Системный физико-статистический анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов : На примере трубопроводов нефтегазодобывающего управления "Фёдоровскнефть"

• Автор: Сметанин, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Сургут
• Количество страниц: 183 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 . Обзор литературы по теме исследования. Цель и постановка задачи на исследование

1.1. Состояние проблемы и обзор литературных источников

1.2. Объект исследования.

1.3. Цели и задачи исследования

Глава 2 . Системный анализ оценки надежности трубопроводов.

2.1. Методы оценки надежности нефтепромысловых трубопроводов.

2.1.1. Классификация методов расчета ресурса оборудования

2.1.2. Модель нагрузка несущая способность при независимых между собой нагрузке и несущей способности.
2.1.3. Модель нагрузка несущая способность при наличии корреляции между нагрузкой и несущей способностью.
2.1.4. Обобщенная модель нагрузка несущая способность
2.1.5. Расчет надежности нефтяных промысловых трубопроводов как распределенной системы
2.2. Выбор параметров модели прогнозирования ресурса.
2.3. Расчет показателей надежности.
2.4. Выводы по второй главе
Глава 3 . Обработка статистических данных несущей способности и
действующих нагрузок по данным многолетней эксплуатации в
условиях севера Западной Сибири.
3.1. Анализ числовых характеристик статистических данных
толщинометрии
3.1.1. Постановка задачи определения характеристик несущей способности.
3.1.2. Характеристика статистических данных
3.1.4. Расчет числовых характеристик.
3.1.4. Изменение числовых характеристик во времени
эксплуатации
3.2. Физические предпосылки выбора вида математических моделей и статистическое определение значений их параметров для описания процессов деградации конструкционных материалов.
3.2.1. Физические предпосылки выбора вида математических моделей для описания процессов деградации материалов .
3.2.2. Определение параметров моделей усталости.
3.2.3. Анализ результатов расчета моделей изменения несущей способности нефтяных промысловых трубопроводов.
3.3. Исследование вида и параметров законов распределения несущей способности.
3.3.1. Влияние вида закона распределения на параметры надежности.
3.3.2. Определение вида закона распределения
3.3.3. Анализ разделения выборок по виду закона распределения
3.4. Анализ действующих нагрузок
3.5. Выводы по третьей главе
Глава 4 . Расчет показателей надежности.
4.1. Нормальный закон распределения несущей способности.
4.2. Экспоненциальный закон распределения несущей способности. .
4.3. Адекватность полученных результатов.
4.4. База данных по толщинометрии
4.5. Методика расчета характеристик надежности НПТ.
4.6. Выводы по четвертой главе.
Заключение.
Список литературы


Повреждения в результате внешних (случайных) воздействий -%. Брак, допущенный при проектировании и монтаже - %. Брак, допущенный в заводских условиях производства труб -%. Наружная коррозия - %. Нарушение регламента эксплуатации - 6%. С этими данными согласуются данные других исследований [, , , ] для систем магистральных трубопроводов. Данные причины справедливы для магистральных нефтепроводов. НПТ транспортируют агрессивные нефтепромысловые жидкости с высоким содержанием воды и механических примесей, наличием газовой фазы. Поэтому главной причиной отказов НПТ являются коррозионные разрушения. Потери металла в нефтедобывающей промышленности по разным оценкам составляют -% массы металла, вводимого в эксплуатацию. Скорость коррозии при газлифтном способе добычи нефти и пробковом режиме движения газожидкостной смеси достигает мм/год, по данным Тюменской нефтяной компании (ТНК) []. В [] автор указывает в качестве причин аварий трубопроводов на севере Республики Коми, севере Тюменской области и др. Как показывает статистический анализ утечек нефти на нефтепроводах Западной Европы за лет, проведенный группой управления нефтепровода ассоциации СОЫСАМЕ, % аварий произошло по причине коррозии труб, при этом количество потерянной нефти составило % []. В отчете по обследованию Трансаляскинской системы трубопроводов на предмет наличия утечек также говорится о большой доле коррозии среди причин отказов []. Среди обследованных трубопроводов низкого давления, транспортирующих сырую нефть (в т. Калифорнии с января по декабрь на предмет утечек представлены данные исследования 6 миль трубопроводов. В качестве причин утечек указываются внешняя (% случаев) и внутренняя (%) коррозия, дефекты при строительстве (%), механические повреждения при эксплуатации (%). На прочность трубопроводов влияют силовые и температурные нагрузки, а также химический состав нефти и скорость коррозии [4,]. Теория расчета трубопровода как стержневой конструкции, сосуда давления или тонкой круговой оболочки исследована достаточно глубоко и подробно освещена в литературе [1,3, , , , и др. При расчете трубопровода, действующие на него нагрузки определяются в соответствии с требованиями СНиП 2- []. По длительности действия нагрузки различаются на постоянные, длительные, временные, кратковременные, особые. Я - расчетное сопротивление растяжению, МПа. ЕАТ + р (1. Изменение температурного режима трубопровода вследствие колебаний температуры транспортируемого продукта, а так же внутреннего давления в период эксплуатации, влияет на распределение продольных напряжений в поперечном сечении труб и, соответственно, на распределение суммарного продольного усилия, определяемого ими. Расчет воздействия температурных и силовых нагрузок проводится с учетом взаимодействия с грунтом. Химический состав нефти и грунтов определяет на скорость коррозии, а, следовательно, и надежность нефтепромысловых трубопроводов (НПТ). При разработке нефтяных месторождений возникают большие трудности в эксплуатации скважин, трубопроводных коммуникаций и оборудования из-за интенсивной коррозии. Процессы коррозии обусловлены как естественными факторами (наличие в добываемой и транспортируемой продукции сероводорода, углекислого газа, органических кислот, минерализованной воды, механических примесей), так и изменениями, происходящими в процессе разработки залежей при существующей технологии нефтегазодобычи (смешение нефтей и вод различных пластов, заражение залежей сульфатвосстанавливающими бактериями (СВБ), недостаточная герметичность систем сбора и подготовки нефти и воды, отсутствие систем обескислораживания) [,, , , , ]. Для трубопроводов возможны два вида коррозии: наружная и внутренняя. Наружная коррозия трубопровода, прежде всего, связана со свойствами грунтов []. В невязких минеральных грунтах проницаемость воды и воздуха тем выше, чем грубее зёрна грунта. Эрозия этих грунтов дождевыми водами значительна. Содержание легкорастворимых и при этом агрессивно действующих солей мало. Развитие коррозии здесь обусловлено количеством поступающего кислорода.