Совершенствование технологии ремонта промысловых трубопроводов с применением композитных муфт.

ВВЕДЕНИЕ 7
1 Технологии ремонта промыслового трубопровода 8
1.1 Эксплуатация промысловых трубопроводов 8
1.2 Основные повреждения при эксплуатации промыслового трубопровода 9
1.3 Основные методы ремонта промыслового трубопровода 11
1.4 Метод вырезки дефектов для ремонта промыслового трубопровода 13
2 Совершенствование композитно-муфтового ремонта промыслового трубопровода 15
2.1 Технология и материалы, используемые при композитно-муфтовом ремонте промыслового трубопровода 15
2.2 Технические решения в применение композитно-муфтового ремонта трубопровода 16
2.3 Виды муфт, которые применяются в композитно-муфтовом методе ремонта 21
2.3.1 Универсальная конусная муфта 21
2.3.2 Композитная обмотка Black Diamond 23
2.3.3 Цилиндрическая муфта 24
2.3.4 Ремонтная стеклопластиковая муфта (РСМ) 26
2.3.5 Композитная конусная муфта 28
3 Расчетная часть 35
3.1 Расчетная стоимость оборудования при устранении дефектов промыслового трубопровода 35
3.2 Расход нефти при прекращении работы промыслового трубопровода 36
3.3 Технико-экономический расчет 36
3.4 Риски при ремонте промыслового трубопровода с применением композитной конусной муфты 37
3.5 Расчетная выручка при дополнительном объеме добычи нефти с учетом снижения потерь при ликвидации остановки трубопровода 38
4. Безопасность и экологичность 40
4.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов при ремонте промыслового трубопровода 40
4.2 Инженерные и организационные решения по обеспечению безопасности работ 42
4.3 Санитарные требования к помещению и размещению трубопроводов с композитными муфтами 43
4.4 Обеспечение безопасности технологического процесса установки композитной муфты при ремонте трубопровода 48
4.5 Обеспечение взрывопожарной и пожарной безопасности при ремонте трубопроводов способом установки композитной муфты 50
4.6 Обеспечение безопасности в аварийных и чрезвычайных ситуациях при ремонте трубопровода 54
4.7. Экологичность ремонта трубопроводов с применением композитных муфт 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 59
ПРИЛОЖЕНИЕ А 64
ПРИЛОЖЕНИЕ В 66

Весь текст будет доступен после покупки

В современном мире нефтегазовая отрасль является одной из самых важных и перспективных отраслей экономики. Это связано с тем, что нефть и газ являются важнейшими источниками энергии для многих стран мира. Но вместе с этим нефтегазовая отрасль сталкивается с рядом проблем, связанных с эксплуатацией трубопроводов, которые используются для транспортировки нефти и газа. Одной из таких проблем является износ трубопроводов и появления на них дефектов, что может привести к протечкам и авариям.
Главной проблемой при ремонте промыслового трубопровода является остановка работы трубопровода, что приводит к большим потерям нефти, остановке нефтедобывающей скважины, выбросу вредных веществ в атмосферу.
Для решения данных проблем создаются новые способы ремонта промыслового трубопровода.
Одним из новых методов ремонта промысловых трубопроводов является композитно-муфтовый. В данном методе в качестве конструктивных элементов используются композитные муфты, изготавливаемые из различных материалов. Их применения позволяет обеспечить высокую прочность, стойкость к коррозии, эффективность ремонта и эксплуатации трубопроводов.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Технологии ремонта промыслового трубопровода

1.1 Эксплуатация промысловых трубопроводов

Промысловые трубопроводы – это один из основных элементов нефтепроводной системы, который предназначен для перекачки жидкого и газообразного топлива.
Одним из важных параметров труб является длина. Трубы имеют длину 12-15 метров, что уменьшает количество сварных соединений и повышает надежность нефтепровода. Сварка труб производится методом двухсторонней сварки под флюсом в инертной среде, что позволяет достичь высокой прочности и надежности соединений.
Трубы трубопровода имеют высокую устойчивость к механическим воздействиям. Они способны выдерживать значительные нагрузки, в том числе термические расширения и сжатия, давление жидкости и газа, а также воздействие внешних факторов, таких как ветер и снег. Трубы также имеют высокую устойчивость к ударам и вибрации, что обеспечивает их безопасность и надежность в эксплуатации.
Для обеспечения безопасности эксплуатации нефтепровода используются специальные системы мониторинга и контроля. Они позволяют оперативно выявлять любые отклонения от нормы и принимать меры по предотвращению аварийных ситуаций. Также регулярно проводятся работы по техническому обслуживанию и ремонту нефтепровода, которые позволяют поддерживать его в рабочем состоянии и продлевать срок службы труб.
Но со временем трубопроводы подвергаются коррозии, механическим повреждениям и т.д. Исходя из анализа в среднем магистральный трубопровод подвергается повреждениям около 1-3 раз в год.
Таким образом, трубы нефтепровода являются высококачественными и надежными конструкциями, которые обеспечивают безопасную и эффективную эксплуатацию нефтепровода. Они способны выдерживать значительные нагрузки и обладают высокой устойчивостью к механическим воздействиям, что позволяет обеспечивать надежность и безопасность транспортировки нефти и газа.

1.2 Основные повреждения при эксплуатации промыслового трубопровода

При эксплуатации нефтепровода могут возникать различные повреждения, которые могут привести к аварийным ситуациям и угрожать безопасности окружающей среды. Рассмотрим основные повреждения, которые могут возникнуть при эксплуатации нефтепровода.
1. Коррозия.
Коррозия – это процесс разрушения металла под воздействием окружающей среды. Коррозия является одним из наиболее распространенных повреждений нефтепроводов, так как они находятся в постоянном контакте с агрессивными средами. Для защиты от коррозии на поверхности труб нефтепровода наносятся специальные антикоррозионные покрытия. Однако со временем покрытие может стереться, что приводит к образованию коррозионных очагов на поверхности трубы. Это может привести к прорыву трубы и утечке нефти или газа.
2. Механические повреждения.
Механические повреждения – это повреждения, вызванные механическим воздействием на трубу нефтепровода. Они могут возникнуть в результате ударов, вибраций, сдвигов или перегрузок. Например, повреждения могут возникнуть в результате прохождения грунтовых работ, при установке заборов, или при наезде на трубу тяжелой техники. Механические повреждения могут привести к нарушению целостности трубы и прорыву, что может привести к утечке нефти или газа.
3. Кавитация.
Кавитация – это процесс образования пузырьков в жидкости, который происходит при изменении давления и температуры. Кавитация может приводить к разрушению металла трубы, особенно если она происходит на поверхности трубы. Кроме того, кавитация может вызвать коррозию, так как пузырьки могут вызывать механическое разрушение антикоррозионного покрытия на поверхности трубы.
4. Фатигирование.
Фатигирование – это процесс разрушения металла трубы под воздействием циклических нагрузок. Оно может возникнуть при изменении давления и температуры внутри трубы, а также при изменении скорости транспортировки нефти или газа. Фатигирование может привести к появлению трещин на поверхности трубы, что может привести к прорыву и утечке нефти или газа.
5. Контакт с грунтом.
Контакт с грунтом может привести к повреждению трубы нефтепровода. Например, корни деревьев могут проникать в грунт и повредить трубу. Кроме того, при изменении уровня грунтовых вод может происходить изменение напряженного состояния трубы, что может привести к нарушению ее целостности.
6. Контакт с животными.
Животные могут нанести значительный ущерб трубам нефтепровода. Например, крупные животные могут проломить трубу своим весом, а мелкие животные могут прокусить ее. Кроме того, животные могут использовать трубы как места для игр или для прокладки своих нор.
7. Контакт с агрессивными средами.
Контакт с агрессивными средами может привести к повреждению труб нефтепровода. Например, трубы могут быть повреждены при контакте с кислотами, растворителями или другими агрессивными веществами. Это может привести к образованию коррозионных очагов на поверхности трубы и нарушению ее целостности.
Для обеспечения безопасной и надежной эксплуатации нефтепровода необходимо проводить регулярные работы по мониторингу и контролю его состояния, а также производить регулярные работы по техническому обслуживанию и ремонту.
Проблема ремонта промыслового трубопровода действительно актуальная. В настоящее время применяются различные технологии ремонта промысловых трубопроводов. Но при этом осуществляется поиск новых технических решений, способов совершенствования технологии ремонта в целях их упрощения, снижения себестоимости и ресурсозатратности, уменьшение времени на ремонт, снижение потерь транспортируемых нефти и газа.

1.3 Основные методы ремонта промыслового трубопровода

Основными методами ремонта промыслового трубопровода являются:
1. Замена участка трубопровода.
Этот метод используется при серьезных повреждениях трубы нефтепровода, таких как трещины, прорывы, деформации и др. При замене участка трубопровода необходимо провести работы по подготовке и установке новой трубы, а также обеспечить надежную герметизацию мест соединения новой трубы с существующей.
2. Восстановление трубопровода методом сварки.
Этот метод используется для восстановления трубопровода после повреждений, которые не требуют замены участка трубы. Для этого на поврежденном участке трубы удаляют поврежденный участок, затем сваривают новую трубу на место удаленного участка.
3. Восстановление трубопровода методом утепления.
Этот метод используется для восстановления трубопровода после повреждений, которые не требуют замены участка трубы. Для этого на поврежденном участке трубы наносятся слои утеплителя, после чего на место повреждения устанавливается специальный манжет, который обеспечивает герметичность места повреждения.
4. Покрытие трубопровода защитными материалами.
Этот метод используется для защиты трубопровода от коррозии и других повреждений. Для этого на поверхность трубы наносятся специальные защитные покрытия, которые обеспечивают защиту трубы от агрессивных сред.
5. Механический ремонт трубопровода.
Этот метод используется для устранения небольших повреждений трубы нефтепровода, таких как вмятины, сколы и др. Для этого на поврежденном участке трубы проводятся работы по выправлению вмятины или удалению скола.









Рисунок 1.1 – Схема методов ремонта дефектов трубопроводов

6. Композитно-муфтовый ремонт.
Технология композитно-муфтового ремонта применяется не так давно в сравнении с традиционными методами ремонта и появилась в связи с развитием технологий создания композитных материалов. Проведение композитно-муфтового ремонта трубопроводов предусмотрено ГОСТ Р 70286-2022 [16].
Все методы ремонта промыслового нефтепровода должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 55435-2013 [7] и проводиться с использованием специализированного оборудования и квалифицированным персоналом.
Несмотря на разнообразие методов ремонта промыслового трубопровода наиболее используемым на кустовых площадках нефтегазовых месторождений Красноярского края является метод вырезки дефектов.

1.4 Метод вырезки дефектов для ремонта промыслового трубопровода

Метод вырезки дефектов трубопровода – это процесс удаления поврежденных участков трубопровода и их замены новыми сегментами. Этот метод используется для исправления дефектов, которые не могут быть решены другими методами, такими как очистка или обработка.
Процесс вырезки дефектов начинается с обнаружения поврежденных участков трубопровода. Обычно это делается с помощью инспекционных камер. Как только повреждения обнаружены, они отмечаются для последующей обработки.
Следующим шагом является вырезка поврежденных участков трубы. Это может производиться различными способами, в зависимости от размера и местоположения дефекта. Например, для удаления маленьких дефектов может использоваться резка с помощью ручных инструментов, а для удаления больших участков может потребоваться специализированное оборудование, такое как пневматические резаки.
После того, как поврежденные участки удалены, новые сегменты трубы устанавливаются на место. Это может включать в себя сварку новой трубы на оставшиеся участки трубопровода или использование соединительных элементов, таких как фитинги. Новые сегменты трубы должны быть тщательно проверены на наличие дефектов, прежде чем они будут введены в эксплуатацию.
Метод вырезки дефектов является одним из наиболее эффективных способов исправления дефектов трубопровода. Он позволяет достаточно быстро устранять повреждения. Однако, он может быть дорогостоящим и требует использования специализированного оборудования и опытных специалистов, так же требует остановки работы промыслового трубопровода.
Простой промыслового трубопровода является одной из самых острых проблем. Простой трубопровода приводит к большим потерям в экономическом плане. Остановка работы нефтяных скважин приводит к потерям при добыче нефти.
Изучив методы ремонта трубопровода и выделив основные проблемы при их применении можно сказать о том, что метод вырезки дефектов трубопровода является эффективным, но приводит к остановке работы трубопровода, что является экономически не выгодным. С целью повышения экономической эффективности целесообразно применение и других методов ремонта. Одним из самых перспективных является композитно-муфтовый метод.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Kiefner, J.F., Fischer, R.D., and Mishler, H.W., "Development of Guidelines for Repair and Hot Tap Welding on Pressurized Pipelines," Final Report, Phase 1, Repair and Hot Tap Welding Group, Battelle Columbus Division, Columbus, OH, September 1981.
2. Patent № 4836586A. Composite coupling : № 4836586A : заявл. 2006-06-06 : опубл. 2010-03-06 / Charles L. Martin – 5 с.
3. Patent № 8470923 B2. Composite material for structural applications : № 8470923 B2 : заявл. 2010-04-21 : опубл. 2013-06-25 / Maureen Boyle, Dana Blair, Yi-Jui Wu, Yen-Seine Wang, Bryce Floryancic, Paul MacKenzie – 7 с.
4. Patent № US4836586A. COMPOSITE COUPLING : № US06/113,321 : заявл. 1987-10-20 : опубл. 1989-06-06 / Charles L. Martin, – 28 с
5. Turner D. WPL's 12 years experience in hydrotesting answers questions // j Pipe Line and Gas Industry. 1995. - Vol. 78. - №6. - P. 39-45.
6. Березин В.Л., Кукин Ю.С., Телегин Л.Г. и др. Прогнозирование темпов обновления парка машин для очистки и изоляции магистральных трубопроводов // Экспресс-информ. / ВНИИПКтехоргнефтегазстрой. Сер. «Механизация строительства». 1986. - Вып. 9. - С.9-13.
7. Болотин В.В., Новичков Ю.Н. Механика многослойных конструкций. -М.; Машиностроение, 1980.- 375 с.комбинированных рядов // Тр. XVI Международной конф. По теории оболочек и пластин. Н. Новгород, 1994, т. 2. - С. 53-58.
8. Ванин Г.А. Механика синтеза композитов // Механика композитных материалов. -1983. -№ 5. -С.844-852.
9. Воронин В.Н., Халлыев Н.Х., Тютьнев A.M. Современные решения по повышению эффективности ремонта газонефтепроводов. Журнал «Газовая промышленность», №10,2004, с. 56-58.
10. ВСН 006-89. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Сварка. -М.: Миннефтегазстрой, 1990. -216 с.
11. ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда : дата введения 1992-01-01. – Москва : Государственным комитетом СССР по управлению качеством продукции и стандартам, Советом Всеобщей Конфедерации Профессиональных Союзов СССР, 1991. – 27 с.
12. ГОСТ 24297-2013 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ВЕРИФИКАЦИЯ ЗАКУПЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ : дата введения 2013-06-07. – Москва : Стандартинформ, 2014. – 13 с.
13. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. -М.: Изд-во стандартов, 1986.
14. ГОСТ Р 55435-2013 Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов : дата введения 2013-11-01. – Москва : М.: Стандартинформ, 20192013. – 31 с.

Весь текст будет доступен после покупки