Введение к работе
з
Актуальность проблемы
Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение (ОНГКМ), содержащее в своем составе до 4 % сероводорода, эксплуатируется с 1971 года. С 1988 года месторождение вступило в период разработки с падающей добычей углеводородного сырья.
В условиях, когда большая часть основных фондов выработала первоначальный нормативный срок эксплуатации, но продолжает работать, проблема обеспечения безопасного функционирования опасных производственных объектов ОНГКМ является особенно актуальной и практически значимой.
В настоящее время до 90 % эксплуатируемых газоконденсатопроводов имеют срок эксплуатации более 20 лет. Эксплуатация таких трубопроводов связана с большими затратами на поддержание оборудования в рабочем состоянии, включая дорогостоящие работы по диагностике и ремонту трубопроводов. К общим затратам необходимо добавить затраты, связанные с ликвидацией последствий аварий, с локализацией, сбором и удалением продуктов перекачки при потере герметичности трубопроводов. Особенности эксплуатации и обеспечения надежности трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды, отражены в работах ученых: Антонова В.Г., Гафарова Н.А., Генделя Г.Л., Кичен-ко Б.В., Кушнаренко В.М., Макаренко В.Д., Мирочника В.Л., Митрофанова А.В., Перунова Б.В., Стеклова О.И., Шрейдера А.В. Теория эксплуатации, диагностирования и ремонта трубопроводных систем связана с именами ведущих ученых отрасли: Гумерова А.Г., Азметова Х.А., Гумерова Р.С, Зайнуллина Р.С, Султанова М.Х., Харионовского В.В., Черняе- ва КВ., Ямалеева К.М. и др.
С появлением современных диагностических средств и приборов, позволяющих вести поиск дефектных участков трубопроводов, существенным образом меняется подход к вопросам оценки потенциальной опасности их эксплуатации.
Концепцией ремонта становится не сплошная вырезка участков трубопроводов с дефектами вообще, а проведение на основе полученной информа-
4 ции об объекте обоснованной замены тех дефектных участков, которые действительно оказывают влияние на прочность и долговечность трубопровода.
В этой связи проблема надежности и безопасности длительно эксплуатируемых трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие газ и конденсат, является актуальной научной и инженерной задачей.
Цель работы - обеспечение безопасного функционирования длительно эксплуатируемых газоконденсатопроводов по результатам диагностики, оценки степени опасности дефектных участков и ремонта их по техническому состоянию.
Основные задачи работы
Анализ технического состояния газоконденсатопроводов после 25-летнего периода эксплуатации и оценка характеристик их надежности.
Разработка математической модели изменения коррозионной ситуации и методики прогнозирования скорости роста коррозионных повреждений в трубопроводах, транспортирующих сероводородсодержащие среды.
Проведение экспериментальных исследований прочности и долговечности труб, бывших в эксплуатации на газоконденсатопроводах.
Разработка новой классификации дефектов трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды, необходимой для организации и планирования ремонтных работ по техническому состоянию.
Научная новизна
Разработана математическая модель изменения коррозионной ситуации в трубопроводах, транспортирующих сероводородсодержащие среды, позволяющая прогнозировать рост коррозионных дефектов с течением времени эксплуатации.
Экспериментально показано, что модифицированная формула Баттеля при расчете разрушающих давлений толстостенных труб с нетрещиноподобны-ми дефектами дает запас прочности до 40 % включительно, что позволило обоснованно внести поправочный коэффициент в расчетную модель оценки опасности дефектов и продлить подконтрольную эксплуатацию трубопровода.
Разработана трехбалльная классификация дефектов трубопроводов по степени их опасности, что дает возможность с учетом технического состояния более объективно подходить к планированию ремонтных работ.
Экспериментально установлены отличительные признаки происхождения металлургических и водородных расслоений металла трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды. Для последних характерно наличие на внутренней и наружной стенках язвенной коррозии металла.
Положения, выносимые на защиту:
результаты анализа технического состояния длительно эксплуатируемых газоконденсатопрово дов;
математическая модель изменения коррозионной ситуации и методика прогнозирования роста коррозионных дефектов на газо-конденсатопроводах;
результаты экспериментальных исследований прочности и долговечности труб, бывших в эксплуатации на газоконденсатопрово-дах;
новая классификация по степени опасности дефектов трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды.
Практическая значимость работы
Проведенный факторный анализ и разработанные регрессионные модели позволяют моделировать и прогнозировать коррозионную ситуацию на трубопроводах, в том числе и на участках, не доступных для внутритрубной дефектоскопии (ВТД).
Результаты экспериментальных исследований прочности и долговечности труб, бывших в эксплуатации, дают возможность повысить объективность оценки технического состояния трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие газ и конденсат, выявить их реальную несущую способность и сократить объемы ремонтных работ без снижения требуемой эксплуатационной надежности.
6 3. Разработанная классификация по степени опасности дефектов трубопроводов позволяет выработать научно обоснованные критерии по методам, видам и способам ремонта дефектных участков по техническому состоянию.
Годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы в УЭСП ООО «Газпром добыча Оренбург» составляет 7 млн рублей. Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях, отраслевых совещаниях и т.п. по проблемам трубопроводного транспорта, в т.ч.:
- на конференции молодых специалистов (г. Москва, ВНИИГАЗ, 2000); на отраслевом совещании дочерних обществ ОАО «Газпром» «Техническое состояние и вопросы эксплуатации конденсатопроводов ОАО «Газпром» (г. Сургут, 2003);
на отраслевом совещании специалистов дочерних обществ ОАО «Газпром», представителей сервисных компаний «Эксплуатация, диагностика и ремонт подводных переходов трубопроводов ОАО «Газпром» (г. Москва, 2004);
на 5-ой Международной научно-технической конференции «Техническое диагностирование оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред» (г. Оренбург, 2004); на научно-технической конференции молодых руководителей и специалистов ООО «Оренбурггазпром» (г. Оренбург, 2005). Методика оценки потенциально опасных дефектов по результатам вну-тритрубной дефектоскопии включена в План внедрения новой техники и передовых технологий ООО «Оренбурггазпром» на 2004-2006 годы. Публикации
Основные положения работы опубликованы в 11 научных трудах. Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего
7 из 115 наименований, и 2 приложений (приложение А содержит 17 рисунков; приложение Б содержит 5 таблиц). Работа содержит 151 страницу машинописного текста, 49 рисунков, 13 таблиц.
