WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

МЕДВЕДЕВ АНДРЕЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕДОБЫЧИ

Специальность 05.26.03 «Пожарная и промышленная безопасность»

(нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2009

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Байков Игорь Равильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Хафизов Ф.Ш.;

доктор технических наук, профессор

Юкин А.Ф.

Ведущее предприятие

ГУ «Центр энергосберегающих технологий Республики Татарстан при Кабинете Министров Республики Татарстан».

Защита состоится «29» декабря 2009 г. в 11:30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.05. при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «24» ноября 2009 г.

Ученый секретарь А.В. Лягов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы работы. Безопасная эксплуатация нефтяных месторождений зависит от выполнения целого ряда условий и технических мероприятий. В это понятие включается не только безаварийная эксплуатация (в смысле крупных техногенных аварий с серьезными экологическими последствиями, человеческими жертвами или опасностью для жизни людей), но и стабильность производственных показателей, надежность работы оборудования и энергообеспечения. Поэтому повышение уровня промышленной безопасности нефтедобычи подразумевает проведение целого комплекса технических и организационных мероприятий, включающих меры по увеличению межремонтного периода эксплуатации оборудования промысла, повышению качества ремонтных и профилактических мероприятий, постоянный контроль технического состояния оборудования и т.п.

Проблемы промышленной безопасности в нефтедобыче постоянно усугубляются вследствие неудовлетворительного состояния основных производственных фондов нефтедобывающих предприятий. В целом по нефтедобывающей промышленности степень износа основных производственных фондов составляет более 60%, а по отдельным нефтяным компаниям достигла 70% и продолжает расти.

Существенно вырос фонд бездействующих скважин, превысив четверть эксплуатационного фонда, что привело к разбалансированию систем разработки месторождений, выборочной отработке запасов нефти. В конечном счете, все это ведет к безвозвратным потерям части извлекаемых запасов.

Кроме перечисленных проблем, большое значение имеют организационно-технические вопросы – планирование ремонтно-восстановительных работ, численность и оснащение ремонтных служб, оптимизационные мероприятия по подбору и замене оборудования. При разработке подобных мероприятий необходимо использовать математические модели процессов, разработке которых также посвящены разделы диссертационной работы.

Цель диссертационной работы:

Создание научно обоснованной системы планирования замены нефтегазового оборудования, позволяющей повысить надежность эксплуатации и минимизировать стоимость его эксплуатации, с учетом закономерностей распределения отказов технологического оборудования нефтедобычи и их интенсивности в пределах разрабатываемого месторождения.

Задачи исследований:

  1. Разработка принципов оптимизации сроков замены насосно-силового оборудования для повышения надежности работы нефтяных промыслов.
  2. Создание и апробация унифицированных математических моделей прогнозирования интенсивности отказов ЭЦН и ШГН.
  3. Разработка способов локализации на территории нефтяных месторождений зон с аномально высокой аварийностью оборудования.
  4. Создание методики прогнозирования основных типов отказов насосно-силового оборудования в зависимости от условий его эксплуатации.
  5. Разработка методики прогнозирования развивающихся отказов по изменению дебитов скважин.

Методы решения задач

При решении поставленных задач и обработке промышленной технологической информации использовались вероятностно-статистические методы и методы теории дифференциальных уравнений.

Научная новизна заключается в следующем:

  1. Созданы математические основы и разработаны рекомендации по оптимальным срокам замены оборудования нефтегазодобычи.
  2. Разработана методика распознавания аномальных зон разработки нефтяных месторождений, предрасположенных к повышенной аварийности оборудования.
  3. Разработана математическая модель прогнозирования времени наработки на отказ насосно-силового и технологического оборудования, учитывающая как условия эксплуатации, так и его конструктивные и качественные показатели.

На защиту выносятся результаты научных разработок в области создания методов повышения надежности эксплуатации технологического оборудования нефтедобычи и обеспечения безопасности работы объектов нефтяных месторождений.

Практическая значимость и реализация работы

Разработаны методы математической обработки баз данных мониторинговых систем нефтепромыслов, позволяющие прогнозировать сроки возникновения дефектов нефтепромыслового оборудования, определять характерные зоны месторождений, подверженных повышенному риску возникновения дефектов определенного типа. Результаты расчетов могут применяться для планирования ремонтно-восстановительных работ на нефтедобывающем оборудовании нефтепромыслов.

Результаты исследований применяются в практической работе предприятий ТНК-ВР. Методика проведения оптимальных замен оборудования внедрена в ОАО «Варьеганнефтегаз» с годовым экономическим эффектом в размере 2122 тыс. руб.

Апробация работы

Международный круглый стол «Развитие компетенций в области проведения HAZOP и PHSER» (г. Москва, 13 января 2008 г.), научно-практическая конференция «Геоэкологические и инженерно-геологические проблемы развития гражданского и промышленного комплексов города Москвы» (г. Москва, 15-17 апреля 2008 г.), международный круглый стол «Принципы безопасного размещения зданий с персоналом на опасных производственных объектах» (г. Москва, 24 июля 2008 г.), международный круглый стол «Статус по технологической безопасности и анализам HAZOP/PHSER на проектах ТНК-ВР» (г. Москва, 23 сентября 2008 г.), международный круглый стол «Северная группа лицензионного участка Каменное. Расположение и анализ HAZOP» (г. Нягань, 24-28 ноября 2008 г.), международный круглый стол «HAZOP проекта электростанции собственных нужд ОАО СП Варьеганнефть» (г. Нижневартовск, 6-9 апреля 2009 г.), IX международная конференция «Новые идеи в науках о земле» (г. Москва, 14-17 апреля 2009 г.), международный круглый стол «Методические указания по оценке последствий аварий с выбросом опасных веществ на типовых нефтегазовых опасных производственных объектах ТНК-ВР» (г. Москва, 10 июня 2009 г.), международный круглый стол «LEADERSHIP &MANAGEMENT OF HAZOP STUDIES» (г. Лидс, 14-16 сентября 2009 г.), международный круглый стол «Организация и проведение HAZOP (Анализа опасности и работоспособности) электростанций собственных нужд и объектов энергетики ТНК-ВР» (г. Москва, 23 сентября 2009 г.).

По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в том числе 5 статей и 4 тезиса на межрегиональных научно-технических конференциях.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций; содержит 153 страницы машинописного текста, 18 таблиц, 38 рисунков, библиографический список использованной литературы из 139 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи, научная новизна и практическая ценность результатов проведенных исследований.

В первой главе диссертационной работы рассмотрены методы контроля и диагностики параметров эксплуатационной надежности нефтегазового оборудования, проблемы промышленной безопасности объектов нефтедобычи, проводится классификация и анализ наиболее распространенных типов отказов нефтепромыслового оборудования, а также рассматриваются пути повышения уровня безопасности эксплуатации объектов нефтяных месторождений.

В литературном обзоре рассмотрены некоторые основные проблемы нефтедобычи - крайне неудовлетворительное состояние основных производственных фондов вследствие его естественного старения и износа, рост числа бездействующих скважин, постоянный рост тарифов на энергоносители и высокие удельные эксплутационные затраты на добычу нефти.

Проведен анализ причин и типов аварий нефтепромыслового оборудования и выявлены факторы, повышающие риски возникновения отказов определенного типа. Рассмотрены вопросы математического моделирования технологических процессов нефтегазодобывающей отрасли, позволяющих осуществлять прогнозирование параметров надежности системы на основе ретроспективного анализа.

На основании проведенного в первой главе анализа современного состояния надежности и эксплуатационной безопасности объектов нефтяных промыслов сделаны выводы о необходимости дальнейшего совершенствования методов повышения и контроля надежности и безопасности оборудования нефтегазопромыслов на основе данных современных средств автоматического мониторинга, разработки новых статистико-вероятностных моделей работы оборудования, оптимизации режимов его работы и своевременной замены на более надежное и эффективное.

Наработка на отказ основного нефтедобывающего оборудования – глубинных насосов – зависит от условий эксплуатации оборудования, и для увеличения межремонтного периода (МРП) необходим постоянный контроль режимов работы скважин, что возможно лишь при использовании компьютерных систем мониторинга нового поколения, позволяющих не только измерять и регистрировать параметры функционирования промысла, но и управлять всем технологическим процессом добычи нефти.

Показано, что имеющиеся в настоящее время статистико-вероятностные модели не позволяют адекватно описать сложные взаимосвязанные механизмы возникновения аварийных ситуаций.

Существующие модели прогнозирования надежности нефтедобывающего оборудования статичны и не учитывают динамики изменения характеристик месторождения во времени. Вместе с тем, как показал проведенный обзор, МРП оборудования имеет тесную связь с текущими режимами добычи нефти, которые существенно вариабельны.

Во второй главе рассмотрены вопросы замены нефтепромыслового оборудования. Своевременная замена устаревшего оборудования позволяет не только увеличить надежность и безопасность эксплуатации нефтепромыслов, но и минимизировать затраты предприятия на эксплуатацию оборудования. Созданию математической модели оптимальной замены оборудования и посвящена вторая глава диссертационной работы. В модели учтены такие параметры, как стоимость нового оборудования, затраты не эксплуатацию имеющегося, учетная процентная ставка на капитал, изменение цен на энергоресурсы и др.

В общем случае при решении задач замены необходимо учитывать все расходы, связанные с выбором машины и сроком ее эксплуатации. При этом необходимо учитывать изменения уровня издержек (цены денег), связанные с инфляцией и наличием процента на капитал.

Рассматривается последовательность периодов времени одинаковой длины 1,2…n. Каждому из них сопоставляются величины затрат C1, C2,… Cn соответственно. В начальную стоимость оборудования А входит как цена самого оборудования, так и стоимость работ по демонтажу старого оборудования и монтажу нового. Через обозначим учетную процентную ставку на капитал. Тогда приведенная сумма Kn всех будущих затрат, связанных со стратегией, по которой оборудование заменяется каждые n периодов, составляет

(1)

Это выражение можно привести к виду

, (2)

где.

Если стратегия замены оборудования является наилучшей, то должны выполняться следующие неравенства:

. (3)

С учетом (2) неравенства (3) приводятся к виду

. (4)

На основе анализа неравенств (4) можно предложить следующее простое правило оптимальной замены оборудования:

  1. Если издержки в следующем периоде ниже средневзвешенных прошлых затрат, то оборудование заменять не следует.
  2. Если издержки в следующем периоде превосходят величину средневзвешенных прошлых затрат, то оборудование следует заменить.

Для практического применения метода необходимо проверить условие

. (5)

Пример расчета оптимального периода замены насоса ЦСН-240-1900 в условиях эксплуатации одного из месторождений ТНК-ВР приведен на рис.1 и составляет 12 лет (f(n)=0).

Рис.1. Определение оптимального периода замены оборудования

(на примере ЦСН-240-1900)

Особо следует отметить, что в предлагаемой модели существенную роль играет степень загрузки оборудования (рис.2).

Рис. 2. Зависимость оптимального периода замены оборудования от его загрузки

Рис. 3. Окно программы расчета оптимальных замен оборудования

Алгоритм замен оборудования реализован в виде компьютерной программы, исходные данные и результаты расчетов для конкретного примера показаны на рис.3.

На основе предложенной модели разработана программа модернизации оборудования для одного из нефтегазодобывающих предприятий ТНК-ВР.

Третья глава посвящена разработке принципов прогнозирования параметров надежности технологического оборудования нефтепромыслов.

На основе статистической обработки баз данных систем мониторинга получены аналитические зависимости, описывающие распределение времени безотказной работы нефтепромыслового оборудования для его различных типоразмеров и типов.

В первом разделе главы решается задача определения динамики изменения показателей надежности технологического оборудования нефтяных промыслов.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»