Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Оценка прочности промысловых и технологических трубопроводов морских нефтегазовых сооружений

Диссертация: Оценка прочности промысловых и технологических трубопроводов морских нефтегазовых сооружений
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Диссертация состоит из введения, трех глав и выводов. В первой главе изложено состояние решаемой проблемы и поставлены цели и задачи на собственные исследования. Сделан выбор расчетно-экспериментального подхода для исследований. Предлагается техническую диагностику трубопроводных систем осуществлять общепринятыми средствами с прямыми измерениями напряжений (предпочтительно использование… Читать ещё >

Содержание

  • Глава I. Оценка работоспособности промысловых и технологических трубопроводов морских нефтегазовых сооружений
    • 1. 1. Состояние проблемы
    • 1. 2. Выбор расчетно-экспериментального подхода для исследований
    • 1. 3. Техническая диагностика трубопроводных систем
  • Глава II. Исследование прочности трубопроводных систем
    • 2. 1. Исследование коэффициентов концентрации напряжений в трубопроводах с дефектами
    • 2. 2. Выбор критериев прочности
    • 2. 3. Трубопроводы из полимерных и композиционных материалов
  • Глава III. Разработка методики оценки ресурса эксплуатации трубопроводов
    • 3. 1. Работоспособность трубопроводных систем при динамическом нагружении
    • 3. 2. Влияние различных дефектов на работоспособность конструкций
    • 3. 3. Техническая диагностика и оценка ресурса технологических трубопроводов узлов редуцирования
    • 3. 4. Методика оценки остаточного ресурса технологических трубопроводов
  • Выводы

Оценка прочности промысловых и технологических трубопроводов морских нефтегазовых сооружений (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Континентальный шельф России содержит в своих недрах огромные, пока полностью не оцененные запасы углеводородного сырья. Поэтому современный этап развития нефтегазовой отрасли страны характеризуется становлением морской отрасли нефтедобычи. При этом целесообразно максимально использовать опыт освоения «сухопутных» месторождений и существующей системы транспорта нефти и газа, а также методологию освоения месторождений Каспия, Азовского и Южно-Китайского («Белый тигр») морей, шельфа Сахалина и Балтийского моря.

Наиболее важным, с точки зрения обеспечения надежности при эксплуатации морских нефтегазовых сооружений являются промысловые и технологические трубопроводные системы. Последнее объясняется сложностью конфигурации технологических трубопроводных систем, «тяжелыми» условиями эксплуатации, затруднениями при проведении обслуживания и ремонта, отсутствием достоверных критериев для оценки прочности и т. д. Основными особенностями эксплуатации морских промысловых и технологических трубопроводов являются:

— высокий уровень коррозии стали трубопроводов морских сооружений, особенно в зонах, смачиваемых морской водой;

— динамические нагрузки на системы трубопроводов, обусловленные многочастотными гидродинамическими пульсациями и гидравлическими ударами при сборе и транспорте углеводородов;

— требования полного исключения аварий трубопроводных систем из-за возможного экологического ущерба окружающей среде и огромных затрат на ликвидацию аварий.

Из изложенного следует, что задача оценки прочности морских промысловых и технологических трубопроводов современна и актуальна.

Основной целью работы явилось решение поставленной научнотехнической задачи. Для этого последовательно проведены разработки и исследования в части:

— разработки методик математического моделирования задач определения напряженно-деформированного состояния трубопроводов в статической постановке с учетом возможных дефектов в трубе;

— проведения экспериментальных работ по техническому диагностированию трубопроводных систем с целью выявления типовых дефектов в процессе эксплуатации;

— исследования работоспособности трубопроводных систем при различных динамических режимах нагружения;

— обоснования критерия прочности трубопровода и методики оценки остаточного ресурса эксплуатации трубопровода;

— оценки возможности применения труб из перспективных полимерных и композиционных материалов.

На защиту автором выносятся следующие положения:

— предложенный подход для комплексного диагностического сопровождения промысловых и технологических трубопроводных систем;

— полученный и обоснованный критерий прочности технологических трубопроводов;

— критерий «рассогласования» резонансных режимов при динамическом нагружении трубопроводов за счет газодинамических процессов рабочего тела и других возмущений;

— установленные закономерности поведения коэффициентов концентрации в дефектах трубопроводных систем из типовых трубных сталей.

Основными научными результатами, полученными в работе, являются:

— предложенный экспериментально-теоретический подход для исследования концентрации напряжений в трубопроводных системах с дефектами, основанный на техническом диагностировании трубы прямыми измерениями и последующим конечноэлементном анализе напряжений с обязательным учетом упруго-пластических свойств трубной стали;

— впервые полученная универсальная регрессионная модель расчетного напряжения в вершине коррозионного дефекта в зависимости от базовых геометрических параметров дефекта: глубины, ширины и длины для имеющихся типоразмеров трубопроводов;

— теоретически установленный и экспериментально подтвержденный факт подавления процессов трещинообразования для трубопроводов при использовании низколегированных сталей с пределом текучести 380.430 МПа и коэффициентом интенсивности напряжений 60. 150 МПа-м½ в стандартных условиях;

— предложенная вероятностная оценка для рассогласования частот собственных колебаний транспортируемого газа (нефти) и трубы, исходя из нежелательности динамических нагрузок на трубопроводные системы с амплитудой виброскоростей более 10 мм/с.

Практическая значимость работы состоит в решении задач, позволяющих:

— исследовать концентрацию напряжений в трубопроводных системах в зонах выявленных техническим диагностированием дефектов, отклонениях от проектных параметров трубопроводной обвязки и т. п.;

— давать рекомендации по ремонту отдельных элементов трубопроводных систем;

— оценивать прочность промысловых и технологических трубопроводов;

— разрабатывать технические мероприятия по повышению работоспособности трубопроводов: снижению уровня действующих динамических компонент напряжений и деформаций, использованию полимерных труб и демпферов, оптимальному конструктивному оформлению трубопроводной системы и т. п.

Основные результаты работы в виде разработанных методических подходов непосредственно внедрены в практику проектирования и эксплуатации трубопроводных систем «сухопутных» и морских нефтегазовых сооружений: использованы на газораспределительных и компрессорных станциях ООО «Мострансгаз», а также в ОАО «Сахалинморнефтегаз» и на месторождениях Черного моря.

Отдельные результаты работы поэтапно докладывались на международных деловых встречах «Диагностика» в 2002 и 2003 г. г.- научно-технической конференции «Социально-экономические проблемы развития региона», Ижевск, 2002 г.- III Всероссийской конференции «Информация, инновации, инвестиции», Пермь, 2003 г.- XXII Российской школе по проблемам науки и технологии, Миасс, 2003 г. и других.

Диссертация состоит из введения, трех глав и выводов. В первой главе изложено состояние решаемой проблемы и поставлены цели и задачи на собственные исследования. Сделан выбор расчетно-экспериментального подхода для исследований. Предлагается техническую диагностику трубопроводных систем осуществлять общепринятыми средствами с прямыми измерениями напряжений (предпочтительно использование комплексов основанных на магнитошумовом методе измерений). Математическое моделирование конструкций и процессов проводится методом конечных элементов при использовании как собственных программных комплексов, так и универсальной системы ANSYS версии 8.0.

6. Результаты работы в виде отраслевых руководящих документов, критериальных оценок прочности и остаточного ресурса трубопроводов используются как для «сухопутных» газотранспортных сооружений в ОАО «Газпром», так и морских нефтегазоввых объектов в ОАО «Сахалинморнефтегаз», на арктическом шельфе (Байдарацкая губа) и Черном море.

Показать весь текст

Список литературы

  1. П.П., Березин В. Л., Шадрин О. Б. Подводные трубопроводы. — М.: Недра, 1979. — 415 с.
  2. Ч.С., Иванец В. К., Иванец Д. В. Обустройство морских нефтегазовых месторождений. М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2003. — 608 с.
  3. В.В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. -М.: Недра, 2000.-467 с.
  4. И.Е., Аликин В. Н. Оценка показателей надежности магистральных трубопроводов. М.: Недра, 2003. — 167 с.
  5. В.А. Диагностическое обслуживание трубопроводных систем компрессорных цехов газотранспортных и газодобывающих предприятий. Автореф. дисс. соиск. уч. степ. докт. техн. наук. М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. — 53 с.
  6. А.И., Харченко Ю. А., Клапчук О. В. Гидродинамика газожидкостных смесей в скважинах и трубопроводах. М.: Недра, 1994.-279 с.
  7. Ю.А. Энергосберегающие системы сбора углеводородов на месторождениях континентального шельфа. Автореф. дисс. соиск. уч. степ. докт. техн. наук. М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. -47 с.
  8. Ю.М., Будников В. Ф., Булатов А. И. Теория и практика предупреждения осложнений и ремонта скважин при их строительстве и эксплуатации: Справ, пособие: в 6 т. М.: Недра, 2004. — Т. 6. — 447 с.
  9. М.И., Будников В. Ф., Щербина М. М. О причинах коррозионного разрушения оборудования на участках термических методов добычи нефти// Сб. науч. тр. Вопросы технологии и техники добычи нефти термическим методами. М.: ВНИИОЭНГ, 1989. — с. 3944.
  10. Аварии и несчастные случаи в нефтяной и газовой промышленности России/ Под ред. Ю. А. Дадонова, В. Я. Кершенбаума. М.: Техно-нефтегаз, 2001. — 2−1 с.
  11. Л.П. Материалы для сооружений газонефтепроводов и хранилищ . М.: Недра, 1975. — 320 с.
  12. А.Д. Техника и технология освоения и эксплуатации глубоких скважин. М.: Недра, 1970. — 247 с.
  13. Ю.А., Федоров А. С., Васильев Г. Г. и др. Морские трубопроводы. — М.: Недра, 2001. 131 с.М.Новаковский В. М. Преодоление коррозии — важнейшая задача науки/ М-лы II межд. конгресса «Защита-95». М.: ГАНГ им. И. М. Губкина, 1995. — с.74−79.
  14. Р.П., Пастернак В. И. Трубы для нефтяной и газовой промышленности за рубежом. М.: Недра, 1979. — 215 с.
  15. А.Б., Никишин В. И., Поршаков Б. П. Энергетика трубопроводного транспорта газов. М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2001. — 400 с.
  16. Положение по технической эксплуатации газораспределительных станций магистральных газопроводов/ В. М. Клищевская, Н. В. Ушин, Н. И. Цыбулько и др. ВРД 39−1.10−069−2002-М.: РАО ГАЗПРОМ, 2003. -94 с.
  17. Метод конечных элементов в задачах нефтегазопромысловой механики/ В. Н. Аликин, И. Е. Литвин, С. М. Щербаков, В. П. Бородавкин. М.: Недра, 1992. — 288 с.
  18. В.А., Кравчук А. С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров. Справ, пособие. М.: Машиностроение-1, 2004. — 512 с.
  19. А.И., Хачатурян С. А. Газодинамические процессы в трубопроводах и борьба с шумом на компрессорных станциях. М.: Недра, 2002.-335 с.
  20. Наука и высокие технологии России на рубеже третьего тысячелетия/ Под ред. B.JI. Макарова и А. Е. Варшавского. М.: Наука, 2001. — 636 с.
  21. В.П., Ершов Н. П. Конструкции из композиционных материалов в современной технике// Журнал ВХО им. Д. И. Менделеева. № 3. — 1978. — с. 245−248.
  22. В.А. О возможности возникновения высокочастотной вибрации трубопроводной обвязки ГПА при резонансах КС// В сб. Доклады XXI межд. сем. «Диагностика оборудования компрессорных станций. Светлогорск: сентябрь 2002 г., ИРЦ ГАЗПРОМ, с. 94−98.
  23. O.K. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. -541 с.
  24. Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1977.-344 с.
  25. Басов. ANSYS в примерах и задачах/ Под общей редакцией Д. Г. Красковского. М.: Компьютер-Пресс, 2002. — 224 с.
  26. А.Б., Морозов Е. М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера. Практическое руководство. М.: Едиториал УРСС, 2003. -272 с.
  27. П.П., Синюков A.M. Прочность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1984. — 245 с.
  28. Каталог технологического оборудования действующих газораспределительных станций магистральных газопроводов с рекомендациями по. реконструкции и модернизации. РАО «Газпром», ДАО «Оргэнергогаз». М.: ИРЦ Газпром, 1994. — 72 с.
  29. И.А., Мавлютов P.P. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1986.-560 с.
  30. A.M., Никишков Г. П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980. — 256 с.
  31. О.М., Харитонов В. И. Надежность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1978. — 217 с.
  32. М., Миеси Г., Мацумта X. Вычислительная механика разрушения. М.: Мир, 1986. — 334 с.
  33. М.Н., Лукьянов В. А. Прочность сосудов и трубопроводов с дефектами стенок в нефтегазовых производствах. — М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2000. 216 с.
  34. Д. Основы механики разрушения. М.: Высшая школа, 1980. -368 с.
  35. Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. — М.: Машиностроение, 1981. -272 с.
  36. А.Ф., Козин Ю. Н. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации сосудов и трубопроводов под давлением. М.: Энергоатомиздат, 1997. — 288 с.
  37. Денис Руди М. Оценка допустимости коррозионных дефектов// Трубопроводный транспорт нефти. 1997. — № 4. — с. 28−34.
  38. И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978. -239 с.
  39. И.В. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Транспорт, 1980.-246 с.
  40. С.М. Контроль и диагностирование технического состояния газотрубопроводных двигателей по вибрационным параметрам. М.: Транспорт, 1984. — 128 с.
  41. A.M., Бородавкин П. П., Литвин И. Е. Основы расчёта надёжности и оптимизации коэффициентов запаса прочности основныхнесущих элементов магистральных трубопроводов. М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2002. — 242 с.
  42. Н.В., Литвин И. Е., Аликин В. Н. Оценка прочности технологических трубопроводов, подверженных коррозии/М-лы XXII Российской школы по проблемам науки и технологий. Миасс, 2003. -с. 45.
  43. И.И., Копнов В. А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. -М.: Машиностроение, 1968. 191 с.
  44. Методика определения остаточного ресурса нефтегазопромысловых трубопроводов и трубопроводов головных сооружений. ОСТ 153−39.4010−2002. Уфа.: 2002. — 57 с.
  45. В.В. Сопротивление вязкоупругих материалов. М.: Наука, 1972.-328 с.
  46. Критерии прочности и расчёт механической надёжности конструкций/В.Н. Аликин, П. В. Анохин, Г. Л. Колмогоров, И. Е. Литвин. Пермь.: ПГТУ, 1999. — 158 с.
  47. К., Ламберсон Л. Надёжность и проектирование систем. — М.: Мир, 1980.-606 с.
  48. В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1988. — 240 с.
  49. .Е., Судаков Р. С., Сырицин Т. А. Основы теории надёжности ракетных двигателей. — М.: Машиностроение, 1974. — 399 с.
  50. Э.Э. Расчёт резинотехнических изделий. «М.: Машиностроение, 1976. — 256 с.
  51. Справочник по проектированию магистральных трубопроводов/Под ред. А. К. Дерцакяна. Л.: Недра, 1977. — 519 с.
  52. Магистральные трубопроводы. Строительные нормы и правила СНиП 2.05.06.-85*. М.: ЦИТП Госстроя, 1997. — 52 с.
  53. Нормы проектирования и строительства морского газопровода. Ведомственные нормы ВН 39−1.9−005−98. М.: ИРЦ Газпром, 1998. -32 с.
  54. B.C., Переверзев Е. С. Несущая способность и долговечность элементов конструкций. — Киев.: Наукова думка, 1981. -176 с.
  55. Ю.А., Резуненко В. И., Фёдоров А. С., Фейгин Б. Л. Газопровод Россия Турция: исследование т-руб на смятие//Газовая промышленность. — 1999. — № 8. — с. 1. — с. 5 — 16.
  56. Ю.А., Резуненко В. И., Фёдоров А. С., Фейгин Б. Л. Газопровод Россия Турция: защита глубоководного участка от лавинного смятияуУГазовая промышленность. — 1999. № 5. — с. 82 — 83.
  57. О.М., Харионовский В. В., Черний В. П. Сопоставление методик расчёта магистральных трубопроводов по нормам России, США, Канады и европейских стран. -М.: ИРЦ Газпром, 1997. 51 с.
  58. В.И., Кибенко В. Д. Основы технологии переработки полимерных материалов. Ижевск.: Ижевск, мех. институт, 1991. -190 с.
  59. Н.П. Состояние и перспективы развития расчётно-экспериментальных работ в области проектирования тонкостенных конструкций из композиционных материалов//Механика композиционных материалов. № 1. — 1998. — с. 86−92.
  60. Н.А., Зиновьев П. А., Попов Б. Г. Расчёт многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1984. — 264 с.
  61. В.А., Гольденблат И. И., Копнов В. А., Поспелов А. Д., Синюков A.M. Пластинки и оболочки из стеклопластика. М.: Высшая школа, 1970.-408 с.
  62. Г., Баратта А., Кашпати Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании. М.: Стройиздат, 1988. — 584 с.
  63. А.П. Прочность при изотермическом и низкотермическом малоцикловом разрушении. М.: Наука, 1979. — 295 с.
  64. П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. — 616 с.
  65. Ю.А. Классификация гидродинамических процессов в однотрубных системах сбора нефти и газа//Нефтяное хозяйство № 8. -2004.-с. 118−122.
  66. В.А. Снижение резонансных вибраций оборудывания компрессорных станций//Обз. инф. сер. «Машины и нефтяное оборудование». М.: ВНИИОЭНГ, 1979. — 67 с.
  67. И.Ф., Савельев JI.M., Хазанов Х. С. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов. — М.: Высшая школа, 1985. 392 с.
  68. В.А. Катодная защита от коррозии. M-JL: Госэнергоиздат, 1962.-254 с.
  69. Жук Н. П. Коррозия и защита металлов. М.: Машгиз, 1957. — 331 с.
  70. A.M., Глазков В. И., Котик В. Г. Защита трубопроводов и резервуаров от коррозии. М.: Недра, 1975. — 288 с.
  71. И.В., Зиневич A.M., Никольский К. К., Глазков В. И. Защита металлических сооружений от подземной коррозии. М.: Недра, 1981.-293 с.
  72. РД 153−39.4−091−01 «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии. С-Пб.: 2002. — 240 с.
  73. ВСН 012−88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приёмка работ. Часть I. М.: 1988 28 с.
  74. РД 34.17.302−97. Котлы паровые водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды. Сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения. М.: 1997.
  75. В.Н. Разработка рецептур, освоение технологий производства конструкций из термореактивного циклически стойкого полиуретана//Химическая технология. № 9. — 2000, с. 28−33.
  76. РД 12−411−01. Инструкция по диагностированию технического состояния подземных стальных трубопроводов. М.: Гостехнадзор, 2002.- 120 с.
  77. ГОСТ 9.602.-89.* Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии. М.: 1989.
  78. .Л., Тугунов П. И. Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. — М.: Наука, 1985. 324 с.
  79. Указания по расчёту параметров электрохимической защиты подземных коммуникаций компрессионных станций. РМ 51−11−75. -М.: Мингазпром, 1975. 50 с.
  80. ВРД 39−1.10−069−2002. Положение по технической эксплуатации газораспределительных станций магистральных трубопроводов. М.:2003. 94 с.
  81. Л.Я. Долгосрочный прогноз опасности грунтовой коррозии металлов. М.: Недра, 1966. — 175 с.
  82. В., Швенк В. Катодная защита от коррозии. М.: Металлургия, 1984.-495 с.
  83. Методика комплексной коррозионной диагностики распределительных газопроводов. М.: Газпром, 2003. — 70 с.
  84. Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения. ГОСТ 27.002−89. М.: Изд-во Стандартов, 1990. — 37 с.
  85. А.Г., Зайнуллин Р. С. Безопасность нефтепроводов. М.: Недра, 2000.-310 с.
  86. В.В. Диагностика и ресурс газопроводов: состояние и перспективы//Газовая промышленность. 1995. — № 11.- с. 28−30.
  87. В.Н., Милёхин Ю. М., Пак З.П. Пороха. Топлива. Заряды. Том I. Методы математического моделирования для исследования зарядов твердого топлива. М.: Химия, 2003. — 216 с.
  88. Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчёт элементов конструкций на прочность. -М.: Машиностроение, 1990. 448с.
  89. Методика расчёта технологических трубопроводов компрессорных станций М.: ВНИИГАЗ, 1992. — 53 с.
  90. В.В. Ресурс машин и конструкций. — М.: Машиностроение, 1990−448 с.
  91. А.Р. Теория расчёта строительных конструкций на надёжность. М.: Стройиздат, 1986. — 386 с.
  92. В.П. Вопросы надёжности механических систем. — М.: Знание, 1981.-121 с.
  93. Я.А. Теория случайных процессов. М.: Наука, 1969. — 387 с.
  94. Критерии прочности и надёжность конструкций/Н.В. У шин, В. Н. Аликин, И. Е. Литвин, С. Г. Сесюнин, М. И. Соколовский. М.: Недра, -2005.-211 с.
  95. Гольденблат И. И, Бажанов В. А., Копнов В. А. Длительная прочность в машиностроении. М.: Машиностроение, 1977. — 218 с.
  96. В. Усталостные испытания и анализ их результатов. — М.: Машиностроение, 1964. 308 с.
  97. Р. С. Гумеров А.Г. Повышение ресурса нефтепроводов. -М.: Недра, 2000.-494 с.
  98. А.Г., Решетников Ю. Е., Иноземцев А. А. Основы технологии создания газотрубных двигателей. М.: Авиатехинформ, 1999. — 554 с.
  99. А.С. Расчёт на прочность конструкций из стеклопластика и пластмасс в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. -М.: Машиностроение, 1978. 148 с.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!