Обеспечение безопасности трубопроводов нефтегазового комплекса совершенствованием конструкции и технологии монтажа комбинированных труб из термопластов

Для решения указанной проблемы разработан метод диагностического обследования трубопроводов из комбинированных труб. Метод заключается в заполнении обследуемого трубопровода электропроводящей жидкостью (пресной, пластовой или морской водой), подключении к электролиту через металлический элемент трубопровода одного электрода от генератора напряжения высокой частоты модернизированной аппаратуры типа АНПИ
(аппаратура нахождения поврежденной изоляции) и подключении второго электрода к заземлению. На другом конце обследуемого участка трубопровода электролит подключен к заземлителю. Измеряя магнитометром напряженность электромагнитного поля вблизи предполагаемого местонахождения трубопровода, определяют его трассу, а располагая датчик магнитометра
при измерениях под углом 45° к горизонту, рассчитывают глубину залегания трубопровода. Места утечек из трубопроводов определяются этой же аппаратурой по изменению величины магнитного поля вдоль оси трассы трубопровода.

Проведенные диагностические обследования на промыслах АНК «Башнефть» показали работоспособность разработанного метода.

В пятой главе оценена экономическая эффективность применения комбинированных труб при сооружении трубопроводных коммуникаций взамен традиционно применяемых металлических труб.

Сравниваются капитальные затраты и текущие эксплуатационные расходы для двух вариантов: базового – трубопровод из стальных труб наружным диаметром 89 мм с толщиной стенки 10 мм; нового – трубопровод из комбинированных труб ТСК-75. Расчетный период принят равным 25 годам с учетом периодической замены стального трубопровода через каждые 7 лет эксплуатации. Производительность трубопроводов принята равной
235,8 тыс. т /год. Экономический эффект от эксплуатации трубопровода из комбинированных труб ориентировочно составит около 27 млн руб., или в среднем 1,1 млн руб. за год.

Экономический эффект определяется снижением стоимости сооружения трубопроводов, удлинением срока их службы, а также экономией текущих издержек, связанных с ликвидацией отказов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И рекомендации

1. Выполнен комплекс разработок по совершенствованию конструкции комбинированных труб из термопластов и технологии их монтажа при строительстве нефтепромысловых трубопроводов.

Сравнительный анализ труб, изготовленных из различных материалов и по разным конструкционным схемам, показал, что наиболее перспективными для применения в нефтепромысловых трубопроводах являются бипластмассовые трубы. Проведена классификация комбинированных труб.

2. Исследован механизм влияния нефтесодержащих сред на полиэтиленовую оболочку комбинированных труб. Показано, что диффузия нефти в полиэтилен приводит к пластификации материала и ухудшению прочностных свойств таких труб. Экспериментально доказано, что трубы из ПВД и других термопластов с низкой молекулярной массой не могут применяться в производстве комбинированных труб для транспортировки нефтесодержащих сред.

На основе сравнительного анализа физико-механических свойств композиционных материалов, используемых при производстве металлопластовых и стеклопластиковых труб, выявлены предпочтительные области их применения.

С целью определения несущей способности выполнен анализ напряженно-деформированного состояния комбинированных труб на основе разработанных конечно-элементных моделей бипластмассовой и металлопластовой труб и определен механизм разрушения труб обоих видов. Для МПТ выявлен основной несущий элемент – окружная арматура и даны рекомендации по оптимизации конструкции путем выбора геометрических размеров ячейки армирующей сетки. Для бипластмассовых труб различных типоразмеров даны рекомендации по рабочему давлению транспортируемой среды.

3. Разработаны равнопрочное с телом трубы клеесварное соединение бипластмассовых труб и технология выполнения такого соединения при монтаже трубопровода. Предложены изменения конструкции типового сварочного оборудования. По результатам гидравлических испытаний сделано заключение о работоспособности клеесварного соединения при рабочих давлениях до 4 МПа.

Предложен способ ограничения высоты внутреннего грата в сварных соединениях комбинированных труб.

Разработан стенд для гидравлического контроля различных видов комбинированных труб.

4. Впервые разработан и прошел успешную апробацию метод дефектоскопии комбинированных труб (МПТ и ГПМТ), основанный на определении наличия контакта жидкости с арматурой, что позволяет выявлять скрытые дефекты внутренней поверхности труб.

Впервые разработан метод диагностического обследования трубопроводов из полимерных труб для контроля их фактического местоположения и определения мест утечек транспортируемой среды.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано
в следующих научных трудах:

1. Агапчев В.И., Виноградов Д.А., Ращепкин А.К., Исламов А.Р. Металлопластовые трубы для обустройства нефтегазопромыслов // Нефтегазовое дело. – Уфа: УГНТУ, 2004. № 2. – С. 129-137.

2. Ращепкин А.К. Сравнительный анализ композиционных материалов для изготовления труб нефтяной и химической промышленности // Нефтегазовое дело. – Уфа: УГНТУ, 2004. № 2. – С. 295.

3. Ращепкин А.К., Салагаева Е.В., Черкасов Н.М., Гладких И.Ф. Новые отечественные технологии при изготовлении и монтаже трубопроводных систем нефтегазовой инфраструктуры из комбинированных труб на основе термопластов // Нефтегазовое дело. – Уфа: УГНТУ, 2005. № 3. – С. 338.

4. Ращепкин А.К., Сергеев С.М., Глухова О.В. Длительная прочность полиэтиленовых труб для систем газоснабжения // Нефтегазовое дело. – Уфа: УГНТУ, 2005. № 3. – С. 227.

5. Агапчев В.И., Пермяков Н.Г., Ращепкин А.К., Шамсиев Р.Ф. О характере разрушения металлопластовых труб // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов». – Уфа, 2007. – Вып. 2 (68). –
С. 60-61.

6. Виноградов Д.А., Фаттахов М.М., Ращепкин А.К., Сергеев С.М., Глухова О.М. Энергоресурсосберегающие трубопроводы из полимерных материалов // Башкирский химический журнал. – Уфа: НИИ «Реактив», 2006. –
Т. 13. № 4. С. 74-75.

7. Ращепкин А.К. Исследование работоспособности металлопластовых труб // Проблемы строительного комплекса России. Матер. IX Междунар. научн.-техн. конф. в рамках IX специализированной выставки «Строительство. Коммунальное хозяйство. Камнеобработка - 2005». – Уфа: УГНТУ, 2005. С. 96.

8. Ращепкин А.К. Метод контроля герметичности внутреннего слоя металлопластовых труб // Проблемы строительного комплекса России. Матер. IX Междунар. научн.-техн. конф. в рамках IX специализированной выставки «Строительство. Коммунальное хозяйство. Камнеобработка - 2005». – Уфа: УГНТУ, 2005. С. 97.

9. Ращепкин А.К., Сергеев С.М., Юнусова А.И. Исследование стойкости труб на основе термопластов к действию нефтяных сред // Трубопроводный транспорт – 2006. Тез. докл. учебн.-научн.-практ. конф. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. С. 101-102.

10. Ращепкин А.К., Пермяков Н.Г. Рекомендации по прогнозированию работоспособности трубопроводов из полиэтиленовых труб // Трубопроводные системы инженерной инфраструктуры из полимерных материалов. Матер. междунар. научн.-техн. российско-германского семинара. – Уфа:
УГНТУ, 2005. С. 16-18.

11. Пермяков Н.Г., Агапчев В.И., Ращепкин А.К., Уметбаев В.В.
Пластмассовые трубы – резерв решения проблемы повышения технической надежности и экологической безопасности трубопроводов // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Тез. докл. научн.-практ. конф. 25 мая 2005 г. – Уфа, 2005. – С. 124.

12. Агапчев В.И., Виноградов Д.А., Фаттахов М.М., Ращепкин А.К. Комбинированные трубы из термопластов нового поколения и современные технологии для строительства трубопроводов инженерной и нефтегазовой инфраструктуры // Современные технологии строительства и ремонта трубопроводов и резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Тез. докл. V Междунар. топливно-энергетического и газонефтехимического конгресса. – М.: ВВЦ, 2006. – С. 62-64.

13. Агапчев В.И., Глухова О.В., Виноградов Д.А., Ращепкин А.К., Фаттахов М.М. Новые виды высоконапорных труб на основе полимерных материалов // Мировое сообщество: проблемы и пути решения: Сб. научн. статей / УГНТУ. Уфа, 2006. № 20. С. 53-62.

14. Агапчев В.И., Фаттахов М.М., Шамсиев Р.Ф., Ращепкин А.К., Пермяков Н.Г., Карымсакова Э.С., Отаров К.М. Разработка метода и технических средств для обнаружения дефектов и утечек в пластмассовых трубопроводах // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Тез. докл. научн.-практ. конф.
24 мая 2006 г. – Уфа, 2006. – С. 208-210.

15. Пермяков Н.Г., Агапчев В.И., Ращепкин А.К., Салагаева Е.В. Некоторые аспекты качества экструдируемых полиэтиленовых труб // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов». – Уфа, 2007. – Вып. 3 (69). – С. 37-38.