Системный анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов Западной Сибири методами физики отказов и теории катастроф

• Автор: Силин, Яков Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Сургут
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Введение.

Глава 1. Обзор литературы, постановка задачи исследования

1.1. Обзор литературы по надежности НПТ

1.2. Цель работы и задачи исследования

Глава 2. Характеристика объекта исследования и анализ статистических данных об эксплуатации нефтепромысловых трубопроводов на месторождениях Западной Сибири.

2.1. Характеристика НПТ как объекта исследования надежности.

2.2. Характеристика статистических данных об отказах НПТ

2.3. Показатели надежности объектов в соответствии с ГОСТ .2.

2.4. Модели оценки надежности НПТ.

2.4.1. Анализ надежности НПТ как системы с распределенными параметрами

2.4.2. Расчет надежности НПТ как системы, состоящей из последовательно соединенных элементов.
2.5. Расчет характеристик надежности НПТ
2.5.1. Расчет вероятности безотказной работы трубопровода.
2.5.2. Характеристики безотказности НПТ с учетом эффекта восстановления .
2.6. Выводы по второй главе.
Глава 3. Методы оценки надежности нефтепромысловых трубопроводов на основе физикостатистических моделей изменения состояния объекта и теории катастроф.
3.1. Методы физики отказов для оценки надежности НПТ
3.2. Выбор числовых показателей нагрузки и несущей способности
3.3. Анализ числовых характеристик статистических данных толщинометрии
3.3.1. Характеристика статистических данных.
3.3.2. Расчет числовых характеристик
3.4. Физические предпосылки выбора вида математических моделей и статистическое определение значений их параметров для описания процессов деградации конструкционных материалов.
3.4.1. Физические предпосылки выбора вида математических моделей для описания процессов деградации материалов
3.4.2. Определение параметров моделей усталости.
3.4.3. Анализ результатов расчета моделей изменения несущей способности нефтепромысловых трубопроводов
3.5. Исследование вида и параметров закона распределения несущей способности.
3.6. Анализ действующих нагрузок
3.7. Методы теории катастроф для оценки надежности НПТ
3.8. Разработка модели для оценки надежности НПТ методом теории катастроф
3.9. Выводы по третьей главе.
Глава 4. Расчет показателей надежности НПТ.
4.1. Расчет надежности НПТ на основе модели нагрузка несущая способность.
4.2. Расчет надежности НПТ методом теории катастроф
4.3. Сравнение результатов расчета надежности
4.4. Программный комплекс для анализа надежности.
4.5. Выводы по четвертой главе.
Заключение.
Список литературы


В период с по год отмечено резкое увеличение числа порывов как на нефтепроводах, так и на водоводах, а в году в динамике аварийности наблюдался незначительный спад рис. Аналогичная закономерность прослеживается и для удельной аварийности трубопроводов. Рис. Высокие значения удельной аварийности нефтесборных трубопроводов и низконапорных водоводов во многом обусловлены режимами течения жидкости в них. Поскольку в трубопроводах данного назначения, как правило, низкие скорости течения, создаются условия для выноса из потока мехпримесей с последующим их осаждением на стенках труб, что стимулирует коррозионный процесс. Поскольку основная масса нефтесборных трубопроводов имеет диаметр 9 мм, а низконапорных водоводов 6 мм, это объясняет тот факт, что наибольшая удельная аварийность наблюдается на трубопроводах данных диаметров табл. Таблица 1. Аварии на трубопроводах наносят значительный экономический и экологический ущерб табл. В среднем ликвидация одной аварии на нефтепроводе обходится в тыс. Общие же затраты на ликвидацию аварий в системе нефтесбора Ватьеганского месторождения НГДУ Повхнефть за период с по год составили 6,3 тыс. Таблица 1. Диа метр, мм Затраты, руб. Самыми высокими являются затраты на ликвидацию аварий на нефтепроводах диаметром 5 и 9 мм и водоводах диаметром 4 и 6 мм. Наибольшим количеством разлитой нефти жидкости характеризуются нефтепроводы диаметром 9 и 6 мм и водоводы диаметром 4 и 3 мм табл. Количество аварий на трубопроводах в последние годы резко возросло рис. Около аварий ведет к загрязнению значительно больших площадей до 0 м2 и более. В приведены сроки службы трубопроводов различного назначения, определенные на основе обобщения статистических данных по замене их в процессе эксплуатации для различных регионов отрасли табл. Таблица 1. Урал Поволжье Зап. Нефтегазосборные трубопроводы для транспорта продукции нефтяных скважин до центральных пунктов сбора и дожимных насосных станций выкидные линии, нефтегазосборные коллекторы, газопроводы, внутриплощадочные трубопроводы при содержании сероводорода до 0 Па. Те же трубопроводы, но при содержании сероводорода в продукции скважин свыше 0 Па. Трубопроводы систем заводнения нефтяных пластов и захоронения пластовых и сточных вод при содержании сероводорода до 0 Па. Те же трубопроводы, но при содержании сероводорода свыше 0 Па. Трубопроводы пресных вод. Нефтепроводы, газопроводы для транспортирования товарной нефти и газа от центральных пунктов сбора до сооружений магистрального транспорта, газопроводы для транспортирования газа к эксплуатационным скважинам при газлифтном способе добычи, газопроводы для подачи газа в продуктивные пласты с целью увеличения нефтеотдачи. По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металлов . Продукты взаимодействия пространственно не разделены. Электрохимическая коррозия это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой раствором электролита, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала. Данному виду коррозии подвержены трубопроводы по транспортировке нефти и газа. По характеру изменения поверхности металла или сплава различают несколько видов коррозионных разрушений рис. Рис. Коррозия называется сплошной рис. Сплошная коррозия может быть Равномерной рис. Равномерная коррозия наблюдается, например, при коррозии железных труб на воздухе. Местная локальная коррозия охватывает отдельные участки поверхности металла рис. Местная коррозия может быть выражена в виде отдельных пятен, не сильно углубленных в толщу металла рис. Наиболее употребительными показателями процесса коррозии являются глубинный, изменение массы, объемный, механический и др. Глубинный показатель оценивает глубину коррозионного разрушения металла в единицу времени например, ммгод. Возможно также измерение толщины образующейся на металле пленки продуктов коррозии в единицу времени. Массовый показатель характеризует изменение массы образца металла в результате коррозии, отнесенное к единице поверхности металла и к единице времени например, гм2ч.