авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Развитие и научное обоснование методов ремонта магистральных нефтегазопроводов без остановки транспортировки продукта

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.692.4.004.67.722

На правах рукописи

Аскаров Роберт Марагимович

Развитие и научное обоснование методов ремонта магистральных нефтегазопроводов без остановки транспортировки продукта

Специальность 25.00.19 Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

Уфа 2009

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью
«Газпром трансгаз Уфа»

Научный консультант доктор технических наук, профессор Халлыев Назар Халлыевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Будзуляк Богдан Владимирович доктор технических наук, профессор Гумеров Кабир Мухаметович доктор технических наук, доцент Мустафин Фаниль Мухаметович
Ведущее предприятие Открытое акционерное общество «Институт «Нефтегазпроект», г. Тюмень

Защита диссертации состоится «__» ________ 2009 г. в 1000 часов
на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР») по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан «__» ________2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современная концепция ремонта линейной части магистральных нефтегазопроводов предусматривает обеспечение эксплуатационной надёжности трубопроводных систем при минимальных затратах. Важнейшей задачей является минимизация потерь продукта в процессе его транспортировки, в особенности для трубопроводов больших диаметров (820 мм и более), по которым транспортируются основные объёмы энергоресурсов.

Современные методы диагностики (например внутритрубная дефектоскопия (ВТД)) позволяют с достаточной степенью точности выявлять дефекты общей коррозии (глубиной 0,1 от толщины стенки), в то же время выявление трещиноподобных дефектов (глубиной 0,2 от толщины стенки) нельзя считать исчерпывающими. Поэтому разработка методов диагностики, позволяющих выявлять дефекты (например стресс-коррозию) независимо от их глубины, является актуальной.

Достоверные методы диагностики являются базой для выбора обоснованных способов ремонта, в т.ч. без остановки транспортировки продукта. Ремонт без остановки транспортировки продукта – это гарантированное обеспечение потребителей энергоресурсами при отсутствии простоя и потерь.

Применительно к магистральным нефтепроводам в 60-е годы была разработана и внедрена технология ремонта нефтепроводов диаметрами до 720 мм с подъёмом без остановки перекачки. К началу 80-х годов появилась настоятельная необходимость в ремонте нефтепроводов диаметрами 820…1220 мм (больших диаметров), построенных в 60-х годах. Таким образом, актуальными являются обоснование способа ремонта нефтепроводов больших диаметров без остановки перекачки, разработка технологической схемы ремонта, конструирование и производство ремонтных машин под эту технологию.

Применительно к магистральным газопроводам (МГ), ввиду повышенной опасности ремонтных работ на действующем газопроводе, технологий капитального ремонта линейной части практически нет, имеют место технологии выборочного ремонта (без применения приводных механизмов). Между тем, освобождение ремонтируемого участка от газа приводит к его безвозвратной потере на участке между кранами и штрафным санкциям по линии экологии. Кроме того, при вытеснении воздуха из отремонтированного участка газопровода неизбежны безвозвратные потери ещё 3-кратного количества газа.

Поэтому разработка, развитие методов диагностики и ресурсосберегающих научно обоснованных технологий ремонта линейной части магистральных нефтегазопроводов без остановки транспортировки продукта являются актуальными в настоящее время и будут актуальны всегда.

Цель работы создание, развитие и научное обоснование методов ремонта линейной части магистральных нефтегазопроводов больших диаметров без остановки транспортировки продукта.

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие
задачи исследования:

  • разработать и научно обосновать технологию капитального ремонта магистральных нефтепроводов больших диаметров с заменой изоляционного покрытия с подкопом без остановки перекачки, которая включает:

обоснование технологической схемы ремонта с подкопом и применением грузоподъёмных механизмов;

экспериментальные исследования взаимодействия трубопровода с суглинистым грунтом нарушенной структуры и определением на этой основе коэффициента постели такого грунта;

разработку методики расчёта напряжённо-деформированнного состояния (НДС) ремонтируемого участка и на этой базе проведение выбора и обоснования технологических параметров ремонта;

комплексные экспериментальные исследования НДС, подтверждающие обоснованность основных положений методики расчёта НДС и технологических параметров ремонтной колонны, с использованием в качестве основного способа исследования метода прямого тензометрирования изменений деформаций стенки трубопровода в процессе прохождения ремонтной колонны;

  • научно обосновать допустимое давление нефти на ремонтируемом участке нефтепровода;
  • разработать технологию ремонта переходов магистральных газопроводов через автомобильные и железные дороги (а/дороги) без остановки транспорта газа, которая включает:

обоснование использования на переходах через а/дороги эксплуатируемой бездефектной трубы, толщина стенки которой соответствует I категории;

разработку конструкции защитного футляра, позволяющей проводить капитальный ремонт без остановки транспорта газа;

обоснование возможности использования на переходах через а/дороги бездефектных газопроводов, толщина стенки которых соответствует III категории;

исследование вибрационного воздействия на газопровод проезжающего по а/дороге транспорта при различных конструктивных вариантах защитного футляра;

  • провести исследования участков газопроводов ООО «Газпром трансгаз Уфа», подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН), или стресс-коррозии, с целью выявления их особенностей, связанных с:

- рельефом местности;

- видами грунтов;

- химическим и бактериологическим составами грунтов;

  • разработать методы диагностики и ремонта участков магистральных газопроводов, подверженных стресс-коррозии, которые включают:

разработку методики выявления участков газопроводов, подверженных КРН, на основе их диагностических признаков;

разработку технологии ремонта газопроводов, подверженных КРН, с учётом их специфики;

  • обосновать возможность расширения межремонтного цикла (торможения процессов КРН) за счёт эксплуатационных мероприятий.

Методы решения поставленных задач основаны на анализе существующих методов диагностики и ремонта нефтегазопроводов, научном обосновании их ремонта без остановки транспортировки продукта, подкрепленных экспериментальными и теоретическими исследованиями.

Научная новизна результатов работы:

  • научно обоснованы метод ремонта нефтепроводов больших диаметров с подкопом без остановки перекачки, а также допустимое давление нефти на ремонтируемом участке;
  • определена аналитическая зависимость взаимодействия трубопровода при его поперечных перемещениях с грунтом нарушенной структуры (суглинком), что позволило уточнить величину изгибных напряжений на ремонтируемом участке нефтепровода;
  • обоснована возможность использования эксплуатируемого бездефектного трубопровода, толщина стенки которого соответствует I категории, на переходах через а/дороги, что в сочетании с предложенной конструкцией защитного футляра позволяет проводить капитальный ремонт перехода через а/дорогу без остановки транспортировки газа;
  • исследовано вибрационное воздействие на газопровод проезжающего по автодороге транспорта. Проведённые исследования показали преимущества предложенной конструкции защитного футляра;
  • выявлены причины и доказана возможность образования дефектов КРН кольцевого (поперечного) направления;
  • на газопроводах ООО «Газпром трансгаз Уфа» выявлено преимущественное возникновение и развитие дефектов КРН стенки трубы на границе грунтов «глина (суглинок) – известняк»;
  • разработана методика обследования участка газопровода, подверженного КРН, основанная на диагностических признаках КРН;
  • научно обоснована технология ремонта газопроводов, подверженных КРН, с использованием в качестве постели песчано-гравийной смеси (ПГС);
  • теоретически доказано, что торможения КРН (расширения межремонтного цикла участка газопровода с дефектами КРН) можно добиться за счёт эксплуатационных мероприятий, включающих постоянство температуры транспортировки газа, снижение температуры газа до температуры окружающего грунта.

На защиту выносятся результаты экспериментальных и теоретических исследований, методики расчета, методы диагностики, новые технологии и конструкции, которые способствовали разработке методов ремонта нефтегазопроводов без остановки транспортировки продукта.

Практическая ценность и реализация работы

Научные результаты, полученные в работе, применялись при капитальном и выборочном ремонтах нефтегазопроводов больших диаметров:

- магистральных нефтепроводов «Дружба», НКК, УБКУА и др.;

- магистральных газопроводов Уренгой – Петровск, Уренгой – Новопсков, Челябинск – Петровск и др.

Патенты и авторские свидетельства на методы диагностики, способы ремонта, устройства (конструкции) использовались при разработке методик, технологий, образцов новой ремонтной техники, т.е. в ремонтно-строительном комплексе.

Результаты работы отражены в одном отраслевом стандарте и восьми отраслевых нормативных документах.

Апробация результатов работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на: V Всесоюзной школе-семинаре по вопросам гидродинамики, технического диагностирования и надёжности трубопроводного транспорта
(4-6 октября 1983 г., Уфа); VIII Всесоюзной школе-семинаре по вопросам гидродинамики, технического диагностирования и надёжности трубопроводного транспорта (14-16 октября 1985 г., Уфа); Школе-семинаре «Повышение надёжности работы магистральных нефтепроводов» (20-24 ноября 1985 г., Москва); IХ Всесоюзной школе-семинаре по вопросам гидродинамики, технического диагностирования и надёжности трубопроводного транспорта
(8-10 октября 1986 г., Уфа); международных конференциях: «Диагностика-95» (апрель 1995 г., Ялта), «Диагностика-98» (апрель 1998 г., Сочи), «Диагностика-2000» (март 2000 г., Кипр), «Диагностика-2001» (апрель 2001 г., Тунис), «Диагностика-2002» (март 2002 г., Турция), «Диагностика-2007» (апрель 2007 г., Екатеринбург); Международной конференции «Обслуживание и ремонт газопроводов» (октябрь 2000 г., Словакия); 3-ей международной конференции «Диагностика трубопроводов» (май 2001 г., Москва); отраслевых совещаниях (2001 г., Григорчиково Московской области; 2002 г., Ухта; 2003 г., Валдай; 2006 г., Сочи); II, IV, VI Конгрессах нефтегазопромышленников России (2000 г., 2003 г., 2005 г., Уфа).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 76 научных работах, в том числе 16 публикаций в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ; 9 отраслевых нормативно-технических документах; 13 патентах и авторских свидетельствах.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка используемой литературы, включающего 304 наименования. Работа изложена на 321 странице, содержит 80 рисунков и 39 таблиц.

Краткое Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель
и задачи исследований, обозначены основные положения, выносимые на
защиту, показана научная новизна и практическая ценность полученных
результатов.

В первой главе проведён анализ существующих способов ремонта магистральных нефтегазопроводов.

Решению научных проблем ремонта линейной части магистральных нефтегазопроводов посвящены труды отечественных учёных: Азметова Х.А., Березина В.Л., Бородавкина П.П., Галиуллина З.Т., Гумерова А.Г., Ращепкина К.Е., Телегина Л.Г., Халлыева Н.Х., Харионовского В.В., Ясина Э.М. и др.

В обзорной части акцент сделан на технологию ремонта трубопроводов. Доказана невозможность ремонта нефтепроводов больших диаметров с
подъёмом. Показаны недостатки ремонта нефтепроводов больших диаметров с подкопом без применения грузоподъёмных механизмов. При ремонте таким способом из-за значительной осадки в трубопроводе могут возникать напряжения, превышающие предел текучести трубной стали. Кроме того, производительность такого способа ремонта невысока из-за малого шага ремонтной колонны и низкого уровня механизации ремонтных работ.

Приводится обзор методов ремонта трубопроводов за рубежом.

Проведён анализ методов капитального ремонта магистральных газопроводов, в т.ч. подверженных КРН. Показано, что ввиду повышенной опасности ремонтных работ на действующем газопроводе технологий капитального ремонта линейной части без остановки транспорта газа практически нет, имеют место технологии выборочного ремонта без применения приводных механизмов, опирающихся на трубу. Капитальный ремонт может производиться на участках между кранами, освобождённых от газа или отсечённых от основной магистрали врезкой под давлением.

Одним из составных элементов линейной части МГ являются переходы через а/дороги. Например, в ООО «Газпром трансгаз Уфа» на 5000 км МГ в однониточном исчислении приходится более 700 переходов через а/дороги,
т.е. около 14 переходов на 100 км трассы.

Известно, что конструкция перехода МГ через а/дороги состоит из самого газопровода, толщина стенки которого соответствует I категории, и защитного футляра. Существующая конструкция защитного футляра магистрального трубопровода «труба в трубе» была разработана одновременно с появлением трубопроводного транспорта. Защитный футляр обеспечивает механическую защиту трубы от внешних воздействий и одновременно предохраняет окружающую среду в случае разгерметизации газопровода.

Многолетняя практика строительства и эксплуатации переходов МГ через автомобильные дороги выявила ряд существенных конструктивных недостатков схемы «труба в трубе». Среди них можно отметить:

- негерметичность системы «труба – защитный футляр»;

- отсутствие электрохимзащиты трубопровода внутри футляра;

- нарушение целостности изоляционного покрытия и стенки трубы и т.п.

Всё это способствует появлению дефектов на газопроводе, в т.ч. и внутри футляра (например при протаскивании в футляр). Современные методы диагностики, например ВТД, позволяют своевременно выявлять дефекты типа «потери металла» глубиной более 10 % от толщины стенки; неконцентричность системы «труба – футляр» (электрический контакт); вмятины; аномалии сварных швов и т.п., вследствие чего встаёт вопрос ремонта газопроводов. Плановый анализ технического состояния переходов через а/дороги в ООО «Газпром трансгаз Уфа», проведённый региональным управлением Ростехнадзора в конце 90-х годов, выявил отсутствие защитных футляров на более чем 100 переходах. Была поставлена задача привести состояние переходов через а/дороги к соответствию требованиям нормативов.

Анализы ремонтопригодности перехода, а также существующей конструкции защитного футляра выявили ряд недостатков, главным из которых является необходимость замены участка, а значит остановки газопровода. Остановка газопровода для проведения ремонтных работ по замене трубы приводит к стравливанию в атмосферу газа, количество которого зависит от диаметра, давления и протяженности участка между ближайшими кранами.

Исследованиями воздействия проезжающего по автомобильной дороге транспорта на газопровод занимались и в России, и за рубежом. В частности, проведены исследования, определяющие необходимую глубину залегания трубопровода, исполнения автомобильной дороги, необходимости защитного футляра, циклического воздействия на трубопровод. Показано, что одним из отрицательных моментов является то обстоятельство, что возникающая вибрация футляра и связанного с ним трубопровода может вызвать разрушение изоляционного покрытия и способствовать возникновению электрического контакта.

Проведенный анализ существующей конструкции перехода магистрального газопровода через автомобильные дороги позволил сформулировать требования к технологии ремонта переходов без остановки транспортировки газа.

Коррозионное растрескивание под напряжением – основная причина аварий магистральных газопроводов больших диаметров. За период 1986-2004 гг. в ОАО «Газпром» по этой причине произошло 205 аварийных разрушений газопроводов. Потери газа при авариях, происшедших из-за КРН труб за
1996-2007 гг., превысили потери газа при авариях, происшедших по всем остальным причинам, вместе взятым. Сложившаяся ситуация выдвинула проблему борьбы с КРН в ряд основных проблем газотранспортной отрасли.

Показана роль изоляционного покрытия в возникновении и развитии КРН.

При потере изоляционным покрытием защитных свойств одной из главных причин возникновения стресс-коррозии является агрессивность грунтов. Агрессивные грунты содержат хорошо адсорбирующиеся на поверхности вещества, прежде всего соединения серы, свинца, мышьяка, способствующие КРН. Они электрохимически активны, скорость электрохимического растворения трубных сталей в них на 1…2 порядка превышает соответствующие характеристики для грунтов, в которых КРН не наблюдали.

Большое значение при возникновении КРН имеет характер дренажа грунта. Отмечается отсутствие повышенного риска КРН на постоянно обводненных участках пролегания трубопроводов. Аварийные разрывы зарегистрированы преимущественно на участках с переменным увлажнением. Эти типы дренажа имеют разную аэрацию и, соответственно, окислительно-восстановительную способность формирующейся коррозионной среды. Имеет значение вид грунта. Зарубежными исследованиями доказана возможность преимущественного возникновение очагов КРН на границе «песок – глина».



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.