Разработка метода повышения долговечности трубопровода в специальном исполнении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.19, кандидат технических наук Гимадутдинов, Андрей Равильевич

• Гимадутдинов, Андрей Равильевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гимадутдинов, Андрей Равильевич

Введение.

Глава 1. Современное состояние промысловых трубопроводов в условиях западной сибири.

1.1. Продукция месторождений Западной Сибири.

1.2. Анализ состояния промысловых трубопроводов.

1.2.1. Оценка долговечности и работоспособности трубопроводов.

1.2.2. Анализ причин возникновения отказов на промысловых трубопроводах.

Выводы по главе.

Глава 2. Анализ методов обеспечения безотказной работы промысловых трубопроводов.

2.1. Повышение надежности работы трубопроводов методами технического обслуживания и ремонта.

2.2. Анализ использования изоляционных покрытий для защиты трубопроводов от внутренней коррозии.

2.3. Использование биметаллических трубопроводов с плакировкой из коррозионно-стойкого сплава.

2.4. Использование стеклопластиковых труб.

2.5. Использование полиэтиленовых труб.

Выводы по главе.

Глава 3. Разработка мероприятий по повышению надежности промысловых трубопроводов.

3.1. Разработка методики определения оптимальных параметров двухтрубной конструкции.

3.2. Экспериментальные исследования. 3.2.1. Описание экспериментальной установки.

Выводы по главе.

Глава 4. Разработка технологии монтажа двухтрубной полиэтиленовой конструкции.

4.1. Проталкивание трубопровода.

4.2. Разработка технологии монтажа внутреннего трубопровода с помощью энергии сжатого воздуха.

4.3. Исследование динамики движения внутреннего трубопровода двухтрубной полиэтиленовой конструкции.

4.4. Расчет воздушной подушки для поддержания полиэтиленовой трубы-вставки при ремонте трубопровода.

4.5. Особенности создания воздушной подушки в длинной цилиндрической трубе.

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода повышения долговечности трубопровода в специальном исполнении»

Актуальность темы. Поступающая из нефтяных и газовых скважин продукция представляет собой смесь, в которой присутствуют: пластовая вода, попутный газ, твердые частицы механических примесей. Соответственно по промысловым трубопроводам перекачиваются жидкости, которые содержат в больших количествах коррозионно-активные компоненты: сероводород; двуокись углерода; ионы хлора и др. В результате чего сроки службы промысловых трубопроводов значительно ниже нормативных и уменьшаются на месторождениях Западной Сибири до 1,5 — 3 лет.

Следовательно, предприятиям отрасли для поддержания плановых объемов добычи и безаварийной перекачки добываемых продуктов необходимо применение в трубопроводах материалов, не подверженных коррозионному разрушению, и поддержанию надежной работы промысловых трубопроводов. Одним из таких материалов является полиэтилен низкого давления (ПЭНД) высокой плотности (ПЭВП). Трубы, изготовленные из ПЭНД, обладают рядом положительных свойств, таких как: высокая пластичность, низкая жесткость, химическая стойкость к различным средам, долговечность и др. Однако полиэтиленовые трубы имеют относительно невысокую несущую способность.

В связи с этим разработка конструктивных решений и технологий строительства, повышающих по давлению несущую способность таких трубопроводов, является актуальной задачей.

Состояние изученности вопросов темы. Вопросами повышения надежности промысловых трубопроводов занимались многие ученые, такие как: И.Г. Абдуллин, Д.Е. Бугай, А.Г. Гареев, Н.А. Гафаров, М.Д. Гетманский, А .Я. Гольдфарб, А.Г. Гумеров, В.А. Иванов, В.М. Кушнаренко, Ф.Н. Маричев, Э.П. Мингалев, А.В. Мостовой, Ф.М. Мустафин, В.В. Новоселов, В.М. Рябов, J1.C. Саакиян, И.М. Сабиневская, И.А. Соболева, А.Т. Фаритов, А.Г. Хуршудов и другие, на результатах работ которых основывался автор в своих исследованиях.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка конструкции и технологии монтажа специальных устройств для повышения долговечности трубопровода.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработать методику расчета определения оптимальных параметров двухтрубной конструкции;

- разработать конструкцию и технические решения по монтажу комбинированных секций с использованием энергии сжатого воздуха;

- исследовать характер устойчивого движения монтируемого трубопровода внутри трубы-оболочки;

- получить расчетные характеристики геометрических параметров двухтрубной конструкции;

- разработать технологию монтажа полиэтиленовых вставок большого диаметра для ремонта стальных дефектных трубопроводов.

Методика исследования. Поставленные задачи решались путем проведения теоретических и экспериментальных исследований.

Теоретические и практические исследования базируются на теорию упругости и пластичности.

Экспериментальные исследования проводились на базе «Научно исследовательского института безотходных технологий нефтегазового комплекса» (НИИ БТНГК) при Тюменском государственном нефтегазовом университете. Использовалось сертифицированное оборудование, технологические схемы соответствовали требованиям нормативных документов.

Научная новизна. На основании выполненных исследований получены следующие результаты:

- разработана комбинированная двухтрубная конструкция, повышающая прочность промыслового трубопровода;

- разработана пневмо- технология монтажа рабочего (внутреннего) трубопровода в трассовых условиях;

- определен режим движения рабочего трубопровода при монтаже с использованием энергии сжатого воздуха;

- определены рабочие параметры двухтрубной конструкции при начальном избыточном давлении в межтрубном пространстве;

- разработана технология монтажа рабочего полиэтиленового трубопровода на воздушной подушке.

Практическая ценность. Результаты проведенных исследований апробированы в ООО «Сургутподводтрубопроводстрой» и рекомендуются для включения в лекционные курсы студентов по специальности: «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов, баз и хранилищ».

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы были представлены на научно-практическом семинаре «Транспортный комплекс-2002» в 2002г., на научно - техническом семинаре ТюмГНГУ (Тюмень, 2003г.), научно-практической конференции «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта» в 2004 г., расширенном заседании кафедры «СиРНГО» в 2003г. и 2004г. По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, выводов и 2 приложений. Работа изложена на 123 страницах и содержит 20 таблиц, 42 рисунка и список литературы из 101 наименования.

Заключение диссертации по теме «Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ», Гимадутдинов, Андрей Равильевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Получены уравнения для определения изменения давления во внутренней трубе и межтрубном пространстве. Уравнения решаются путем последовательных итераций.

Проведенные экспериментальные исследования показали удовлетворительную сходимость максимально допустимого рабочего давления в рабочей трубе и межтрубном пространстве с расчетными. Основные конструктивные решения апробированы в ООО «Сургутподводтрубопроводстрой».

Разработан метод и технология монтажа рабочей трубы с помощью энергии сжатого воздуха, нагнетаемого в межтрубное пространство.

Получено и численными методами решено уравнение изменения скорости движения рабочей трубы во времени при монтаже в оболочку.

Разработана технология ремонта стального трубопровода полиэтиленовой вставкой, скользящей по воздушной подушке.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гимадутдинов, Андрей Равильевич, 2005 год

1. Абдуллин И.Г. и др. Механизм канавочного разрушения нижней образующей нефтесборных коллекторов / Нефтяное хозяйство— 1984.-№3. — 5153 с.

2. Абдуллин И.Г. Повышение долговечности напряженных нефтегазовых трубопроводов в условиях воздействия грунтовых и транспортируемых активных сред: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук — Уфа, 1989. — 365 с.

3. Абдуллин И.Г., Гареев А.Г., Мостовой А.В. Коррозионно-механическая стойкость нефтегазовых трубопроводных систем: диагностика и прогнозирование долговечности — Уфа: Гилем, 1997. — 177 с.

4. Агзамов Ф.А., Гладких И.Ф., Коржавина К.А. Использование внутренней изоляции поверхности нефтепромысловых коммуникаций с помощью цементных композиций // 12-я Шк. семинар по проблемам трубопроводного транспорта — Уфа, 1989. —51 с.

5. Алиевский П.А., Артюшина А.А. Новые строительные материалы, используемые при обустройстве нефтепромыслов — М.:ВНИИОЭНГ,1980. — 52 с.

6. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика— М.: Стройиз-дат, 1975. — 327 с.

7. Бугай Д.Е., Гетманский М.Д., Фаритов А.Т. и др. Прогнозирование коррозионного разрушения нефтепромысловых трубопроводов — М.: ВНИИОЭНГ, 1989. —64 с.

8. Бухин В.Е. Новое в производстве и применении труб из полимерных мате-риалов//Трубопроводы и экология №2, 2001. — 26-32с.

9. Вахитов А.Г. Разработка методов расчета прогнозируемого и остаточного ресурса нефтегазового оборудования и трубопроводов с учетом механохи-мической коррозии и неоднородности — Уфа, 2003. — 344с.

10. Ю.Вождаев С.Н., Иванов В.А., Новоселов В.В. Пути повышения надежности труб нефтегазового сортамента — Тюмень: ТюмГНГУ, 1998. — 66с.

11. П.Воронин В.И., Воронина Т.С. Изоляционные покрытия подземных нефтегазопроводов — М.: ВНИИОЭНГ, 1990. — 198 с.

12. Газопроводы из полиэтиленовых труб / Логинов B.C., Бобков В.М., Хитрова М.И., Федюкина Е.П. — Саратов: Приволжское книжное издательство, 1988. —с.

13. Гафаров Н.А., Кушнаренко В.М., Бугай Д.Е. и др. Ингибиторы коррозии. Т.2 — М.: Химия, 2001. —391 с.

14. Н.Герман А. Коррозионноустойчивая облицовка трубопроводов для перекачки высокоагрессивных сред // Chem. Process — 1987. —№12

15. Гетманский К.Д., Рождественский Ю.Г., Калимуллин А.А. Предупреждение локальной коррозии нефтепромыслового оборудования // Обзорн. информация. Сер. Коррозия и защита нефтегазовой промышленности— М.: ВНИИОЭНГ, 1980. —57 с.

16. Гетманский М.Д., Фазлутдинов К.С., Бехессер A.JT. Характер коррозии внутренней поверхности трубопроводов, транспортирующих сточные воды нефтепромыслов // АНТС. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности — ВНИИОЭНГ, 1979. —№12. 8-11 с.

17. Гимадутдинов А.Р. Анализ применения стальных трубопроводов в условиях высокой обводненности на месторождениях Западной Сибири // Сборник научных трудов «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта» — Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. — 32-35 с.

18. Гимадутдинов А.Р., Иванов В.А., Семенов А.С. Разработка алгоритма расчета прочностных характеристик полиэтиленовой бинарной конструкции // Сборник научных трудов «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта» —Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. —35-38 с.

19. Головин С.В., Лопатин Е.В., Мазель А.Г. Газовая промышленность, 10 — М.: Недра, 1992. -30-31с.

20. Голышкин В.Г., Юсупов И.Г., Мактусов Р.А. Применение пластмассовых трубопроводов на нефтяных промыслах— М.: ВНИИОЭНГ, 1977. — 65 с.

21. Гольдфарб А.Я., Рябов В.М., Божко Н.В. Заводское покрытие для антикоррозионной защиты внутренней поверхности газонефтепроводных труб и зоны стыка // Материалы конференции ТМК— г. Волжский: ВТЗ, 2001. — 44-46 с.

22. ГОСТ 18599-2001. Трубы напорные из полиэтилена— М.: Издательство стандартов. —19 с.

23. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения — М.: Издательство стандартов, 1983. —30с.

24. ГОСТ 9.506-87. Ингибиторы коррозии металлов в водно-нефтяных средах. Методы определения защитной способности— М.: Издательство стандартов. — 16 с.

25. Гутман Э.М., Зайнуллин Р.С., Шаталов А.Т. Прочность газопромысловых труб в условиях коррозионного износа — М.: Недра, 1984. — 76 с.

26. Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений— М.: Недра, 1986. — 332 с.

27. Зайцев К.И. Пластмассовые трубы перспектива замены стальных труб на нефтегазопромыслах//Сборник научных трудов ВНИИСТ "Строительство трубопроводов"—М.: ВНИИСТ, 1996. -7-11 с.

28. Зайцев К.И. Трубы из полимеров в промысловом строительстве // Потенциал—2001, №5 — 56-58с.

29. Защита от коррозии промысловых сооружений в газовой и нефтедобывающей промышленности / Легезин Н.Е., Глазов Н.П., Кессельман Г.С., Куто-вая А.А. — М.: Недра, 1993. — 168 с.

30. Иванцов О.М., Богатов Н.А. Трубы нового поколения // Газовая промышленность — 2002, №1 — 72-75с.

31. Игнатко В.М. Исследование эксплуатационной надежности промысловых стеклопластиковых трубопроводов в условиях Западной Сибири: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук — Тюмень, 2003. — 125с.

32. Каган Д.Ф. Длительная прочность полиэтиленовых труб — М.: Стройиздат, 1965. —71с.

33. Катаев В.М., Попов В.А., Сажин Б.И. Справочник по пластическим массам — 2-ое изд. пер. и доп.:— М.: Химия, 1975. — 448 с.

34. Колчинский Ю.Л. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов из неметаллических материалов — М.: Стройиздат, 1985. — 207 с.

35. Конопляник А.А. Российский ТЭК на пути к новой энергетической политике страны — 2002, №3 — 11-18с.

36. Корн Т., Корн Г. Справочник по математике — М.: Недра, 1978. — 355с.

37. Коршак А.А., Шаммазов A.M. Основы нефтегазового дела— Уфа: ООО "ДизайнПолиграфСервис", 2002. — 544 с.

38. Кузьмин С.В. Исследование взаимодействия трубопроводов при ремонте подводного перехода методом "труба в трубе": Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук — Тюмень, 2003. — 131 с.

39. Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров— М.: Высш. шк, 1988. —312 с.

40. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды к транспорту— М.: Недра, 1972. —324 с.

41. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды — 2-ое изд., перераб. и доп. —М.: Недра, 1979. —319 с.

42. Лыков М.В., Михеев Ю.М. Влияние нефтепродуктов и воды на физико-механические свойства полиэтиленов // Научно-технический сборник "Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов" — 1964, №2 — 45 с.

43. Маричев Ф.Н., Гетманский М.Д. Внутренняя коррозия и защита трубопроводов на нефтяных месторождениях Западной Сибири — М.: 1981.

44. Мингалев Э.П., Кузьмичева О.Н., Маланичев Г.Д. Проблемы коррозии и защиты трубопроводов на нефтяных месторождениях Тюменской области // Обзорная информация. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности — ВНИИОЭНГ, 1983. —40 с.

45. Мингалев Э.П., Кушнир В.Н., Кузьмичева О.Н. и др. Исследование причин разрушения трубопроводов на Самотлорском месторождении и методы борьбы с ними // АНТС. Нефтепромысловое дело— ВНИИОЭРГ, 1979.-№9. -45-48 с.

46. Мустафин Ф.М., Быков Л.И., Гумеров А.Г. и др. Промысловые трубопроводы и оборудование — М.: Недра, 2004. — 662 с.

47. Мухаметкулов В.А., Кочурова В.В. Обеспечение надежности системы газоснабжения с использованием полиэтиленовых труб // Известия ВУЗов "Нефть и газ". — 1997. №6 — 45-46с.

48. Никифоров В.Н. Химико-технологические испытания коррозионной стойкости пластмассовых труб: Тез. докл. Международной научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии в области использования природного газа" — Тюмень, 1996. — 8-11 с.

49. Оптимизация систем обустройства нефтяных месторождений/ Донгарян Ш.С., Каган Я.М., Горбатиков В.А., Ройзрах В.Б. — Свердловск: Средне-Уральское кн. изд-во, 1976. —208 с.

50. Освоение нефтяных месторождений Западной Сибири / Белорусов Д.В., Боксерман Ю.И., Догаев Ю.М., Каган Я.М. и др.—М.:Недра, 1972. — 184 с.

51. Пастернак В.И., Седых А.Д. Пластмассовые трубы, применяемые в газовой и нефтяной промышленности/Юбзорная информация, серия "Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности" — М.:ВНИИОЭНГ, 1981. — 40 с.

52. Полиуретановая изоляция для подземных трубопроводов. Polyurethane coating developed for corrosion protection//Pipeline and Gas J. — 1995.-№3. — 12c.

53. Применение комплексных методов борьбы с внутренней коррозией промысловых трубопроводов/ Фридлянд В.Я., Гетманский М.Д., Беляков В.В., Курмаев А.С. — М.: ВНИИОЭНГ, 1988. — 44 с.

54. Применение полиэтиленовых труб для внутрипромысловых трубопроводов / Березин В.Л., Амосов Б.В., Бобрицкий Н.В., Бахтияров А.С. — М.: Недра, 1968. —64 с.

55. Прогнозирование коррозионного разрушения нефтепромысловых трубопроводов / Бугай Д.Е., Гетманский М.Д., Фаритов А.Т., Рябухина В.Н. — М.: ВНИИОЭНГ, 1989. — 65 с.

56. Промысловые исследования влияния кислорода на усиление коррозии трубопроводов // Нефтяное хозяйство / Саматов P.M., Арсланов Ф.Г., Гарифул-лин Ф.С., Гатин Р.Ф., Ахмадеев Р.Г. — 2003.-№1. — 73-74 с.

57. Промысловый сбор и подготовка нефти и газа / Земенков Ю.Д., Малюшин Н.А., Коваленко Н.П., Лощинин А.Е. и др. — Тюмень: ТюмГНГУ, 1997. — 113 с.

58. РД 39-0147103-347-86. Технология предотвращения "ручейковой коррозии" в системах нефтегазосбора — Уфа: ВНИИСПТнефть, 1986. — 68 с.

59. РД 39-0147103-362-86 Руководство по применению антикоррозионных мероприятий при составлении проектов обустройства и реконструкции объектов нефтяных месторождений — М.: Изд-во стандартов, 1986.

60. РД 39-132-94. Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов — М.: НПО ОБТ, 1994. —355 с.

61. Реформатская И.И., Завьялов И.Г., Родионова И.Г. и др. Перспективы использования биметаллических труб на промысловых нефтегазопроводах Западной Сибири // Защита металлов — Т.36. №1, 2000. — 51-57с.

62. Родионова И.Г., Столяров В.И., Бакланова О.Н. и др. Пути повышения коррозионной стойкости труб из углеродистых и низколегированных сталей производства ОАО "ВТЗ" // Материалы конференции ТМК — г. Волжский: ВТЗ, 2001. -69-73 с.

63. Ронкин Г.М. Коррозионно-термостойкие эластичные полимерные материалы для газовой промышленности//Газовая промышленность— 2003.-№7. — 87-92 с.

64. Саакян JT.C., Соболева И.А. Защита нефтегазопромыслового оборудования от разрушения, вызываемого сероводородом / Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности— 1981. —74 с.

65. Сапожников Е.В. Исследование динамики движения ремонтных секций в подводных переходах трубопроводов: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук — Тюмень, 2003. — 138с.

66. Сбор, подготовка и транспорт газонасыщенных нефтей на месторождениях Западной Сибири / Маринин Н.С., Гловацкий Е.А., Скипин B.C., Антипьев В.Н. — М.: ВНИИОЭНГ, 1983. — 33 с.

67. Серебренников Д.А. Обоснование рабочих параметров манины для бестраншейной прокладки полиэтиленовых газопроводов — Тюмень, 2004. — 132 с.

68. Серебренников Д.А., Кочурова В.В. Исследование свойств полиэтиленовых труб: Тез. докл. научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. Нефть и газ 2000 — М.: РГУ НиГ им. И.М. Губкина, 2000. — 31с.

69. СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии— М.: Изд-во стандартов, 1986.

70. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности / Варданян Г.С., Андреев В.И., Атаров Н.М., Горшков А.А. — М.: Ассоциация строительных вузов, 1995. — 568 с.

71. СП 34-116-97 Инструкция по проектированию, строительству и реконструкции промысловых нефтегазопроводов— М.: Изд-во стандартов, 1998.35 с.

72. Справочник по добыче нефти / Под ред. К.Р. Уразакова — М.: Недра, 2000.375 с.

73. Старосельский В.И. Прогноз изменения структуры сырьевой базы России — 1998, №8. — 26-27с.

74. Стеклов О.И. Старение и коррозия нефтегазовых сооружений. Пути решения проблемы // Серия "Академические чтения". Вып.20 — М.: Нефть и газ, 2000. — 27 с.

75. Султанмагомедов С.М. Обеспечение безопасной эксплуатации и долговечности промысловых трубопроводов, подверженных канавочному износу: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук — Уфа, 2003. —328с.

76. Технические свойства полимерных материалов / Крыжановский В.К., Бур-лов В.В., Паниматченко А.Д., Крыжановская Ю.В. — СПб.: Профессия, 2003. —240 с.

77. ТУ 2248-058-00203536-99. Трубы армированные многослойные. Технич. условия — М.: ОАО "МИПП НПО ПЛАСТИК", 1999. — 28 с.

78. ТУ 39-0147585-49-98. Наружная антикоррозионная изоляция труб— НПО «ЗНОК и ППД», 1997. — 14 с.

79. Хуршудов А.Г., Сабиневская И.М. Расчет технологических режимов, обеспечивающих противокоррозионную защиту нефтегазопроводов // Борьба с коррозией и защита окружающей среды: Экспресс-информ / М.: ВНИИО-ЭНГ, 1987. Вып.6. — 14-20 с.

80. Шумилов А., Семнов Б., Рапопорт А. Пластмассовая труба на промысле // Нефть России — М.: ОАО Нефтяная компания "ЛукОЙЛ", 1999.-№3. — 96-98с.

81. Энциклопедия газовой промышленности / Басниев К.С.— 4-е изд.— М.: ТВАНТ, 1994. —884с.

82. Якубовская С.В., Козодоев JI.B., Красовская Н.И. и др. Экспериментальные исследования многослойных армированных полиэтиленовых труб//Газовая промышленность — М.: Газпром, 2002. —№11. 50-51 с.

83. Якубовская С.В., Красовская Н.И., Красников М.А. Экспериментальные исследования физико-механических свойств армированных полиэтиленовых труб//Известия вузов, Нефть и газ — Тюмень: ТюмГНГУ, 2002.-№6. — 7981 с.

84. Якубовский Ю.Е., Малюшин Н.А., Якубовская С.В. и др. Проблемы прочности трубопроводного транспорта — СПб.: Недра, 2003. — 200 с.

85. ЮО.Яровский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике — 5-е изд. — М.: Наука, 1971. — 940 с.

86. Van Speybroeck. The use of РЕ pipes in the gas industry up to 10 bar. IGU, D7, Berlin, 1997.