WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

АХИЯРОВ РУСТЕМ ЖОРЕСОВИЧ ВЫБОРОЧНЫЙ РЕМОНТ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ ЛОКАЛЬНОМ НАРУШЕНИИ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2001 2

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Рафиков С.К.

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Давыдов С.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, с.н.с., Азметов Х.А.

кандидат технических наук, Аскаров Р.М.

Ведущее предприятие ОАО Уралтранснефтепродукт

Защита диссертации состоится « _ » 2001 года в _ часов на заседании диссертационного совета Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу:

450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

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

Автореферат разослан « »_ 2001 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор технических наук, доцент Ю.Г.Матвеев 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время в числе первоочередных задач, стоящих перед нефтегазотранспортными предприятиями России, выступает решение проблемы предупреждения отказов и продления срока службы трубопроводов.

Для решения данной проблемы применительно к линейной части трубопроводных магистралей комплекс ранее доступных технических средств предусматривал проведение гидравлических переиспытаний трубопроводов повышенным давлением и устранение выявленных при этом дефектов, проведение капитального ремонта трубопроводов с заменой трубы или заменой изоляционного покрытия.

Выбор участков трубопровода для капитального ремонта производился на основе статистики аварий, результатов электрометрических измерений, данных визуального контроля при проведении шурфования трубопровода и др.

Однако, ввиду больших затрат на проведение ремонтных работ, необходимости вывода трубопровода на длительное время из эксплуатации, решить задачу предупреждения отказов на магистральных трубопроводах на основе переиспытаний и сплошного капитального ремонта не всегда представляется возможным.

Анализ состояния аварийности магистральных трубопроводов показал, что с начала 90-х годов интенсивность потока отказов не только утратила тенденцию к снижению, но и стала приобретать возрастающий характер.

Увеличение отказов при достижении определенных сроков службы характерно для любой механической системы и связано с ухудшением ее состояния под влиянием процессов износа, накопления коррозионных и усталостных повреждений в предшествующий период эксплуатации.

В этих условиях нефтегазотранспортные компании перешли на реализацию программ, основным направлением которых явилось: переход к выборочному ремонту трубопроводов по результатам внутритрубной диагностики, обновление существующего парка техники, разработка технологий ремонта повышенной производительности.

Стратегия выборочного ремонта (как более дешевый и эффективный вид капитального ремонта) получила в настоящее время приоритетное значение вместо широкомасштабной сплошной замены протяженных участков трубопровода и заключается в том, что ремонтируются только дефектные трубы и дефектные участки.

В настоящее время в России одним из самых распространенных является метод, предусматривающий замену дефектных участков изоляционных покрытий трубопровода по результатам диагностики (метод переизоляции).

Этот метод, применяемый как при капитальном ремонте, так и при выборочном ремонте, имеет ряд недостатков, а именно:

- большой объем проводимых земляных работ;

- большая трудоемкость работ по очистке трубопровода от старой изоляции и по нанесению нового изоляционного покрытия;

- возможность удаления изоляции находящейся в удовлетворительном состоянии, которая могла бы прослужить продолжительное время;

- значительная доля ручного труда, а вследствие этого невозможность проведения больших объемов ремонтных работ;

- применение большого количества разнообразной по мощности и по назначению техники.

Учитывая тенденцию ухудшения состояния магистральных трубопроводов по мере увеличения продолжительности эксплуатации под влиянием процессов накопления и развития повреждений, необходимости оптимального, экономного расходования финансовых ресурсов на поддержание системы магистральных трубопроводов в работоспособном состоянии актуальной является разработка нового метода выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов в местах локального нарушения изоляционного покрытия, устраняющего ряд недостатков, присущих методу переизоляции.

Целью работы является разработка нового метода выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов при локальном нарушении изоляционных покрытий, обеспечивающего ускорение темпов ремонтных работ, снижение материальных и трудовых затрат при сохранении высокой надежности.

Основные задачи исследования:

1. Показать возможность использования методов технической мелиорации грунтов для выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов в местах локального нарушения изоляционного покрытия.

2. Исследовать физико-химические процессы выборочного ремонта изоляционных покрытий подземных металлических трубопроводов, эксплуатирующихся с активной электрохимической защитой и без нее, в местах их локального нарушения инъектированием химических реагентов.

3. Обосновать объемы закачки инъекционного раствора в зону повреждения изоляционных покрытий подземных металлических трубопроводов с целью обеспечения минимально допустимой концентрации инъектируемых веществ при различных влажностях и водонасыщенности грунтов.

4. Разработать технологический регламент по выборочному ремонту подземных металлических трубопроводов в местах локального нарушения изоляционного покрытия инъектированием химических реагентов.

Научная новизна:

1. Установлено, что под действием потенциала катодной защиты трубопровода при инъектировании семиводного раствора сернокислого цинка концентрацией 150-160 г/л происходит электролитическое осаждение на поверхность металла подземного трубопровода металлического цинка, что приводит к образованию защитного цинкового покрытия, обладающего также свойствами протектора.

2. Показано, что при инъектировании в слабокислые, нейтральные и слабощелочные грунты водного раствора гидрооксида кальция концентрацей 1,0 – 1,5 г/л, происходит образование на поверхности металла карбоната кальция за счет взаимодействия в естественных условиях с диоксидом углерода и солями угольной кислоты. Степень защиты при этом составляет 90 – 95%, что соответствует эффекту, достигаемому при катодной и протекторной защите.

3. Предложены зависимости, позволяющие оценить параметры инъектирования для трубопроводов различного диаметра с учетом обеспечения минимальной требуемой концентрации при различных степенях водонасыщения основных видов грунтов.

4. Для участков с повышенным содержанием грунтовых вод при невозможности поддержания достаточной концентрации, разработан метод выборочного ремонта с предварительным электроосмотическим обезвоживанием и последующим инъектированием рабочих реагентов.

Практическая значимость работы Разработанные по результатам исследований технологии выборочного ремонта изоляционных покрытий подземных металлических трубопроводов в местах их локального нарушения легли в основу руководства по выборочному ремонту предприятия «Востокоргэнергогаз».

Результаты исследований, выполненных автором при разработке метода выборочного ремонта, обобщены в учебном пособии «Защита от коррозии и ремонт подземных металлических трубопроводов в местах локального нарушения изоляционных покрытий», которое используется в учебном процессе Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались на научно – технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, Уфа, 1998 – 2001 г.г.; Всероссийской научно – технической конференции «Новоселовские чтения», Уфа, 1999 г.; II международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем - 2000», Уфа, 2000 г.;

Межрегиональной научно – технической конференции «Проблемы нефтегазового комплекса», Уфа, 2000 г.; Международной научно – практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – проблемы и перспективы», Уфа, 2001 г.; материалы научных исследований демонстрировались на выставке ЭКСПО-2000, Ганновер, Германия;

опубликованы в информационной базе данных «Башкортостан - 2000».

Публикации По результатам исследований опубликовано 11 научных работ и одно учебно – методическое пособие.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы. Содержание работы изложено на _ страницах машинописного текста, _ рисунках, _ таблицах; список литературы включает наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, новизна и направления научных исследований, сформулирована цель и приведены основные результаты.

В первой главе работы проведен анализ публикаций, посвященных вопросам отказов на трубопроводах, исследованиям методов диагностики состояния МТ, методам ремонта подземных трубопроводов, согласно которыму был поставлен ряд задач исследований.

Проблемами и исследованием причин и характера разрушений трубопроводов на различных стадиях эксплуатации, условий неразрушимости, методов восстановления работоспособности, повышения надежности успешно занимались такие известные ученые, как: Абдуллин И.Г., Бабин Л.А., Березин В.Л., Бородавкин П.П., Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Гутман Э.М., Галиуллин З.Т., Зайнуллин Р.С., Ращепкин К.Е., Телегин Л.Г., Черняев К.В., Халлыев Н.Х., Ясин Э.М. и другие.

Проведенный анализ научных публикаций и нормативно-технических документов по статистике отказов, методам диагностики и исследования состояния магистральных трубопроводов с учетом степени информативности эксплуатационных параметров, методам ремонта подземных трубопроводов, показал, что:

1) в эксплуатации отказы на трубопроводах возникают в основном по двум причинам: из-за коррозии и из-за повторно-статического характера воздействия внутреннего давления на стенку трубы.

2) применяемый в настоящее время метод выборочного ремонта изоляционных покрытий трубопроводов имеет ряд недостатков: большой объем проводимых земляных работ; большая трудоемкость работ по очистке трубопровода от старой изоляции и по нанесению нового изоляционного покрытия; возможность удаления изоляции находящейся в удовлетворительном состоянии, которая могла бы прослужить продолжительное время; применение значительной доли ручного труда, а вследствие этого невозможность проведения больших объемов ремонтных работ; применение большого количества разнообразной по мощности и по назначению техники.

Ужесточение требований к охране природы, увеличение штрафных санкций за загрязнение окружающей среды, изменение экономической ситуации в стране, привели к необходимости поиска новых подходов к решению задачи обеспечения безопасной эксплуатации магистральных трубопроводов.

В качестве одного из решений данных проблем, не имеющего вышеперечисленных недостатков, является применение в трубопроводном строительстве методов технической мелиорации грунтов (берегоукрепление, балластировка), но их использование для выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов в местах локального нарушения изоляции недостаточно изучено.

На основании проведенного анализа были сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе работы проведен анализ способов воздействия на грунты, окружающие подземный трубопровод в местах локального повреждения изоляционного покрытия, методами технической мелиорации грунтов, рассмотрены основные параметры и расчетные формулы инъекционного процесса, а также оборудование для осуществления инъектирования. В данной главе рассмотрена возможность применения существующих методов технической мелиорации грунтов для разработки нового метода выборочного ремонта подземных металлических трубопроводов в местах локального нарушения изоляционных покрытий.

Установлено, что эффективным является применение одного из видов технической мелиорации грунтов – искусственное улучшение инженерно – геологических и специальных свойств грунтов добавками химических веществ в грунт, окружающий место повреждения.

Преимуществами предлагаемого метода выборочного ремонта изоляции путем инъектирования по сравнению с традиционными методами являются:

сокращение стоимости ремонтных работ; снижение трудоемкости работ и ускорение темпов ремонтных работ; сокращение объема транспортных расходов; экономия дорогостоящих изоляционных материалов; отказ от использования специальных очистных и изоляционных машин; использование защитных свойств старого изоляционного покрытия; исключение загрязнения почвы продуктами очистки.

Из трех основных групп методов технической мелиорации грунтов:

физико-механический, физико-химический и химический, наиболее предпочтительным является использование физико-химической и химической группы методов. Данные группы методов основаны на введении в грунт химических и поверхностно – активных веществ. Характер изменения свойств грунтов при этом сводится, в первую очередь, к значительному увеличению прочности, водо- и морозостойкости, уменьшению водопроницаемости грунтов в результате изменения состава и характера структурных связей.

Закономерности инъекции химических растворов описываются зависимостями между давлением нагнетания, радиусом распространения в породе, вязкостью раствора, пористостью и проницаемостью (Кф) пород и другими показателями:

n t = (R3 - r03 ), (1) 3КФ h r4 n (R3 - r03) t =, (2) 3Q где R — радиус распространения раствора за время t; r0 — радиус инъектора; п — пористость; Кф — коэффициент фильтрации воды; а — отношение вязкости раствора к вязкости воды; h — давление нагнетания; Q — расход раствора при инъекции.

Pages:     || 2 | 3 |






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