Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Прогнозирование эксплуатационных параметров и принятие технических решений при проектировании морских газопроводов

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Прогнозирование эксплуатационных параметров и принятие технических решений при проектировании морских газопроводов"

На правах рукописи

ПАРОМЕНКО Алексей Михайлович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ И ПРИНЯТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТРОВАНИИ МОРСКИХ ГАЗОПРОВОДОВ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009

003470785

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете).

Научные руководители -

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники_

Кулешов Алексей Алексеевич доктор технических наук, доцент

Николаев Александр Константинович

Официальные оппоненты'. доктор технических наук, профессор

Иванец Виктор Константинович,

кандидат технических наук

Журавлев Дмитрий Витальевич

Ведущее предприятие - Институт проблем управления имени В.А.Трапезникова Российской академии наук (г.Москва).

Защита диссертации состоится 23 июня 2009 г. в 16 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.10 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 22 мая 2009 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д-р техн. наук, профессор Н.И.НИКОЛАЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из приоритетных направлений развития деятельности России является укрепление лидирующих позиций на европейском рынке газа. Для расширения экспорта природного газа в страны западной Европы ведется разработка ряда инновационных проектов с созданием уникальной системы морских магистральных газопроводов.

Необходимо отметить, что широкий опыт проектирования, строительства и эксплуатации морских газопроводов в России сегодня не достаточен для принятия на этапе проектирования решений позволяющих исключить вероятность возникновения и развития нештатной ситуации. Указанное обстоятельство говорит об отсутствии в практике проектирования морских газопроводов эффективной методики позволяющей на этапе разработки проектной документации прогнозировать эксплуатационные параметры морского газопровода в условиях влияния различных факторов на многозвенную технологическую систему. В связи с этим, работы направленные на создание эффективной методики прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов результатом применения которой является существенное повышение надежности и безопасности эксплуатации морских магистральных газопроводов, являются актуальными.

Цель работы - разработка методики прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов.

Идея работы. На основе математического моделирования видов и последствий отказов комплектующего оборудования газопроводов разработка технических решений, направленных на повышение надежности функционирования системы в целом.

О

\

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Выполнить анализ отказов оборудования морских газопроводов.

2. Исследовать причины, вызывающие отказы оборудования морских газопроводов.

3. Разработать математическую модель имитации работы морского газопровода на стационарных и нестационарных режимах.

4. Выполнить математическое моделирование видов и последствий отказов оборудования морских газопроводов.

5. Разработать концепцию принятия технических решений при проектировании морских газопроводов.

6. Разработать методику прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морского газопровода.

Научные положения

1. Технические решения при проектировании морских газопроводов принимаются с учетом математического моделирования видов и последствий отказов комплектующего оборудования газопроводов на основе логико-вероятностного анализа и имитационного моделирования сложной технологической системы в нештатных ситуациях.

2. Установлено, что прогнозируемые при проектировании пропускная способность морского газопровода и время его безотказной работы, как многозвенной функциональной системы, определяется частотными характеристиками отказов комплектующего газопровод оборудования.

Научная новизна заключается в следующем:

- Разработана новая методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов, учитывающая влияние нештатных ситуаций (аварий и отказов технологического оборудования);

- Определены вероятностные характеристики отказов технологического оборудования морских газопроводов. Для объекта исследования вероятность отказа одной линии осушки в интервале один год

составит 0,95, а для четырех линий осушки этот показатель составит 0,09;

- Разработана математическая модель имитации работы морского газопровода на стационарных и нестационарных режимах.

- Предложена новая концепция принятия технических решений при проектировании морских газопроводов, учитывающая все факторы определяющие эксплуатационные характеристики;

Практическая значимость работы:

- Разработана методика прогнозирования параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов

- Разработанная методика управления надежностью в настоящее время успешно используется при проектировании подводной части Северо-Европейского газопровода, морского газопровода от Штокмановского газоконденсатного месторождения, газопровода «Южный поток».

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты докладывались и обсуждались:

- на Международной конференции "Безопасность морских объектов" (ООО «ВНИИГАЗ», 30-31 октября 2007г., г. Москва);

- на четвертой научно-практической конференции «Творческая и инновационная активность молодых специалистов - важный ресурс развития газовой промышленности (ЗАО «Ямалгазин-вест», 22-25 апреля 2008г., г. Москва).

Личный вклад соискателя:

• разработана математическая модель имитации работы морского газопровода на стационарных и нестационарных режимах;

• разработана концепция принятия технических решений при проектировании морских газопроводов;

• разработана методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морского газопровода

Публикации

По результатам диссертационной работы опубликовано 7 работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа содержит 134 страницы текста, 21 рисунок, 20 таблиц и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 100 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснованы актуальность темы диссертации и основные направления исследований. Показано, что вопросы обеспечения надежности сухопутных магистральных газопроводов проработаны в достаточной степени для обеспечения без аварийной эксплуатации. В настоявшее время ведется проектирование и строительство ряда уникальных систем транспорта газа направленных на обеспечение решения стратегических задач путем поставок природного газа по морским газопроводам. Принятые на этапе проектирования технические решения должны обеспечивать надежную и безопасную эксплуатацию морских газопроводов в условиях влияния различных факторов на основные эксплуатационные параметры. Поэтому работа посвященная разработке методики прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морского газопровода, направленная на существенное повышение безопасной эксплуатации подводных морских газопроводов, является актуальной.

В первой главе проведены исследования существующих подходов к анализу надежности газопроводов. Как показывает выполненное исследование в настоящее время существует ряд подходов к анализу надежности газопроводов и в первую очередь сухопутных газопроводов.

Особенность существующих подходов заключается в нормировании показателей надежности газопровода.

В соответствии с ГОСТ 27.002-89 под надежностью технической (технологической) системы понимается ее способность сохранять во времени, в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в

заданных режимах эксплуатации, технического обслуживания, хранения и транспортирования углеводородного сырья.

Важнейшим параметром газопровода является его производительность. Способность сохранять во времени заданную (проектную) производительность характеризует надежность газопровода.

Производительность магистрального газопровода вычисляют по формуле:

(1)

(=1

где qi - пропускная способность газопровода, г(.- продолжительность рассматриваемого периода (год, квартал, месяц), Ки - коэффициент использования пропускной способности.

Коэффициент использования пропускной способности Ки вычисляют по формуле

К и =Кро-К3т -К„д- (2)

где К - коэффициент расчетной обеспеченности газоснабжения

потребителей, отражающий необходимость увеличения пропускной способности газопровода для обеспечения дополнительных поставок газа потребителям в периоды повышенного спроса на газ. Повышенный спрос на газ может быть обусловлен похолоданиями в течение отопительного сезона (понижением температуры атмосферного воздуха относительно среднемесячных многолетних значений), а также возможным опережением потребности народного хозяйства в газе по сравнению с прогнозом.

Кэт - коэффициент экстремальных температур, учитывающий необходимость компенсации снижения пропускной способности газопровода, связанного с влиянием высоких температур окружающей среды. Кнд - коэффициент надежности газопровода, учитывающий необходимость компенсации снижения производительности газопровода из-за вынужденных простоев и ремонтно-технического обслуживания.

В соответствии с нормами технологического проектирования магистральных газопроводов СТО Газпром 2-3.5-051-2006 рекомендуется определять значения коэффициента надежности Кнд по нормированным оценочным значениям, приведенным в табл.1.

Таблица 1

Оценочные коэффициенты надежности газопроводов

Длина газопровода, км Газопроводы, Двухниточные системы газопроводов, Кид Три и более нитки, К„д 0,99

500 0,99 0,99

1000 0,98 0,98 0,99

1500 0,97 0,98 0,99

2000 0,96 0,97 0,98

Коэффициент Кид является одним из нескольких факторов,

определяющих расчетный резерв, закладываемый при проектировании газопровода. Его определение доя этой цели не требует высокой точности, что обуславливает возможность использования значений его из таблицы в оценочных расчетах.

Существующие подходы к анализу надежности не распространяются на проектирование протяженных морских газопроводов. В практике проектирования, сегодня, не существует оценочных коэффициентов для протяженных морских газопроводов. Также не существует методов и способов обоснования требований к надежности технологического оборудования морских газопроводов. Всё это не позволяет осуществлять управление разработкой и принятие обоснованных технических решений при проектировании морских газопроводов.

Поэтому целью работы является разработка методики прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов.

Вторая глава посвящена анализу отказов оборудования морских газопроводов и определению факторов определяющих надежность морских газопроводов.

В соответствии с ГОСТ 27.004-85 под коэффициентом сохранения производительности сложной технологической системы понимают отношение среднего значения объема выпуска технологической системой годной продукции (средняя производительность) за рассматриваемый интервал времени к его номинальному значению (номинальная производительность), вычисленному при условии, что отказы технологической системы не возникают.

т

Кс.п = —— (3)

Шн

где Шг - средняя производительность морского газопровода, \¥н - номинальная производительность морского газопровода.

Под средней производительностью морского газопровода понимается расчетное её значение. Расчетное значение зависит от факторов, приведенный на рис.1.

При проектировании морского газопровода учитывается прежде всего фактор влияния природно-климатических условий. С этой целью проводятся различные инженерные изыскания.

Фактор внешнего воздействия на морской газопровод оценивается по статистическим данным. В частности, анализ частоты повреждения морских газопроводов длиной до 1200 км за 30 лет эксплуатации (рис.2) оценивается, как 8 • 10 ~6; это говорит о том, что повреждений морского газопровода от внешних воздействий не ожидается.

Отказы технологического оборудования

Средняя производительность морского газопровода

Природно-климатические условия

Рис.1.Факторы, влияющие на среднюю производительность морского

газопровода

5,00Е-05 Коррозия или дефекты материала;

Причина повреждения

Внешние воздействия 8.00Е-06 тралами и якорями;

Ожидаемое количество повреждений газопровода длиной 1200 км. за 30 лет

Коррозия или структурные дефекты материала.

Внешние воздействия тралами и якорями.

Не ожидается

Рис.2.Анализ частоты повреждения морских газопроводов длиной до 1200 км за 30 лет эксплуатации Система технического обслуживания и ремонта - зависимый фактор, и эффективность его связана с принятыми проектными решениями, в частности с теми, что разработаны по результатам анализа видов и последствий отказов технологического оборудования.

Отказы технологического оборудования - наиболее значимый фактор, влияющий на среднюю производительность морского газопровода.

Оценка влияния отказов технологического оборудования должна быть выполнена на основе:

• анализа видов и последствий отказов отдельных элементов, подсистем и систем морского газопровода;

• определения вероятностных характеристик отказов технологического оборудования морских газопроводов;

• определения частоты возникновения и длительности нестационарных режимов работы морского газопровода.

Для решения указанных задач в практике проектирования морских газопроводов предложена принципиально новая концепция принятия технических решений, направленная на существенное повышение их безопасной эксплуатации.

Третья глава посвящена концепции принятия технических решений при проектировании морских газопроводов. Блок-схема концепции принятия технических решений при проектировании морских газопроводов приведена на рис.3.

Рис.3. Блок-схема концепции принятия технических решении

при проектировании морских газопроводов Необходимо отметить, что предложенная концепция соответствует принятым принципам проектирования, а именно разработка про-

екта системы (морского газопровода) ведется на основании и в соответствии с нормированными показателями надежности и технологического риска утвержденными техническим заданием на проектирование. Нормируются следующие основные показатели:

• номинальная производительность морского газопровода ЪУн;

• время работы морского газопровода в год Т.

Принципиально новым шагом в последовательности разработки проекта является анализ видов и последствий отказов разработанного варианта проекта системы. Концепцией предлагается принимать технические решения по результатам проведения анализа видов и последствий отказов комплектующего газопровод оборудования как наиболее значимого фактора, влияющего на среднюю производительность морского газопровода.

В четвертой главе на основе предложенной концепции разработана методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов (рис.4).

Рис.4. Методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов Подготовка исходных данных для имитационного моделирования функционирования технологических систем проводится на основе

проектных и эксплуатационных данных (материалы проекта, в частности описание системы и технологическая схема, основные элементы системы, контроль и управление системой, взаимосвязь с другими системами). А также данных о показателях надежности элементов системы. Данные о показателях надежности оборудования могут быть получены на основе накопления эксплуатационной статистики об отказах техники. Указанные данные представлены в СТО РД Газпром 39-1.10084-2003. Время ремонта оборудования принимается в соответствии со справочЕшком OREDA 2002 и следующими нормативными документами ОАО «Газпром»:

• Нормы времени на обслуживание и ремонт линейной части магистральных газопроводов;

• Нормы времени на ремонт вспомогательного оборудования компрессорных станций магистральных газопроводов;

• Нормы времени на техническое обслуживание газотурбинных газоперекачивающих агрегатов.

Справочник OREDA 2002 содержит данные и показатели надежности технологического оборудования, используемого для добычи и транспортировки нефти и газа на морском континентальном шельфе. Справочник создан на основе данных 10 компаний. Сбор данных осуществлялся по 7629 видам оборудования в течение 22 лет и содержит сведения по 11 154 отказам.

Построение математической модели функционирования технологических систем выполняется с применением информационной технологии логико-вероятностного метода «деревьев отказов».

В работе выполнено обоснование выбора метода и информационной технологии математического моделирования, а также оценки показателей надежности морского газопровода.

К рассмотрению приняты, получившие наибольшее распространение, две информационные технологии логико-вероятностного моделирования систем:

- информационная технология «деревьев событий - деревьев отказов»;

- информационная технология автоматизированного структурно-логического моделирования на базе логико-вероятностного метода.

Информационная технология «деревьев отказов» основана на использовании метода с таким же названием. Данный метод является одной из разновидностей логико-вероятностных методов. Применение метода, в общем случае, предусматривает неоднократное последовательное построение дерева (деревьев) отказов, являющихся графическим отображением причинно-следственных связей случайных событий, сопровождающих процесс развития аварии (нештатной ситуации).

Дерево отказов представляет собой логическую диаграмму, построенную для одного конечного состояния, интересующего исследователя. При построении дерева отказов используется обратная (дедуктивная) логика.

Производится анализ всех событий и их совокупностей, которые могли привести к данному конечному состоянию системы.

На основе деревьев отказов производится определение минимальных сечений отказов исследуемой системы.

После определения множества минимальных сечений рассчитывается вероятность невыполнения функции системы по выражению:

М^^-ПМдгл)] (4)

где, Ь1 j - множество минимальных сечений системы; Qi ДГ,/;)) - вероятность реализации 1-го минимального сечения.

Информационная технология деревьев отказов реализована в виде значительного количества программных комплексов. Представляется целесообразным использование программного комплекса как инструмента для построения математической модели функционирования технологической системы морского газопровода. Выполненный в работе анализ существующих программных комплексов, применительно к поставленным задачам, показал возможность использования программного комплекса ЯЕЬЕХ. Программный комплекс разработан

американской компанией Relex Software Corporation и используется многими известными фирмами США, Англии, Франции и Германии и России.

Моделирование и расчет вероятностно-временных характеристик функционирования проводится с определением следующих параметров:

• частот возникновения нестационарного режима;

• длительности функционирования морского газопровода в нестационарном режиме;

• относительной длительности функционирования газопровода при сниженной производительности или простое;

• относительного вклада отказов различных видов оборудования в частоту возникновения различных нестационарных режимов.

На основе полученных данных проводится имитационное моделирование нестационарных процессов морского газопровода. К нестационарным процессам относятся:

• пуск и остановка морского газопровода;

• снижение производительности морского газопровода из-за отказов технологического оборудования;

• утечки газа на различных участках морского газопровода;

• режим пропуска очистных устройств через морской газопровод;

• режим, связанный с изменением состава газа, подаваемого на вход в газопровод.

По результатам моделирования нестационарных режимов транспорта газа разработчик проектной документации получает возможность прогнозирования эксплуатационных параметров и исходные данные для разработки:

- технических решений по резервированию комплектующих газопровод оборудования;

- технических решения для технологических объектов и систем ликвидации аварий;

- рекомендаций для разработки автоматической системы управления технологическим процессом;

- технических требований для системы технического обслуживания и ремонта морского газопровода.

В пятой главе приводится описание объекта экспериментальных работ, в качестве которого выбран морской участок СевероЕвропейского газопровода. Приведены результаты практической реализации разработанной методики прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов. В частности, применительно к объекту экспериментальных работ, на первой стадии применения методики определены главные целевые функции (технологические объекты) отказ или частичная потеря производительности которых приводит к возникновению нестационарности в режиме транспорта газа по морскому участку газопровода. Установка подготовки газа к транспорту морского участка Северо-Европейского газопровода является основным технологическим объектом отказ которого приводит к изменению режимов течения и как следствие к нестационарности транспорта газа. На основании анализа технологической схемы установки и описания ее функционирования в режиме нормальной эксплуатации выполнен анализ видов и последствий отказов. По результатам построена математическая модель отказа установки подготовки газа к транспорту (рис.5)

Результаты расчета вероятности отказа установки подготовки газа к транспорту за рассматриваемый период времени показывают следующее:

• из 100 установок подготовки газа к транспорту одна линия осушки откажет у 95 установок;

• из 100 установок подготовки газа к транспорту две линии осушки откажет у 75 установок;

• из 100 установок подготовки газа к транспорту три линии осушки откажет у 39 установок;

• из 100 установок подготовки газа к транспорту четыре линии осушки откажет у 9 установок.

Рис.5. Математическая модель отказа установки подготовки газа к транспорту

В соответствии с положением о системе технического обслуживания и планово-предупредительных ремонтов промышленного оборудования для газодобывающих предприятий максимальное время ремонта оборудования установки подготовки газа к транспорту составляет 7 суток. Нормативное время ремонта оборудования является критерием который принят в качестве необходимого и достаточного граничного условия моделирования процесса транспорта газа.

На втором этапе выполнено моделирование нестационарного режима транспорта газа и расчет вероятностно-временных характеристик работы морского газопровода в условиях отказа установки подготовки газа к транспорту. Процесс моделирования нестационарного режима работы морского газопровода при отказе установки подготовки газа к транспорту показан на рис.6.

Результаты моделирования режима работы морского газопровода при отказе установки подготовки газа к транспорту приведены на рис.7.

Анализ результатов моделирования отказа установки подготовки газа показывает следующее:

• при проектном расходе 80.65 млн. мЗ/сут. за 7 дней в морском участке газопровода накапливается 950 куб. м. конденсата 25 куб. м. воды. Такое количество жидкости приводит к временному снижению расхода на 16.3 %.

• для удаления жидкости из газопровода после восстановления работы УПГТ потребуется 96 часов. Проектный расход газа по морскому участку газопровода восстановиться за 264 часа.

ского газопровода при отказе установки подготовки газа к транспорту

воемя. день

Рис.7. Результаты моделирования режима работы морского газопровода при отказе установки подготовки газа к транспорту

Результаты проведенных расчетов показывают целесообразность внесения изменений в проект Северо-Европейского газопровода для обеспечения его надежной работы путем принятия технических решений по улавливанию жидкости на выходе морского газопровода на время ремонта установки подготовки газа.

Заключение

Основные выводы и рекомендации, заключаются в следующем:

1. Разработана новая методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов, учитывающая влияние нештатных ситуаций (аварий и отказов технологического оборудования);

2. Определены вероятностные характеристики отказов технологического оборудования морских газопроводов. Для объекта исследования вероятность отказа одной линии осушки в интервале один год составит 0,95, а для четырех линий осушки этот показатель составит 0,09.

3. Разработана модель имитации работы морского газопровода на стационарных и нестационарных режимах.

4. Определены частоты возникновения и длительность нестационарных режимов работы морского газопровода.

5. Разработанная методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов использована в следующих проектах:

Северо-Европейский газопровод;

Южный поток;

освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Чернов А.Н. Транспортировка газа по газопроводу на основе каскадного компримирования/ А.Н. Чернов, A.B. Сергиенко, Т.М. Прокофьева, С.Г. Голубева, A.M. Пароменко// Газовая промышленность - 2003 -№б.-С.37-39.

2. Чернов А.Н. Анализ стабильности работы подводных трубопроводов с двухфазным потоком/ А.Н. Чернов, Ю.И. Козлов, A.M. Пароменко, А.Б. Баркан, М.С. Кирин, М.Е. Чурбанов// Международная конференция "Безопасность морских объектов" 30-31 октября 2007г.-С.152-155. Московская обл., ООО «ВНИИГАЗ».

3. Чернов А.Н. Управление надежностью при проектировании/ А.Н Чернов, A.M. Пароменко // Газовая промышленность - 2008 -№5.-С.32-33.

4. Соловьев Е.А. Новые технологии проектирования/ Е.А. Соловьев, А.Н. Чернов, A.M. Пароменко, Ю.И. Козлов, М.Е. Чурбанов // Газовая промышленность - 2008 - №5.-С.34-39.

5. Пароменко A.M. Обеспечение надежности при проектировании подводных магистральных газопроводов/А.М. Пароменко, А.Н. Чернов//Транспорт и подземное хранение газа - 2008 - №3.-С.45-48.

6. Пароменко A.M. Методика управления надежностью при проектировании морских газопроводов//Инновационный потенциал молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром». Материалы научно-практических конференций молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром» - призеров 2008года, ООО ИРЦ Газпром- 2009-С. 102-107.

7. Громов A.JI. Вопросы проектирования платформ для арктического шельфа России/ Громов А.Л., Пароменко A.M., Кирик М.С., Баркан А.Б .//Инновационный потенциал молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром». Материалы научно-практических конференций молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром» - призеров 2008года, ООО ИРЦ Газпром- 2009- С. 143-150.

РИД СПГГИ. 21.05.2009. 3.262. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Пароменко, Алексей Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ К АНАЛИЗУ НАДЕЖНОСТИ ГАЗОПРОВОДОВ.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И АНАЛИЗ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА НАДЕЖНОСТЬ МОРСКИХ ГАЗОПРОВОДОВ.

3. КОНЦЕПЦИЯ ПРИНЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МОРСКИХ ГАЗОПРОВОДОВ.

4. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ И ПРИНЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МОРСКИХ ГАЗОПРОВОДОВ.

4.1 Обоснование выбора метода и информационной технологии математического моделирования и оценки показателей надежности морского газопровода.

4.2 Выбор информационной технологии логико-вероятностного и имитационного моделирования СТС в нештатных ситуациях.

4.3 Обоснование технологии имитационного моделирования стационарных и нестационарных режимов работы морского газопровода.

4.4 Методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морского газопровода.

5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МОРСКИХ ГАЗОПРОВОДОВ.

5.1 Объект исследования.

5.2 Отказ установки подготовки газа к транспорту.

5.3 Отказ оборудования компрессорного цеха.

ВЫВОДЫ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Прогнозирование эксплуатационных параметров и принятие технических решений при проектировании морских газопроводов"

В настоящее время вопросам обеспечения надежности и безопасной эксплуатации сухопутных магистральных газопроводов уделяется особое внимание. Опыт, накопленный за годы эксплуатации сухопутных магистральных газопроводов, позволяет определить участки газопроводов, где наиболее высока вероятность возникновения нештатной или аварийной ситуации. Накопленный опыт, оценка риска на этапе проектирования позволяет существенно повысить надежность и безопасность системы сухопутных магистральных газопроводов.

Одним из приоритетных направлений развития деятельности России является укрепление лидирующих позиций на европейском рынке. Для расширения экспорта природного газа в страны западной Европы ведется разработка ряда инновационных проектов с созданием уникальной системы подводных магистральных газопроводов.

Необходимо отметить, что широкий опыт проектирования, строительства и эксплуатации подводных магистральных газопроводов в России сегодня не достаточен для принятия на этапе проектирования решений, позволяющих исключить вероятность возникновения нештатной ситуации. В первую очередь это связано с отсутствием на этапе проектирования подходов к определению коэффициентов надежности, отсутствием методик анализа видов и последствий отказов морских газопроводов, отсутствием методик анализа нестационарных режимов работы морских газопроводов.

Указанное обстоятельство говорит об отсутствии в практике проектирования подводных газопроводов эффективной методики позволяющей на этапе разработки проектной документации прогнозировать эксплуатационные параметры морского газопровода в условиях влияния различных факторов на многозвенную технологическую систему. В связи с этим, работы направленные на создание эффективной методики прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов результатом применения которой является существенное повышение надежности и безопасности эксплуатации морских магистральных газопроводов, являются актуальными.

Цель работы — разработка методики прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов.

Идея работы заключается в том, что разработка технических решений направленных на повышение надежности функционирования системы в целом ведется на основе математического моделирования видов и последствий отказов комплектующего оборудования газопроводов.

Защищаемые научные положения:

1. Технические решения при проектировании морских газопроводов принимаются с учетом математического моделирования видов и последствий отказов комплектующего оборудования газопроводов на основе логико-вероятностного анализа и имитационного моделирования сложной технологической системы в нештатных ситуациях.

2. Установлено, что прогнозируемые при проектировании пропускная способность морского газопровода и время его безотказной работы, как многозвенной функциональной системы, определяется частотными характеристиками отказов комплектующего газопровод оборудования.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Пароменко, Алексей Михайлович

ВЫВОДЫ

Основные научные результаты и рекомендации заключаются в следующем:

1. Разработана новая методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов, учитывающая влияние нештатных ситуаций (аварий и отказов технологического оборудования);

2. Определены вероятностные характеристики отказов технологического оборудования морских газопроводов. Для объекта исследования вероятность отказа одной линии осушки в интервале один год составит 0,95, а для четырех линий осушки этот показатель составит 0,09.

3. Разработана модель имитации работы морского газопровода на стационарных и нестационарных режимах.

4. Определены частоты возникновения и длительность нестационарных режимов работы морского газопровода.

5. Разработанная методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов использована в следующих проектах:

- Северо-Европейский газопровод;

- Южный поток;

- освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Пароменко, Алексей Михайлович, Санкт-Петербург

1. ГОСТ 27.002-89. Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1989.

2. СТО Газпром 2-3.5-051-2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов. М.: Изд-во ИРЦ Газпром, 2006.

3. Corder, I. "The application of risk techniques to the design and operation of pipelines", Institution of Mechanical Engineers, Conference C502 paper C502/016, 1995.

4. DNV, "OREDA Offshore Reliability Data handbook", 1992.

5. E&P Forum, "Hydrocarbon Leak and Ignition Database, Report No. 11/4/180, 1992.

6. EGIG (European Gas Pipeline Incident Data Group): Third Report: Gas Pipeline Incidents 1970-1997 EGIG Document No. 98.R.0120 December 1998.

7. HSE, PARLOC 96: The update of Loss of Containment Data for Offshore Pipelines, Offshore Technology Report OTH 551,1998.

8. СТО РД Газпром 39-1.10-084-2003. Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО «Газпром» для действующих магистральных трубопроводов (в двух томах). М.: Изд-во ИРЦ Газпром, 2003.

9. ГОСТ 27.004-85. Надежность в технике. Системы технологические. Термины и орпделения. М.: Изд-во Стандартинформ, 1985.

10. Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности систем. М.: Мир. 1984. 318 с.

11. Хенли Э. Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска. М.: Машиностроение, 1984. 528 с.

12. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986. -480 с.

13. Китушин В.Г. Надежность энергетических систем. М.: Высшая школа., 1984. 256 с.

14. Клемин А.И., Емельянов B.C., Морозов В.Б. Расчет надежности ядерных энергетических установок. Марковская модель. М.: Энергоиздат, 1982. 208 с.

15. Клемин А.И. Надежность ядерных энергетических установок. Основы расчета. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 344 с.

16. Коваленко И.Н., Кузнецов Н.Ю. Методы расчета высоконадежных систем. М.: Радио и связь, 1988. 176 с.

17. Козлов Б.А., Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. М.: Советское радио, 1975. — 472 с.

18. Маркитантов Б.С. Надежность и эффективность эксплуатации сложных организационно-технических систем. Л.: ВМИУ им. Ф.Э. Дзержинского, 1990. 429 с.

19. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. М.: Высшая школа, 1982. — 231 с.

20. Бахметьев A.M., Самойлов О.Б., Усынин Г.Б. Методы оценки и обеспечения безопасности ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1988. 136 с.

21. Башлыков А.А. Проектирование систем принятия решений в энергетике. М.: Энергоатомиздат, 1986. 120 с.

22. Большие системы. Теория методология, моделирование. /По материалам конференции "Научные и практические проблемы больших систем". Под ред. акад. Б.В. Гнеденко. М.: Наука, 1971. 328 с.

23. Вентцель E.C., Овчаров JI.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988. 480 с.

24. Вентцель Е.С., Овчаров J1.A. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1991. 384 с.

25. Швыряев Ю.В. и др. Вероятностный анализ безопасности атомных станций. Методика выполнения. М.: ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1992. 266 с.

26. Байхельт Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание. Математический подход. М.: Радио и связь, 1988. 392 с.

27. Горбатов В.А. Основы дискретной математики. М.: Высшая школа, 1986.-311 с.

28. Автоматизированный синтез, оптимизация и анализ план-графика работ по техническому обслуживанию и ремонту тепломеханического оборудования энергоблоков Южно-Уральской АЭС. Отчет по НИР. 1993. 71 с.

29. Автоматизированный синтез, оптимизация и анализ план-графиков по техническому обслуживанию и ремонту ПЛА. Отчет по НИР. СПб: ВМИУ им. Ф.Э. Дзержинского, 1993. 75 с.

30. Александров В.В., Сойгин A.M. Метод прямого компьютерного моделирования. Препринт 102, ЛИИАН, 1989.

31. Арзамасцев Д.А., Липес А.В., Мызин А.Л. Модели оптимизации развития энергосистем. М.: Высшая школа, 1987. 272 с.

32. Захаров И.Г. Теория компромиссных решений при проектировании корабля. JL: Судостроение, 1987. 136 с.

33. Иванов М.В., Можаев А.С., Рябинин И.А. Логико-вероятностные методы расчета живучести автоматизированных электроэнергетических систем судов. //Вопросы судостроения. Сер. Судовая автоматика. 1984. - Вып. 30.

34. Козлов Ю.И. Автоматизация управления процессами технического обслуживания и ремонта сложных технических систем. Диссертация на соискание учёной степени к.т.н. СПб: ВМИУ им. Ф.Э. Дзержинского, 1991.

35. Кузякин Ю.И., Никонов Е.Н., Овчинников В.Л. К анализу понятий надежность, живучесть и безопасность систем. СПб: ВМИУ им. Ф.Э. Дзержинского.

36. Методика автоматизированного структурно-логического моделирования и количественного анализа надежности систем безопасности Калининской АЭС. Отчет о НИР./ Ершов Г.А., Можаев А.С., Татусьян О.В. и др. 1993.- 199 с.

37. Тархов А.А. Основы построения графического интерфейса для задач структурного моделирования. Автореферат диссертации на соискание учёной степени к.т.н. СПб: СПбГТУ, 1995.

38. Татусьян О.В. Количественная оценка живучести корабельной АЭУ как сложной организационно-технической системы. Диссертация на соискание учёной степени к.т.н. СПб: ВМИУ им. Ф.Э. Дзержинского, 1994.

39. Теория и информационная технология моделирования безопасности сложных систем. Вып.2. /Под ред. И.А. Рябинина. Препринт 104. СПбИПМАШ РАН, 1994.

40. Теория и информационная технология моделирования безопасности сложных систем. Вып.4. /Под ред. И.А. Рябинина. Препринт 110. СПбИПМАШ РАН, 1994.

41. Тимашев С.В., Кузьмин М.А., Чилин Ю.Н. Оптимизация энергетических систем орбитальных пилотируемых станций. М.: Машиностроение, 1986. 232 с.

42. Черкесов Г.Н., Можаев А.С. Логико-вероятностные методы расчета надежности структурно-сложных систем. М.: Знание, 1991. 104 с.

43. Захаров И.Г. Теория принятия компромиссных решений при исследовательском проектировании кораблей. Диссертация на соискание учёной степени д.т.н. Л.: ВМА им. А.А. Гречко, 1988. 431 с.

44. С18. Soyghin A.M. Direct computer modeling processing in data. Processing ofthe 3rd International Workshop on Model Oriented Data Analysis. St.Petersburg, May 30 (1992). p.30-31.

45. Данные получены из Internet, сайт: http://www.riskspectrum.com.

46. Данные получены из Internet, сайт: http://www.nea.fr/abs/html/psr-0405.html.

47. Данные получены из Internet, сайт: http://www.ocrk.miatom.ru/rus/progects/risk/risk.html.

48. Проурзин В.А, Лаборатория надежности ИПМАШ РАН, г. Санкт-Петербург. МА БРК 2001, с.263-268.

49. Данные получены из Internet, сайт: http://www.relexsoftware.com.

50. Можаев А. С. Общий логико-вероятностный метод анализа надежности сложных систем. Л.: ВМА им. А.А. Гречко, 1986. 116 с.

51. Надежность технических систем и техногенный риск. Под общей редакцией М.И.Фалеева. М.: Деловой экспресс, 2002.

52. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.:Политехника, 2000.- 248с.

53. Данные получены из Internet, сайт: http://www.szma.com и http://www.safety.fromru .com

54. Басакер Р., Саати Т. Конечные графы и сети. М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. литературы, 1974. 368 с.

55. Владимиров Д.А. Булевы алгебры. М.: Наука, 1969. 320 с.

56. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1967. 491 с.

57. Губанов В.А., Захаров В.В., Коваленко А.Н. Введение в системный анализ. Л.: Издание ЛГУ, 1988.-232 с.

58. Зыков А.А. Гиперграфы /УМН. 1974. - т. 29, вып. 6. - с. 89-154.

59. Зыков А.А. Основы теории графов. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 384 с.

60. Лекции по теории графов / Емельянов В.Н., Мельников О.И., Сарванов В.И., Тышкевич Р.И. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. 384 с.

61. Нечипуренко М.И., Попков В.К., Майнагашев С.М. и др. Алгоритмы и программы решения задач на графах и сетях. Новосибирск: Наука, 1990.

62. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1985. 271 с.

63. Королюк B.C. и др. Справочник по теории вероятностей и математической статистике. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. литературы, 1985. — 640 с.

64. Ершов Г.А., Татусьян О.В. и др. "Ранжирование оборудования ППУ в интересах обеспечения заданных свойств". /СПб: ВМА им. Н.Г. Кузнецова, 1991.- 119 с.

65. Парфенов Ю.М. Надежность, живучесть и эффективность корабельных электроэнергетических систем. Л.: ВМА им. А.А. Гречко, 1989. -324 с.

66. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. М.: Высшая школа, 1989. 367 с.

67. Прохоров Ю.В., Розанов Ю.А. Теория вероятностей. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. литературы, 1987.- 400 с.

68. Райншке К., Ушаков И. А. Оценка надежности систем с использованием графов. М.: Радио и связь, 1988. — 208 с.

69. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1989. 328 с.

70. Рябинин И.А. Основы теории и расчета надежности судовых электроэнергетических систем. JL: Судостроение, 1971. 456 с.

71. Сборник алгоритмов и программ. Вып.7. ВМА им. А.А Гречко, 1979. 336 с.

72. Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984.-455 с.

73. Скорняков JI.A. Элементы алгебры. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. литературы, 1986. 240 с.

74. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров.

75. Ступаченко А. А. САПР технологических операций. Л.: Машиностроение, 1988. 234 с.

76. Альянах И.Н. Моделирование вычислительных систем. Л.: Машиностроение, 1988. 223с.

77. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1991. 132 с.

78. Шостак В.П., Гершаник В.И. Имитационное моделирование судовых энергетических установок. Л.: Судостроение, 1988. 256 с.

79. Яблонский С.В. Введение в дискретную математику. М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. литературы, 1986. 384 с.

80. Боровков А.А. Теория вероятностей. М.: Наука гл. ред. физ.-мат. литературы, 1986. 432 с.

81. Кирьянов Б.В. Статистика сочетаний: Лекции по курсу "Высшая математика: Теория вероятностей и математическая статистика". Кн.1. СПб: Изд-во СПбУЭФ, 1994. 156 с.

82. Коваленко И.Н., Филиппова А.А. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1973. 368 с.

83. Отчет Сибирского энергетического института (Сибирское отделение АН СССР) "GO методология", т.2 "Применение и сопоставление GO-методологии и метода дерева отказов". Иркутск: СЭИ, 1990. - 238 с.

84. Дружинин Г.В. Процессы технического обслуживания автоматизированных систем. М.: Энергия, 1973. — 272 с.

85. Танаев B.C., Шнурба В.Д. Введение в теорию расписаний. М.: Наука, 1975.

86. Тарасов В.Г. Основы теории автоматизированных систем управления. СПб: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1988. 438 с.

87. Кузнецов О.П., Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера. М.: Энергоатомиздат, 1988. 480 с.

88. Кострикин А.И. Введение в алгебру. Основы алгебры. М.: Физматлит. 1994. 320 с.

89. Нефедов В.Н., Осипова В.А. Курс дискретной математики. М.: Издательство МАИ, 1992. 264 с.

90. Временный технологический регламент по эксплуатации сухопутной части Северо-европейского газопровода ОАО «Гипроспецгаз» С-Петербург 2002 г.

91. Временный технологический регламент по эксплуатации сухопутной части газопровода «ГОЛУБОЙ ПОТОК» ОАО «Гипроспецгаз» С-Петербург 2002 г.

92. Технологический регламент по эксплуатации сухопутной части газопровода «ГОЛУБОЙ ПОТОК» ОАО «Гипроспецгаз» С-Петербург 2005 г.

93. Обоснование инвестиций в проект освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения ОАО «Гипроспецгаз» С-Петербург 2006г.

94. Методических указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов РД 03-418-01.

95. Северо-Европейский газопровод, Участок Грязовец-Выборг (проект) ОАО «Гипроспецгаз» С-Петербург 2008г.