Electromagnetic Surface Method for the Pipeline Periodical Inspection Based on the Heterogeneous Transmission Line Model

The superficial electromagnetic methods are widely applied for non-destructive control of pipeline technical condition. For this purpose we have developed the theory and field technology for the pipeline inspection that allows: 1) determining the pipeline trajectory (plane position and depth), 2) delimitation of pipeline intervals with an insulation coating damage, and 3) estimating the condition of a cathodic protection system. The proposed method is based on the approximation of a metallic pipeline by a heterogeneous transmission line with variable distributed parameters: resistance and inductance along a tube (tube wall thickness) and leakage conductance. The field operations consist in measurements of magnetic field above a pipeline and voltage only on the control posts. The interpretation process includes the iterative inversion of the magnetic component in order to determine the pipeline depth and current distribution along pipeline. The current difference corresponds to leakage current and allow estimate the leakage resistance. We illustrate the practical application of this method using the obtained results for pipeline inspections in Mexico. Based on the voltage and current simulations for the infralow-frequency band (0–1kHz) we have evaluated the feasibility of the time lapse measurements of the magnetic field in some fixed points for the early prediction of an insulation damaging process

Effective electromagnetic properties of microheterogeneous materials with surface phenomena

In this paper, we present an approach to calculate the complex dielectric permittivity of a micro-heterogeneous medium composed of non-conductive solid inclusions embedded into the conductive liquid continuous host. To take into account the surface effects, we approximate the inclusion by a layered ellipsoid consisting of a dielectric core and an infinitesimally thin outer shell corresponding to an electrical double layer (EDL). To predict the effective complex dielectric permittivity of materials with a high concentration of inclusions, we have modified the Effective Field Method (EFM) for the layered ellipsoidal particles with complex electrical properties. We present the results of complex permittivity calculations for the composites with randomly and parallel oriented ellipsoidal inclusions. To analyze the influence of surface polarization, we have accomplished modeling in a wide frequency range for different existing physic-chemical models of double electrical layer. The results obtained show that the tensor of effective complex permittivity of a micro-heterogeneous medium with surface effects has complicate dependences on the component electrical properties, spatial material texture, and the inclusion shape (ellipsoid aspect ratio) and size. The dispersion of dielectric permittivity corresponds to the frequency dependence for individual inclusion of given size, and does not depend on the inclusion concentration

Application of quantitative electromagnetic technology to asses coating integrity of pipelines in México

Existen varios métodos de inspección superficial para evaluar la integridad del revestimiento de los ductos metálicos, obteniendo resultados cualitativos aceptables en algunos tipos de suelo y en sistemas de tuberías de baja complejidad. Sin embargo, estos métodos no determinan los parámetros necesarios para una evaluación cuantitativa de la calidad del revestimiento. El Instituto Mexicano del Petróleo desarrolló la Tecnología de Inspección Electromagnética Superficial (SEMPI) para la evaluación cuantitativa de la integridad del revestimiento de los ductos enterrados; su base teórica permitió el desarrollo de su instrumentación, metodología de campo y técnicas de procesamiento e interpretación de datos. La SEMPI se aplica en dos etapas: regional y local. La etapa regional incluye mediciones de campo magnético, voltaje y resistividad ( rs) del suelo, donde el principal resultado es la resistencia eléctrica del revestimiento (Tc) a lo largo del ducto, como indicador de la calidad del revestimiento. Una escala semaforizada de los datos de Tc permite clasificar la calidad del revestimiento como buena (verde), regular (amarilla) y pobre (roja). La etapa local incluye mediciones detalladas del campo eléctrico en tramos anómalos (Tc < 50 Ohm.m) localizando los daños en el revestimiento con una precisión de ± 0.5 m. Durante la etapa local se calcula el área desnuda equivalente por metro de ducto inspeccionado. En este trabajo se presentan los resultados de la aplicación de las etapas regional y local de la tecnología SEMPI en dos ductos situados en el sureste de México. doi: https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.2021.60.3.204

Oil pollution detection using resistivity sounding

En este trabajo se expone una tecnología de aplicación del método Sondeo Eléctrico Vertical (SEV) para la caracterización de áreas contaminadas por productos petroleros. Esta tecnología incluye un modelo de contaminación como una zona de baja resistividad, una metodología para los trabajos de campo, procesamiento avanzado de datos, modelación petrofísica e interpretación de los resultados obtenidos. La contaminación por hidrocarburos es un tipo muy común de polución que se encuentra en todas las etapas de la industria petrolera: extracción, transportación, refinación y distribución de los hidrocarburos. Bajo la influencia de la biodegradación, los hidrocarburos contaminantes alteran la resistividad del agua subterránea y de las rocas que los circundan, manifestándose como una zona de baja resistividad. La contaminación del subsuelo por productos petroleros puede ser estudiada mediante el método SEV, siendo posible estimar su posición en planta y profundidad, litología, fuentes de contaminación, dirección de migración de los contaminantes y grado de contaminación. Las mediciones de SEV son realizadas utilizando una variante de Tomografía de Resistividad Eléctrica (TRE) que, con una alta resolución espacial, permite eliminar o disminuir la influencia de las distorsiones causadas por heterogeneidades superficiales (ruido geológico). Para la separación de las zonas contaminadas de las no-contaminadas, se realiza una modelación petrofísica que permite calcular las resistividades teóricas de las rocas a partir de la resistividad del agua subterránea o su salinidad. doi: https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.2003.42.4.31

Effective electromagnetic properties of microheterogeneous materials with surface phenomena

In this paper, we present an approach to calculate the complex dielectric permittivity of a micro-heterogeneous medium composed of non-conductive solid inclusions embedded into the conductive liquid continuous host. To take into account the surface effects, we approximate the inclusion by a layered ellipsoid consisting of a dielectric core and an infinitesimally thin outer shell corresponding to an electrical double layer (EDL). To predict the effective complex dielectric permittivity of materials with a high concentration of inclusions, we have modified the Effective Field Method (EFM) for the layered ellipsoidal particles with complex electrical properties. We present the results of complex permittivity calculations for the composites with randomly and parallel oriented ellipsoidal inclusions. To analyze the influence of surface polarization, we have accomplished modeling in a wide frequency range for different existing physic-chemical models of double electrical layer. The results obtained show that the tensor of effective complex permittivity of a micro-heterogeneous medium with surface effects has complicate dependences on the component electrical properties, spatial material texture, and the inclusion shape (ellipsoid aspect ratio) and size. The dispersion of dielectric permittivity corresponds to the frequency dependence for individual inclusion of given size, and does not depend on the inclusion concentration