, для зонда с размерами электродов L> = 0,8 м, L 1 = 0,3 м при R = 2 м выражение (2) поеобразуется к виду

d 72,15ж + 0,21 (3)

Способ опробован на опытной установке в полевых условиях. Физическая модель — металлическая труба длиной 36 м и диаметром 0,152 м, заглубленная в грунт на 2 м. Установлено хорошее совпадение фактиСоставитель Е. Чирков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор C. Черни

Редактор Г. Гербер

Заказ 2394 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101