Improving the diagnostics of underground pipelines at oil­and­gas enterprises based on determining hydrogen exponent (PH) of the soil media applying neural networks

Abstract

Сформовано множину визначальних параметрiв та iнформацiйних потокiв для моделювання етапiв зондування зовнiшньої поверхнi пiдземного металевого трубопроводу (ПМТ) з урахуванням водневого показника (ВП) ґрунту, який контактує з металом труби. Проведено обстеження зразкiв сталi 17Г1С, помiщених у кислi, лужнi та нейтральнi середовища. Обстеження здiйснено за допомогою вимiрювача поляризацiйного потенцiалу у комплексi з безконтактним вимiрювачем струму. Сформульовано принципи використання нейронної мережi (НМ) для опрацювання результатiв експерименту. Розроблено базу даних, яка вiдповiдає початковим умовам для контролю ВП ґрунту на межi з металом в реальних умовах. Запропоновано елементи оптимiзацiйного пiдходу щодо оцiнювання ВП ПМТ з покриттям у ґрунтовому середовищi. В основi пiдходу лежить мультиплiкативний квалiметричний критерiй якостi для дiлянки ПМТ з урахуванням двох груп коефiцiєнтiв. Перша група коефiцiєнтiв стосується внутрiшнiх коефiцiєнтiв i характеризує метал трубопроводу, а другазовнiшнього середовища (ґрунтового електролiту). Запропоновано елементи оптимiзацiйного пiдходу щодо оцiнювання ВП трубопроводу з покриттям у ґрунтовому середовищi. Представлено НМ для системи "трубопровiд-покриття", яка: 1) здатна сприяти розв'язуваннi задачi кластерного аналiзу i класифiкацiї образiв; 2) дозволяє виконувати обробку даних без попереднього спектрального перетворення, оперуючи з дискретними вiдлiками iнформацiйних сигналiв. Запропонований тип НМ дозволяє їй динамiчно розширювати власну базу знань про можливi типи дефектiв контрольованих об'єктiв (трубопроводiв) у процесi роботи. З допомогою НМ для ПМТ (зi сталi 17Г1С) проведено оцiнювання ВП ґрунту для трьох ситуацiй. Вiдзначена iнформацiя є важливою для удосконалення методiв контролю ПМТ нафтогазових пiдприємств, зокрема, методик коректного оцiнювання густини анодного струму у дефектах металу з урахуванням нелiнiйного характеру iнформативних параметрiв Ключовi слова: пiдземнi трубопроводи, нафтогазовi пiдприємства, корозiйнi струми, поляризацiйний потенцiал, водневий показник, нейронна мережа

Improvement of the toolset for diagnosing underground pipelines of oil and gas enterprises considering changes in internal working pressure

“…It was established that the issue of quality of underground metal pipelines (UMP) is associated with processes at the interface "metal-soil environment" [5].…”

“…The models of damage in metals, reported in the scientific literature, are compared based on the depth of corrosion, choosing different influential parameters to model similar classes of corrosion according to requirements by standards [6]. Papers [3][4][5][6] do not account for the features of mechanical loading (internal hydrostatic pressure, soil pressure, etc. ), and do not consider informational streams for defect detection.…”

“…A pipe is located underground at a depth of 0.8...1.0 m. Let the outer diameter of the pipe be D, wall thickness d, inner diameter D-d [5].…”

“…Under the influence of soil moisture, at the outer surface of the pipe there form corrosive defects of the cavity type, cracks, pits, which extend to the depth of the metal [5].…”

“…a is the angle at the top of a crack; c is the electrical conductivity of electrolyte; Δy ak is the Ohmic change in potential between the anode and cathode parts (anode -apex, cathode -shores of a crack); c is the crack depth; h+c+r is the total depth of a defect (cavity and crack, the crack is on the continuing cavity (pit)); h is the cavity depth; r is the radius of curvature at the top of a crack. Ratios (1) to (8) and quality criterion [5] will be used to assess the SSS parameters and the crack propagation conditions for a pipeline in a soil neutral medium (hydrogen pH≈7).…”