Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка метода выборочного капитального ремонта с помощью конверсионных технологий без прекращения перекачки нефти и нефтепродуктов

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

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Лаптев, Владимир Викторович

Введение

ГЛАВА 1. Состояние системы магистральных нефте- и нефтепродукте- 8 проводов и постановка задач научных исследований

1.1. Анализ состояния линейной части нефтепроводных систем

1.2. Обзор существующих методов ремонта нефтепроводов

1.3. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. Разработка математической модели функционирования маги- 30 стральных нефтепроводов

2.1. Анализ методов оценки надежности линейной части магист- 30 рального нефтепровода

2.2. Формализация процесса функционирования МН, выбор мето- 37 дов математического моделирования

2.3. Разработка математической модели функционирования МН

2.4. Оценка вероятности простоя основных объектов МН

ГЛАВА 3. Разработка рекомендаций по способам и технологиям при- 50 соединения отводов к магистральным нефтепроводам без опорожнения от продукта

3.1. Обоснование концепции ремонтно-восстановительных работ 50 без остановки перекачки

3.2. Способ и технология присоединения отводов к МН без опо- 58 рожнения от продукта

3.3. Разработка конструкций накладных тройников

3.4. Исследование способов вырезки отверстия в трубопроводе при 81 присоединен ии отводов

ГЛАВА 4. Разработка рекомендаций по методам и технологиям пере- 86 крытия трубопроводов во время ремонтно-восстановительных работ с использованием ПМТ

4.1. Анализ методов и технологий для перекрытия трубопровода 86 при ремонте

4.2. Расчет объема и времени опорожнения нефтепровода при ре- 101 монтно-восстановител ьных работах

4.3. Обеспечение безопасности при ремонтно-восстановительных 105 работах на магистральных нефтепроводах

ГЛАВА 5. Разработка технологии восстановления работоспособности 107 МН с использованием ПМТ без остановки перекачки продукта

5.1. Разработка аварийных комплектов для восстановления работо- 107 способности МН

5.2. Исследование влияния количества линий полевых магистраль- 111 ных трубопроводов на устойчивость функционирования МН

5.3. Оценка потребности в передвижных насосных установках

5.4. Исследование влияния вязкости нефтепродуктов на потребное 123 количество линий ПМТ и насосных установок

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка метода выборочного капитального ремонта с помощью конверсионных технологий без прекращения перекачки нефти и нефтепродуктов"

В современных экономических условиях обеспечение надежной и безопасной работы магистральных трубопроводов (МН) входит в ряд первоочередных задач трубопроводного транспорта.

Анализ состояния аварийности МН. показал, что в настоящее время интенсивность потока отказов и аварий приобрела тенденцию к возрастанию, что обусловлено ростом аварийности на МН со сроками службы 20 и более лет. С ростом срока эксплуатации нефтепроводов, постоянно находящихся под воздействием перекачиваемой нефти и окружающей среды, увеличивается количество коррозионных и усталостных повреждений в металле труб. Эти повреждения снижают несущую способность линейной части (ЛЧ) МН по сравнению с проектной, что приводит к увеличению вероятности отказов.

Применявшиеся ранее методы поддержания и восстановления работоспособности нефтепроводов были не в состоянии предупредить роста их аварийности по мере увеличения продолжительности эксплуатации.

Выше сказанное предопределяет необходимость разработки ориентированной стратегии ремонта линейной части в плане приоритетности вывода тех или иных участков в капитальный ремонт и восстановления действующих нефтепроводов без прекращения перекачки продукта. Формирование данной концепции выборочного ремонта ЛЧМН обуславливается невозможностью в настоящее время проведения ремонтно-восстановительных мероприятий по существующей технологии сплошного ремонта в требуемые сроки, как по техническим соображениям, так и по финансовым возможностям.

Выборочный ремонт реализуется посредством вывода в ремонт участков МН, основными критериями ранжирования которых являются:

1. Степень важности по функциональному назначению;

2. Техническое состояние;

3. Условия эксплуатации;

4. Оценка последствий вывода участка нефтепровода в капитальный ремонт.

Приоритетность вывода участков по критериям 2,3 и 4 основана на количественном анализе уровня их надежности, оцениваемого посредством расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) трубы. Полнота учета параметров условий эксплуатации, корректность подбора математических моделей для формализации задачи оценки НДС позволяют не только выбрать наиболее нуждающиеся в ремонте участки МН, но и гарантируют целостность нефтепровода при реализации восстановительных работ без остановки перекачки.

Немаловажная роль в решении проблемы выборочного ремонта принадлежит усовершенствованию существующих и создание новых высокопроизводительных, надежных и безопасных методов производства работ при техническом обслуживании и ремонте магистральных нефте- и нефтепродукто-проводов, позволяющих значительно сократить плановые и аварийные простои, а также выполнить некоторые виды работ без остановки перекачки. Изложенные обстоятельства определяют актуальность исследования данной проблемы.

Целью данной работы является разработка метода выборочного капитального ремонта с помощью конверсионных технологий без прекращения перекачки нефти, позволяющая значительно сократить плановые и аварийные простои, а также уменьшить экономический ущерб от недопоставки нефти и нефтепродуктов потребителю.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе сформулированы и решены следующие задачи:

S Анализ существующих методов проведения ремонтно-восстановительных работ МН без остановки перекачки;

S Формирование оптимальных стратегий выборочного ремонта ЛЧ МН на основе математической модели функционирования МН; Исследование способов и технологий применения полевых магистральных трубопроводов для ремонта МН без остановки перекачки;

S Разработка методики определения количества линий полевых магистральных трубопроводов и передвижных насосных установок для обеспечения устойчивого функционирования МН;

S Разработка практических рекомендаций по применению аварийных комплектов для восстановления работоспособности МН.

При решении поставленных задач автором получены научно-обоснованные, имеющие новизну и практическую ценность результаты.

Разработана математическая модель функционирования МН, позволяющая выбрать наиболее рациональную схему его ремонта с точки зрения экологической и социальной безопасности.

Определено оптимальное количество полевых магистральных трубопроводов для обеспечения устойчивого функционирования ремонтируемого участка МН с учетом местоположения ремонтируемого участка и характеристик перекачиваемого продукта.

На основании обобщения опыта ремонтно-восстановительных работ на магистральных нефте- и нефтепродуктопроводах и практики применения полевых магистральных трубопроводов (ПМТ) предложен новый метод выборочного ремонта магистрального нефтепровода без остановки перекачки продукта.

Разработаны схемы замещения восстанавливаемых участков магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов с помощью ПМТ для различных условий производства работ.

Формализованы математические модели и разработаны практические алгоритмы для расчетов требуемого числа ПМТ и ПНУ для обеспечения полного или частичного замещения выводимых в ремонт участков нефте- и нефтепродуктопроводов с учетом технологических параметров ремонтируемых участков и характеристик перекачиваемых продуктов.

Разработаны практические рекомендации по эффективной реализации предложенного метода выборочного ремонта магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов с помощью ПМТ.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Лаптев, Владимир Викторович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании обобщения опыта ремонтно-восстановительных работ на магистральных нефте- и нефтепродуктопроводах и практики применения полевых магистральных трубопроводов (ПМТ) предложен новый метод выборочного ремонта магистрального нефтепровода без остановки перекачки продукта;

2. Разработаны схемы замещения восстанавливаемых участков магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов с помощью ПМТ для различных условий производства работ;

3. Формализованы математические модели и разработаны практические рекомендации для расчетов требуемого числа ПМТ и ПНУ для обеспечения полного или частичного замещения выводимых в ремонт участков нефте- и нефтепродуктопроводов с учетом технологических параметров ремонтируемых участков и характеристик перекачиваемых продуктов;

4. Разработаны практические рекомендации по эффективной реализации предложенного метода выборочного ремонта магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов с помощью ПМТ.

128

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Лаптев, Владимир Викторович, Москва

1. А.с. СССР № 911087, оп. БИ №9, 07.03.82

2. А.с. СССР №11J4852. оп. БИ№35, 1984

3. А.с, СССР №1122862, оп. БИ №41, 07.1 1.84

4. А.с. СССР №1218238, оп. БИ№10, 15.03.86

5. А.с. СССР №1328634, оп. БИ №29, 07.08.87

6. А.с. СССР№653480, оп. БИ №11, 25.03.79

7. Абчук В.А. Справочник по исследованию операций. М.: Воениздат, 1979 368 с.

8. Азметов Х.А. Перспективы применения средств внутритрубной диагностики и переход к технологии капремонта по фактическому состоянию трубопровода / РНТС "Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов"" М.: ВНИИОЭНГ. 1992.-№5. С. 9-13

9. Азметов Х.А. Реконструкция сложных участков линейной части магистральных нефтепроводов. Дисс. док. тех. наук. Уфа, 1992-342 с

10. Азметов Х.А., Кульчидин С.Г. Современные способы капитального ремонта магистральных нефтепроводов. Трубопроводный транспорт нефти. М.:1997.-№6.-С. 22-24.

11. Айнбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость. М. - Недра, 1991

12. Айнбиндер А.Б. Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость. Справочное пособие. М.: Недра, 1984

13. Алякин Ю.М., Диденко А.Н., Кименский В.Л. и др. О возможности применения очистных скребков для создания удерживающих пробок в нефтепроводах. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. №4, 1975

14. Анучкин М.П. Прочность сварных магистральных трубопроводов. М.: Гостоптехиздат, 1963. - 196 с

15. Березин В.Л., Ращепкин К.Е., Телегин Л.Г. Капитальный ремонт магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1978, 354 с

16. Березин BJI., Шутов В.Е. Прочность и устойчивость резервуаров и трубопроводов. М.: Недра, 1973,- 200 с

17. Березин В.Л., Ясин Э.М., Постников В В., Жигулев Г.П. Надежность магистральных нефтепроводов. М.: ВНИИОЭНГ, 1971. - 80 с

18. Бертокс Р., Радд Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнения. -М: Мир., 1980.-606 с.

19. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. -М.: Химия, 1991. 432 с.

20. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990. - 447 с

21. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы. М.: Недра, 1982

22. Бородавкин П.П., Синюков A.M. Прочность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 198

23. Бородавкин П.П., Таран В.Д. Трубопроводы в сложных условиях. М.: Недра, 1976. - 224 с

24. Вартанова О.В. Исследование и разработка методов оценки безопасности систем промыслового трубопроводного транспорта: Автореф. дне. канд.техн.наук. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1998. - 26 с.

25. Васильев Г.Г., Кленин В.И., Коэтес А. Современные технологии для мониторинга и восстановления трубопроводов. "Нефтяное хозяйство"", 1994, №, С. 65-71.

26. Васильев Г.Г., Кленин В.И., Яковлев Г.И. Перспективные модели развития производственных мощностей по реконструкции объектов трубопроводного транспорта. М.: ВНИИОЭНГ, 1990. - 46 с

27. Васильев Г.Г., Яковлев Е.И. Перспективные методы организации ремонтных работ на основе оценки состояния нефтепроводов. Обз. инф. "Транспорт и хранение нефти". М.: ВНИИОЭНГ, 1989

28. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964, 439 с

29. Гайдамак В.В., Березин В.Л., Бородавкин П.П., Ясин Э.М. Надежность нефтепроводов, прокладываемых в неоднородных грунтах. М.: ВНИИОЭНГ, 1975. - 88 с

30. Галлямов А.К., Черняев К.В., Шаммазов A.M. Обеспечение надежности функционирования системы нефтепроводов на основе технической диагностики. Уфа: Изд. УГНТУ, 1998. - 600 с

31. Горохов Е.В., Брудка Я., Лубиньски М., Зюлко Е., Королев В.П. Долговечность стальных конструкций в условиях реконструкции. М.: Стройиздат, 1994,- 48с

32. Гумеров А.Г., Азметов Х.А., Гумеров Р.С., Векштейн М.Г. Аварийно-восстановительный ремонт магистральных нефтепроводов. М. Недра, 1998. - 272 с

33. Гумеров А.Г., Зайнуллин Р.С. и др. Восстановление работоспособности труб нефтепроводов. Уфа.: Башкирское книж. изд., 1992.-237 с

34. Гумеров А.Г., Ямалеев К.Н., Гумеров Р.С., Азметов Х.А. Дефектность труб нефтепроводов и методы их ремонта. М.: Недра, 1998. - 240 с

35. Гумеров К.М., Гумеров А.Г., Гумеров Р.С. и др. Оценка технического состояния элементов магистральных нефтепроводов. Сб. научн. тр. -Уфа: ИПТЭР, 1996. С. 10-22

36. Завойчинский Б.И. Долговечность магистральных и технологических трубопроводов. М.: Недра, 1992. - 265 с

37. Иванцов О.М., Харитонов В.И. Надежность магистральных трубопроводов,- М.: Недра, 1989. 166 с

38. Иванцова С.Г., Поляков В.А. Об оценке напряженно-деформированного состояния трубопровода при капитальном ремонте с учетом действия продольных сил. НТС «Транспорт и подземное хранение газа».- М.: ИРЦ Газпром, Вып. 3. С. 10-18.

39. Инструкция по ликвидации аварий и повреждений на магистральных нефтепроводах. РД 39-110-91. Утв. Министерством нефт. и газ. промышленности 28.10.91. Столяров Р.Н., Гумеров Р.С., Галеев Н.Н. и др. -Уфа: ИПТЭР, 1992. -154 с

40. Каталог технических средств для аварийно-восстановительных работ на магистральных нефтепроводах. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1983. - 205 с

41. КоллакотР. Диагностика повреждений. М.: Мир, 1989

42. Лаптев В.В. Идентификация утечек в нефтепроводе по материальному балансу. М. НТС «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт», 2001, № 4 с. 50-54

43. Лаптев В.В. Использование полевых магистральных трубопроводов для ремонтно-восстановительных работ. М. НТС «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт», 200.1, № 2 с. 118-120

44. Лаптев В.В. Классификация методов и технологий для перекрытия трубопроводов при ремонтно-восстановительных работах. М. НТС «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт», 2002, № 2 с. 62-67

45. Мазур И.И., Иванцов О.М., Молдованов О.И. Конструктивная надежность и экономическая безопасность трубопроводов. М.: Недра, 1990. -264 с

46. Маслов Л. С., Березин В.П. Напряженное состояние трубопровода при капитальном ремонте с учетом действия продольных сил. Известия ВУЗ «Нефть и газ», № 11, 1967.

47. Маслов Л.С., Росляков А.В. Исследование долговечности магистральных нефтепроводов. М.: ВНИИОЭНГ, 1983. №4. - 59 с

48. Методика определения остаточного ресурса трубопроводов с дефектами, определяемыми внутритрубными инспекционными снарядами. М.: АК «Транснефть», 1994.

49. Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах. Утв. Минтопэнерго. Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Азметов Х.А., Идрисов Р.Х. и др. М.; АК «Транснефть.», 1996. 58 с.

50. Методика оценки работоспособности труб линейной части нефтепроводов на основе диагностической информации. РД 39-00147105-001-91 Гумеров А.Г, Зайнуллин Р.С., Гумеров Р.С. и др. Уфа: ВНИИСПТ-нефть, 1992.-141 с.

51. Методика оценки статической прочности и циклической долговечности магистральных нефтепроводов. Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Гумеров К.М., Ямалеев К.М. и др- Уфа: ВНИИСПТнефть, 1990. 88 с.

52. Методика расчета прочности и устойчивости ремонтируемых линейных участков магистральных нефтепроводов с учетом дефектов, обнаруженных при диагностическом обследовании. Уфа: ИПТЭР, 1998.

53. Пат. ГДР №158419, оп. 12.01.83

54. Пат. ГДР №209363, оп. 25.04.84

55. Пат. США №3568496, оп. 1971

56. Пат. США №4314577, оп. 09.02.82

57. Пат. США №4351349, оп. 28.09.82

58. Пат. США №4516593, оп. 14.05.85

59. Пат. ФРГ №3610626, оп. 08.10.87

60. Полевые магистральные трубопроводы повышенной производительности. М.: Воениздат, 1988 368 с

61. Положение о капитальном ремонте магистральных нефтепроводов с заменой труб. Гостехнадзор Р.Ф. Гумеров М.Н. и др. Уфа: ИПТЭР, 1997. -с 22.

62. Поляков Г.Н., Яковлев Е.И., Иванцова С.Г. и др. Управление обслуживанием магистральных трубопроводов. Ленинград: Недра, 1994с.356.

63. Правила безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов. -М.: Недра, 1989.-112 с.

64. Правила капитального ремонта магистральных нефтепроводов. РД 39.00147105-015-98. Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Азметов Х.А., Хамма-тов Р.Г. и др. Уфа: ИПТЭР, 1998.-194 с.

65. Правила капитального ремонта подземных трубопроводов. Уфа: Минтопэнерго РФ, АН Респ. Башкортостан, 1992. -С.209.

66. Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов. РД 39-132-94. Утв. Министерством нефтяной промышленности СССР. Шарифуллин Ф.М., Гумеров А.Г., Азметов Х.А. и др. -М.: НПО ОБГ, 1994. 36-47. - 350 с.

67. Правила пожарной безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов. Утв. Рос. Гос. Нефтегаз. Корпорацией «Роснефтегаз». 6.06.92 . М.: Корпорация «Роснефтегаз», 1992. -68 с.

68. Правила технической эксплуатации магистральных нефтепроводов. РД 39-30-1 14-78. Утв. Мин-ом нефтяной промышленности 14.12.78. Ращепкин К.Е., Гумеров А.Г., Овчинников М.С. и др. М.: Недра 1979 - 159 с.

69. Расщепкин К.Е., Овчинников И.С., Суетинова Г.Д., Белозерова ЗЛ. Обслуживание и ремонт линейной части магистральных нефте- и продук-топроводов. М.: Недра, 1969. -358 с,

70. Расщепкин К.Н. Обслуживание и ремонт линейной части магистральных нефте- и продуктопроводов. М.: Недра, 1969. -358 с.

71. Ржаницин А,Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М: Стройиздат, 1978. - 237 с.

72. Ржаницын А.Р. Строительная механика. М.: Высшая школа, 1982.

73. Семенов В.Г. Попов М.В., Ильин А.И. Техническое перевооружение и реконструкция. Л.: Лениздат, 1988. 79 с.

74. Середа В.В., Попов Ю.В., Данильченко И.Г. Использование полевого магистрального трубопровода для перекачки нефти // Научно-технический сборник УВВТУ, №27, Ульяновск, 1997 с. 55-64

75. СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы. М.: Стройиздат, 2000

76. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973 312 с

77. Табель технического оснащения служб капитального ремонта магистральных нефтепроводов. РД -39-00147105-011-97. Утв. АК «Транснефть» 30.10.97. Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Азметов Х.А., Хамматов Р.Г. и др. Уфа: ИПТЭР, 1997. - 41 с.

78. Таран В.Д. Сооружение магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1964.- 544 с.

79. Техническое предложение. Аварийные комплекты для восстановления работоспособности стационарных магистральных нефтепродуктопрово-дов. М.: в/ч 74242, 1985 -27 с

80. Тутнов И.А. Подходы к определению срока безопасной эксплуатации магистральных трубопроводов. Трубопроводный транспорт нефти. М.: 1997. -№11,- С. 9-15.

81. Черняев В.Д., Черняев К.В., Березин B.J1. и др. Системная надежность трубопроводного транспорта углеводородов. М: ОАО «Изд. Недра», 1997. - 517 с.

82. Ясин Э.М., Березин В.Л., Ращепкин К.Е. Надежность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1972. - 184 с.

83. American National Standard ANSI / ASME D 31.4. Liquid Transportation Systems for Hydrocarbons, Liquid Petroleum Gas, Anhydrous Ammonia, and Alcohols.

84. American National Standard. ASME В 31G/ Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines: A Supplement to 1331, Code for Pressure Piping.

85. American National Standard/ ANSI / ASME B. 31.8. Gas Transmission and Distribution Piping Systems.

86. British Standard. CP 2010: Part 2: Pipelines Design and Construction of Steel Pipelines in Land.

87. Canadian Standard. CAN / CSA Z 183. Oil Pipe Transportation Systems.

88. Cotrell A.H., Bilby B.A. Dislocations theory building and strain again of iron // Proceedings of the Physical Society. Jan. 1949. - 62 p.

89. Deutsche Normen. DIN 2413/ Stahlrohre. Berecnung der Wanddiche gegen innendruck.

90. Deutsche Normen. DIN 2470. Teil 2. Gasleitungen aus Stahlrohren mit zui Betriebsdrucken von mehr als 16 bar. Anforderungen an die Rohrleitung-steile.