Теоретические основы повышения надежности полимерных газораспределительных и сборных сетей

Якубовская, Светлана Васильевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Теоретические основы повышения надежности полимерных газораспределительных и сборных сетей
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Теоретические основы повышения надежности полимерных газораспределительных и сборных сетей"

- На правах рукописи

ЯКУБОВСКАЯ СВЕТЛАНА ВАСИЛЬЕВНА

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ И СБОРНЫХ СЕТЕЙ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тюмень - 2005

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ТюмГНГУ)

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Карнаухов Николай Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Васильев Геннадий Германович

доктор технических наук, профессор Иванов Игорь Алексеевич

доктор технических наук, профессор Поляков Алексей Афанасьевич

Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие

«Институт проблем транспорта энергоресурсов»

Защита состоится 2 декабря 2005 г. в 15 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.02 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г.Тюмень, ул. Володарского, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ по адресу: 625039, г.Тюмень, ул. Мельникайте, 72.

Автореферат разослан 2 ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

С.И. Челомбитко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■¿МУййЧ

Актуальность темы. Производственный потенциал нефтегазового комплекса России в настоящее время включает промысловые и межпромысловые трубопроводы, протяженностью 400 тыс.км, магистральные нефтепроводы - 48,0 тыс.км, магистральные газопроводы — 150 тыс.км, газораспределительные сети - 346 тыс.км, нефтепродуктопроводы - более 30 тыс.км. Развитие нефтегазового комплекса страны предполагает повышение эффективности транспортировки нефти и газа.

Проблема обеспечения надежности трубопроводных систем особенно остро возникает в связи с техногенным воздействием данных систем на окружающую среду, возросшим количеством аварий и отказов трубопроводного транспорта, приводящих к экономическим потерям и серьезным экологическим последствиям. Решение этой проблемы заключается в разработке новой области теории и практики сооружения трубопроводных сетей.

Статистический анализ показал, что одной из основных причин снижения надежности стальных трубопроводов является коррозия. Коррозия обусловлена агрессивностью транспортируемого продукта: достаточно высоким содержанием углекислого газа, сероводорода, обводненностью нефти, зараженностью пластовых и сточных вод сульфатредуцирующими бактериями, наличием механических примесей и блуждающих токов. Кроме того, повышенное рабочее давление и большой разброс температур (от +10 °С до +60 °С) усложняют условия эксплуатации промысловых трубопроводов.

В настоящее время все большее распространение для строительства газораспределительных и промысловых трубопроводов получили трубы из агрессивно-стойких материалов (стеклопластиковые, полиэтиленовые и др.), обладающие рядом преимуществ в сравнении со стальными трубами.

Выпуск длинномерных полиэтиленовых труб в бухтах предопределил научные и инженерные поиски в создании новых технологий строительства и

ремонта трубопроводов малого диаметра. Все большее применение находят экономически и перспективно обоснованные прогрессивные технологии, которые применяются на протяжении нескольких лет. Однако до настоящего времени нормативные документы и требования по прокладке трубопроводов не разработаны. Строительные организации пользуются временными регламентами и инструкциями.

Поэтому необходима разработка методов расчета конструктивной надежности трубопроводов из полимерных материалов при применении прогрессивных технологий строительства и ремонта. Эти проблемы должны быть решены уже на стадии проектирования. В первую очередь обеспечение конструктивной надежности связано с выбором конструкционных материалов, а также методов расчета надежности трубопроводов с позиций строительной механики как сооружений со случайным характером изменения нагрузок и прочностных характеристик материалов.

Учитывая то, что промысловые и газораспределительные трубопроводы представляют собой сложные и дорогостоящие конструкции, разрушение которых приводит к значительным материальным потерям и экологическим последствиям, проблема обеспечения конструктивной надежности при их сооружении по прогрессивным технологиям и дальнейшей эксплуатации имеет важное народнохозяйственное значение и является в настоящее время актуальной.

Цель и задачи исследования

Цель диссертационной работы - разработка теоретических основ повышения конструктивной надежности полиэтиленовых трубопроводов при прогрессивных технологиях строительства, ремонта и эксплуатации газораспределительных и сборных сетей.

Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:

разработка метода оценки конструктивной надежности газораспределительных и сборных трубопроводов из полимерных материалов;

- разработка методов расчета несущей способности длинномерных полиэтиленовых труб при прогрессивных (с использованием криволинейных направляющих) способах прокладки полиэтиленовых трубопроводов;

- экспериментальное моделирование процесса укладки полиэтиленовых трубопроводов с целью оценки их напряженно-деформированного состояния, экспериментальные исследования механических и прочностных характеристик армированных полиэтиленовых труб с учетом условий их эксплуатации;

- разработка алгоритма и компьютерной программы оценки надежности промысловых трубопроводов из армированного полиэтилена для определения конструктивных и технологических параметров используемой техники при проведении строительных и ремонтных работ;

- моделирование напряженно-деформированного состояния гибкой полиэтиленовой трубы в зоне муфтового соединения с целью обеспечения его прочности и разработка рекомендаций по конструктивному выполнению данного соединения;

разработка теоретических основ повышения надежности, обеспечивающих внедрение ресурсосберегающих технологий строительства, ремонта газораспределительных и промысловых трубопроводов из полимерных материалов и их безаварийную эксплуатацию.

Методы и достоверность исследований

Основные результаты, выводы и рекомендации получены на основе классических положений теории упругости и пластичности, теории надежности, теоретических разработок автора, достоверность которых подтверждена сопоставлением с результатами расчетов тестовых задач.

Для определения основных параметров армированных полиэтиленовых труб были разработаны методики проведения экспериментальных исследований с привлечением современного оборудования, прошедшего аттестационный контроль, математических методов моделирования и обработки экспериментальных данных.

Выполненные исследования связаны с научно-техническими целевыми программами Минвуза РСФСР «Нефть и газ Западной Сибири» на 1981 - 1990 гг. (приказы Минвуза РСФСР от 15.10.81 № 559 и от 10.10.86 № 641), с директивными документами: программой «Надежность и безопасность трубопроводного транспорта Западной Сибири», принятой АК «Транснефть» в 1993 г.; Энергетической стратегией России, принятой постановлением Правительства России в 1994 году; программой «Высоконадежный трубопроводный транспорт», утвержденной в 1993 г. Правительствами России и Украины; Федеральным законом № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», принятым Государственной Думой 21.07.1997; Постановлением Госстроя РФ от 26 ноября 2003 г. № 195 «О Своде правил «Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов»».

Научная новизна заключается в следующем:

создана система моделирования надежности полиэтиленовых трубопроводов, используемых при сооружении газораспределительных и сборных сетей;

- установлены функциональные зависимости между технологическими параметрами процесса укладки трубопроводов, механическими и конструктивными характеристиками полиэтиленовых труб;

- разработана математическая модель напряженно-деформированного состояния длинномерных полиэтиленовых труб при различных технологических процессах строительства и ремонта;

- разработана математическая модель напряженно-деформированного состояния армированных полиэтиленовых труб в зонах муфтовых соединений с позиции теории многослойных оболочек;

- теоретически обоснованы и определены основные направления повышения надежности полимерных трубопроводов при прогрессивных технологиях их строительства и ремонта.

Практическая ценность работы

I .Предложенный метод расчета напряженного состояния полиэтиленовых труб позволяет совершенствовать нормативную базу строительства полиэтиленовых трубопроводов по прогрессивным технологиям.

2.Предложены модификации имеющегося оборудования установки «СоПеё-шЬ^», применяемой для проведения ремонтных работ промысловых трубопроводов. Разработаны устройства, приоритет которых защищен патентом РФ.

3.У совершенствована технологическая схема строительства газораспределительных систем с применением плужного способа бестраншейной прокладки, внедрение которой дает значительный экономический эффект.

4.Результаты исследований используются в учебном процессе Тюменского государственного нефтегазового университета при подготовке инженеров по специальности "Проектирование, сооружение и эксплуатация нефтегазопроводов и нефтегазохранилищ" и решением УМО НТО рекомендуются для внесения в учебные планы специальности нефтегазовых ВУЗов России.

Внедрение результатов

Разработанный метод оценки конструктивной надежности полиэтиленовых газораспределительных и промысловых трубопроводов рекомендован Госгортехнадзором России к использованию при подготовке нормативных документов.

Предложенный метод расчета несущей способности двухслойной композитной муфты внедрен в институте «Нефтегазпроект» при проектировании двухслойных муфт для восстановления поврежденных участков трубопроводов.

Метод расчета напряженно- деформированного состояния длинномерных гибких труб из полиэтилена внедрен в НГДУ «Азнакаевскнефть» при

проектировании конструкций, предназначенных для внутрипромыслового транспорта.

Апробация работы Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на: II Всесоюзной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 1989); Всесоюзной научно-практической конференции «Прогресс и безопасность» (Тюмень, 1990); Межгосударственной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 1993); III и IV Международных конференциях «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте» (Санкт-Петербург, 1995, 1999); II Всероссийской научно-технической конференции «Моделирование технологических процессов бурения, добычи и транспортировки нефти и газа на основе современных информационных технологий» (Тюмень, 2000); Международных конференциях «Освоение шельфа арктических морей России» (Санкт-Петербург, 2001, 2003); 3-ей Международной научно-технической конференции « Освоение ресурса трудноизвлекаемых и высоковязких нефтей» (Анапа, 2001); Международной научно-практической конференции « Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» (Тюмень, 2001, 2002); Международной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2003); заседаниях научно-технических советов ОАО «Запсибгазпром», ОАО «ТюменНИИгипрогаз» и НГДУ «Азнакаевскнефть»; семинарах кафедры «Сооружение и ремонт нефтегазовых объектов» Тюменского государственного нефтегазового университета.

На защиту выносятся:

результаты экспериментальных исследований определения механических, прочностных и эксплуатационных характеристик армированных полиэтиленовых труб и закономерности изменения формы поперечного сечения полиэтиленовой трубы от технологических процессов укладки трубопровода, необходимые для расчета их напряженного состояния;

- метод расчета напряженно-деформированного состояния длинномерных гибких труб из полиэтилена для определения конструктивных параметров применяемой техники и технологических требований при проведении строительных и ремонтных работ;

- математическая модель и метод расчета муфтового соединения армированных полиэтиленовых труб, обеспечивающего безаварийную работу трубопроводов;

- комплекс перспективных технических решений в области применения новой техники, технологии при сооружении газораспределительных и промысловых трубопроводов из полимерных материалов с целью обеспечения их конструктивной надежности.

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 32 печатных работах, в том числе 2-х научных монографиях.

Объем н структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, семи разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающих 212 наименований. Объем работы 274 страницы, в том числе 110 иллюстраций и 32 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика содержания диссертации, обоснована актуальность работы, научная новизна и практическая ценность.

В первом разделе выполнены анализ аварийности и оценка надежности промысловых и газораспределительных трубопроводов, а также условий их эксплуатации.

Большинство аварий связано с повреждениями стальных труб, используемых в нефтегазовой отрасли. К наиболее распространенным причинам аварий относятся: недостаточная устойчивость материала к агрессивным средам; снижение прочности и герметичности труб в местах резьбовых соединений; усталостные разрушения. По данным ВНИИСТ, ежегодно на нефтепромысловых трубопроводах происходит 40-70 тысяч отказов, 90 % которых является следствием коррозионных повреждений.

Анализ проблем, связанных с оснащением нефтегазовой отрасли новыми высоконадежными трубами, показывает, что необходимо применять трубы, которые не подвержены коррозии. В этой связи доминирующие материалы ^ дополняются или заменяются новыми композитными сочетаниями, в которых особое значение придается полимерам.

Проведенный анализ исследований В.И. Агапчева, Г.М. Бартенева, H.A. Богатова, Г.Г. Васильева, С.А. Горелова, К.И. Зайцева, П.И. Зубова, В.А. Иванова, О.М. Иванцова, ДФ. Кагана, Г.К. Кайгородова, H.H. Карнаухова, ЮЛ. Колчинского, B.C. Логинова, В.А. Мухаметкулова, В.Н. Никифорова, В.В. Новоселова, В.И. Пастернака, Г.М. Ронкина, A.A. Сухаревой, ГЛ. Шапиро, В.Е. Шутова, Г.Ф. Ялышко и др., посвященных специфике использования полиэтиленовых труб, показывает, что имеющийся опыт производства работ по сооружению трубопроводов, а также опыт эксплуатации подтверждают целесообразность более широкого их * применения.

Одним из основных направлений исследования в области обеспечения работоспособности газораспределительных и промысловых трубопроводов следует считать проблему прогнозирования их конструктивной надежности. Задача сводится к оценке напряженно-деформированного состояния трубопровода в процессе его прокладки и к определению по заданному уровню эксплуатационной надежности требуемого качества исходных материалов труб.

В работе рассмотрены проблемы использования прогрессивных технологий прокладки полиэтиленовых трубопроводов плужным способом и ремонта стальных трубопроводов полиэтиленовыми трубами с применением установки «Coiled-tubing». Выделены основные направления в области совершенствования технологии прокладки трубопроводов.

Для повышения надежности полиэтиленовых труб при прокладке трубопроводов и ремонте существующих стальных с использованием полиэтиленовых труб по новым технологиям необходимо знать их напряженное состояние.

Этим вопросам посвящены работы многих авторов, занимающихся развитием теории криволинейных стержней. К ним относятся работы В.В. Антонова, Е.А. Бейлина, А.К. Касумова, A.B. Крайнова, JI.C. Ляховича, P.M. Мулляминова, А.Ю. Одинокова, В.П. Павелко, И.В. Павелко, В.И. Савинова, А.Н. Степаненко, Z. Friedman, J.B. Kosmatka, Kim Jin Gon, Barbero Ever J. и др.

Существующие методики расчета длинномерных гибких труб не позволяют комплексно учитывать сложное напряженно-деформированное состояние конструкции в процессе строительства и ремонта трубопроводов. Это связано с состоянием изгиба трубопровода на криволинейных участках, изменением формы его поперечного сечения, воздействием внешней среды, температуры и агрессивности транспортируемых продуктов и т.д.

Таким образом, повышение конструктивной надежности трубопроводов из новых коррозионно-стойких материалов при современных технологиях ремонтных и строительных работ и их эксплуатации, является актуальной задачей. В заключение раздела сформулированы цель и задачи исследований.

Во втором разделе представлен метод оценки конструктивной надежности полиэтиленовых трубопроводов с позиции теории вероятностей по предельным состояниям. Эта методика необходима для оценки работоспособности гибких полиэтиленовых труб после их укладки и при их использовании в ремонте технологических трубопроводов.

Укладочные работы выполняются трубоукладчиком (рис.1), ремонтные -установками гибких труб отечественного (агрегат «Скорпион») и зарубежного производства (колтюбинговая установка фирмы «ОИЕСО») (рис 2).

Особенностью плужного способа прокладки полиэтиленового трубопровода (рис.1) является принудительная подача трубы со скоростью, равной линейной скорости базовой машины. Восстановление трубопроводов способом футеровки (рис.2) проводится при капитальном ремонте трубопроводов или в случае возникновения аварийной ситуации.

Рис. 1. Схема плужного способа прокладки трубопроводов: 1 - тягач; 2 - рыхлитель; 3 - направляющий короб; 4 - полиэтиленовая труба; 5 - бухта; 6 - опорные катки; 7 - вал; 8 - прижимной ролик; 9 -тяги; 10 - пружины; 11 - опорные ролики; 12 - гидроцилиндр; 13 - балки

В соответствии с теоретическими положениями О.М. Иванцова, А.Р. Ржаницына разработан метод оценки конструктивной надежности газораспределительных и промысловых трубопроводов при их прокладке и ремонте в соответствии с технологиями (см. рис. 1,2) с использованием полиэтиленовых труб.

Критерием отказа, характеризующим надежность конструкции полиэтиленовых трубопроводов, является достижение предельного состояния,

которое приводит к разрушению. За меру надежности принимается ненаступление ни одного из возможных предельных состояний при заданных условиях эксплуатации полиэтиленовых трубопроводов.

Рис.2. Схема протяжки полиэтиленовой трубы в стальную с использованием установки «СоПес1-и1Ьт§» фирмы «ОЛЕСО»: 1 - кабина установки; 2 - полиэтиленовая труба; 3 - инжектор; 4 - оттяжка; 5 - направляющее устройство; 6 - отвод технологический; 7 - стойка; 8 - трубопровод

Надежность работы строительных конструкций оценивалась по условию

и = их-и2> 0, (1)

где и - функция надежности; (У] - факторы, определяющие несущую

способность полиэтиленового трубопровода, которые зависят от физико—>

механических свойств материала; С/2 ~ факторы условий работы трубопровода, характеризующие воздействие нагрузок.

°вР> у; *

и,

&расч' ^экспп

где От - предел текучести (МПа); Овр - предел прочности (МПа); Ч/относительное удлинение (%); - температура; <Урасч - расчетные напряжения (МПа); оэкспл - напряжения при эксплуатации (МПа).

Для применения разработанного метода необходимо: оценка прочностных характеристик имеющихся материалов с позиции напряженного состояния; оценка уровня напряженного состояния при строительстве, ремонте и эксплуатации. Сопоставление этих факторов дает возможность оценить уровень надежности газораспределительных и промысловых трубопроводов из полимерных материалов.

Учитывая случайный характер величин С// и С/г, соблюдение неравенства (1) означает надежность работы полиэтиленового трубопровода лишь с определенной вероятностью. Величина этой вероятности является количественным показателем надежности конструкции полиэтиленового трубопровода и зависит от соотношения числовых характеристик и как функций многих случайных аргументов.

Величина коэффициента запаса или коэффициента надежности (к), исходя из вероятностного понятия надежности, определялась по формуле

к = тт/ти2> (2)

где гпщ и Шц2 - математические ожидания показателей С/; и С/г как случайных величин.

Для расчета уровня надежности (вероятности безотказной работы) полиэтиленового трубопровода использовано соотношение

Н = 0,5 •[ 1 + Ф(г)], (3)

где Ф(г) - интеграл вероятности, который определяется в зависимости от ) полученного закона распределения случайных величин.

Для использования соотношения (3) в расчетах необходимо знать прочностные характеристики материала и уровень напряженного состояния полиэтиленовых труб при их прокладке и процессе восстановления поврежденных стальных трубопроводов.

При решении задачи надежности газораспределительных и промысловых трубопроводов рассматриваем факторы С/; и С/г как случайные и относим их к

категории случайных функций. Для определения фактора несущей способности в качестве случайных факторов V\ используем результаты экспериментальных исследований прочностных характеристик полиэтиленовых труб. Величины отражают уровень напряженного состояния промысловых трубопроводов при их прокладке, ремонте и эксплуатации.

Как показали экспериментальные исследования (разд.3,4), распределение прочностных характеристик случайных величин С// и фактора условий работы трубопровода 1/2 отвечало нормальному закону. Это подтверждено оценкой соответствия распределения случайных величин по критерию согласия Пирсона.

Для решения задачи конструктивной надежности рассмотрен процесс деформирования длинномерных гибких труб из полиэтилена при прохождении их через направляющий короб трубоукладчика. При прохождении трубы по направляющему коробу (рис.3) возникает напряженное состояние изгиба, при котором материал конструкции кратковременно работает в области пластических деформаций.

В основу построения методики расчета на прочность была положена специально разработанная математическая модель, которая учитывает работу длинномерной гибкой трубы в зоне пластических деформаций. Модель представлена в форме дифференциальных уравнений, описывающих работу длинномерной трубы при прохождении ее через криволинейные направляющие используемой техники.

Для учета нелинейных свойств материала конструкции в математической модели использовалось понятие переменного модуля (Ес), который определялся по следующему соотношению

Ес=Е0/(\ + Ь*?„), (4)

где Е0 - мгновенный модуль упругости материала (МПа); Ь - коэффициент, определяющий изменение жесткости материала от величины деформации

(МПа ~2); (Тт - интенсивность напряжений (МПа).

Величины интенсивности напряжений через отдельные компоненты напряженного состояния полиэтиленовых труб определялись по формуле

ат = ^>/(сг$+сг*) + 6гя> , (5)

где <Т5 -напряжение при изгибе вдоль оси криволинейного стержня (МПа); - напряжения от действия внутреннего давления (МПа); - касательные

напряжения кручения.

Результирующая деформация (е) представлена как сумма относительных деформаций

£ = £,+£,+£„; £3=£м+£м, (6)

где £г = Г /Л - относительная деформация от изгиба криволинейного стержня; £дг - относительная деформация от действия продольного усилия N

(рис.4а); £д/ — относительная деформация от действия изгибающего момента М

(рис.4б); £ц = 77/(/? +г) - относительная деформация из-за изменения

формы поперечного сечения, Г - наружный радиус трубы; /? - радиус кривизны; величина изменения радиуса грубы по высоте поперечною

сечения (рис 5).

а) б)

Рис 4 Деформирование криволинейного стержня при растяжении-сжатии (а) и изгибе (б)

трубы через направляющий короб

Напряжения связаны с деформацией зависимостью

О^ЯД^г(7)

В основу вывода дифференциальных уравнений, описывающих работу длинномерных гибких труб, были взяты основные положения теории криволинейных стержней. С учетом особенностей работы длинномерных гибких труб при их прокладке и ремонте трубопроводов была получена система дифференциальных уравнений.

Эта система позволила оценить напряженно-деформированное состояние полиэтиленовых труб и имеет вид:

¿А

Л с!(р

1 а2

в,

с1(р

+ В

1 а

а<р)' я2 а<р

<1(р

+ £>

(ф

с1(р

я2 а<р2

ав

+ А

ар

а<р м аср

ав

+ в

ар

аср м а<р

(8)

= Я>

где 2?дг, Вм, Г) к, 1)м - интегральные характеристики жесткости растяжения-сжатия и изгиба, определяемые с учетом нелинейных свойств материала; 6-угол поворота трубы от действия продольного усилия ; р-угол поворота поперечного сечения трубы от действия изгибающего момента; -

координаты; Ц - распределенная нагрузка.

Интегральные характеристики жесткости, входящие в уравнения (8), записываются:

2 п ~1л

Вы = 8 г \Есаа\ Юы=8-г \Ес$тааа-,

о о

- 1 Ес -----—а<х\ =8-г I Е ---;—

о /г + гвтаг О /г + гэта:

аа, (9)

Численная реализация поставленной задачи выполнена на основе разработанного алгоритма расчета напряженного состояния гибкой

полиэтиленовой трубы при прохождении ее через направляющий короб машины (рис. 1,2). Решение системы дифференциальных уравнений (8) осуществлялось методом конечных разностей.

Достоверность численных результатов расчета методом конечных разностей была обоснована сравнением с аналитическим решением тестовой задачи (рис.6).

^.Нмм

10 5 0 -5 -10 -15

0 20 40 60 80 ф.

СТ.МПа

13,5 13 12,5 12 11,5 11

20 40 60 80 Ф

Рис.6. Обоснование достоверности численных результатов расчета: • -метод конечных разностей; — - решение в форме Навье Сравнительный анализ вычислений показывает (рис.6), что для частного случая (при шарнирном закреплении трубы) результаты расчетов напряжений, полученные в форме Навье и методу конечных разностей, отличаются не более чем на 2 %. В результате произведенных проверок результатов вычислений можно утверждать о правомерности использования метода конечных разностей для расчета параметров напряженно-деформированного состояния трубы с достаточной степенью точности.

В третьем разделе для исследования особенностей деформирования гибкой полиэтиленовой трубы при укладке ее по бестраншейной технологии были проведены серии испытаний по разработанной автором методике в лаборатории полимерных материалов завода «Сибгазаппарат». Испытания проводились в два этапа. Первоначально исследовалось деформирование

образцов труб при статическом нагружении Была изготовлена установка, имитирующая конструкцию направляющего короба (рис. 7).

Рис.7. Установка для проведения испытаний полиэтиленовой трубы

в состоянии изгиба Для проведения статических испытаний деформирования при изгибе образец трубы устанавливался на кронштейне и закреплялся одним концом с помощью зажимов. К другому концу трубы присоединялась тяга, в свою очередь, соединенная с подвижной траверсой и силоизмерителем. На каждом образце через равные расстояния наносились метки с целью проведения замеров по определению характера изменения деформаций по длине. При включении установки за счет движения траверсы и передачи усилия через тягу образец трубы прижимался к кронштейну по всей поверхности ее изгиба. После полного прижатия установка отключалась, и проводились следующие замеры •

изменение деформации во времени с интервалом 7 = О мин, 1 = 2 мин, ? = 5 мин, <= 10 мин; изменение величины прикладываемых усилий.

Второй этап испытаний включал исследование поведения полиэтиленовой трубы при принудительной подаче ее через установку и динамическом нагружении. Планирование необходимого числа замеров проводилось в зависимости от заданного показателя надежности, точности и коэффициента вариации.

Испытывалась серия образцов труб диаметром 16, 25, 32 и 40 мм при радиусах изгиба направляющего короба: /?/=315 мм; Л/=157,5 мм; 7?^=80 мм. Выбор радиусов изгиба кронштейнов обосновывался, исходя из имеющихся физико-механических характеристик полиэтилена. При транспортировке и

не менее 20 диаметров самой трубы (ОбухтЫ > 20¿трубы). С учетом того факта, что тяга, передающая усилие от траверсы на исследуемые образцы труб, могла выдержать ограниченную нагрузку, эксперименты проводились с трубами, диаметром до 40 мм.

Величина напряжений <ТЭКС„ определялась по формуле

где М - изгибающий момент; г - координата по высоте поперечного сечения трубы (-(¡¿2 < 2 < ¿,/2); 3 - осевой момент инерции; /? - коэффициент сплющивания; К - коэффициент снижения жесткости сечения; г - радиус трубы.

Результаты сравнения экспериментальных исследований и аналитического расчета гибких полиэтиленовых труб исследуемых диаметров по уровню напряжений приведены в табл. 1.

При сравнительном анализе видно, что расхождения по напряжениям теории и эксперимента не превышают 11 %.

хранении полиэтиленовые трубы должны наматываться на бухты с диаметром

(10)

Полученные данные позволяют утверждать, что теоретические положения по определению напряжений, возникающих при изгибе полиэтиленовых трубопроводов, являются достоверными.

Сравнительные результаты экспериментальных и расчетных значений напряжений

Таблица 1

Диаметр трубы ¿1, (мм) Напряжения, МПа Относительная погрешность (%)

полученные при проведении эксперимента азкс. расчетные <7расч

Радиус кронштейна Я = 315 мм

16 9,26 10,22 9,3

25 11,23 11,91 5,7

32 13,82 14,91 7,3

40 14,38 15,19 5.3

Радиус кронштейна /? = 157,5 мм

16 10,47 11,71 10,6

25 14,88 16,52 9,9

При проведении экспериментальных испытаний были, также, получены следующие результаты: определена величина усилий, необходимая для принудительной подачи полиэтиленовой трубы при прохождении ее через направляющий короб для различных диаметров труб и радиусов кривизны ?

направляющего короба путем их замеров с помощью микропроцессора «К.еза1о». Установлена закономерность изменения формы поперечного сечения трубы от радиуса трубы и радиуса изгиба направляющего короба.

В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований по определению механических, прочностных и деформационных характеристик армированных полиэтиленовых труб. Эти данные необходимы

для реализации предложенных методов расчета на прочность длинномерных труб при различных условиях их работы.

Совместно с сотрудниками отраслевого института «Омскгазтехнология» были проведены испытания на стойкость к осевой нагрузке полиэтиленовых труб с двухслойным армированием (ПЭ 80, арамидная нить). Условия при проведении экспериментов были следующие: температура испытания - 20 °С; температура кондиционирования - 20 °С; время кондиционирования - 120 мин.; скорость перемещения захвата -25 мм/мин.

Результаты испытаний показали следующие возможности исследуемых труб (наружный диаметр -38 мм; толщина стенки -16,5 мм; двухслойное армирование): осевая нагрузка на первой стадии текучести -129 кН; максимальная осевая нагрузка при растяжении - 240 кН; предел текучести (<гт) - 21,4 МПа; предел прочности (сгвр ) - 39,8 МПа. В ходе эксперимента получены диаграммы растяжения Р (цД) - А I (мм),

В результате обработки экспериментальных кривых определена величина расчетного модуля упругости материала многослойной трубы и коэффициент, определяющий изменение жесткости материала от величины деформации, которые позволяют численно реализовать разработанную математическую модель. Экспериментальные кривые между напряжениями и деформациями аппроксимировались по методу наименьших квадратов кубической зависимостью.

Для определения величины модуля упругости в радиальном направлении проведены экспериментальные исследования на базе испытательной лаборатории полимерных изделий «Запсибгазаппарат». Исследовано деформирование образцов армированных полиэтиленовых труб по наружному диаметру (£)) и длине (Ь) от воздействия внутреннего давления. Испытывались образцы труб марки А 220. При проведения эксперимента использовался стенд для испытаний труб с микропроцессором «Яезаи)».

Для обоснования достоверности величины модуля упругости материала трубы на растяжение (в продольном направлении) проведено сравнение результатов двух экспериментов: описанный эксперимент на стойкость к осевой нагрузке трубы и эксперимент на растяжение с использованием внутреннего давления. По результатам двух экспериментов получено, что значения модуля упругости материала трубы на растяжение практически совпадают и находятся в диапазоне погрешности эксперимента.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что с вероятностью а = 0,95 модуль упругости армированного полиэтилена на растяжение имеет значение Е0 = 780 - 800 МПа, коэффициент зависимости жесткости материала от деформации Ь=0,008 МПа ~2, модуль упругости в радиальном направлении Ее, = 3000 - ЗОЮ МПа. Эти величины были использованы для расчета напряженного I

состояния армированных полиэтиленовых трубопроводов.

В диссертации представлены результаты испытаний на действие разрушающего внутреннего давления трубы армированной полиэтиленовой термопластичной А 220 (марка полиэтилена ПЭ 80, армирующий материал -арамид). Испытания проводились на внутреннее давление от 0 МПа до Ркрит (до разрыва). Результатом являлись величины разрушающих давлений для различных диаметров труб с двухслойным армированием (19,5; 24,2; 29,0 и 32,1 МПа), что позволило определиться в выборе допустимых давлений при эксплуатации промысловых трубопроводов.

Был проведён эксперимент по выявлению характера деформаций при / резком изменении давления от 0 до 6 МПа, исходя из условий работы трубопровода при эксплуатации. Представленные результаты эксперимента дали возможность сделать заключение, что при действии внутреннего давления до 6 МПа (максимальное рабочее давление) деформации изменяются в допустимых пределах (<5=1,3 %).

На экспериментальной базе отраслевого института «Омскгазтехнология» ОАО «Запсибгазпром» по разработанной автором методике проведены

испытания гибких труб из армированных полимерных материалов на стойкость к циклическим нагрузкам. Усталостные повреждения от циклического воздействия давления являются основным фактором, который определяет остаточный срок службы промысловых трубопроводов. При проведении экспериментальных исследований учитывалось количество циклов перепада давления. Среднестатистическое значение циклов составило 18600 - 18800, что свидетельствует о значительном ресурсе этих труб при эксплуатации.

Исследования влияния температур на деформативность труб из армированного полиэтилена были проведены согласно разработанной методике, адаптированной к условиям эксплуатации промысловых трубопроводов. Интервал температурного поля составлял от 20 °С до 60 °С при внутреннем давлении 10 МПа. После сброса внутреннего давления до нуля по истечении 24-х часов остаточных деформаций практически не наблюдалось (8 =0,8 %). Таким образом, для сооружения газораспределительных и промысловых трубопроводов рекомендуется применение армированных полиэтиленовых труб в интервале рассматриваемого температурного поля.

Результаты экспериментальных исследований были обработаны по методикам с привлечением методов математической статистики.

В пятом разделе выполнен теоретический анализ напряженного состояния полиэтиленовых трубопроводов при прокладке их плужным способом, а также ремонте металлических промысловых трубопроводов с I помощью футеровки полиэтиленовыми трубами.

Применение техники (рис. 1,2) потребовало исследования напряженного состояния полиэтиленовых труб по всем участкам их нагружения: при прохождении через криволинейные направляющие, наматывании трубы на барабан.

При прохождении полиэтиленовой трубы через криволинейные направляющие возникает сложное напряженное состояние, при котором необходимо учитывать изгиб, воздействие перерезывающей силы и усилие

протяжки. Одной из задач является определение допустимого угла поворота поперечного сечения трубы при растяжении совместно с изгибом, при котором уровень напряжений не превышает предел текучести материала.

Для оценки прочности конструкции были использованы полученные на основе экспериментов прочностные характеристики армированных полиэтиленовых труб.

На основе разработанной математической модели напряженного состояния гибких труб в форме дифференциальных уравнений (8) была составлена компьютерная программа и выполнен расчет для всех участков нагружения. В качестве примера результаты расчетов представлены на рис.8.

С, МПа

Рис.8. Изменение эквивалентных напряжений для труб различного диаметра (ё) в зависимости от радиуса (Я) направляющего короба трубоукладчика

20 40

<1, мм

И, мм

Анализ напряженного состояния трубопровода при его прокладке показывает, что весьма значительное влияние на прочностные показатели оказывают растягивающие усилия, которые характеризуются изменением угла поворота сечения трубопровода.

Для проведения инженерных расчетов и назначения геометрических параметров применяемой техники решалась задача обоснования выбора радиуса изгиба, при котором обеспечиваются требуемые прочностные характеристики укладываемой трубы.

На основе анализа результатов расчета напряженного состояния гибких полиэтиленовых труб при прогрессивных способах строительства и ремонта газораспределительных и промысловых трубопроводов и проведенных экспериментальных исследований были определены конструктивные и технологические требования.

Конструктивные и технологические требования при плужном способе бестраншейной прокладки трубопроводов (рис.1): минимальный радиус кривизны направляющего короба для труб малого диаметра (от 32 до 110 мм) должен составлять 450 - 520 мм; необходимо обеспечить вертикальную подачу трубы в направляющий короб трубоукладчика; угол поворота трубы от растягивающих усилий не должен превышать 0,25°; скорость подачи трубы в направляющий короб должна быть равна скорости передвижения базовой машины; скорость передвижения базовой машины не должна превышать 150 м/час.

Конструктивные и технологические требования при ремонте промысловых стальных трубопроводов полиэтиленовыми трубами с использованием установки «Coiled-tubing» (рис.2): скорость подачи полиэтиленовой трубы (D=140 мм) в восстанавливаемый стальной трубопровод не должна превышать 50 м/час; максимальная величина усилия протяжки составляет Nmax=20 кН; между барабаном и направляющей дугой следует установить направляющий телескопический ствол, чтобы исключить изгиб трубы на этом участке; прижимные элементы транспортера рекомендуется изготовить из твердой резины; минимальный радиус барабана (при наружном диаметре трубы D=140 мм и толщине стенки 5=16,5 мм) должен быть R>700 мм.

С учетом сформулированных требований, которые необходимо выполнять при эксплуатации установки гибких труб для проведения восстановительных работ на промысловых трубопроводах, разработана и

защищена патентом РФ конструкция направляющего телескопического ствола, снабженного опорными роликами.

В шестом разделе представлена оценка задач прочности соединений гибких труб из армированного полиэтилена и проведен анализ их напряженно-деформированного состояния. Для решения этой задачи разработана математическая модель расчета соединения труб как двухслойной цилиндрической оболочки. Исследовано напряженное состояние для двух видов соединений: 1- электромуфты; 2- стальной муфты.

На основе разработанной математической модели апробирован расчет напряженного состояния соединения участков трубопровода электромуфтой (длина электромуфты Ь= 240 мм, толщина стенки <5/= 20,5 мм; диаметр трубопровода И= 140 мм, толщина стенки трубы д] = 16,5 мм; модуль упругости материала муфты Е =3010 МПа, интервал рабочего давления в трубопроводе от 0,6 до 6 МПа). Вариант соединения трубопроводов стальной муфтой рассчитывался при следующих параметрах: длина стальной муфты 240 мм; толщина стенки 4 мм; модуль упругости £=210000 МПа.

Как показали расчеты уровень напряжений при соединении полиэтилен -сталь для внутренней поверхности трубопровода в 1,5 раза превышает уровень напряжений при соединении электромуфтой при одном и том же рабочем давлении.

Анализ напряженного состояния двух вариантов муфтового соединения длинномерных гибких труб позволяет сделать вывод, что для трубопроводов высокого давления (до 6 МПа) рекомендуется использовать соединение участков трубопровода электромуфтой, а для трубопроводов низкого давления (0,6 МПа) - стальной муфтой.

В седьмом разделе представлены результаты оценки конструктивной надежности полиэтиленовых газораспределительных и промысловых трубопроводов при их строительстве и эксплуатации.

При решении конкретной задачи оценки конструктивной надежности трубопровода при прокладке его плужным способом факторы £// и и2 рассмотрены как случайные. Для определения функции надежности в качестве фактора и1 использованы результаты экспериментальных исследований прочностных характеристик полиэтиленовых труб - предел текучести (оу). В качестве фактора приняты расчетные значения напряжений по

разработанной математической модели (8).

Для оценки конструктивной надежности армированных полиэтиленовых промысловых трубопроводов при их эксплуатации в качестве фактора {// использованы результаты экспериментальных исследований прочностных характеристик армированных полиэтиленовых труб - предел прочности (ствр). В качестве случайной величины приняты результаты статистических данных по напряжениям, возникающим при эксплуатации промысловых трубопроводов.

На базе разработанного алгоритма составлена компьютерная программа оценки надежности полиэтиленовых газораспределительных и промысловых трубопроводов. Для статистической проверки согласия экспериментального распределения напряжений с предполагаемым распределением был применен критерий нормальности Шапиро-Уилка. Для оценки соответствия расчетных напряжений, определенных по разработанным математическим моделям, использован критерий согласия Пирсона. Величина критической статистики с имеющимися степенями свободы не превышала заданной величины.

Расчеты проводились при следующих данных: радиус изгиба направляющего короба - Я=520 мм; модуль упругости полиэтилена - 800 МПа; диаметры труб - И (от 32 до 110 мм). Математическое ожидание фактора 11/ составило тщ- 19,5 МПа и фактора С/^ в зависимости от диаметра труб тщ =11 - 17 МПа (рис.9).

'(а).----

0,36

10 12 14 16 18 20 22 24 а. МПа

Рис.9. Плотаость распределения вероятностей расчетных напряжений / Г°росч) " (1) ПРИ прокладке трубопроводов (/>=40 мм) и прочностных характеристик/(&т) - (2)

Результаты оценки конструктивной надежности полиэтиленовых газораспределительных трубопроводов при прокладке их плужным способом при радиусе изгиба направляющего короба трубоукладчика 520 мм представлены в табл.2.

Таблица 2

Наименование показателей Диаметр труб (О), мм

32 40 63 110

Коэффициент запаса, к 1,93 1,62 1,29 1,14

Уровень надежности, Н 0,996 0,990 0,979 0,865

Оценка надежности армированных полиэтиленовых промысловых трубопроводов при эксплуатации проводилась при следующих параметрах: модуль упругости труб из армированного полиэтилена - ЗОЮ МПа; диаметры труб - £> (от 60 до 140мм); рабочее давление Р (4-6 МПа). Математическое

ожидание фактора С// составило тщ= 39,8 МПа и фактора £/? в зависимости от диаметра труб Шу2 и рабочего давления Р (рис.10).

но)

0,26 0,2

0,16 0,1 0,06 0

20 25 30 35 40 45 (У, МПа

Рис.10. Плотность распределения вероятностей напряжений f (сгэкспд) - (1) при эксплуатации промысловых трубопроводов (£>=140 мм; Р=6 МПа) и прочностных характеристик/(сгвр) - (2)

В табл.3 приведены некоторые результаты оценки конструктивной надежности армированных полиэтиленовых промысловых трубопроводов при их эксплуатации под давлением 6 МПа.

Таблица 3

Наименование показателей Диаметр труб (О), мм

60 80 140

Коэффициент запаса, к 2,0 1,8 1,4

Уровень надежности, Н 0,998 0,992 0,985

На основе полученных результатов исследований сделано заключение о том, что трубы из полиэтилена обладают уровнем конструктивной надежности, достаточным для использования их в качестве газораспределительных трубопроводов, а также в системах сбора и подготовки скважинной продукции.

V' /2

\ / \

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработанные теоретические положения оценки надежности газораспределительных и промысловых трубопроводов из полимерных материалов позволили сформулировать конструктивные и технологические требования при прогрессивных методах строительства и ремонта.

2. По результатам экспериментальных исследований, теоретических разработок создана методология, включающая математические модели, комплекс методов расчета, алгоритмы, технические и технологические решения с целью повышения надежности полиэтиленовых трубопроводов в период их строительства, ремонта и эксплуатации.

3. На основании экспериментальных исследований установлены: величины усилий протяжки; зависимости изменения формы поперечного сечения трубы в процессе укладки; прочностные и механические характеристики труб из армированного полиэтилена; величины разрушающих давлений для различных диаметров труб; количество циклов изменения давления в процессе эксплуатации, характеризующее ресурс полиэтиленовых труб; область возможного изменения температурного поля.

4. На основании теоретических решений обеспечения конструктивной надежности полиэтиленовых трубопроводов при их укладке и футеровке стальных трубопроводов полиэтиленовыми трубами усовершенствованы технологии (сооружение газораспределительных трубопроводов при плужном способе прокладки, подача трубы в восстанавливаемый трубопровод при ремонте), определены рациональные сочетания параметров используемой техники.

5. Разработана математическая модель расчета армированных полиэтиленовых трубопроводов в зоне их соединений, позволяющая определить уровень напряженного состояния, рекомендованы варианты конструктивного выполнения муфт.

6. В результате выполненного теоретического обобщения и экспериментальных исследований созданы теоретические основы повышения надежности, обеспечивающие внедрение ресурсосберегающих технологий строительства, ремонта газораспределительных и сборных сетей из полимерных материалов и их безопасную эксплуатацию.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

1.Якубовская C.B. Моделирование изгиба составных пластин и оболочек / C.B. Якубовская, Д.С. Герасимов, Б.А.Гуляев, И.Ю. Овчинникова // Известия вузов. Нефть и газ. - 1999. - № 3. - С.86-91.

2.Якубовская C.B. Расчет составных пластин и пологих оболочек с учетом ортотропии жесткости межслойных связей / C.B. Якубовская, Б.А.Гуляев // Известия вузов. Нефть и газ.- 1999. - № 2. - С.82-87.

3.Якубовская C.B. Математическая модель напряженно-деформированного состояния колонны гибких труб, применяемых при подземном ремонте и бурении скважин / C.B. Якубовская, Н.И.Красовская // Известия вузов. Нефть и газ,- 2000. - № 5. - С. 123-128.

4.Козодоев Л.В. Применение колонны гибких труб при бурении, эксплуатации и ремонте скважин /Л.В .Козодоев, C.B. Якубовская, Н.И.Красовская // Газовая промышленность. - 2001.-№ 4. - С.46-48.

5.Никифоров В.Н. К вопросу прочностного расчета гибких насосно-компрессорных труб из полимерных материалов для нефтегазовых скважин /В.Н.Никифоров, С.В.Якубовская, Л.В.Козодоев, Н.И.Красовская // Полимергаз. - 2001. -№ 2. - С.23-24.

6.Якубовская C.B. Влияние конструктивных параметров системы длинномерных гибких труб на ее напряженно-деформированное состояние /С.В.Якубовская, Л.В.Козодоев, Н.И.Красовская // Известия вузов. Строительный вестник. - 2001. -№ 4.-

работах:

7.Якубовская C.B. Алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния длинномерных гибких труб, используемых при подземном ремонте и заканчивании скважин // Известия вузов. Нефть и газ. - 2002. - № 2. - С. 107-111.

8.Козодоев Л.В. Экспериментальные исследования многослойных армированных полиэтиленовых труб /Л.В.Козодоев, С.В.Якубовская, М.А.Красников, В.К.Перов, Н.И.Красовская // Газовая промышленность. -

2002.-№ 11.- С.50-51.

9.Якубовская C.B. Математическая модель напряженно-деформированного состояния восстановленного участка магистрального трубопровода по муфтовой технологии /С.В.Якубовская, А.Н.Платонов,

B.С.Гольцов // Известия вузов. Нефть и газ,- 2002. - № 4. - С.60-65. Ю.Якубовская C.B. Экспериментальные исследования физико-

механических свойств армированных полиэтиленовых труб / С.В.Якубовская, Н.И.Красовская, М.А.Красников // Известия вузов. Нефть и газ.- 2002. - № 6. -

C.79-82.

П.Кузнецов В.Г. Напряженно-деформированное состояние крепи скважины при внешней локальной осесимметричной нагрузке / В.Г.Кузнецов, С.В.Якубовская, Д.С.Герасимов // Известия вузов, Нефть и газ.- 2002. - № 6. -С.31-34.

12.Якубовская C.B. Экспериментальные исследования вязкоупругих свойств армированного полиэтилена / С.В.Якубовская, Т.М.Пономарева,

B.К.Перов // Нефтепромысловое дело. - М.:ОАО «ВНИИОЭНТ», 2003.-№. 1. -

C.36-39.

13.Якубовская C.B. Влияние несовершенств формы полумуфт на напряженное состояние восстановленного участка нефтепровода /С.В.Якубовская, А.Н.Платонов, Е.В.Дорофеев И Известия вузов. Нефть и газ,-

2003. - № 2. - С. 79-82.

14.Якубовская C.B. Экспериментальные исследования гибких армированных полиэтиленовых труб /С.В.Якубовская, Н.И.Красовская,

B.К.Перов // Известия вузов. Нефть и газ.- 2003. - № 4. - С.28-32.

15 Якубовский Ю.Е. Проблемы прочности трубопроводного транспорта / Ю.Е.Якубовский, Н.А.Малюшин, С.В.Якубовская, А.Н.Платонов - СПб.: Недра, 2003.-201с.

16.Якубовская C.B. Математическая модель напряженно-деформированного состояния гибких полиэтиленовых труб /С.В.Якубовская, Д.А.Серебренников // Известия вузов. Нефть и газ.- 2003. - Ks 6. - С.37-42.

17.Якубовская C.B. Моделирование напряженно-деформированного состояния длинномерных полиэтиленовых труб при бестраншейной прокладке трубопроводов // Технологии ТЭК- 2004. - № 1. - С.56-59.

18.Якубовская C.B. Футеровка промысловых трубопроводов с помощью установок гибких труб / С.В.Якубовская, Н.И.Красовская, А.В.Шелестов //Известия вузов. Нефть и газ. - 2004. - № 2. - С.40-43.

19.Пат. пол. мод. 43033 РФ, МПК 7 Е 21 В 19/22. Установка длинномерных гибких труб / С.В.Якубовская, Е.Ю. Иванова (Россия). - № 2004125741; Заявлено 24.08.2004; Опубл. 27.12.2004, БюлЛ» 6.

20.Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2005610060. Определение рабочих параметров «Установки гибких труб» /С.В.Якубовская, Е.КХИванова, Т.Н. Калинина (Россия). - № 2004612149; Заявлено 19.10.2004; Опубл. 2005, Бюл.№2.

21.Карнаухов H.H. Оценка конструктивной надежности полиэтиленовых трубопроводов при применении новых методов строительства / Н.Н.Карнаухов,

C.В.Якубовская // Известия вузов. Нефть и газ,- 2005. - № 2. - С. 9-15.

22.Якубовская C.B. Оценка конструктивной надежности газонефтераспределительных и сборных сетей из полимерных материалов // Технологии ТЭК- 2005. - № 4. - С. 36-39.

вго7з*

РНБ Русский фонд

2006-4 18795

Подписано к печати Бум. писч. №1

Заказ УкМЧ Уч. - изд. л. 2,00

Формат 60x84 '/16 Усл. Печ. л. Л,09

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж 100 экз.

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» Оперативный отдел полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»

625039, Тюмень, ул. Киевская, 52

Содержание диссертации, доктора технических наук, Якубовская, Светлана Васильевна

ВВЕДЕНИЕ

1. Проблема надежности трубопроводов в нефтегазовой отрасли

1.1. Анализ аварийности и оценка надежности трубопроводов, эксплуатируемых в Западной Сибири.

1.2. Оценка конструкций и условий эксплуатации промысловых трубопроводов и трубопроводов газораспределительных систем.

1.3. Опыт применения трубопроводов из полиэтилена и прогрессивных технологий их сооружения в нефтегазовой отрасли

1.4. Факторы, определяющие дополнительные требования к промысловым полиэтиленовым трубопроводам.

1.5. Требования к материалам труб и машинам, применяемым при прокладке и ремонте трубопроводов по нетрадиционным технологиям.

1.6. Анализ методов расчета длинномерных гибких труб с позиции строительной механики.

1.7. Постановка задачи диссертационной работы.

2. Математическая модель расчета конструктивной надежности гибких труб из полиэтилена при прокладке и ремонте трубопроводов.

2.1. Прокладка и ремонт трубопроводов по прогрессивным технологиям с использованием полиэтиленовых труб и метод оценки их конструктивной надежности.

2.2. Моделирование напряженного состояния гибких труб из полиэтилена при прокладке и ремонте трубопроводов.

2.2.1. Напряженное состояние длинномерных гибких труб.

2.2.2. Дифференциальные уравнения математической модели расчета на прочность длинномерных гибких труб при прокладке трубопроводов.

2.2.3. Краевые условия.

2.3. Метод конечных разностей в расчете напряженно -деформированного состояния длинномерных гибких труб.

2.4. Обоснование достоверности численных результатов расчета напряженного состояния гибких труб.

2.5. Выводы по разделу.

3. Экспериментальные исследования деформирования длинномерных гибких труб из полиэтилена при прокладке трубопроводов.

3.1. Планирование экспериментальных исследований.

3.2. Описание спроектированной экспериментальной установки

3.3. Методика проведения экспериментов.

3.4. Анализ результатов экспериментальных исследований.

3.5 Обоснование достоверности теоретических положений и расчетов напряженного состояния полиэтиленовой трубы при изгибе.

3.6. Выводы по разделу.

4. Экспериментальные исследования но определению механических и прочностных характеристик труб из армированного полиэтилена.

4.1. Планирование экспериментальных исследований.

4.2. Методика и экспериментальные исследования механических и прочностных характеристик армированных полиэтиленовых труб на растяжение и сжатие.

4.3. Экспериментальные исследования длинномерных гибких труб из армированного полиэтилена на разрушающее внутреннее давление.

4.4. Экспериментальные исследования армированных полиэтиленовых труб на действие внутреннего давления с изгибом

4.5. Испытания на стойкость к циклическим нагрузкам труб из армированных полимерных материалов.

4.6. Экспериментальные исследования при деформировании во времени гибких труб из армированного полиэтилена.

4.7. Испытания по определению влияния температур на прочностные характеристики армированного полиэтилена.

4.8. Выводы по разделу.

5. Расчет напряженно - деформированного состояния гибких полиэтиленовых труб при их прокладке плужным способом и футеровке стальных поврежденных трубопроводов.

5.1. Решение задач прочности длинномерных гибких труб из полиэтилена при плужном способе бестраншейной прокладки трубопроводов.

5.1.1. Расчет напряженного состояния гибкого трубопровода при плужном способе бестраншейной прокладки.

5.1.2. Влияние конструктивных параметров трубоукладчика на напряженное состояние трубопровода при его прокладке плужным способом.

5.2. Деформирование длинномерных гибких труб при футеровке стальных промысловых трубопроводов полиэтиленовыми трубами.

5.2.1. Вопросы расчета на прочность длинномерной гибкой трубы при использовании установки «Coiled-tubing» с разделением участков ее эксплуатации.

5.2.2. Определение напряженного состояния длинномерных гибких труб на барабане.

5.2.3. Определение напряженного состояния гибких труб на участке направляющей дуги.

5.3. Выводы по разделу.

6. Решение задач прочности гибких армированных полиэтиленовых труб в зоне соединений.

6.1. Математическая модель расчета муфтового соединения армированных полиэтиленовых труб как составной цилиндрической оболочки.

6.2. Метод конечных разностей в расчете прочности муфтового соединения при осесимметричной нагрузке.

6.3. Достоверность численных результатов метода конечных разностей в расчете напряженно-деформированного состояния муфтового соединения при осесимметричной нагрузке.

6.4. Напряженно-деформированное состояние муфт при конечной жесткости межслойных связей.

6.5. Выводы по разделу.

7. Оценка конструктивной надежности газораспределительных и сборных трубопроводов при их прокладке и эксплуатации.

7.1. Оценка уровня надежности и коэффициента запаса надежности полиэтиленовых трубопроводов при плужном способе бестраншейной прокладки.

7.2. Оценка уровня надежности и коэффициента запаса армированных полиэтиленовых трубопроводов при эксплуатации

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теоретические основы повышения надежности полимерных газораспределительных и сборных сетей"

Производственный потенциал нефтегазового комплекса России в настоящее время включает промысловые и межпромысловые трубопроводы протяженностью 400 тыс.км, магистральные нефтепроводы - 48,0 тыс.км, магистральные газопроводы - 150 тыс.км, газораспределительные сети - 346 тыс.км, нефтепродуктопроводы - более 30 тыс.км. Развитие нефтегазового комплекса страны предполагает повышение эффективности транспортировки нефти и газа.

Проблема обеспечения надежности трубопроводных систем особенно остро возникает в связи с техногенным воздействием данных систем па окружающую среду, возросшим количеством аварий и отказов трубопроводного транспорта, приводящих к экономическим потерям и серьезным экологическим последствиям. Решение этой проблемы заключается в разработке новой области теории и практики сооружения трубопроводных сетей.

Выпуск длинномерных полиэтиленовых труб в бухтах предопределил научные и инженерные поиски в создании новых технологий строительства и ремонта трубопроводов малого диаметра. Все большее применение находят экономически и перспективно обоснованные прогрессивные технологии, которые применяются на протяжении нескольких лет. Однако до настоящего времени нормативные документы и требования по прокладке трубопроводов не разработаны. Строительные организации пользуются временными регламентами и инструкциями.

Научная новизна заключается в следующем: создана система моделирования надежности полиэтиленовых трубопроводов, используемых при сооружении газораспределительных и сборных сетей;

- разработана математическая модель напряженно-деформированиого состояния длинномерных полиэтиленовых труб при различных технологических процессах строительства и ремонта;

Практическая ценность

1 .Предложенный метод расчета напряженного состояния полиэтиленовых труб позволяет совершенствовать нормативную базу строительства полиэтиленовых трубопроводов по прогрессивным технологиям.

2.Предложены модификации имеющегося оборудования установки «Coiled-tubing», применяемой для проведения ремонтных работ промысловых трубопроводов. Разработаны устройства, приоритет которых защищен патентом РФ.

4.Результаты исследований используются в учебном процессе Тюменского государственного нефтегазового университета при подготовке инженеров по специальности "Проектирование, сооружение и эксплуатация нефтегазопроводов и нефтегазохранилищ" и решением УМО Ml "О рекомендуются для внесения в учебные планы специальности нефтегазовых ВУЗов России.

Внедрение результатов

Разработанный метод оценки конструктивной надежности полиэтиленовых газораспределительных и промысловых трубопроводов рекомендован Гостехнадзором Российской Федерации к использованию при подготовке нормативных документов.

Метод расчета напряженно- деформированного состояния длинномерных гибких труб из полиэтилена внедрен в НГДУ «Азнакаевскнефть» при проектировании конструкций, предназначенных для внутрипромыслового транспорта.

На защиту выносятся:

- метод оценки конструктивной надежности газораспределительных и промысловых трубопроводов на основе применения полимерных материалов исходя из систематизации физико-механических свойств этих материалов и требований, предъявляемых к сооружению газораспределительных и промысловых трубопроводов из полиэтиленовых труб; результаты экспериментальных исследований определения механических, прочностных и эксплуатационных характеристик армированных полиэтиленовых труб и закономерности изменения формы поперечного сечения полиэтиленовой трубы от технологических процессов укладки трубопровода, необходимые для расчета их напряженного состояния;

- комплекс перспективных технических решений в области применения новой техники, технологии при сооружении газораспределительных и промысловых трубопроводов из полимерных материалов с целыо обеспечения их конструктивной надежности.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Якубовская, Светлана Васильевна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

4. На основании теоретических решений обеспечения конструктивной надежности полиэтиленовых трубопроводов при их укладке и футеровке стальных трубопроводов полиэтиленовыми трубами усовершенствован ы технологии (сооружение газораспределительных трубопроводов при плужном способе прокладки, подача трубы в восстанавливаемый трубопровод при ремонте), определены рациональные сочетания параметров используемой техники.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Якубовская, Светлана Васильевна, Тюмень

1. Агапчев В.И., Мартяшева В.А, Михайленко Н.Г. и др. Перспективы применения труб из полимерных материалов в нефтяной промышленности //Обзорная-информ. Сер. Борьба с коррозией и защита окружающей среды.- М.: ВНИИОЭНГ, 1988. Вып. 3 (77). С.1- 44.

2. Агапчев В.И., Виноградов Д.А., Абдуллин В.М. Трубопроводные системы из композитных материалов в нефтегазовом строительстве // Известия вузов "Нефть и газ". 2003. - № 5. - С.91-96.

3. Ахметов А., Рахимов Н., Сахабутдинов Р., Хадиев Д. Сервисные технологии с применением колтюбинговых установок при капитальном ремонте газовых скважин// Технологии ТЭК- М: Нефть и капитал, 2001.- №1. -С.37-41.

4. Айвазян С.А., Мхитарян B.C. Прикладная статистика в задачах и упражнениях. М.:ЮНИТИ, 2001. -272с.

5. Алексеев В.Е. Ваулин А.С., Петрова Г.Б. Вычислительная техника и программирование. М: Высшая школа, 1991,- 400 с.

6. Антонов В.В. Перемещения в круговом брусе малой кривизны с заделкой /41 Науч.-техн. конф. проф.-преп. состава и 47 студ.науч.-техн. конф: Тез. докл.- Астрахань: Астрах, гос. техн. ун-та., 1997.- С. 182-183.

7. Бабаев С.Г. Надежность нефтепромыслового оборудования. М.: Недра, 1987.-264 с.

8. Баранов А. Трудный трубный вопрос /Нефть России. М.: ОАО Нефтяная компания «Лукойл», 1999. - № 4.- С. 84-86.

9. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. М.: Химия, 1984. - 280 с.

10. Ю.Безухов А.И., Лужин О.В. Приложение методов теории упругости и пластичности к решению инженерных задач. М.: Высшая школа, 1974, -200с.

11. П.Бейлин Е.А., Мулляминова P.M. Задачи деформационного расчета тонкостенных криволинейных стержней произвольного профиля //Исслед. по мех. строит, конструкций и матер. СПб , государст. архит.-строит. ун-т., 1997.-.- С. 26-35.

12. Берман В.И., Михайленко И.В. Устройство для заглубления в грунт трубопровода. А.с. № 1004548 (СССР) М. Кл. Е 02 F 5/10, 25.03.83.

13. Бобылев JI. Труба или решето? / Нефть России.- М.:ОАО Нефтяная компания «Лукойл», 2000. № 1.- С. 64-67.

14. М.Богатов Н. Близок локоть, да не укусишь //Нефтегазовая вертикаль. М.:1999.-№7.- С. 18-19.

15. Борьба с выносом песка при помощи установок, оборудованных колонной насосно-компрессорных труб //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1994. Вып. 2. -С. 6 20.

16. Будзуляк Б.В., Васильев Г.Г., Иванов В.А. и др. Организационно-технологические схемы производства работ при сооружении магистральных трубопроводов: Учебное пособие. М.: ИРЦ Газпром,2000.-416с.

17. П.Бухин В.Е. Новое в производстве и применении труб из полимерных материалов // Трубопроводы и экология 2002.- №2.-С.26-32.

18. Бухин В.Е. Полимерные материалы для внутренних санитарно-технических трубопроводов // Трубопроводы и экология 2001.- № 3.-С.20-23.

19. Бухин В.Е. Четвертое поколение полиэтилена для трубопроводов //Трубопроводы и экология, 2001.- № 1.-С.21-24.

20. Бухин В.Е., Каргин В.Ю. Полиэтиленовые распределительные газопроводы в России // Трубопроводы и экология 2002,- №1.-С.26-28.

21. Брезицкий С.В., Медведев А.П., Гумеров А.Г. Обеспеченик надежностипромысловых трубопроводов на месторождениях ТНК // Нефтяное хозяйство 2002.- № 12.-С.106-110.

22. Вазетдинов А.С. Расчет основных параметров машин для горизонтального бурения //Строительство трубопроводов. 1961. - №9. - С.7-10.

23. Вайншток С.М., Некрасов В.И., Молчанов А.Г. Опыт эксплуатации установок с длинномерной трубой на барабане //Нефть и капитал. М.: ЗАО Издательс. дом «Нефть и капитал».-1998. -№ 1.- С. 71-75.

24. Вайншток С.М., Молчанов А.Г., Некрасов В.И. и др. Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб /С.М.Вайншток, М.: Изд-во Академии горных наук, 1999. - 224 с.

25. Васильев Н.В. Закрытая прокладка трубопроводов. М.: Недра, 1954214 с.

26. Васильев С.Г. Установка горизонтального бурения. А.с. №374420 (СССР)М. Кл. Е 02 5/18.

27. Вентцель Е.С. Теория вероятности.- М.: Наука, 1969.- 576 с.

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

29. Временный регламент проведения работ при ремонте трубопроводов методом футеровки полиэтиленовой трубой / ООО ЛУКОЙЛ Западная Сибирь, ТПП «Когалымнефтегаз». - Когалым.2002. - 19с.

30. Газлифт с использованием гибкой колонны НКТ позволяет решать проблемы, вызываемые наличием С02 в добываемой продукции, в штате Техас //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1997. Вып. 4. С. 10 - 16.

31. Герасимов В. И. Перемещения в круговых балках в общем случае нагружения /41 Науч.-техн. конф. проф.-преп. состава и 47 студ.науч.техн. конф: Тез. докл.- Астрахань: Астрах, гос. техн. ун-та., 1997,- С. 181-182.

32. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1977. - 478 с.

33. ГОСТ 16338-85. Полиэтилен низкого давления. Технич. условия. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 53 с.

34. ГОСТ 5632-72 Стали высоколигированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.- М.: Изд. Стандартов, 1972.- 60 с.

35. Грабовский Л.И., Селиванов Б.С. и др. Бестраншейный дреноукладчик для строительства дренажа в грунтах сезонного промерзания. А.с. №866065 (СССР) М. Кл. Е 02 F 5/10, 1977.

36. Горелов С.А., Васильев Г.Г. Вопросы оценки надежности строительства линейной части магистральных трубопроводов. Э.-И." Строительство объектов нефтяной и газовой промышленности". М.: Информнефтегазстрой, 1979. №2,- С.3-9.

37. Горелов С. А. Комплексная система строительства газораспределительных трубопроводов из полимерных материалов: Дис. .докт. техн. наук. Москва, 2002. - 285 с.

38. Гумеров А.Г., Зайнуллин Р.С., Адиев Р.К. Ресурс ремонтных муфт нефтепроводов. -Уфа: ИПТЭР:ТРАНСТЭК, 2000. 147с.

39. Григоращенко В.А., Плавских В.Д. Патент 2166587 Россия. Способ бестраншейной прокладки трубопроводов опубл.: 2001.

40. Григоращенко В.А., Плавских В.Д., Соколов П.А. Патент 2169235 Россия. Способ бестраншейной прокладки трубопроводов и устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов: МПК 7 Е 02 F 5 /18.: опубл.2001.

41. Грузилович Л. Колтюбинг это удобно и выгодно // ЗАО " Нефть икапитал". Нефть и капитал, Москва: 2001. №1. С.4-7.

42. Дж. Себер. Линейный регрессивный анализ /Под ред. М.Р.Мавлютова. -М.: Мир, 1980.- 456с.

43. Донорский Ю.А., Гридина А.В. Установка для бестраншейной прокладки труб методом прокола. А.с. №379754 (СССР). М. Кл. Е 02 5/18.

44. Живейнов Н.Н., Карасев Г.Н., Цвей И.Ю. Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1988. -279 с.45.3айдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. М.: Наука, 1967.- 102 с.

45. Зайцев К.И. Пластмассовые трубы перспектива замены стальных труб на нефтегазопромыслах // Строительство трубопроводов: Сб. научн. тр. ВНИИСТ - М.: ВНИИСТ, 1996. - С.7-11.

46. Зайцев К.И. Сварка пластмасс при сооружении объектов нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1984. - 310 с.

47. Зайцев К.И., Ляшенко В.Ф. Расчеты температурного градиента при контактной тепловой сварке враструб полиэтиленоых труб. // Вопросы прочности и устойчивости трубопроводов: Сб. научн. тр. ВНИИСТ- М.: ВНИИСТ, 1985.

48. Зозуля Г.П., Гейхман М.Г., Шенбергер В.М. и др. Опыт и особенности технологий ремонта скважин и обработки пластов с помощью установокгибкая труба» на месторождениях Западной Сибири //Изв. Вузов. Нефть и газ.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2000.- № 5.- С. 100-107.

49. Зозуля Г.П., Гейхман М.Г., Кустышев А.В. и др. Перспективы применения колтюбинговых технологий при капитальном ремонте скважин //Изв. Вузов. Нефть и газ,- Тюмень: ТюмГНГУ, 2001 .- № 6 .С. 55-59.

50. Зубов П.И., Сухарева А.А. Структура и свойства полимерных покрытий.- М.: Химия, 1982. С. 46-47.

51. Игнатко В.М. Исследование эксплуатационной надежности промысловых стеклопластиковых трубопроводов в условиях Западной Сибири: Дис.канд.техн.наук. Тюмень. -2003.

52. Иванов И.А., Антонова Е.О., Бахмат Г.В. и др. Теплообмен при трубопроводном транспорте нефти и газа. М.: Недра, 1999. - 228с.

53. Иванов В.А., Некрасов В.И., Новоселов В.В. Патент (Россия) № 98109602/06 (010781) от 20.05.98г. «Термомеханический комплекс для защиты внутренней поверхности трубопровода полимерным материалом».

54. Иванов В.А., Новоселов В.В., Мухаметкулов В.А., Прокофьев В.В. Ремонтный комплекс для внутритрубной обработки и повышения несущей способности вырабатывающих ресурс коммуникаций //Изв. Вузов: Нефть и газ. Тюмень, 1998. - № 4. - С. 85-91.

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

56. Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций магистральных трубопроводов. М: Недра, 1985.- 232с.

57. Инструкция по эксплуатации гибкой НКТ фирмы «DRECO», 1999.

58. Искрицкий Д.В. Строительная механика элементов машин. J1.: Судостроение, 1970. -448 с.

59. Использование гибкой колонны насосно-компрессорных труб при проведении каротажа и перфорационных операций //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1993 Вып. 7, ч. 6. С. 50 - 64.

60. Использование для добычи нефти установок ЭЦН, спускаемых в скважины на непрерывной колонне гибких насосно-компрессорных труб //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1996. Вып. 2. С. 26 - 27.

61. Использование стеклопластиковых труб в нефтяной промышленности //Экспресс-информ. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1994. Вып. 11-12.-С. 22-30.

62. Использование стеклопластиковых штанг в добыче нефти //Экспресс-информ. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1994. Вып. 11-12.-С. 16-22.

63. И. Бард. Нелинейное оценивание параметров. М.: Статистика, 1979. -349 с.

64. К 126.00.000 ИЭ. Труба гибкая со стальными лентами под углом 54044: Инструкция по эксплуатации. Самара: ОАО ВНИИТнефть, 1997. - 5 с.

65. Каган Д.Ф. Трубопроводы из пластмасс. М.: Химия, 1980. - 295 с.

66. Каган Д.Ф. Длительная прочность полиэтиленовых труб. М.: Стройиздат , 1965. - 71 с.

67. Каган Д.Ф. Исследование свойств и расчет полиэтиленовых труб, применяемых в газоснабжении. М.: Стройиздат, 1964. - 223 с.

68. Каган Д.Ф. Трубопроводы из твердого поливинилхлорида. М.: Химия, 1964.-271 с.

69. Кайгородов Г.К. Полиэтиленовые подземные газопроводные сети. JI.: Недра, 1991.- 112 с.

70. Каргин В.Ю. Трубы и соединительные детали из полиэтилена длягазопроводов // Трубопроводы и экология. 2001.- №4.-С. 15-19.

71. Карнаухов Н.Н. Исследования, открытия на службе отрасли//Трубопроводный транспорт нефти. 2002. - №7. - С.31 -33.

72. Карнаухов Н.Н., Якубовская С.В. Оценка конструктивной надежности полиэтиленовых трубопроводов при применении новых методов строительства // Известия вузов. Нефть и газ.- Тюмень: ТюмГПГУ, 2005. -№ 2.-С. 9-15.

73. Касандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука, главная редакция физ.-мат. литературы, 1970. — 104 с.

74. Касумов А. К. Вариационная постановка задачи расчета пространственного криволинейного стержня //Спектр, теория операторов и ее прил.- 1998.- С. 242-245.

75. Каталог фирмы Centron International.

76. Каталог фирмы Fiber Glass Systems.

77. Киршенбаум В. Нужен стандарт. Хотя бы в складчину /В.Киршенбаум,

78. B.Аванесов, М.Поликарпов // Нефтегазовая вертикаль.- М.: 2000. № 4.1. C. 142-144.

79. Кисилев Б.А. Стеклопластики.- М.: Госхимиздат, 1961. 240 с.

80. Козодоев Л.В., Красовская Н.И., Якубовская С.В. Применение колони гибких труб при бурении, эксплуатации и ремонте скважин // Газовая промышленность. -Москва: Газпром, 2001.-№4. -С.46-48.

81. Колесников Р.А. 35 USC 120, 121 8.de.l95 патент на изобретение2128310. Способ прокладки трубопровода и система для его осуществления, 27.03.1999 г.

82. Колтунов М.А. Ползучесть и релаксация -М.: Высшая школа, 1976. -279с.

83. Лукаш П.А. Основы нелинейной строительной механики. М.: Стройиздат, 1978. - 204 с.

84. Колчинский ЮЛ. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов из неметаллических материалов. М.: Стройиздат, 1985. - 207 с.

85. Копей Б.В., Кидрачук С.М., Максымук О.В. Усовершенствование и расчет соединений полимерных стержней насосных штанг с металлическими головками //Нефтяное хозяйство.- М.: ЗАО изд-во "Нефтяное хозяйство", 2000. № 2.- С. 56-59.

86. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1978. - 831 с.

87. Красовская Н.И. Теоретическое обоснование использования гибких труб из армированных полимерных материалов для заканчивания и ремонта скважин: Автор.дис.канд.техн.наук. Тюмень.,2001. - 19с.

88. Кузнецов В.Г., Якубовская С.В., Герасимов Д.С. Напряженно-деформированное состояние крепи скважин при действии локальной осесимметричной нагрузки // Известия вузов. Нефть и газ.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. № 6. -С.31-34.

89. Курбатов Н.И. Бестраншейные методы прокладки трубопроводов через препятствия //Потенциал. -2000. №6. - с. 18-19.

90. Кучумов Р.Я., Сыртланов В.Р., Мусакаев Н.Г. Методы вычислений. -Тюмень, 1998.- 138 с.

91. Кушнир С.Я., Иванов В.А., Новоселов В.В. Нефтегазовое строительство и его геотехнические проблемы // Архитектура и строительство: тез. докл. науч.-тех. конф.-Томск, 1999. с. 12-13.

92. Лавров Г.Е. Строительство переходов трубопроводов под дорогами. -М.: ВНИИСТ, 1961.-99 с.

93. Лавров Г.Е., Сатаров Т.Х. Механизация строительства переходов магистральных трубопроводов под автомобильными и железными дорогами. -М.: Недра, 1978 . 132 с.

94. Логинов B.C. Пластмассовые газопроводы. М.: Недра, 1970. - 245 с.

95. Логинов B.C. Материалы для строительства городских газопроводов. -М.: Стройиздат, 1984. 96 с.

96. Логинов B.C. Неметаллические газопроводы. М.: Стройиздат, 1969. -145 с.

97. Логинов B.C. Строительство газопроводов из неметаллических труб. -М.: Стройиздат, 1978. 177 с.

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

99. Мамонтов В.Е. Интерпластика-2000 / Трубопроводы и экология, 2001.- № 2.-С.27-30.

100. Матур А. «Шлюмберже-Дауэлл» работы и сервисные услуги с гибкими насосно-компрессорными трубами //Нефть и капитал. - М.: ЗАО Издательс. дом «Нефть и капитал».- 1998. -№ 1.- С. 77-78.

101. Мазель А.Г., Гобарев П.А., Головин С.В. и др. Работоспособность сварных муфт для ремонта дефектов трубопроводов под давлением // Строительство трубопроводов. 1996.-№1. - С. 16-22.

102. Минаев В.И., Смыслов B.C. Виброударная установка для бестраншейной прокладки трубопроводов под улицами городов //Вибрационные машины производственного назначения. М.: МДИГП, 1971. -№1. -С.199-201.

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

104. Мухаметкулов В.А., Кочурова В.В. Особенности применения пластмассовых труб // Энергосбережение при освоении и разработке северных месторождений Западно-Сибирского региона: Тез. докл. научно-практ. конф:- Тюмень: РизоОАО "Запсибгазпром", 1997. С. 910.

105. Некоторые технологические достижения в области новых материалов и конструкций для использования при глубоководной добыче //Защита от коррозии и охрана окружающей среды.- М.: ВНИИОЭНГ, 1994. № 2.-С. 30-31.

106. Никифоров В.Н. Исследование и разработка ресурсосберегающих технологий строительства скважин и газораспределительных сетей с применением полиэтиленовых труб: Дис. .канд. техн. наук.

107. Тюмень: ОМТ ОАО «Запсибгазпром», 1996. 138 с.

108. Никифоров В.Н. Обоснование возможности применения пластмассовых труб при строительстве газораспределительных сетей //Известия ВУЗов. Нефть и газ. 1997. - №4. - С. 47-50.

109. Никифоров В.Н., Лушников В.П., Шмаков В.В. Установка для испытания труб из полиэтилена на стойкость к быстрому распространению трещин //Известия ВУЗов. "Нефть и газ". 1999. - №3. -С. 68-74

110. Никифоров В.Н. Химико-технологические испытания коррозионной стойкости пластмассовых труб // Ресурсо-сберегающие технологии в области использования природного газа: Тез. докл. Международной научно-практической конференции: Тюмень, 1996. - С. 8-11.

111. Никифоров В.Н., Якубовская С.В., Козодоев J1.B., Красовская Н.И. К вопросу прочностного расчета гибких насосно-компрессорных труб из полимерных материалов для нефтегазовых скважин // Полимергаз. М: ЗАО "Полимергаз", 2001.-№2. -С.23-24.

112. Новоселов В.В. Особенности прокладки полиэтиленовых труб под водными преградами // Проблемы эксплуатации и ремонта промысловых и магистральных трубопроводов: Сб. науч. тр. Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. - С.26-27.

113. Новоселов В.В. Теоретические основы методов внутритрубного ремонта газопроводов полимерными материалами: Дис. .докт. техн. наук. Тюмень,1999. - 305 с.

114. Новоселов В.В., Спиридонова О.А. Выбор полимерного материала для ремонта трубопроводов методом внутритрубной экструзии: // Проблемы эксплуатации и ремонта промысловых и магистральных трубопроводов: Сб. науч. тр.- Тюмень, ТюмГНГУ, 1999.-С. 15-17.

115. Одиноков А.Ю., Савинов В.И., Сидоров И.Н. Расчет тонкостенных стержней из композ-х материалов на растяжение и поперечный изгиб. -Казанский государственный технический университет. Казань, 1996. -Деп. в ВИНИТИ 17.05.96, № 1579 - В96.

116. Опыт использования гибких колонн насосно-компрессорных труб в качестве сифонных //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1993. Вып. 11, ч. 10. С. 23 -30.

117. Опыт использования гибких колонн насосно-компрессорных труб для ловильных работ //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1993. Вып. 10, ч. 9. С. 29 -38.

118. Опыт использования гибкой колонны НКТ при исправительном цементировании под давлением //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт.

119. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1993. Вып. 8, ч. 7. С. 33 -47.

120. Опыт применения раздвижных расширителей, спускаемых на гибкой колонне насосно-компрессорных труб //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1993. Вып. 9, ч. 8.-С. 36-46.

121. Опыт проводки горизонтальных скважин с использованием гибкой колонны насосно-компрессорных труб //Экспресс-ипформ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1993. Вып. 10. -С. 28.

122. Очистка скважин от песка и твердых частиц с помощью гибких колони насосно-компрессорных труб //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1993. Вып. 5. С. 41 - 57.

123. Павелко В. П. Учет влияния трещины на упругую податливость стержней /В.П.Павелко, И.В.Павелко // Инж.-физ. пробл. авиац. и косм, техн.:, Тез. докл. 2 Междунар. науч.-техн. конф. 3-5 июня 1997-Егорьевск, 1997, ч. I.- С. 30-31.

124. Пастернак В.И. Седых А.Д. Пластмассовые трубы, применяемые в газовой и нефтяной промышленности //Обзорная информация Серия коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. М.: ВНИИОЭНГ, 1981. Вып. 9.-40 с.

125. Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. -М.: Изд.МГУ, 1984. -400с.

126. Писаренко П.С. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наукова думка, 1988. - 736 с.

127. Полимеры в газоснабжении: Справочник; Под ред. проф. II.II. Карнауха М.: Машиностроение, 1998. - 856 с.

128. Поляков Ал.Аф. Разработка и исследование эффективных технологий удаления полимерных покрытий /Ал.Аф.Поляков, Б.П.Жилкип,

129. B.В.Житков, Ар.Ал.Поляков // Строительство и образование. Сб.научн. трудов. Екатеринбург: УГТУ, 2002, Вып.5. - С.207 - 208.

130. Поляков Ал.Аф. Влияние положительного температурного воздействия на полимерное покрытие трубопроводов /Ал.Аф.Поляков, Ар.Ал.Поляков // Строительство и образование. Сб.научн. трудов. -Екатеринбург: УГТУ, 2003, Т2 Вып.6.- С. 108 109.

131. Прохоров Н.Н. Повышение надежности промысловых трубопроводов Западной Сибири совершенствованием сварных соединений. Дис.канд.техн.наук. Тюмень. - 2001.

132. Проскурин Е., Куриленко А. Если трубы покрывают. //Нефтегазовая вертикаль. 1999.-№ 7.-С. 92-96.

133. Ржаницын А.Р. Составные стержни и пластинки. М.: Стройиздат, 1986.-316 с.

134. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М.: Стройиздат, 1978. - 240 с.

135. Ромейко Б.В Ещё раз о трубопроводах жилищно-коммунального комплекса // Трубопроводы и экология. 2002,-№1.-С.2-6.

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

137. Ронкин Г.М. Новые эластичные газонепроницаемые термостойкие полимерные материалы// Газовая промышленность. 2002. - №111. C.78-80.

138. Саакиян JI.C. Бурильные трубы из алюминиевых сплавов /Л.С.Саакиян, А.П.Ефремов //Защита от коррозии и охрана окружающей среды.- 1994.-№2.-С. 7-15.

139. Саакиян JT.C., А.П.Ефремов Насосно-компрессорные трубы из алюминиевых сплавов // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. 1994. -№ 5.- С. 10-17.

140. Серебренников Д.А. Анализ способов прокладки полиэтиленовых газопроводов // "Вопросы состояния и перспективы развития нефтегазовых объектов западной Сибири". Сборник научных трудов. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2003г. С. 19-26.

141. Серебренников Д.А. К вопросу расчета полиэтиленовых труб при бестраншейной прокладке//Вопросы состояния и перспективы развития нефтегазовых объектов Западной Сибири: Сборник научных трудов. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. С. 17-19.

142. Середа Н.Г. Бурение нефтяных и газовых скважин /Н.Г.Середа, Е.М.Соловьев М.: Недра, 1974. - 454 с.

143. Скворцов И.Д. Повышение эффективности бестраншейной прокладки трубопроводов под автомобильными и железными дорогами. Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. - 112 с.

144. Смирнов А.Ф., Александров А.В. и др. Сопротивление материалов. -М.: Высшая школа, 1975.-480 с.

145. Спиридонов А.А., Васильев Н.Г. Планирование эксперимента. Учебное пособие. Свердловск: УПИ им.С.М.Кирова, 1975.- 152 с.

146. Строительство и проектирование трубопроводов из пластмассовых труб. ВСН 003-88. М.: ВНИИСТ, 1988.

147. Такой ГОСТ нам не нужен //Нефтегазовая вертикаль.- 2000. № 3.- С. 67-68.

148. Телоян A. JI. Единый подход к расчету гибких нитей, двухшарнириых арок и жестких вант по недеформируемой расчетной схеме /Изв. Иван, отд-ния Петр. акад. наук и искусств.- 1998.- № 3.- С. 85-93.

149. Техника и технология проведения ремонта скважин за рубежом //Обзорная информ. Сер. Нефтепромысловое дело. -М.: ВИИИОЭПГ, 1980.-С. 1-46.

150. Труба стеклопластиковая электроизоляционная обсадная //Экспресс-информ. Сер. Защита от коррозии и охрана окружающей среды.- М.: ВНИИОЭНГ, 1993. Вып. 12. С. 23 - 24.

151. Трубы нефтяного сортамента: Справочник /Под общей ред. А.Е.Сарояна. М.: Недра, 1987, 3-е изд., перераб. и доп. - 488 с.

152. ТУ 14-3-1470-86. Трубы сварные длинномерные в бунтах. Технич. условия. Челябинск: АО «УралНИТИ», 1986. - 15 с.

153. ТУ 14-3-1470-86. Трубы сварные длинномерные в бухтах. Технич. условия. Челябинск: АО"УралНИТИ", 1986. - 15 с.

154. ТУ 2248-058-00203536-99. Трубы армированные многослойные. Технич. условия. М.: ОАО "МИПП НПО ПЛАСТИК", 1999. - 17 с.

155. ТУ 2296-005-240442753-99. Трубы стеклопластиковые обсадные. Технич. условия. Пермь: АО "ПАРМАПЛАСТ", 1999. - 28 с.

156. ТУ 39-0147016-56-95. Трубы гибкие условным диаметром 50; 60; 75; 100; 150 мм на давление до 4 МПа. Технич. условия, 1995. 4 с.

157. ТУ 6-49-047:9662-120-94. Трубы из полиэтилена средней плотности для газопроводов. Технич. условия. М.: НПО «ПЛАСТИК», 1994. - 20 с.

158. Увеличение добычи нефти за счет повторного заканчивания глубоких скважин с использованием гибкой колонны НКТ //Экспресс-информ.

159. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1996. Вып. 5-6. С. 5-11.

160. Успешное внедрение техники проталкивания колонны гибких труб потоком жидкости в наклонно направленные скважины //Экспресс-информ. Зарубеж. опыт. Сер. Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ, 1993. Вып. 7. С. 41 - 50.

161. Учебное пособие для семинара по гибким насосно-компрессорным трубам (ГНКТ). "Шлюмберже-Дауэл" и ОАО "Сургутнефтегаз", 1998.190 с.

162. Файн Г.М. Нефтяные трубы из легких сплавов /Г.М.Файн, В.Ф.Штамбург, С.М.Данелянц. М.: Недра, 1990. - 222 с.

163. Фиберглассовые трубы и фитинги для нефтяных месторождений /Экспресс-информ. Сер. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.- М.: ВНИИОЭНГ, 1994. Вып. 11-12. С. 24 - 28.

164. Черепанов А. Огонь, вода и трубы. с трехслойным покрытием /Нефть России. М.: ОАО Нефтяная компания «Лукойл», 1999. - № 9. - С. 8083.

165. Шамина В. А. О построении нелинейной теории тонких стержней //Изв. РАН. Мех. тверд, тела.- 1998.- № 3.- С. 128-138.

166. Шапиро Г.И., Ехлаков С.В., Абрамов В.В. Пластмассовые трубопроводы. М.: Химия, 1986. - 144 с

167. Шумилов А., Семенов Б., Рапопорт А. Пластмассовая труба на промысле //Нефть России. М.: ОАО Нефтяная компания "Лукойл", 1999.-№3.-С.96-98.

168. Шурайц А.Л., Каргин В.Ю. О возможности повышения надежности газораспределительных сетей давлением 1,2 МПа за счет использования труб из полимерных материалов // Трубопроводы и экология, 2002.-№4.-С.16-18.

169. Якубовская С.В., Красовская Н.И. Математическая модель напряженно-деформированного состояния колонны гибких труб, применяемых при подземном ремонте и бурении скважин // Известия вузов. Нефть и газ.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. № 5. - С. 123-127.

170. Якубовская С.В., Красовская Н.И., Козодоев JI.B. Влияние конструктивных параметров системы длинномерных гибких труб на ее напряженно-деформированное состояние // Известия вузов. Строительный вестник. Тюмень: ТюмГАСА, 2001. -№ 4.- С.32-33.

171. Якубовская С.В. Алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния длинномерных гибких труб, применяемых при подземном ремонте и заканчивании скважин // Изв.вузов. Нефть и газ. 2002. - №2. -С.107-111

172. Якубовская С.В. Перспективы применения гибких труб из армированных полимеров для внутрискважинных работ. Тюмень: ТюмГНГУ, 2002.-122 с.

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

174. Якубовская С.В., Красовская Н.И., Красников М.А. Экспериментальные исследования физико-механических свойств армированных полиэтиленовых труб // Известия вузов. Нефть и газ.-Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. № 6. - С.79-81.

175. Якубовская С.В., Пономарева Т.М., Перов В.К. Экспериментальные исследования вязкоупругих свойств армированного полиэтилена // Нефтепромысловое дело. М.ЮАО «ВНИИОЭНТ», 2003.-№. 1. -С.36-39.

176. Якубовская С.В., Платонов А.Н., Дорофеев Е.В. Влияние несовершенств формы полумуфт на напряженное состояние восстановленного участка нефтепровода // Известия вузов. Нефть и газ.-Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. № 2. - С. 79-82.

177. Якубовская С.В., Красовская Н.И., Перов В.К. Экспериментальные исследования гибких армированных полиэтиленовых труб // Известия вузов. Нефть и газ.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. № 4. - С.28-32.

178. Якубовская С.В. Перспективы применения гибких труб из армированного полиэтилена для ремонта трубопроводов // Освоение шельфа арктических морей России: Материалы межд. Конф. Санкт-Петербург: РАО « Газпром», 2003.-С.240-243.

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

180. Якубовская С.В., Серебренников Д.А. Математическая модель напряженно-деформированного состояния гибких полиэтиленовых труб

181. Известия вузов. Нефть и газ,- Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. № 6. - С.3742.

182. Якубовская С.В. Моделирование напряженно-деформированного состояния длинномерных полиэтиленовых труб при бестраншейной прокладке трубопроводов // Технологии ТЭК- М: «Нефть и капитал», 2004. -№ 1. С.56-59.

183. Якубовская С.В., Красовская Н.И., Шелестов А.В. Футеровка промысловых трубопроводов с помощью установок гибких труб // Известия вузов. Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. - № 2. - С.4043.

184. Якубовская С.В. Влияние температур на прочностные свойства армированного полиэтилена // Новые технологии в системах транспорта: Материалы регион, научно практ. конф. 4.2 - Тюмень: ТюмГНГУ, 2004.- С. 143-147.

185. Якубовская С.В., Иванова Е.Ю. Патент 43033 Россия. Устройство для установки длинномерных гибких труб: МПК 7 Е 21 В 19/22.: опубл. 2004.

186. Якубовская С.В., Иванова Е.Ю., Калинина Т.Н. Определение рабочих параметров «Установки гибких труб». Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610060. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 11.01.05.

187. Якубовская С.В. Оценка конструктивной надежности газонефтераспределительных и сборных сетей из полимерных материалов // Технологии ТЭК- М: «Нефть и капитал», 2005. № 4. - С. 36-39.

188. Kim Jin Gon, Kim Yoon Young Новый гибридный-смешанный криволинейный балочный элемент высокого порядка. A new higher-order hybrid-mixed curved beam element / Int. J. Numer. Meth. Eng.- 1998.43, №5,- C. 925-940.

189. Massa Julio С., Barbero Ever J. Характеристика прочности материалов для тонкостенных композитных балок при кручении.A strength of materials formulation for thin walled composite beams with torsion /J. Compos. Mater.- 1998.- 32, № 17. C. 1560-1594.

190. Mathot V.B.F.u. Rijpers M.F. G.Rolduc Polymer Meeting: Integration of fundamental polymer science and technology, 14.bis 18. Postervorfuhrung, April 1985.

191. Newman, K. R., U. B. Sathuvalli, L. R. Stone, and S. Wolhart, "Denning coiled tubing liroita—A new approach," OTC paper 8221, Onahore Technology Conference. Houcton, May 6-9.1996.

192. Newman, K., "Coiled tubing preaaure and tmaion limit." SPE paper 23131, ORihore Europe. Aberdeen, September 1991.

193. Newman, K., and D. Newbum. "Coiled tubing life modeling.* SPE paper 22820, 66th Annual SPE Technical Conference and Exhibition, Dallaa, October 1991.

194. Newman, K.: "Collapee proaaure of oval coiled tubing."

195. Newman. K., "Determining the working life of a coilcd tubing «tring." Offi/wre, December 1991.

196. Scholten F.L. Neuere Entwicklunger beim Rohrwerkstoff Poly-ethylen.//Gas.Erdgas.-1995.-Nr.l 1.-p.594-600.

197. Smith, L. "M<itbod« of determining the operational life of individual atringB of coiled tub-ing," SPE Workover» and Well Intervention Seminar, Aberdeen. Scotland, November 1989.

198. Tipton, S. M., and D. A. Newbum, "Plaatidty and fatigue damage modeling ofxvercly loaded tubing," Firat Sympoaium on Advancea in Fatigue Lifetime Predictive Tcch-niquea, American Society for Teating and Material», San Franciaco, April 1990.

199. Tutuncu N. Plane stress analysis of end-loaded orthotropic curved beams of constant thickness with applications to full rings /Trans. ASME. J. Mech. Des.- 1998.- 120, № 2.- C. 368-374.

200. Tutuncu N. Plane stress analysis of end-loaded orthotropic curved beams of constant thickness with applications to full rings /Trans. ASME. J. Mech. Des.- 1998.- 120, № 2.- C. 368-374.

Информация о работе

Якубовская, Светлана Васильевна
доктора технических наук
Тюмень, 2005
ВАК 25.00.19

Диссертация

Теоретические основы повышения надежности полимерных газораспределительных и сборных сетей - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы