Разработка и внедрение битумно-полимерной композиции многофункционального назначения на объектах трубопроводного транспорта

Масягутов, Рустем Касимович

Автореферат диссертации по теме "Разработка и внедрение битумно-полимерной композиции многофункционального назначения на объектах трубопроводного транспорта"

УДК 622.692.4

На правах рукш

МАСЯГУТОВ РУСТЕМ КАСИМОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ БИТУМНО-ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОБЪЕКТАХ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Специальность 25.00.19 — Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2006

Работа выполнена ва кафедре транспорта нефти и газа Архангельского государственного технического университета

Научный руководитель - кандидат технических наук

Сафин Станислав Газизович

Официальные оппоненш: - доктор технических наук,

профессор

Азметов Хасан Ахметзиевич

— доктор технических наук

Гиззатуллин Рим Рифгатович

Ведущее предприятие - ОАО «Уралтранснефтепродукт»

Защита диссертации состоится 26 декабря 2006 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д. 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Инстштут проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР») по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов».

Автореферат разослан 24 ноября 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

ОУ?-^-

Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В нефтяной промышленности используются материалы из битумно-полимерных композиций (БПК). Благодаря своим универсальным свойствам БПК и на их основе упругие разделители (УР) и гидроизоляционные материалы (ГМ) нашли широкое применение на объектах магистрального трубопроводного транспорта. Непосредственный интерес представляют разработка и внедрение материалов из БПК многофункционального назначения. В связи с этим вопросам эффективного применения материалов на основе БПК на объектах трубопроводного транспорта уделено внимание в исследованиях Гумерова А.Г., Гумеро-ва P.C., Саяхова Ф.Л., Гиззатуллина P.P., Байкова И.Р., Азметова Х.А., Ах-мадуллина K.P., Хасанова И.Ю., Сабирова У.Н. и др.

Особую актуальность при создании БПК многофункционального назначения приобретает использование промышленных отходов с учетом местных условий образования, например нефтешламов, представляющих собой сложную смесь окисленных углеводородов и минеральных компонентов.

Функциональные возможности БПК недостаточно реализованы при внедрении упругих разделителей для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродуктопроводов.

Недостаточно разработаны методы оценки долговечности и эксплуатационной надежности ГМ на основе БПК, учитывающей их физико-химические свойства. Отсутствует концептуальная модель подбора совместимых гидроизоляционных компонентов, композиций и материалов на основе БПК.

При производстве и использовании материалов на основе БПК существует потребность в разработке достоверных и оперативных методов контроля их качества и прогнозирования эксплуатационного ресурса. Актуальность сформулированной задачи вытекает из требований обеспечения эксплуатационной надёжности объектов трубопроводного транспорта.

Интерес к данной проблеме объясняется не только чисто практическим применением битумно-полимерных композиций, но также всё большим пониманием единства и взаимосвязи качества и долговечности материалов на основе БПК в комплексе с необходимостью поддержания работоспособности нефте- и нефтепродуктопроводов, экономическими и экологическими проблемами.

Базовая БПК должна содержать резервы для расширения функциональных возможностей и улучшения эксплуатационных характеристик, разработки модифицированной БПК с заданными физико-химическими параметрами для решения конкретных задач трубопроводного транспорта.

Таким образом, научная актуальность проблемы очевидна. В рамках исследуемой проблемы требуется решение задачи, связанной с необходимостью разработки метода прогнозирования долговечности и диагностического контроля ГМ на основе БПК для повышения качества ремонтных работ на объектах трубопроводного транспорта.

Поставленные в данной работе задачи решались в соответствии с планами научно-исследовательских работ Башкирского государственного университета и Архангельского государственного технического университета.

Цель работы - разработка и внедрение битумно-полимерной композиции многофункционального назначения на объектах трубопроводного транспорта.

Основные задачи исследований

1. Изучение особенностей формирования битумно-полимерных композиций с учетом температурных режимов, физико-химических свойств и рецептурного состава.

2. Разработка БПК многофункционального назначения, обладающей требуемыми базовыми свойствами с широким диапазоном регулирования физико-химических и механических параметров, а также модифицированной БПК с использованием функциональных наполнителей: асфальтоби-

тумных смол, минеральных добавок, антисептиков, полученных путём переработки промышленных отходов.

3. Разработка на основе базовой БПК упругого разделителя, обладающего «собственной памятью» формы и требуемой упругой потенциальной энергией, обеспечивающей необходимую герметизирующую способность для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефте-продуктопроводов.

4. Разработка концептуальной модели подбора совместимых гидроизоляционных компонентов и материалов на основе БПК и метода прогнозирования их долговечности.

Научная новизна

1. Установлена закономерность формирования пространственной структуры БПК с точки зрения экзотермичности процесса для различных концентраций монохлористой серы и каучука с целью оптимизации температурных режимов, физико-механических свойств и её рецептурного состава.

Разработан базовый состав БПК на основе установленной закономерности формирования пространственной структуры, обладающей уникальными свойствами: регулируемой вязкостью, способностью к структу-роформированию, высокой пластичностью, эластичностью, адгезионной и склеивающей способностями.

2. Обоснован оптимальный рецептурный состав упругого разделителя, обладающего «собственной памятью» и требуемой упругой потенциальной энергией, обеспечивающей необходимую герметизирующую способность для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефте-продуктопроводов.

Предложен способ регулирования упругой потенциальной энергии УР для повышения герметизирующей способности при опорожнении и очистке внутренней полости нефте- и нефтепродуктопроводов.

3. Разработана концептуальная модель подбора совместимых гидроизоляционных компонентов и материалов на основе БПК для обеспечения

их качества и долговечности в условиях применения по функциональному назначению. Предложен метод высокочастотной диэлькометрии для прогнозирования эксплуатационного ресурса материалов на основе БПК.

Практическая ценность и внедрение результатов исследований

Разработанная базовая БПК может быть использована для получения упругих разделителей, гидроизоляционных материалов, материалов для антикоррозионной защиты. Упругие разделители на основе БПК применимы для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродукто-проводов. Применение гидроизоляционных материалов на основе БПК возможно для изоляции конструкций трубопроводов, зданий, сооружений различного назначения. Предлагаемый метод оценки качества и прогнозирования долговечности материалов на основе БПК применим для оперативного контроля в процессе производства и эксплуатации ГМ, прогнозирования долговечности и оценки состояния изоляции существующих сооружений.

Модифицированная БПК и на её основе упругие разделители использованы для опорожнения участков продуктопровода ШФЛУ «Туйма-зы-Уфа», нефтепровода «Калтасы-Уфа-1», нефтепродуктопровода АПН «Тюмень» - ГПС «Хохлы».

Гидроизоляционные материалы, разработанные на основе модифицированной БПК с добавлением нефтешламов, использованы при ремонте следующих объектов: корпуса физико-математического факультета Башгосуни-верситета, корпуса № 11 ОАО «Промсвязь», здания ОАО «БЭТО», здания Башкирского государственного аграрного университета.

Положения, выносимые на защиту

1. Разработка БПК многофункционального назначения, обладающей базовыми свойствами с широким диапазоном регулирования физико-химических и механических свойств, а также модифицированной БПК с использованием функциональных наполнителей: асфальтобитумных смол, минеральных добавок, антисептиков, полученных путём переработки промышленных отходов.

2. Разработка на основе БПК упругого разделителя, обладающего «собственной памятью» формы и требуемой упругой потенциальной энергией, обеспечивающей необходимую герметизирующую способность для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродуктопроводов.

3. Разработка концептуальной модели подбора совместимых гидроизоляционных компонентов и материалов на основе БПК и метода прогнозирования их долговечности.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всероссийской конференции «Моделирование стратегии и процесса освоения георесурсов» (Пермь, 2003 г.); Всероссийской научной конференции «Природные ресурсы северных территорий: проблемы оценки, использования и воспроизводства» (Архангельск, 2002 г.); Международной научно-технической конференции (Архангельск, 2004 г.); Международной научно-практической конференции (Одесса, 2000 г.); Всероссийской конференции «Проблемы геологии Европейской России к 120-летию со дня рождения профессора Б.А. Можаровского» (Саратов, 2002 г.); Международной уфимской зимней школе-конференции по математике и физике для студентов, аспирантов и молодых учёных (Уфа, 2005 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 12 научных трудах, оформлены две заявки на предполагаемые изобретения и получены положительные решения о выдаче патентов РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 120 наименований. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка и 30 таблиц.

Автор работы считает своим долгом почтить светлую память заведующего кафедрой прикладной физики БГУ доктора физико-математических наук Саяхова Ф.Л., под чьим непосредственным руководством были начаты и проводились исследования по теме.

7

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы и основные задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приводится обзор литературы, отражающей состояние вопросов применения битумно-полимерных материалов, технологий опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродуктопро-водов, а также обеспечения гидроизоляционной защиты конструкций объектов трубопроводного транспорта.

Проанализированы достоинства и недостатки используемых гидроизоляционных материалов и упругих разделителей на основе БПК. Применяемые в настоящее время гидроизоляционные материалы имеют узкую функциональную направленность по назначению. Подбор композиционного состава проводится без учета физико-химической совместимости, что существенно влияет на эксплуатационный ресурс.

При рассмотрении проблем строительства и эксплуатации объектов магистрального трубопроводного транспорта обосновывается необходимость разработки и внедрения БПК многофункционального назначения.

Анализ публикаций по теме работы позволяет сделать вывод о том, что в качестве основных компонентов БПК многофункционального назначения могут быть использованы битумы, каучуки и функциональные наполнители. Растворы каучука, битума и функциональных наполнителей при определённых соотношениях придают БПК уникальные свойства: регулируемую вязкость, способность к структуроформированию, высокую пластичность, эластичность, адгезионную и склеивающую способности. При этом можно получать требуемую модифицированную систему на основе БПК в зависимости от функционального назначения.

Результаты анализа, проведенного в первой главе, позволили сформулировать цель работы, задачи исследований и основные положения, выносимые на защиту.

Во второй главе приведены результаты разработки базовой битумно-полимерной композиции на основе каучука, битума и модифицированной БПК, полученной путём введения функциональных наполнителей. Химизм процесса получения модифицированной системы основан на использовании одного из технологических процессов производства резины - вулканизации. В процессе холодной вулканизации с помощью хлористой (SC12) или монохлористой серы (S2C12) сера присоединяется к двойным связям каучука и сшивает их, образуя дисульфидные мостики. Пластичный сырой каучук {-СНг - СИ = СН - СНг —)п в составе БПК в процессе вулканизации приобретает пространственную структуру.

Установлены закономерности формирования пространственной структуры с точки зрения экзотермичности процесса как причины увеличения температуры реакционной массы благодаря энергии, выделяющейся в результате образования двойных связей молекул каучука. Изменение температуры AT при смешивании растворов БПК определяется из соотношения АН = АТСрШ,, где ДН- тепло, выделяющееся в образцах; ср — теплоёмкость при постоянном давлении; шк - масса каучука. Это изменение температуры соответствует количеству теплоты, выделяющейся в процессе сшивки молекул каучука. Чем выше реакционная способность, тем выше температура и короче время полимеризации. Теплота вулканизации определена для различных концентраций монохлористой серы и каучука с целью оптимизации температурных режимов и физико-механических свойств БПК.

Обоснован и определён рецептурный состав упругого разделителя. Объёмно-массовое содержание каждого компонента в растворителе и их концентрации, соотношение между растворами характеризуются коэффициентами, представляющими количественное отношение соответствующих компонентов и их растворов в единичном объёме. Содержание и концентрацию растворённых компонентов предложено определять расчётными методами, такими как объёмно-массовый, массовый и

9

графический. Технологические расчёты для изготовления БПК требуемого объёма выполнены перечисленными методами. Рецептурный состав базовой композиции приведён в таблице 1.

Таблица 1 - Количественные соотношения ингредиентов УР

УР (компоненты) Состав на 1 м-1 Способ изготовления

массовое содержание

1 Раствор каучука каучук, кг растворитель Растворяется путём перемешивания при температуре плюс 50 °С в течение 6 часов

19,8 377,6 кг

439,1 л

2 Раствор битума битум, кг растворитель Растворяется при температуре плюс 80 °С в течение 1 часа

119,2 278,3 кг

326,6 л

3 Раствор монохлористой серы (ЭгСЬ) растворитель Растворяется при нормальных условиях при температуре плюс (20±5) °С

5,9 кг 23,6 кг

3,5 л 27,7 л

Повышение герметизирующей способности упругого разделителя для рассматриваемой формы камеры пуска (КП) достигнуто за счёт накопления потенциальной упругой энергии, запас которой регулируется предложенным способом. Физическая сущность предложенного способа заключается в формировании упругого разделителя в камере пуска диаметром Экп, большим чем диаметр трубопровода Втп. Вариант технического решения и конструктивного исполнения КП показан на рисунке 1. Камера пуска имеет цилиндрическую форму объёмом УКп, который заполнен композиционным составом. Объём УР определяется по формуле пЕ)2

Уур = *^ур = —^-Х(2...5)0КП, где Бур, Окп> ЬУР= (2...5) Окп - соответственно сечение, диаметр и длина разделителя. Упругий разделитель приобретает подвижную пространственную структуру с «собственной памятью» формы. После полимеризации композиции подвижное тело разделителя переводится в трубопровод под действием собственного веса или воздействием перепада давления. УР в результате сжатия приобретает запас упругой потенциальной энергии. Если с торцов упругого разделителя

4, находящегося в трубопроводе 2, приложены внешние силы, как показано на рисунке 1, то возникающие внутри разделителя 4 силы, пропорциональные, по закону Гука, деформации и стремящиеся возвратить его в первоначальное состояние, повышают герметизирующую способность.

1- камера пуска; 2 - трубопровод; 3 - упругий разделитель; 4 - разделитель в упругом рабочем состоянии

Рисунок 1 - Схема экспериментальной технологической камеры пуска

При этом упругое давление, рассматриваемое как отношение силы Б к площади Бур, действующее на внутреннюю поверхность трубопровода,

определяется выражением ДРУР = —= ) где

Р ^ТП Уур

АРур - упругое давление; 0* - коэффициент упругоёмкости разделителя; X - коэффициент всестороннего сжатия, или модуль объёмной деформации. Экспериментально установлены значения соотношений: £ 1,1... 1,5;

Рур

—< 0,2... 0,5. Расход компонентов для упругого разделителя определен по известному объёму (диаметру и длине упругого разделителя) по

выбранной величине соотношения /Г = = , Данное соотноше-

УТР 2)гя ЬУР

ние позволяет определить геометрические размеры камеры пуска. Физический смысл отражает долю запасённой упругой потенциальной энергии для обеспечения герметизирующей способности.

Установлена возможность создания модифицированной БПК путём введения в композицию функциональных наполнителей, в качестве которых может быть использована смесь углеводородов и минеральных компонентов нефтешламов (смол, асфальтенов, парафина, песка, солей), а также антисептиков в виде эфиров и производных фенолов, входящих в состав креозота, содержащегося в демонтированных деревянных шпалах железнодорожных путей. Проведена экспериментальная проверка технологии комплексной утилизации этих отходов электромагнитным и физико-химическим методами и получения асфальтобитумных смол из нефтешламов и антисептиков из шпал. Анализ результатов проверки принципиально новой технологической схемы переработки отходов показал возможность получения модифицированной БПК путём введения функциональных наполнителей.

В комплексном плане рассмотрены и предложены пути повышения качества ремонта, а также рассмотрен ряд аспектов повышения качества, долговечности и экономической целесообразности применения материалов на основе БПК на объектах трубопроводного транспорта.

Разработанные и используемые на практике сертифицированные методы контроля качества и прогнозирования долговечности материалов на основе БПК базируются на измерении только физико-механических параметров без учёта их физико-химических свойств. Практика применения гидроизоляционных компонентов и материалов показывает, что дорогостоящие, на первый взгляд, материалы не дают высокое качество и не гарантируют требуемую долговечность. В связи с этим возникает необходимость подбора материалов по физико-химической совместимости. Предложен метод прогнозирования свойств материалов на основе метода высо-

кочастотной диэлькометрии. Физической предпосылкой разработки метода является то, что все гидроизоляционные материалы на основе БПК являются диэлектриками, и можно говорить, что их электрические свойства связаны с универсальными параметрами - диэлектрической проницаемостью е и проводимостью а, которые позволяют идентифицировать образцы, выявить физические закономерности старения, не доступные изучению другими известными методами. Возможность практической реализации метода ВЧ-диэлькометрии доказана путём установления явной и непосредственной связи между электрическими и физико-химическими параметрами, степенью и характером их изменения и развитием деструкции, старением и снижением эксплуатационного ресурса. С позиции многофакторного подхода разработана концептуальная модель идентификации, контроля качества и прогнозирования долговечности гидроизоляционных материалов и мастик на основе БПК (рисунок 2).

ОКП - обобщенный комплексный показатель; ПСМ - приведенные свойства материалов

Рисунок 2 — Концептуальная модель прогнозирования долговечности гидроизоляционных материалов

Экспериментально установлены закономерности развития процессов старения в зависимости от времени эксплуатации, не доступные для изучения другими физическими методами. Развитие процессов старения сопровождается изменением величин ех, tgS под воздействием сезонных циклических перепадов температур, осадков, вызывающих появление микротрещин, проникновение влаги между слоями гидроизоляции.

Эти величины рассматриваются как мера старения материала во времени: и = /(0. В простейшем виде ¿л, .„-к, где и а _ 1 - отно-

^ ' [ 1ё5пр -1§80 J

сительное изменение тангенса угла диэлектрических потерь; - предельно допустимое значение тангенса угла диэлектрических потерь; к - показатель степени, характеризующий связь скорости старения с величиной и; г = Аг,/гр- безразмерное время; хр — расчётный эксплуатационный ресурс; Дт. - продолжительность воздействия каждого фактора окружающей среды; tgS0^, tgS'~ соответственно значения тангенса угла диэлектрических потерь ГМ до эксплуатации и текущие значения в период эксплуатации.

Для экспериментального исследования диэлектрических характеристик гидроизоляционных материалов разработана измерительная ячейка и использован стандартный измеритель добротности Е 4-11. С помощью измерительного комплекса измерен тангенс угла диэлектрических потерь tg 8(со) в зависимости от частоты электромагнитного поля (ЭМП) со для различных гидроизоляционных материалов. По результатам экспериментальных данных вычислены значения тангенса угла диэлектрических потерь tg 8(со) и построены графики зависимости для исследуемых гидроизоляционных материалов. Результаты измерений приведены в таблице 2 и на рисунке 3.

Сопоставление зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь tg 5(со) (таблица 2) с физико-механическими характеристиками и долговечностью исследуемых материалов позволило выявить основные закономерности. Наблюдается связь между частотными характеристиками 5(оо) и молекулярным строением материалов на основе БПК (рисунок 3).

Таблица 2 - Результаты измерений tg 5 (со)

Марка образца Ч 5(ю)

частота, МГц

32 35 40 45 50 55

Техноэласт 0,001299 0,001707 0,000822 0,000542 0,000618 0,000886

Унифлекс 0,001287 0,001629 0,000425 0,000526 0,000636 0,000731

Экофлекс 0,002000 0,002050 0,001280 0,001190 0,001200 0,001300

Биполь 0,002517 0,003079 0,001459 0,001477 0,001589 0,001718

Армокров 0,001913 0,001984 0,000777 0,001036 0,001010 0,001194

Бикрост 0,002091 0,002089 0,001508 0,001021 0,000797 0,000996

Рубероид 0,008220 0,006825 0,002730 0,003299 0,002948 0,003008

БПК-Б 0,001400 0,001670 0,001000 0,000660 0,000720 0,000960

БПК-М 0,002190 0,002270 0,001650 0,001330 0,001320 0,001880

со .МГц

—•— техноэласт —о— унифлекс —л— биполь —о— армокров -О- бикрост —Ж-БПК-Б —I— БПК-М -Х-экофлекс

Рисунок 3 - Зависимость tg д от частоты ЭМП для различных материалов

Из частотных зависимостей видно, что для всех образцов на основе БПК наблюдается максимум кривой tg 5(со) на частоте 35 МГц. Величина тангенса угла диэлектрических потерь tg 6(со)тах на этой же частоте и ширина резонансных частот для каждого образца отличаются друг от друга из-за различия физико-химической структуры и основы, содержания компонентов и их концентраций. Сопоставление значений tg 8(со) с физико-механическими параметрами и долговечностью показывает наличие законо-

мерности: по мере улучшения физико-механических параметров, качества и долговечности значения тангенса угла диэлектрических потерь 8(со) уменьшаются.

Измерен тангенс угла диэлектрических потерь tg 5(со) гидроизоляционного материала «Бикрост» в зависимости от частоты ЭМП и времени эксплуатации. Результаты измерений приведены в таблице 3 и на рисунке 4.

Таблица 3 - Результаты измерений тангенса угла диэлектрических потерь

Марка образца Срок эксплуатации, лет

частота, МГц

32 35 40 45 50 55

Бикрост 8 0,00679 0,00653 0,00664 0,00947 - -

5 0,00425 0,00417 0,00385 0,00368 0,00409 0,00491

1 0,00262 0,00280 0,00254 0,00188 0,00180 0,00200

новый 0,00209 0,00209 0,00151 0,00102 0,00080 0,00100

Из таблицы 3 и рисунка 4 видно характерное возрастание значений тангенса угла диэлектрических потерь tg 5(со) образцов «Бикрост» по мере старения и изменение характера кривой tg 5(со) при приближении к предельному сроку эксплуатации.

Рисунок 4 - Зависимость tg 5 от частоты ЭМП для кровельного материала марки «Бикрост» при различных сроках эксплуатации

Графики зависимости тангенса угла диэлектрических потерь ГМ марки «Бикрост» от времени эксплуатации и частоты ЭМП построены по экспериментальным данным таблицы 3 и показаны на рисунке 5. Общий вид кривых tg 5(т) в процессе старения имеет степенной характер и определяет связь скорости старения с изменениями структуры материала. Можно отметить, что с увеличением срока эксплуатации тангенс угла диэлектрических потерь увеличивается.

Рисунок 5 - Зависимость 8 для Бикрост от срока эксплуатации при фиксированных частотах

Анализ вышеприведенных зависимостей (рисунки 3-5) для исследуемых битумно-полимерных гидроизоляционных материалов, производимых компаниями «Технониколь» и «Кровтрейд», позволяет сделать вывод о высокой степени корреляции диэлектрических характеристик с физико-химическими, прочностными параметрами и долговечностью, а также о достаточно высокой чувствительности диэлькометрического метода к изменению структуры.

По экспериментальным данным установлены закономерности старения материала «Бикрост» и получена зависимость, по которой проведена

л 1е5пр - *

оценка эксплуатационного ресурса тр = Вх ^ ^ ^ ^ при определенных

величинах 5(т). Значения тр, рассчитанные для исследуемых образцов по 1е5 -1е5 *

формуле х =Вх-- , отличаются от значений для образцов, взятых

с реальными сроками эксплуатации, не более чем на 30 %. Результаты исследований диэлектрических свойств гидроизоляционных материалов, применяемых на объектах трубопроводного транспорта в качестве гидроизоляционных покрытий, показали возможность прогнозирования их эксплуатационного ресурса и изучения механизмов старения с использованием метода ВЧ-диэлькометрии.

В третьей главе представлены результаты выбора физико-химических параметров БПК путём варьирования рецептурного состава относительно базовых величин в интервале температур от минус 10 до плюс 40 °С в зависимости от функционального назначения и условий эксплуатации. Опыты проведены на основе базового состава БПК (таблица 1). В приготовленные образцы БПК введены различные количества стеарата кальция. Результаты влияния дозировки стеарата кальция на свойства образцов приведены в таблице 4. Для получения массы большого объёма с требуемыми физико-механическими свойствами в состав УР введён дополнительный компонент - стеарат кальция, способствующий замедлению процесса образования пространственной структуры и регулированию экзотермического процесса структурного формирования.

Таблица 4 — Зависимость процесса формирования УР от дозировки

стеарата кальция_

_Композиционный состав УР, весовые части

№ п/п раствор каучука раствор битума раствор МХС Стеарат кальция Время реакции, мин

каучук ДТ битум ДТ БгСЬ ДТ начало конец

1 19,8 377,6 119,2 278,3 4,0 16,0 0 30 60

2 19,8 377,6 119,2 278,3 4,0 16,0 3,96 50 120

3 19,8 377,6 119,2 278,3 4,0 16,0 7,92 60 150

4 19,8 377,6 119,2 278,3 4,0 16,0 15,84 60 170

5 19,8 377,6 119,2 278,3 4,0 16,0 31,68 60 180

6 19,8 377,6 119,2 278,3 4,0 16,0 39,60 60 210

В опытах использован стандартный стеарат кальция, выпускаемый промышленностью. Дозировка стеарата кальция более 7,92 весовых частей даёт практически постоянное время начала реакции, что позволяет замедлить время реакции в два раза и получить УР с требуемыми характеристиками.

В четвёртой главе приведены результаты опытно-промышленных испытаний битумно-полимерной композиции многофункционального назначения. Модифицированная БПК и на её основе упругие разделители испытаны при опорожнении участков продуктопровода ШФЛУ «Туймазы -Уфа», нефтепровода «Калтасы - Уфа-1», нефтепродуктопровода АПН «Тюмень» - ГПС «Хохлы».

Результаты опытно-промышленных испытаний комбинированных схем УР представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Степень опорожнения участков трубопроводов

Участки трубопроводов Характеристики трубопровода Вытесняемый продукт Степень опорожнения, %

протяжённость, км диаметр (Оу), мм

Туймазы - Уфа 210 219 ШФЛУ 99,87

АПН «Тюмень» -ГПС «Хохлы» 272 325 Дизельное топливо 99, 89

Калтасы - Уфа (ТОН-1) 30 219 Нефть 99, 97

Натурные эксперименты показали эффективность комбинированных схем упругого разделителя для опорожнения и очистки внутренней полости трубопроводов.

Гидроизоляционные материалы, разработанные на основе модифицированной БПК с использованием нефтешламов, испытаны при ремонте следующих объектов: корпуса физико-математического факультета Баш-госуниверситета, корпуса № 11 ОАО «Промсвязь», зданий ОАО «БЭТО», Башкирского государственного аграрного университета.

Опытно-промышленные испытания модифицированной БПК включали серию экспериментов по оптимизации состава с использованием нефтешламов, разработке технологии ее изготовления и применения совмест-

19

но с существующими гидроизоляционными материалами. Модифицированная БПК применена на указанных объектах для гидроизоляции примыканий кровельного ковра к парапетам, воздуховодам, трубопроводам, фонарям и светопрозрачному куполу, а также при восстановлении кровельного ковра установками теплового излучения.

Предложены варианты совершенствования технологии изготовления БПК с помощью сконструированного технологического комплекса для измерения количества растворов и смешивания электрическим смесителем при подаче растворов шестерёнчатым насосом с расходом О) и центробежным насосом с расходом вг в определённом соотношении. Ручное смешивание растворов применено при изготовлении образцов-свидетелей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлена закономерность формирования пространственной структуры БПК с точки зрения экзотермичности процесса для различных концентраций монохлористой серы и каучука с целью оптимизации температурных режимов, физико-механических свойств и рецептурного состава БПК. На основе установленной закономерности формирования пространственной структуры разработан базовый состав БПК, обладающей регулируемой вязкостью, способностью к структуроформированию, высокой пластичностью, эластичностью, адгезионной и склеивающей способностями. Базовый состав позволяет создавать материалы на основе БПК по конкретному функциональному назначению для объектов трубопроводного транспорта.

2. Обоснован рецептурный состав упругого разделителя, обладающего «собственной памятью» и требуемой упругой потенциальной энергией, обеспечивающей необходимую герметизирующую способность для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродуктопрово-дов. Предложен способ регулирования упругой потенциальной энергии УР для повышения герметизирующей способности, необходимой в технологии опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродукто-проводов.

3. Разработана концептуальная модель подбора совместимых гидроизоляционных компонентов и материалов на основе БПК для обеспечения их качества и долговечности в условиях применения по функциональному назначению. Предложен метод высокочастотной диэлькометрии для прогнозирования эксплуатационного ресурса материалов на основе БПК.

Результаты работы реализованы на практике при опорожнении и очистке упругим разделителем участков продуктопровода ШФЛУ «Туйма-зы - Уфа», нефтепровода «Калтасы - Уфа-1», нефтепродуктопровода АПН «Тюмень» - ГПС «Хохлы»; при ремонте корпуса физико-математического факультета Башгосуниверситета, корпуса № 11 ОАО «Промсвязь», зданий ОАО «БЭТО», Башкирского государственного аграрного университета.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 12 научных трудах, из которых три опубликованы в журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Саяхов Ф.Л., Черепанов А.Н., Масягутов Р.К., Сафин С.Г. Битум-но-полимерные гидроизоляционные материалы с использованием нефте-шламов // Природные ресурсы северных территорий: проблемы оценки, использования и воспроизводства. Матер. Всеросс. научн. конф. - Архангельск, 2002.- С. 146-148.

2. Саяхов Ф.Л., Черепанов А.Н., Масягутов Р.К., Ильин Е.Г., Сафин С.Г. Опорожнение и очистка продуктопроводов с применением упругого разделителя // Природные ресурсы северных территорий: проблемы оценки, использования и воспроизводства. Матер. Всеросс. научн. конф. -Архангельск, 2002. - С. 149-152.

3. Баринов A.B., Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Зиннатуллин P.P., Ильин Е.Г., Масягутов Р.К. Проблемы уменьшения загрязнения окружаю-

щей среды при освоении и развитии промышленно- сырьевой базы Архангельской области // Нефтепромысловое дело. - 2003. - № 2. - С.38-41.

4. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Ильин Е.Г., Масягутов Р.К. Некоторые аспекты разработки упругого разделителя // Нефтепромысловое дело. -2003.-№4.-С. 38-39.

5. Сафин С.Г., Зиннатуллин P.P., Масягутов Р.К., Черепанов А.Н. Сравнительный анализ различных способов подбора эффективных реагентов, используемых в нефтедобыче // Моделирование стратегии и процесса освоения георесурсов. Сб. докл. - Пермь: Горный институт УрО РАН,

2003.-С. 71-73.

6. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Зиннатуллин P.P., Масягутов Р.К. Проблемы уменьшения загрязнения окружающей среды при эксплуатации промысловых и магистральных продуктопроводов на нефтяных месторождениях Архангельской области // Моделирование стратегии и процесса освоения георесурсов. Сб. докл. - Пермь: Горный институт УрО РАН, 2003. -С. 93-95.

7. Сафин С.Г., Масягутов Р.К., Зиннатуллин P.P. Экспресс-метод прогнозирования эксплуатационного ресурса и долговечности гидроизоляционных материалов, потенциальной эффективности химреагентов // Матер. Междунар. научн.-техн. конф., посвященной 75-летию АЛТИ-АГТУ. — Архангельск, 2004. - С. 341-343.

8. Сафин С.Г., Масягутов Р.К., Суфьянов P.P. Концепция энергоресурсосбережения комплексной утилизации отходов электромагнитным и физико-химическим методами // Матер. Междунар. научн.-техн. конф., посвященной 75-летию АЛТИ-АГТУ. - Архангельск,

2004. - С. 344-347.

9. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Зиннатуллин P.P., Масягутов Р.К. Развитие метода высокочастотной диэлектрической спектроскопии для физико-химических методов обработки системы «скважина-пласт» // Нефтепромысловое дело. - 2005. - № 6. - С. 47-52.

10. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Масягутов Р.К., Зиннатуллин Разработка метода ВЧ диэлектрической спектрометрии для прогнозиро ния свойств гидроизоляционных материалов // Физико-химическая динамика: Межвуз. научи, сб.: В 2 ч. Спец. выпуск, посвященный 70-л со дня рождения профессора Ф.Л. Саяхова. - Уфа: РИО БашГУ, 2004. Ч. -С. 32-36.

11. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Масягутов PiC., Суфьянов Р.Р. и Технология комплексной утилизации отходов электромагнитным и фи ко-химическим методом // Физико-химическая гидродинамика: Межв научн. сб.: В 2 ч. Спец. выпуск, посвященный 70-летию со дня рожде профессора Ф.Л. Саяхова. - Уфа: РИО БашГУ, 2004. Ч. 2. - С. 37-40.

12. Масягутов Р.К., Зиннатуллин Р.Р. Экспериментальные исслед вания диэлектрических характеристик гидроизоляционных материалов Междунар. уфимская зимняя школа-конф. по математике и физике студентов, аспирантов и молодых учёных: Сб. тр.: В 4 т. - Уфа: РИО Б ГУ, 2005. Т. IV: Физика. - С. 85-88.

13. Заявка на изобретение RU № 2002125318/12(0266789), МПК 7 08 В 9/055. Состав разделителя для очистки трубопровода и разделен сред и способ его изготовления / А.Н. Черепанов, Ф.Л. Саяхов, Е.Г. Ильи Р.К. Масягутов. - Решение о выдаче патента от 6.04. 2004.

14. Заявка на изобретение RU №2002125332/12(0266789), МПК 7 08 В 9/055. Способ повышения герметизирующей способности разделит ля / А.Н. Черепанов, Ф.Л. Саяхов, Е.Г. Ильин, Р.К. Масягутов. - Решение выдаче патента от 12.04.2004.

Фонд содействия развитию научных исследований. Подписано к печати 22.11.2006 г. Бумага писчая. Заказ № 770. Тираж 100 экз. Ротапринт ГУЛ «ИПТЭР». 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Масягутов, Рустем Касимович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПРИМЕНЕНИЯ

МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ БИТУМНО-ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОБЪЕКТАХ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА.

1.1 Проблемы обеспечения защиты зданий и сооружений гидроизоляционными материалами.

1.2 Проблемы повышения качества опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродуктопроводов.

Выводы по главе 1.

Глава 2 Разработка битумно-полимерной композиции многофункционального назначения.

2.1 Разработка упругого разделителя на основе битумно-полимерной композиции

2.1.1 Технология изготовления упругого разделителя.

2.1.2 Методы расчета компонентов для изготовления упругого разделителя.

2.2 Разработка гидроизоляционных материалов на основе битумно-полимерной композиции.

2.3 Разработка модифицированной битумно-полимерной композиции.

2.4 Концепция повышения эксплуатационного ресурса гидроизоляционных материалов.

2.5 Разработка метода высокочастотной диэлькометрии для прогнозирования эксплуатационного ресурса гидроизоляционных материалов.

Выводы по главе 2.

Глава 3 ОПТИМИЗАЦИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

БИТУМНО-ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ.

3.1. Установление зависимости физико-механических параметров от рецептурного состава битумно-полимерной композиции.

3.2. Изучение кинетических закономерностей процесса получения упругого разделителя.

3.2.1 Исследование влияния характеристик битума на свойства битумно-полимерной композиции.

3.2.2 Исследование влияния температуры на скорость полимеризации.

3.2.3 Оценка влияния скорости полимеризации на физические свойства битумно-полимерной композиции.

3.2.4 Изучение влияния концентрации стеарата кальция на свойства структуры битумно-полимерной композиции.

3.3 Анализ параметров упругого разделителя при прохождении структурных элементов лабораторного стенда.

Выводы по главе 3.

Глава 4 Опытно-промышленные испытания битумно-полимерной композиции многофункционального назначения.

4.1 Испытания упругого разделителя на промышленном стенде.

4.2 Опытно-промышленные испытания упругого разделителя на продуктопроводе «Туймазы-Уфа».

4.3 Принципы построения и конструктивные особенности технологического комплекса изготовления упругого разделителя.

4.3.1 Структурная схема комплекса изготовления упругого разделителя

4.3.2 Опытно-промышленные испытания комплекса.

4.4 Опытно-промышленные испытания упругого разделителя на подводном переходе нефтепровода ТОН-1.

4.5 Опытно-промышленные испытания упругого разделителя на нефтепродуктопроводе АПН «Тюмень» - ГПС «Хохлы». 120 4.6. Опытно-промышленные испытания БПК на мягкой кровле.

Выводы по главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка и внедрение битумно-полимерной композиции многофункционального назначения на объектах трубопроводного транспорта"

Актуальность проблемы. В нефтяной промышленности используются материалы из битумно-полимерных композиций (БПК). Благодаря своим универсальным свойствам БПК и на их основе упругие разделители (УР) и гидроизоляционные материалы (ГМ) нашли широкое применение на объектах магистрального трубопроводного транспорта. Непосредственный интерес представляют разработка и внедрение материалов из БПК многофункционального назначения. В связи с этим вопросам эффективного применения материалов на основе БПК на объектах трубопроводного транспорта уделено внимание в исследованиях Гумерова А.Г., Гумеро-ва Р.С., Саяхова Ф.Л., Гиззатуллина P.P., Байкова И.Р., Азметова Х.А., Ах-мадуллина К.Р., Хасанова И.Ю., Сабирова У.Н. и др.

Особую актуальность при создании БПК многофункционального назначения приобретает использование промышленных отходов с учетом местных условий образования, например нефтешламов, представляющих собой сложную смесь окисленных углеводородов и минеральных компонентов.

Функциональные возможности БПК недостаточно реализованы при внедрении упругих разделителей для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродуктопроводов.

Существующие гидроизоляционные материалы на основе БПК обладают различными уровнями качества, разработаны без учёта требований эксплуатационной надёжности объектов трубопроводного транспорта. Отсутствует концептуальная модель подбора совместимых гидроизоляционных компонентов, композиций и материалов на основе БПК.

При производстве и использовании материалов на основе БПК существует потребность в разработке достоверных и оперативных методов контроля их качества и прогнозирования эксплуатационного ресурса. Актуальность сформулированной задачи вытекает из требований обеспечения эксплуатационной надёжности объектов трубопроводного транспорта.

Интерес к данной проблеме объясняется не только чисто практическим применением битумно-полимерных композиций, но также всё большим пониманием единства и взаимосвязи качества и долговечности материалов на основе БПК в комплексе с необходимостью поддержания работоспособности нефте- и нефтепродуктопроводов, экономическими и экологическими проблемами.

Базовая БПК должна содержать резервы для расширения функциональных возможностей и улучшения эксплуатационных характеристик, разработки модифицированной БПК с заданными физико-химическими параметрами для решения конкретных задач трубопроводного транспорта.

Таким образом, научная актуальность проблемы очевидна. В рамках исследуемой проблемы требуется решение задачи, связанной с необходимостью разработки метода прогнозирования долговечности и диагностического контроля ГМ на основе БПК для повышения качества ремонтных работ на объектах трубопроводного транспорта.

Поставленные в данной работе задачи решались в соответствии с планами научно-исследовательских работ Башкирского государственного университета и Архангельского государственного технического университета.

Цель работы - разработка и внедрение битумно-полимерной композиции многофункционального назначения на объектах трубопроводного транспорта.

Основные задачи исследований

1. Изучение особенностей формирования битумно-полимерных композиций с учетом температурных режимов, физико-химических свойств и рецептурного состава.

2. Разработка БПК многофункционального назначения, обладающей требуемыми базовыми свойствами с широким диапазоном регулирования физико-химических и механических параметров, а также модифицированной БПК с использованием функциональных наполнителей: асфальтобитумных смол, минеральных добавок, антисептиков, полученных путём переработки промышленных отходов.

3. Разработка на основе базовой БПК упругого разделителя, обладающего «собственной памятью» формы и требуемой упругой потенциальной энергией, обеспечивающей необходимую герметизирующую способность для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефте-продуктопроводов.

4. Разработка концептуальной модели подбора совместимых гидроизоляционных компонентов и материалов на основе БПК и метода прогнозирования их долговечности.

Научная новизна

1. Установлена закономерность формирования пространственной структуры БПК с точки зрения экзотермичности процесса для различных концентраций монохлористой серы и каучука с целью оптимизации температурных режимов, физико-механических свойств и её рецептурного состава.

Разработан базовый состав БПК на основе установленной закономерности формирования пространственной структуры, обладающей уникальными свойствами: регулируемой вязкостью, способностью к структу-роформированию, высокой пластичностью, эластичностью, адгезионной и склеивающей способностями.

2. Обоснован оптимальный рецептурный состав упругого разделителя, обладающего «собственной памятью» и требуемой упругой потенциальной энергией, обеспечивающей необходимую герметизирующую способность для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефте-продуктопроводов.

Предложен способ регулирования упругой потенциальной энергии УР для повышения герметизирующей способности при опорожнении и очистке внутренней полости нефте- и нефтепродуктопроводов.

3. Разработана концептуальная модель подбора совместимых гидроизоляционных компонентов и материалов на основе БПК для обеспечения их качества и долговечности в условиях применения по функциональному назначению. Предложен метод высокочастотной диэлькометрии для прогнозирования эксплуатационного ресурса материалов на основе БПК.

Научная новизна защищена двумя патентами:

1. Заявка на изобретение RU № 2002125318/12(0266789), МПК 7 В 08 В 9/055. Состав разделителя для очистки трубопровода и разделения сред и способ его изготовления / А.Н. Черепанов, Ф.Л. Саяхов, Е.Г. Ильин, Р.К. Масягутов. - Решение о выдаче патента от 6.04.2004 г.

2. Заявка на изобретение RU № 2002125332/12(0266789), МПК 7 В 08 В 9/055. Способ повышения герметизирующей способности разделителя // А.Н. Черепанов, Ф.Л. Саяхов, Е.Г. Ильин, Р.К. Масягутов. - Решение о выдаче патента от 12.04.2004 г.

Практическая ценность и внедрение результатов исследований

Разработанная базовая БПК может быть использована для получения упругих разделителей, гидроизоляционных материалов, материалов для антикоррозионной защиты. Упругие разделители на основе БПК применимы для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепро-дуктопроводов. Применение гидроизоляционных материалов на основе БПК возможно для изоляции конструкций трубопроводов (ТП), зданий, сооружений различного назначения. Предлагаемый метод оценки качества и прогнозирования долговечности материалов на основе БПК применим для оперативного контроля в процессе производства и эксплуатации ГМ, прогнозирования долговечности и оценки состояния изоляции существующих сооружений.

Модифицированная БПК и на её основе упругие разделители использованы для опорожнения участков продуктопровода ШФЛУ «Туйма-зы-Уфа», нефтепровода «Калтасы-У фа-1», нефтепродуктопровода АНП «Тюмень» - ГПС «Хохлы».

Гидроизоляционные материалы, разработанные на основе модифицированной БПК с добавлением нефтешламов, использованы при ремонте следующих объектов: корпуса физико-математического факультета Башгосуни-верситета, корпуса № 11 ОАО «Промсвязь», здания ОАО «БЭТО», здания Башкирского государственного аграрного университета.

Положения, выносимые на защиту

1. Разработка БПК многофункционального назначения, обладающей базовыми свойствами с широким диапазоном регулирования физико-химических и механических свойств, а также модифицированной БПК с использованием функциональных наполнителей: асфальтобитумных смол, минеральных добавок, антисептиков, полученных путём переработки промышленных отходов.

2. Разработка на основе БПК упругого разделителя, обладающего «собственной памятью» формы и требуемой упругой потенциальной энергией, обеспечивающей необходимую герметизирующую способность для опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродуктопроводов.

3. Разработка концептуальной модели подбора совместимых гидроизоляционных компонентов и материалов на основе БПК и метода прогнозирования их долговечности.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всероссийской конференции «Моделирование стратегии и процесса освоения георесурсов» (Пермь, 2003 г.); Всероссийской научной конференции «Природные ресурсы северных территорий: проблемы оценки, использования и воспроизводства» (Архангельск, 2002 г.); Международной научно-тех-нической конференции (Архангельск, 2004 г.); Международной научно-практической конференции (Одесса, 2000 г.); Всероссийской конференции «Проблемы геологии Европейской России к 120-летию со дня рождения профессора Б.А. Можаровского» (Саратов, 2002 г.); Международной уфимской зимней школе-конференции по математике и физике для студентов, аспирантов и молодых учёных (Уфа, 2005 г.).

В первой главе приводится обзор литературы, отражающей состояние вопросов применения материалов на основе битумно-полимерных композиций для гидроизоляционной защиты конструкций объектов трубопроводного транспорта, а также опорожнения и очистки внутренней полости нефте- и нефтепродуктопроводов.

Проанализированы достоинства и недостатки используемых гидроизоляционных материалов и упругих разделителей на основе БПК. Применяемые в настоящее время гидроизоляционные материалы имеют узкую функциональную направленность по назначению. Подбор композиционного состава проводится без учета физико-химической совместимости, что существенно влияет на эксплуатационный ресурс.

При рассмотрении проблем строительства и эксплуатации объектов магистрального трубопроводного транспорта обосновывается необходимость разработки и внедрения БПК многофункционального назначения.

Анализ публикаций по теме работы позволяет сделать вывод о том, что в качестве основных компонентов БПК многофункционального назначения могут быть использованы битумы, каучуки и функциональные наполнители. Растворы каучука, битума и функциональных наполнителей при определённых соотношениях придают БПК основные свойства: регулируемую вязкость, способность к структуроформированию, высокую пластичность, эластичность, адгезионную и склеивающую способности. При этом можно получать требуемую модифицированную систему на основе БПК в зависимости от функционального назначения.

Результаты анализа, проведенного в первой главе, позволили сформулировать цель работы, задачи исследований и основные положения, выносимые на защиту.

Во второй главе приведены результаты разработки базовой битум-но-полимерной композиции и на её основе модифицированной БПК многофункционального назначения. Рассматриваются области возможного применения и методики расчёта компонентного состава по функциональному назначению. Предложен концептуальный подход к прогнозированию эксплуатационных характеристик гидроизоляционных материалов на физически обоснованных закономерностях процессов старения. Приводятся результаты исследования диэлектрических свойств гидроизоляционных материалов методами ВЧ-диэлькометрии.

В третьей главе представлены результаты оптимизации рецептурного состава БПК по функциональному назначению путём установления закономерности формирования пространственной структуры при варьировании состава относительно базовых величин и условий экзотермичности.

В четвёртой главе приведены результаты исследования БПК с моделированием эксплуатационных условий по функциональному применению, а также результаты опытно-промышленных испытаний материалов на основе БПК. Предложены принципиально новые технические решения по подготовке и применению упругих разделителей.

Автор работы считает своим долгом почтить светлую память заведующего кафедрой прикладной физики БГУ доктора физико-математических наук Саяхова Ф.Л., под чьим непосредственным руководством были начаты и проводились исследования по теме.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Масягутов, Рустем Касимович

Результаты работы реализованы на практике при опорожнении и очистке упругим разделителем участков продуктопровода «Туймазы -Уфа», нефтепровода «Калтасы - Уфа-1», нефтепродуктопровода АНП «Тюмень» - ГПС «Хохлы»; при ремонте корпуса физико-математического факультета Башгосуниверситета, корпуса № 11 ОАО «Промсвязь», зданий ОАО «БЭТО», Башкирского государственного аграрного университета.

Предложенные битумно-полимерные композиции многофункционального назначения и технические решения могут быть реализованы на объектах трубопроводного транспорта нефте- и нефтепродуктов, а также в коммунальном хозяйстве.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Масягутов, Рустем Касимович, Уфа

1. Проблемы экологии Архангельской области на рубеже веков: приоритеты, направления, стратегии / Под ред. проф М. Шрага, член-корр. РАЕН С.Г. Сафина. Архангельск: Изд-во СМГУ, 2002. - 267 с.

2. Юдахин Ф.Н., Фортыгин B.C., Губайдуллин М.Г. Проблемы геологии при разработке нефтегазовых и алмазных месторождений Европейского Севера // Геодинамика и экология: Матер. Междунар. конф. -Архангельск, 1999. С. 454-457.

3. Губайдуллин М.Г., Коробов В.Б., Сафин С.Г. Анализ характера возможного воздействия на окружающую среду при освоении нефтяных месторождений в северной части Тимано-Печорской провинции // Нефтепромысловое дело. 2002. - № 2. - С. 11-19.

4. Бернуй В. Трубопроводные скребки // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1960. - № 8. - С. 84-86.

5. Белоусов Ю.П., Гареев М.М. и др. Вязкоупругие гели в трубопроводном транспорте нефти // Нефтяное хозяйство. 1992. - № 8. - С. 37.

6. Полозюк В.В. К вопросу о долговечности материалов для кровли // Строительные материалы. 2001. - № 6. - С. 16.

7. Белевич В.Б. Дефекты рулонных кровель из наплавляемых материалов и способы их устранения // Строительные материалы. 2002. -№6.-С. 41.

8. Белевич В.Б. Справочник кровельщика. -М.: Высшая школа, 2002. -461 с.

9. Гуща Е.В. Материалы для плоских кровель фирмы «Sika-Trocal AG» // Строительные материалы. 2002. - № 5. - С. 28-29.

10. Горелов Ю.А. Новые рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы завода «Технофлекс» // Строительные материалы. 2002. -№5.-С. 26-27.

11. Патент 2186202 RU, МКИ С 1 7 Е 21 В 37/06. Способ подборапотенциально эффективных реагентов для удаления и предупреждения смолопарафиновых отложений / Ф.Л. Саяхов, С.Г. Сафин, А.Н. Черепанов, P.P. Суфьянов, P.P. Зиннатуллин и др. 2002.

12. Баринов А.В., Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Зиннатуллин P.P., Масягутов Р.К. Проблемы уменьшения загрязнения окружающей среды при освоении и развитии промышленно-сырьевой базы Архангельской области // Нефтепромысловое дело. 2003. -№ 2. - С. 38-41.

13. А.с. 1333944 СССР, МКИ F 17 D 3/08. Разделитель / И.И. Терёхин. -386210/23-08; Заявлено 22.02.85; Опубл. 30.08.87. Бюл. 32.

14. А.с. 1620771 СССР, МКИ F 17 D 3/08. Разделитель / Ф.Г. Габибов, А.В. Туркин- 1991.

15. А.с. 1536143 СССР, МКИ F 16 L 11/00, 27/04. Устройство для транспортирования / В.П. Чинский. 4151677/29-29; Заявлено 25.11.86;1. Опубл. 15.01.90. Бюл. 2.

16. Бернуй В. Трубопроводные скребки // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1980. -№ 8. - С. 84-86.

17. Климовский Е.М. Очистка полости и испытание магистральных промысловых трубопроводов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1997. -256 с.

18. Климовский Е.М., Колотилов Ю.В. Очистка полости и испытание магистральных промысловых трубопроводов. -М.: Недра, 1987. 173 с.

19. Халтурин В.Н. Низкочастотный локатор, передатчик для скребка, акустический локатор // Трубопроводный транспорт нефти. 1996. - № 10. -С. 12-14.

20. А.с. 1188447 СССР, МКИ F 17 D 3/08. Устройство для продувки и очистки трубопровода / Ф.Н. Султанов, B.C. Кроль, Н.М. Гусейнов. -37004710/25-08; Заявлено 30.01.84; Опубл. 30.10.85. Бюл. 40.

21. Куликов А.Д., Квитчук К.К., Ремизов Н.А. Очистка нефтепроводов эластичными «торпедами» в НПУ «Лениногорскнефть» // Нефтепромысловое дело. 1970. -№ 4. - С. 37-38.

22. Фролов Ю.А., Новосёлов В.Ф. Очистка полости действующих магистральных трубопроводов. Уфа: Изд-во УНИ, 1982. - 92 с.

23. Бруссар Д.Е. Очистка газопроводов с помощью гель-тампона // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1982. -№ 7. - С. 56-59.

24. Белоусов Ю.П. Использование полимерных гелей как разделителей при переиспытаниях нефтепроводов // Нефтяное хозяйство. 1992. -№ 11.-С. 36-37.

25. Нескоромный Л.Д., Донин А.Р., Романенко О.А. Оценка долговечности трубопроводов, работающих в агрессивных средах // Транспорт и хранение нефти и газа. 1988. -№ 3. - С. 40-42.

26. Хасанов И.Ю., Сабиров У.Н. Проблемы экологической безопасности магистральных нефтепроводов и пути их решения // Нефтяное хозяйство. 1993. -№ 5. - С. 42-44.

27. Селиверстов В.Г., Шор Л.Д. Очистка полости и испытание неф-тегазопродуктопроводов // Нефтяное хозяйство. 1993. -№ 5. - С. 26-29.

28. Патент 2112179 RU, МКИ F 17 D 3/08, В 08 В 9/04. Состав разделителя для очистки трубопровода и разделения сред и способ его изготовления / А.Н. Черепанов, Е.Г. Ильин, У.Н. Сабиров. 1998.

29. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Ильин Е.Г., Масягутов Р.К. Некоторые аспекты разработки упругого разделителя // Нефтепромысловое дело. 2003. -№ 4. - С. 38-39.

30. Патент 2111412 RU, МКИ 6 F 17 D 3/08, В 08 В 9/04. Способ повышения герметизирующей способности разделителя / А.Н. Черепанов, Е.Г. Ильин, У.Н. Сабиров, И.М. Уракаев. 2002.

31. Заявка на изобретение 2002125318/12 RU, МПК В 08 В 9/055. Состав разделителя для очистки трубопровода и разделения сред и способ его изготовления / А.Н. Черепанов, Ф.Л. Саяхов, Е.Г. Ильин, Р.К. Масягутов. -2005.

32. Заявка на изобретение 2002125332/12 RU, МПК В 08 В 9/055. Способ повышения герметизирующей способности разделителя / А.Н. Черепанов, Ф.Л. Саяхов, Е.Г. Ильин, Р.К. Масягутов. 2006.

33. А.с. 1620771 СССР, МКИ F 17 D 3/08. Разделитель / Ф.Г. Габи-бов, А.В. Туркин,- 1991.

34. Гумеров А.Г., Журавлев Г.В., Шавалеева Д.М., Петров В.В. Исследование изоляционных материалов в системах антикоррозионных покрытий // Полимерные материалы и покрытия: Сб. научн. тр. / ИЦ «Трубо-изоляция». Новокуйбышевск, 2001. - С. 37-39.

35. Гумеров А.Г., Журавлев Г.В., Шавалеева Д.М., Петров В.В. Основные направления совершенствования систем защитных изоляционных покрытий магистральных трубопроводов // Матер. Второй Всеросс. Недели Нефти и Газа. М.: ИРЦ Газпром, 2002. - С. 17-19.

36. А.с. 1576774 СССР, МКИ F 17 D 3/08. Способ последовательной перекачки нефтепродуктов / Р.М.Саттаров, Р.С. Султанов. 4420454/2329; Заявлено 04.05.88; Опубл. 07.07.90. Бюл. 25.

37. А.с. 746159 СССР, МКИ F 17 D 3/08. Устройство для пропуска через трубопровод разделителей, скребков и других поточных приборов / М.З. Карпачев, Н.Ф. Теньков и др. 2561375/25 - 08; Заявлено 29.12.77; Опубл. 07.07.80. Бюл. 25.

38. А.с. 1368052 СССР, МКИ В 08 В 9/04. Способ изготовления саморазрушающегося поршня / В.И. Мошкин, П.И. Плюснин. 4101099/2912; Заявлено 22.07.86; Опубл. 23.01.88. Бюл. 3.

39. А.с. 1645748 СССР, МКИ F 17 D 3/14. Способ удаления воды из трубопровода / У.Н. Сабиров, Р.С. Гумеров, А.П. Конев и др. 4611593/29; Заявлено 10.10.88; Опубл. 30.04.91. Бюл. 16.

40. А.с. 1629684 СССР, МКИ F 17 D 5/00. Устройство контроля прохождения очистных объектов в трубопроводах / Б.М. Лапшин, И.В. Штин и др. 4687835/29; Заявлено 31.03.89; Опубл. 23.02.91. Бюл. 7.

41. Нескоромный Л.Д., Донин А.Р., Романенко О.А. Оценка долговечности трубопроводов, работающих в агрессивных средах // Нефтяная и газовая промышленность. 1988. - № 3. - С. 40-42.

42. А.с. 1613792 СССР, МКИ F 17 D 1/08, Е 21 В 43/10. Состав для разделения потоков нефти / A.M. Шаммазов, Р.Н. Бахтизин, P.M. Аминев. 4631849/31-08; Заявлено 04.01.89; Опубл. 15.12.90. Бюл. 46.

43. А.с. 1622038 СССР, МКИ В 17 В 9/04. Состав гелеобразного поршня для очистки внутренней полости каналов / А.Х. Мирзаджанзаде,

44. Н.Р. Банков, М.М. Хасанов, Б.В. Гейер. 4653656/12; Заявлено 21.02.89; Опубл. 23.01.91. Бюл.З.

45. Овсюков А.В., Гафиуллин М.Г., Максимова Т.Н., Сафин С.Г. Возможность применения гелеобразующих композиций на основе цеолитсодержащего компонента // Нефтепромысловое дело. 1997. - № 1. -С. 28-31.

46. Гареев М.М., Белоусов Ю.П., Труфакина JI.M. Использование полимерных гелей как разделителей при переиспытаниях нефтепроводов // Нефтяное хозяйство. 1992. - № 11. - С. 36-37.

47. Халтурин В.Н., Дегтярёв В.Н. Освобождение трубопроводов от нефти с использованием гелевых пробок // Трубопроводный транспорт нефти.- 1996.-№ 10.-С. 10-11.

48. Халтурин В.Н., Дегтярёв В.Н. Очистные скребки и полиуретано-вые изделия // Трубопроводный транспорт нефти. 1996. - № 10. -С. 15-16.

49. Зарипов А.Г., Емков А.А. и др. Физико-химическая очистка трубопроводов систем сбора и аппаратов установок подготовки нефти // Нефтепромысловое дело. 1981. -№ 2. - С. 28-30.

50. Гавура В.Е. Геология и разработка нефтяных и газонефтяных месторождений. М.: ВНИИОЭНГ, 1995. - 496 с.

51. Калашнев В.В., Сафин С.Г. Исследования по подбору жидкостей с повышенными пескоудерживающими свойствами // Нефтепромысловое дело.- 1996,- №5.-С. 29-32.

52. Сафин С.Г., Ганиев P.P. Исследование экологически приемлемых осадкообразующих композиций в целях эффективной выработки запасов нефти // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. 1996. - № 5. -С. 11-13.

53. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Ильин Е.Г., Масягутов Р.К. Некоторые аспекты разработки упругого разделителя // Нефтепромысловое дело. -2003.-№4.-С. 38-39.

54. Езерская М.Н., Ангерт Л.Г., Григорьян А.Г. Влияние теплового старения на изменение диэлектрических свойств вулканизатов из СКИ-3 // Химия, каучук и резина. 1979. -№ 10. - С. 23-25.

55. Диэлектрическая спектрометрия в нефтедобыче / А.В. Баринов, Ф.Л. Саяхов, С.Г. Сафин и др. Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. унта. - 2003. - 113 с.

56. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Ильин Е.Г. Опыт опорожнения продуктопровода Туймазы-Уфа от ШФЛУ // Нефтепромысловое дело. -2002.-№8.-С. 38-39.

57. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Ильин Е.Г. Опыт опорожненияподводного перехода нефтепровода ТОН-1 через реку Белая // Нефтепромысловое дело. 2002. - № 8. - С. 37-38.

58. Саяхов Ф.Л., Черепанов А.Н., Суфьянов P.P. и др. Электромагнитная технология очистки нефтешламовых амбаров и нефтезагрязненных почвенно-водных сред // 0тходы-2000. Матер. II Всеросс. научн.-практ. конф. Уфа, 2000. Т. 2. - С. 222-223.

59. Валеев М.Д., Бриль Д.М., Миннигалимов Р.З. Выбор технологии переработки нефтешламов на предприятиях АНК «Башнефть» / Тр. ин-та / БашНИПИнефть. 1997. - Вып. 92. - С. 21-28.

60. Варфоломеев Д.Ф., Гимаев Р.И., Ольков П.Л. и др. Использование застаревших нефтешламов в производстве керамзита // Нефтепереработка и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭнефтехим. - Вып.1. - С. 57.

61. Полозюк В.В. К вопросу о долговечности материалов для кровли: Ч. 1 // Строительные материалы. 2001.- № 5. - С. 6-8.

62. Полозюк В.В. Полимерным кровельным материалам нет альтернативы // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2001.-№3.-С. 4-6.

63. Попов К.Н., Каддо М.Б. Современные кровельные материалы // Строительные материалы. 1999. - № 12. - С. 5-7.

64. Кадыкова Ю.А., Леонтьев А.Н. и др. Полимерные композиционные материалы на основе волокон различной химической природы // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. -№6.-С. 10-11.

65. Гуща Е.В. Материалы для плоских кровель фирмы «Sika-Trocal AG» // Строительные материалы. 2002. - № 5. - С. 28-30.

66. Гуща Е.В. Материалы для плоских кровель фирмы «Sika-Trocal AG» // Строительные материалы. 2001. - № 7. - С. 2-3.

67. Горелов Ю.А. Новые рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы завода «Технофлекс» // Строительные материалы. 2002.•№5.-С. 26-27.

68. Гуща Е.В. Устройство гидроизоляции материалами фирмы «Sika-Trocal AG» // Строительные материалы. 2001. -№ 8. - С. 14-15.

69. Пат. 2034004 RU, МКИ С 08 L 95/00, С 08 К 13/02. Битумная эмульсия / Л.И. Опарина, А.С. Черных, З.А. Галяутдинов. 5031660/05. Заявлено 10.03.92; Опубл. 30.04.95. Бюл. 12.

70. А.с. 704969 СССР, МКИ С 08 L 95/00 . Гидроизоляционный состав / А.И. Щипанов и др. 2530887/23-05. Заявлено 07.09.77; Опубл. 25.12.79. Бюл. 47.

71. Пат. 2034891 RU, МКИ С 09 J 183/14. Вспенивающая плёночная клеевая композиция / А.П. Петрова и др. 4948762/05; Заявлено 25.06.91; Опубл. 10.05.95. Бюл. 13.

72. Пат. 2079524 RU, МКИ С 08 L 95/00, С 04 В 26/26. Композиция для гидроизоляционного покрытия / Н.Г. Евдокимова. 94039652/03; Заявлено 21.10.94; Опубл. 20.05.97. Бюл. 14.

73. А.с. 642343 СССР, МКИ С 08 L 95/00, С 09 D 3/24. Состав холодной битумно-резиновой мастики / Д.Р. Шкатулов, B.C. Гоголев. -2512565/23-05; Заявлено 27.07.77; Опубл. 15.0179. Бюл. 2

74. А.с. 1608213 SU, МКИ С 09 J 111/00. Клеящая мастика / Ф.В. Мамедов и др. 4451763/23-05. Заявлено 20.05.88; Опубл. 23.11.90. Бюл. 43.

75. А.с. 567735 СССР, МКИ С 08 L 95/00, С 09 К 3/10. Гидроизоляционная мастика / И.А. Рыбьев и др. 2333338/05; Заявлено 10.03.76; Опубл. 05.08.77. Бюл. 29.

76. Пат. 95114379 RU, МКИ С 08 L 95/00. Способ получения битумной композиции и битумная композиция / Жи-Жонг Лианг (CN). -95114379/04; Заявлено 29.12. 92; Опубл. 10.06.97. Бюл. 16.

77. Пат. 2075565 RU, МКИ D 06 N 5/00, В 32 В 11/10. Битумосодер-жащий материал / З.П. Пак и др. 95106438/04; Заявлено 26.04.95; Опубл. 20.03.97. Бюл. 8.

78. А.с. 1597374 SU, МКИ С 08 L 95/00. Способ получения битумной эмульсионной мастики / А.Д. Маслаков, А.П. Вилисов. 4376026/2305; Заявлено 03.02.88; Опубл. 07.10.90. Бюл. 37.

79. А.с. 539924 СССР, МКИ С 08 L 95/00, С 09 D 3/46. Мастика / Д.А. Розенталь и др. 2159864/05; Заявлено 23.07.75; Опубл. 25.12.76 Бюл. 47.

80. А.с. 587141 СССР, МКИ С 08 L 95/00, С 09 D 3/24. Мастика / В.И. Чулков и др. 2194643/23-05; Заявлено 27.10.75; Опубл. 05.01.78. Бюл. 1.

81. А.с. 528327 СССР, МКИ С 08 L 95/00. Мастика для устройства безрулонной кровли «Тбилиси» / Б.Л. Лернер. 2041013/05; Заявлено 05.07.74; Опубл. 15.09.76. Бюл. 34.

82. А.с. 819135 СССР, МКИ С 08 L 95/00, С 09 J 3/30. Мастика / К.Э.Кийс, В.Я.Кулль и др. 2737100/23-05; Заявлено 28.03.79; Опубл. 07.04. 81. Бюл. 13.

83. Бранд А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М.: Физматгиз, 1963. - 404 с.

84. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов: Учебн. пособие для вузов. М.: Энергоиздат, 1982. - 320 с.

85. Суфьянов P.P. Исследование воздействия высокочастотного электромагнитного поля на нефтяные шламы: Дисс. . канд. техн. наук. -Уфа: БашГУ, 2005.- 131 с.

86. Сафин С.Г., Черепанов А.Н., Зиннатуллин P.P., Масягутов Р.К. Развитие метода высокочастотной диэлектрической спектроскопии для физико-химических методов обработки системы «скважина-пласт» // Нефтяное хозяйство. 2003. - № 5. - С. 47-52.

87. Белевич В.Б. Технология кровельных работ. М.: Высшая школа, 1977.-358 с.

88. Горячев М.Б. Альтернативные технологии применения битумно-полимерных материалов // Строительные материалы. 2005. - № 3.1. С. 8-9.

89. Кудяков А.И., Нагорняк И.Н. Сертификационные испытания строительных материалов и изделий в строительстве: Учебн. пособие. -Томск: Изд-во Архитектурно-строительного университета, 1999. 335 с.

90. Черманшевцев В.Н., Карасёв В.Г. Стандартизация и сертификация в строительстве: Учебн. пособие. Новосибирск: НГАСУ, 2000.-268 с.

91. Аносов В.Я. и др. Основы физико-химического анализа / В.Я. Аносов, М.И. Озёрова, Ю.Я. Фиалков. М.: Наука, 1976. - С. 13-27.

92. Аносов В.Я. и др. Основы физико-химического анализа / В.Я. Аносов, М.И. Озёрова, Ю.Я. Фиалков. М.: Наука, 1976. - С. 479-483.

93. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред.

94. A.А. Равделя и A.M. Паномарёвой. 8-е изд., перераб. - JL: Химия, 1983. -232 с.

95. Электризация жидкостей и ее предотвращение /

96. B.В. Захарченко, Н.Н. Крячко, Е.Т. Мажара и др. М.: Химия, 1975. - 128 с.

97. Захарченко В.В., Мажара Е.Т., Журавлев B.C. Электризация органических жидкостей // Химическая промышленность. 1975. - № 9.1. C. 669-672.

98. А.с. 658503 СССР, G 01R 27/22. Устройство для определения объемного заряда и электропроводности заряженной диэлектрической жидкости / B.C. Аксельрод, К.Б. Щигловский, Б.Д. Подольский (СССР). -2382302/18-25; Заявлено 12.07.76; Опубл. 25.04.79. Бюл. 15.

99. А.с. 834527 СССР, G 01R 5/28. Устройство для измерения плотности заряда статического электричества / А.А. Обух, Б.К. Максимов, И.П. Орехов и др. (СССР). 2487872/18-21; Заявлено 18.05.77; Опубл. 30.05.81. Бюл. 20.

100. Бобровский С.А. Электризация нефтепродуктов (по зарубежным данным): Сер. «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов». М.: ЦНИИТЭнефтегаз, 1963. - 47 с.

101. Газимов М.Г. и др. Электризация при освоении и эксплуатации скважин / М.Г. Газимов, Р.А. Максутов, К.М. Кадеев. Казань: Таткнигоиздат, 1972. - 80 с.

102. Максимов Б.К. Универсальный стенд для исследования электризуемости авиационных топлив // Электричество. 1971. - № 12. -С. 73-76.

103. Гуреев А.А. Лабораторный способ сравнительной оценки электризуемости топлив // Электричество. 1973. - № 12. - С. 76-77.

104. А.с. 1075452 СССР, МКИ Н 05 F 3/00. Устройство для исследования электризуемости жидкости / А.А. Обух, Б.К. Максимов, А.Н.Харитонов (СССР). 2836350; Заявлено 26.04.79; Опубл. 15.03.81. Бюл. 18.

105. Веревкин В.Н. Электростатическая искробезопасность при обращении с горючими жидкостями // Обзорн. информация. Сер. «Пожарная безопасность». М.: ВНИИПО МВД СССР, 1982. - Вып. 3. - 26 с.

106. Хабибуллин И.Л. Применение СВЧ-энергии в энергосберегающих технологических процессах // Матер, научн.-техн. конф. Саратов, 1986.-66 с.

107. Хабибуллин И.Л. Применение СВЧ-энергии в технологических процессах и научных исследованиях // Матер. VI Всеросс. научн.-техн. конф. Саратов, 1991.

108. Хабибуллин И.Л. Нелинейные эффекты при нагреве сред электромагнитным излучением // ИФЖ. 2000. - Т. 73. - № 4. - С. 832-838.

109. Хабибуллин И.Л. Термоупругие процессы в средах при воздействии переменного электрического поля: Межвуз. научн. сб. Уфа: БашГУ, 1989.-С. 71-77.

110. Саяхов Ф.Л., Фатыхов М.А., Хабибуллин И.Л., Ягудин М.С. Техника и технология теплового воздействия на пласт на основе электромеханического и электромагнитного эффектов // Изв. вузов «Нефть и газ». 1992.-№ 1-2.-С. 33-42.