авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование методов обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.692.4

На правах рукописи

САГИТОВ ИЛДУС АХИЯРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ

НЕФТЕПРОВОДОВ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность

(нефтегазовый комплекс)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2011

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии

«Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»), г. Уфа

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Азметов Хасан Ахметзиевич

Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор

Нугаев Раис Янфурович

кандидат технических наук

Галлямов Мурат Ахмедович

Ведущая организация – Открытое акционерное общество

«Институт «Нефтегазпроект»

Защита диссертации состоится 3 июня 2011 г. в 1100 часов
на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном
унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов»
по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 29 апреля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

На современном этапе развития сети магистральных нефтепроводов (МН) проблема обеспечения безопасности приобретает все большую значимость. Достигнуты значительные успехи в области проектирования, строительства и эксплуатации магистральных нефтепроводов и обеспечения их надежности и безопасности. Несмотря на это, иногда на магистральных нефтепроводах возникают аварийные ситуации. Проблемы обеспечения надежности и безопасности нефтепроводов обостряются в силу их естественного старения и возрастания влияния разрушающих факторов как природного, так и искусственного характера. Развитие производственных и транспортных инфраструктур вблизи магистральных нефтепроводов создает дополнительные проблемы обеспечения их надежности. Технический отказ нефтепроводов влечет за собой, кроме материальных убытков, значительный экологический ущерб и повышение пожароопасности.

В результате исследований В.Л. Березина, А.Г. Гумерова, Э.М. Ясина, Р.С. Зайнуллина, К.М. Ямалеева, М.Х. Султанова, К.М. Гумерова, Р.Х. Идрисова, Х.А. Азметова и других ученых созданы методы и средства обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов.

Однако в связи с все возрастающими требованиями к защите окружающей среды и пожаробезопасности объектов и сооружений нефтегазовой отрасли, в первую очередь в чрезвычайных ситуациях, совершенствование методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов является весьма актуальной.

Экологический ущерб и материальные убытки от аварий на магистральных нефтепроводах и пожаробезопасность на прямую зависят от объема выхода нефти в окружающую среду через аварийный разрыв. Важным для сокращения аварийного простоя магистрального нефтепровода и повышения безопасности является ускорение процесса освобождения аварийного участка от нефти. В связи с этим особую важность приобретает создание методов и средств снижения объема выхода нефти в окружающую среду через аварийный разрыв и сокращение продолжительности освобождения полости аварийного участка трубопровода от нефти. Существенной для повышения безопасности является разработка мер, направленных на исключение попадания нефти, выходящей через аварийный разрыв, на территории близлежащих населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений.



Основные исследования по диссертационной работе выполнены в соответствии с межгосударственной программой «Высоконадежный трубопроводный транспорт», утвержденный Правительствами Российской Федерации и Украины.

Цель работы обеспечение безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях на основе совершенствования методов и средств освобождения аварийного участка от нефти и уменьшения ее аварийного разлива в окружающей среде.

Основные задачи работы:

  1. Анализ методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов;
  2. Оценка параметров освобождения полости аварийного участка трубопровода от перекачиваемого продукта;
  3. Анализ влияния параметров узла откачки и разрыва труб на безопасность нефтепроводов в аварийных ситуациях;
  4. Разработка эффективных методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в аварийных чрезвычайных ситуациях.

Методы решения поставленных задач

Решение поставленных задач основано на использовании современных методов и принципов теории движения жидкостей и математической статистики, выявлении и оценке степени значимости факторов, влияющих на безопасность магистральных нефтепроводов, анализе экспериментальных исследований и промышленного опыта.

Научная новизна

  1. Установлены закономерности процесса опорожнения аварийного участка магистрального нефтепровода откачкой продукта и его истечением через аварийный разрыв и основные критериальные соотношения для оценки параметров опорожнения.
  2. Получены аналитические зависимости производительности откачки и скорости истечения продукта через аварийный разрыв труб магистральных нефтепроводов от параметров узла откачки и аварийного разрыва.
  3. Определены рациональные параметры узла откачки продукта и предельные величины площади разрыва стенки труб нефтепровода в зависимости от характеристик опорожняемого участка магистрального нефтепровода и его продольного профиля, а также от свойств нефти.
  4. Разработан метод определения параметров освобождения аварийного участка от перекачиваемого продукта откачкой насосами, учитывающий истечение нефти через аварийный разрыв.

На защиту выносятся:

  1. Закономерности процесса опорожнения аварийного участка магистрального нефтепровода откачкой перекачиваемого продукта и истечением его через аварийный разрыв;
  2. Аналитические зависимости производительности откачки и скорости истечения продукта через аварийный разрыв труб магистральных нефтепроводов от параметров узла откачки и аварийного разрыва;
  3. Технические решения по обеспечению безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях;
  4. Методика расчета производительности опорожнения аварийного участка магистрального нефтепровода от перекачиваемого продукта.

Практическая ценность результатов работы

  1. Предложены рациональные конструктивные решения узла откачки продукта, позволяющие обоснованно с учетом обеспечения сокращения продолжительности процесса опорожнения при бескавитационной работе насосов выбрать их количество и тип, диаметр трубопроводов, соединяющих нефтепровод с откачивающими насосами.
  2. Разработаны и обоснованы основные конструктивные параметры технических средств и сооружений, обеспечивающих ускорение процесса опорожнения, снижение объема выхода нефти через аварийный разрыв и ограничение распространения вылившейся нефти.
  3. Разработана методика расчета производительности освобождения аварийного участка магистрального нефтепровода от перекачиваемого продукта, учитывающая геометрические характеристики участка нефтепровода, его протяженность и высотные отметки, свойства нефти, параметры узлов соединения откачивающих насосов с нефтепроводом и аварийного разрыва и позволяющая определить технологические и технические параметры откачки, которые обеспечивают ускорение процесса опорожнения и существенное снижение объема истечения нефти через разрыв, повышение безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях.

По результатам научных исследований разработан руководящий документ РД 39 Р-00147105-041-2011 «Методика расчета продолжительности освобождения от нефти аварийного участка магистрального нефтепровода».

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались на II (2009 г.) и III (2010 г.) Международных научно-технических конференциях «Китайско-российское научно-техническое сотрудничество. Наука – Образование – Инновации» (г. Урумчи, КНР), VII Международной научно-технической конференции «Химия нефти и газа» (г. Томск, 2009 г.), научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках VIII Конгресса нефтегазопромышленников России (г. Уфа, 2009 г.), Девятой Всероссийской научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках IX Российского энергетического форума (г. Уфа, 2009 г.), научно-техническом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (г. Уфа,
2009 г.), научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках XVIII Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии-2010» (г. Уфа, 2010 г.), VI Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт-2010» (г. Уфа, 2010 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 14 научных трудах, в том числе в 4 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получен 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 114 наименований. Работа изложена на 177 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 50 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертации, сформулированы ее цель и основные задачи, обозначены основные положения, выносимые
на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В первой главе выполнен анализ методов и средств обеспечения безопасности магистральных нефтепроводов в чрезвычайных аварийных
ситуациях.

Характерной особенностью аварий нефтепроводов с потерей герметичности труб и оборудования является тяжесть последствий как с точки зрения длительности перерыва в работе трубопровода, так и ущерба, наносимого растекающимся продуктом окружающей местности, а также повышение пожароопасности. Поэтому, несмотря на то что аварии происходят сравнительно редко, устранению их последствий уделяется наибольшее внимание.

Основными последствиями аварий на магистральных нефтепроводах являются загрязнение природной среды, повышение пожароопасности, безвозвратные потери нефти и аварийный простой МН.

Факторами, влияющими на указанные негативные последствия аварий, являются объем вылившейся нефти через аварийный разрыв, площади поверхности земли и водоемов, покрытые разлитой нефтью, продолжительность истечения нефти через аварийный разрыв, продолжительность освобождения полости опорожняемого аварийного участка МН от нефти и продолжительность нахождения вылившейся нефти на поверхности земли и воды. С целью обеспечения безопасности МН в чрезвычайных аварийных ситуациях необходимо снижение указанных факторов.

Анализ аварийных ситуаций и их последствий показывает, что для решения проблем обеспечения безопасности в чрезвычайных аварийных ситуациях на МН следует исследовать процесс освобождения полости аварийного участка нефтепровода от перекачиваемого продукта. Характеристиками этого процесса являются такие параметры, как объем вылившейся нефти через аварийный разрыв, продолжительность истечения продукта через разрыв и продолжительность опорожнения аварийного участка. Освобождение от нефти локализованного участка является в большинстве случаев самой длительной операцией и занимает больше половины общего времени восстановления. Длительное истечение нефти через разрыв и большие объемы вылившейся нефти создают проблемы при обеспечении безопасности. Поэтому исследование и определение параметров освобождения трубопровода при авариях имеют важное значение при разработке методов обеспечения безопасности нефтепроводов в чрезвычайных ситуациях.





В настоящее время освобождение полости участка магистрального нефтепровода при аварии производится истечением продукта через аварийный разрыв и откачкой насосами. Однако откачка насосами пока еще не находит широкого и эффективного применения. Вместе с тем использование откачки может дать значительный положительный эффект. Известно, что для эффективной работы насосных установок требуется поступление к месту откачки необходимого объема нефти за единицу времени. С целью исключения срыва работы насосов необходимо исследовать процесс откачки продукта из участка магистрального трубопровода, исследовать совместную работу насосных агрегатов при одновременном истечении продукта из освобождаемого от нефти участка через разрыв. В известных работах по откачке продукта из магистрального трубопровода не исследовалась совместная работа по опорожнению участка трубопровода и насосных агрегатов, не определялось необходимое количество насосов того или другого типа для откачки продукта из участка трубопровода, не устанавливалось влияние откачки на истечение через разрыв.

Весьма эффективным может оказаться применение специальных быстро устанавливаемых средств временного заглушения разрыва с обеспечением герметичности трубопровода в месте его разрыва.

Для сбора и временного накопления вылившейся через разрыв нефти могут использоваться канавы и амбары обоснованной конструкции, которые следует сооружать заблаговременно.

Вторая глава посвящена исследованию процесса освобождения аварийного участка МН от перекачиваемого продукта. Исследуется процесс освобождения аварийного участка откачкой насосами и истечением через аварийный разрыв после отключения магистральных насосов и закрытия линейных запорных арматур, ограничивающих поступление нефти к месту разрыва из прилегающих участков. Поступление продукта к месту разрыва может происходить с обеих сторон от разрыва или только с одной стороны. Анализ показал, что в зависимости от значений высотных отметок продольного профиля освобождаемого от нефти участка МН и расположения мест откачки относительно аварийного разрыва могут реализоваться семь разных схем опорожнения. Для каждой схемы на основе уравнений Бернулли и баланса количества продукта в сечениях освобождаемого нефтепровода и сечениях соединительных трубопроводов откачивающих насосов и разрыва определены параметры опорожнения. Параметры, относящиеся к правой стороне от разрыва, отмечены индексом 1, а к левой стороне – индексом 2. Если поступление нефти к месту разрыва происходит только с одной стороны, параметры даны без индексов. Для определения суммарной производительности опорожнения нами получено выражение

, (1)

где – безразмерный параметр суммарной производительности, определяемый по формуле ; (2)

– площадь поперечного сечения опорожняемого нефтепровода в свету; – ускорение силы тяжести; – напоры, под действием которых происходит движение продукта в полости нефтепровода; , – безразмерные параметры скоростей движения продукта в полости нефтепровода.

Производительность опорожнения определяется суммой расхода через разрыв , определяемый как , и суммарной производительностью насосов, установленных на параллельную работу. При этом производительность откачки одним насосом . Здесь , – безразмерные скорости течения нефти через разрыв и в полости соединительных трубопроводов; – площадь разрыва; – площадь поперечного сечения соединительных трубопроводов в свету.

Для разных схем опорожнения зависимости параметров , , , от характеристик опорожняемого нефтепровода, откачивающих насосов, аварийного разрыва имеют свой вид.

Так, например, при поступлении продукта к месту разрыва с обеих сторон и откачке продукта из полости нефтепровода с одной стороны от разрыва в условиях обеспечения бескавитационной работы откачивающих насосов и , параметры , и определяются совместным решением уравнений:

; (3)

; (4)

, (5)

где , – напоры, под действием которых происходит движение нефти в полостях первого и второго участков нефтепровода и трубопроводов, соединяющих нефтепровод с насосами; , , , , – безразмерные параметры потерь напора в правом и левом опорожняемых участках, на участке между местами откачки и разрыва трубопроводов, соединяющих нефтепровод с насосами (соединительные трубопроводы) и при истечении продукта через разрыв; , – коэффициенты гидравлического сопротивления изменения направления потока жидкости и сжатия ее струи при истечении через разрыв; ; , – внутренние диаметры опорожняемого нефтепровода и соединительных трубопроводов; – количество откачивающих насосов, установленных на параллельную работу.

Выражение для определения параметра имеет вид:

. (6)



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.