5.4.106 Назначение и метод реализации аэровизуального мониторинга технического состояния магистрального нефтепровода, подверженного воздействию экзогенных геологических процессов

Современный магистральный нефтепровод (МН) является уникальным сооружением, характеризую­щимся значительной протяженностью (1000 км и бо­лее), большим диаметром (1000 мм и более), высокой производительностью (25 млн т нефти в год и более).

Магистральный нефтепровод может включать в себя участки пересечения водотоков, тектонических разломов, зон сейсмической активности, и распола­гаться на подтапливаемой или заболоченной терри­тории, в условиях воздействия экстремально низких температур, многолетней мерзлоты, карстовых обра­зований, овражно-балочной эрозии. Под воздействи­ем опасных процессов опорная система вокруг МН изменяет свои формы, размеры и положение, увели­чивая риски от аварий при эксплуатации МН.

В состав МН входят и площадные объекты, в пер­вую очередь нефтеперекачивающие станции (НПС) и резервуарные парки (РП). Статистика эксплуатации МН свидетельствует о том, что частота его аварийной разгерметизации велика, например, в условиях евро­пейской части России на 1000 км трассы каждые 3 го­да в среднем происходит одна разгерметизация с вы­бросом нефти в окружающую среду.

Большие диаметры и протяженности нефтепрово­дов, прокладываемых в регионах с экзогенными воз­действиями, привели к увеличению объемов и частот возможных аварийных проливов нефти. Одновре­менно указанные масштабные последствия требуют увеличения сроков ликвидации аварии. В такой си­туации для прогнозирования рисков от аварий необ­ходима информация не только о состоянии внутрен­ней поверхности трубопровода, которую получают с помощью внутреннего диагностического обследова­ния, но и аэровизуальный мониторинг внешнего со­стояния участка трассы МН.

Для повышения устойчивости работы МН требу­ется комплексный контроль (мониторинг) техниче­ского состояния функционирующего МН. Получен­ная в результате такого контроля информация обес­печивает возможность прогнозирования риска и управления безопасностью МН.

Одним из наиболее сложных и уникальных с точки зрения расположения и протяженности объектов, явля­ется магистральный нефтепровод "Восточная Сибирь — Тихий океан" (ВСТО). Применительно к МН ВСТО были обоснованы возможности и параметры аэровизу­ального обследования. Целью аэровизуального обследо­вания является уточнение границ зон со сложными гео­логическими условиями, зафиксированных на этапе проектирования и строительства трубопровода, а также выявление новых участков развития опасных экзоген­ных геологических процессов.

Основные задачи аэровизуального обследования:

на этапе полевых работ — визуальное обнаруже­ние опасных геологических процессов с борта вертолета, их классификация и фотографирование при по­падании границ опасности в пределы зоны влияния МН ВСТО;

на этапе камеральных работ — выполнение коор­динатной привязки фотографий, их дешифрирова­ние и зонирование территории по уровню геологиче­ской опасности.

Аэровизуальное обследование на этапе выполне­ния полевых работ включает подготовительные рабо­ты, обследование трассы с борта вертолета, обработку результатов.

Подготовительные работы включают: сбор и анализ имеющихся материалов об обследуемом объекте, полу­чение необходимых согласований и разрешений на проведение авиационных работ, подготовку оборудо­вания для проведения аэровизуального обследования, формирование графика выполнения полевых работ и выбор режима съемки, подготовку рабочих карт.

Обследование трассы с борта вертолета включает: распределение ролей среди участников обследова­ния, подготовку мест размещения регистраторов и оборудования в салоне вертолета, синхронизацию навигационной и съемочной аппаратуры, съемку трассы видеокамерой, фотографирование объектов фотоаппаратом, определение координат и запись то­чек трека следования вдоль трубопровода.

Для удобства выполнения полевых работ изготов­ляются следующие графические документы:

электронные карты масштаба 1 : 50 ООО с изобра­жением трассы трубопровода, элементов ландшафта и зон с различными геологическими опасностями в формате, удобном для применения в программе "OziExplorer"; электронные карты масштаба 1 : 200 000 с изобра­жением трассы трубопровода, элементов ландшафта и выделением основных ориентиров, в том числе по­садочных площадок, населенных пунктов, автомо­бильных дорог в формате, удобном для применения в программе "OziExplorer"; планшеты рабочей карты на бумажном носителе масштаба 1 : 50 000 с изображением трассы трубо­провода, наземных элементов трубопроводной систе­мы, оси трубопровода, элементов ландшафта и зон с различными геологическими опасностями, в форма­те А4, удобном для работы карандашом на столике вертолета. На верхнем (северном) поле бумажной карты размещается номер листа, который позволяет легко обнаружить соседние листы в процессе полета.

Подготовка рабочей карты заключается в нанесе­нии на нее условными знаками границ обследуемой территории, границ охранной зоны нефтепровода, объектов нефтепровода, предполагаемых границ уча­стков действия и видов экзогенных процессов.

Аэровизуальное обследование выполняется под­готовленными специалистами при обязательном уча­стии летчика-наблюдателя.

Полет вдоль трассы осуществляется на высоте 150...200 м со средней скоростью 150 км/ч, который выбирается экспериментально на пробном участке трассы, пройденном в первый полевой день несколь­ко раз. Одновременно с высотой полета определяется боковое удаление вертолета от трассы, а также сто­рона или его эффективный борт. Оптимальное боко­вое удаление составляет 150 м.

Для обследования трассы МН вертолет двигался от последнего километра трассы к первому, т. е. преиму­щественно с востока на запад и с севера на юг. С учетом указанных направлений движения вертолета солнце на­ходится с правого борта от вертолета, поэтому опти­мальным является левый борт вертолета, у иллюмина­торов которого размещаются эксперты со съемочной аппаратурой.

Съемка осуществлялась с борта вертолета "Ми-8”.

Специалист, отвечающий за нанесение необходи­мой информации на рабочие карты, отыскивал на местности ориентиры — сооружения линейной части магистрального нефтепровода (площадки запорной арматуры, вантузные колодцы и колодцы КИП, ка­меры пуска-приема средств очистки и диагностики (СОД), пункты наблюдения, автодороги, переходы), отмечал места выполнения съемок экспертами.

На рабочую карту наносилась следующая инфор­мация: наименование экзогенного процесса; грани­цы участков со сложными геологическими условия­ми; хорошо опознаваемые объекты внутри коридора трассы, такие как вырубки, гари, сухостойные участ­ки леса, болотины и т. д.

Специалист, отвечающий за построение трека, фиксировал с помощью компьютерной программы "OziExplorer" координаты точек траектории, в сред­нем через 1 с. Следя по электронной карте за место­положением вертолета, специалист предупреждал экспертов о приближении зоны, требующей повы­шенного внимания экспертов.

Эксперты, обнаружив и распознав участок с вы­раженными признаками геологической опасности, фотографировали его и поднимали карточку с наиме­нованием экзогенного геологического процесса. Карточку фотографировал регистратор.

Синхронизация навигационной и съемочной ап­паратуры осуществлялась фотографированием шкал времени навигационного устройства, отображаемой на экране компьютера, всеми фото и видеокамерами.

Для каждого цикла съемки синхронизация выпол­нялась 2 раза — перед началом и в конце полета.

Первичная обработка материалов аэровизуально­го обследования заключалась в записи на внешние носители полученных данных, оформлении полевого журнала, формировании таблицы с перечнем зафик­сированных экзогенных геологических процессов, создании карты фактического материала.

В полевом журнале и таблице указывались:

• вид экзогенного процесса, его активность, нали­чие индикаторов процесса в элементах рельефа и растительности;

• оценка свежести проявлений, границы распро­странения процесса и др.;

• характеристика погодных условий.

При аэровизуальном обследовании выявлялись следующие экзогенные геологические процессы на участках со сложными геологическими условиями, в том числе:

• с залеганием скальных грунтов на глубине до 2 м;

• распространения просадочных грунтов;

• распространения многолетнемерзлых грунтов;

• развития морозного пучения;

• развития термокарста;

• развития солифлюкции;

• развития курумов;

• оползнеопасные;

• развития осыпей и обвалов;

• развития карста;

• развития овражно-балочной эрозии;

• обводненные участки трассы (с глубиной залегания

уровня грунтовых вод, равной 2 м и менее);

• болота и заболоченности.

Анализ результатов фотографирования показал, что в условиях полета эксперты достаточно уверенно обнаруживали и фотографировали термокарст, куру­мы, оползнеопасные участки, болота и заболоченно­сти, а также места, подверженные водной эрозии.

Фотографирование участков трассы МН ВСТО осуществлялось двумя экспертами. Разрешающая способность камер с применением трансфокации (возможности изменения масштабов удаленных объ­ектов за счет вариообъектива) обеспечила получение обзорных снимков и крупных планов, позволяющих отобразить размах явления и важные детали.

Для оперативного отображения трека на фоне ра­бочей карты использовался комплекс программ и ап­паратуры, включающей ноутбук, оснащенный про­граммой "OziExplorer" и соединенный с GPS прием­ником по интерфейсу USB.

Каждый день полета полученный трек записывался в отдельный файл, далее он конвертировался в формат MIF/MID. С помощью специальной программы, разра­ботанной в Центре исследований экстремальных ситуа­ций, к точкам трека привязывались все снимки, полу­ченные в процессе аэровизуального обследования. Для привязки использовалась метка времени. Информация из трека с привязанными фотографиями стала основой для формирования карты фактического материала.

В состав полученного фактического материала входят карты, таблицы и формуляры.

В содержание карты включены: ось трубопровода ВСТО; важнейшие пересечения с дорогами и водны­ми объектами; места размещения НПС и запорного оборудования. Основным назначением карты явля­ется обозначение мест съемки, совмещение мест съемки с названием видео и фото файлов и типом геологической опасности.

Карта позволяет определить границы зон с опас­ными геологическими процессами. Использование карты обеспечивает увеличение производительности на этапе тематического картографирования экзоген­ных геологических процессов, зафиксированных во время аэровизуального обследования.

Этим же целям служат сформированные таблицы, в которых видеоинформация, упорядоченная по ви­дам геологической опасности, привязана к километ­ровым отметкам.