WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

— линия тренда экспериментальных точек 0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2, Из графика следует, что при достижении давления в рабочей трубе 2,0 МПа, давление в межтрубном пространстве изменится с 0,6 МПа до 0,61 МПа. При повышении давления в межтрубном пространстве на 0,01 МПа, объем межтрубного пространства сократится с 3, 24410-3 м3 до 3,1910-3 м3. При этом увеличение радиуса внутреннего трубопровода составит 1 мм, что соответствует линейному удлинению на 1,7% от начального. Учитывая вышесказанное можно утверждать, что деформация внутреннего трубопровода имеет упругий характер.

При проведении экспериментального исследования обнаружилось некоторое несоответствие линии тренда экспериментальных точек с линией расчетных данных. Это объясняется погрешностью экспериментальных данных, нестабильностью физико-механических свойств полиэтилена и др.

Достигнутая точность измерений 2-4% может считаться удовлетворительной.

В четвертом разделе разработана технология монтажа рабочей трубы в наружный трубопровод.

Проведен анализ использования нескольких схем монтажа внутренней трубы в оболочку:

- протяжка внутренней трубы с помощью троса;

- протяжка внутренней трубы с помощью штанг установки наклонно-направленного бурения;

- проталкивание внутренней трубы в наружную трубу с помощью домкратов;

- монтаж рабочей трубы с использованием энергии сжатого воздуха.

Рассмотрены способы монтажа рабочей трубы в наружную методом проталкивания, а также с использованием энергии сжатого воздуха.

Установлено, что при проталкивании в определенный момент возникнет критическая сила трения, при воздействии которой монтируемая труба потеряет устойчивость как стержень.

FLтр При этом появится сила сопротивления проталкиванию, которая кр равна силе трения при движении участка трубопровода с длиной, равной Lкр.

Полиэтиленовые трубы в широких пределах изменяют модуль упругости в зависимости от температуры тела трубы. Модуль упругости при изгибе полиэтилена низкого давления, из которого изготовлена предлагаемая двухтрубная конструкция, составляет 1010 МПа при температуре 10 0С и 570 МПа при температуре 20 0С. Отсюда последовал вывод о неприменимости данного метода монтажа внутреннего трубопровода в наружный из-за невозможности достоверного определения поведения трубопровода в момент проталкивания.

Автором разработан метод монтажа рабочего трубопровода с использованием энергии сжатого воздуха посредством подачи его в межтрубное пространство. Схема монтажа представлена на рисунке 7.

П а уха Подача во здуха од ча воз д 1 2 3 6 4 1 2 3 6 4 Рис. 7. Схема монтажа рабочего трубопровода с подачей сжатого воздуха в межтрубное пространство 1,2 – уплотнительные манжеты; 3 – герметизирующий патрубок;

4 – рабочий трубопровод; 5 – бухта; 6 – наружный трубопровод По разработанной технологии следует, что после разработки траншеи в проектное положение укладывается наружный полиэтиленовый трубопровод 6. Рабочий трубопровод в бухте располагается на дневной поверх ности земли. На трубу 6 монтируется герметичный патрубок 3 с уплотнительной манжетой 1. Трубопровод 4 запасовывается в наружный. Герметизация межтрубного пространства осуществляется с помощью уплотнительной манжеты 2, закрепленной на трубопроводе 4. Подача сжатого воздуха осуществляется через технологическое отверстие патрубка 3.

Движение трубопровода 4 обеспечивает перепад давлений в межтрубном пространстве до уплотнительной манжеты 2 и после нее.

Далее были проанализированы силы, оказывающие воздействие на рабочий трубопровод во время его движения.

Распределение сил, определяющих движение рабочего трубопровода, представлено на рисунке 8.

R Fт р Fт я г A B G L U Рис.8. Распределение сил при движении рабочего трубопровода L – длина запасованной части рабочего трубопровода;

U – перемещение рабочего трубопровода; Fтяг – сила тяги;

Fтр – сила трения; G – сила тяжести рабочего трубопровода;

R – сила реакции Результатом анализа физической модели движения трубопровода является уравнение:

d U Fтяг = - k g, (3) dt2 U d U м где - ускорение монтируемого трубопровода, ; Fтяг – сила тяdt2 скг ги, Н; - масса единицы длины монтируемого трубопровода; ; g - усм м корение свободного падения, ; U – перемещение монтируемого трубоспровода, м; k - коэффициент трения.

Полученное уравнение является нелинейным дифференциальным второго порядка. Так как Fтяг, изменяется в зависимости от U и t, данное уравнение аналитическими методами решить не возможно. Поэтому решение уравнения осуществлялось численным методом последовательных итераций.

В диссертационной работе представлен алгоритм вычисления параметров монтажа рабочего трубопровода на ЭВМ.

В результате проведенных расчетов определена максимальная длина монтируемого участка и время монтажа рабочего трубопровода определенного диаметра и длины. Например, для диаметра рабочего трубопровода 160 мм и наружного 225мм максимальная длина составит 834 м, время монтажа – 9,4 мин при подаче компрессорной установкой 0,55 м3/ч.

В дополнение к проведенным исследованиям разработана схема создания воздушной подушки для монтажа полиэтиленовой трубы-вставки, используемой для ремонта стальных трубопроводов. На рисунке 9 представлена расчетная схема поперечного сечения трубопровода-вставки в положении транспортирования её на воздушной подушке (ВП), где граница раздела полостей В и С - горизонтальный диаметр дефектного трубопровода.

Поддержание вставки во взвешенном состоянии в дефектном трубопроводе обеспечивается перепадом давления РВП между нижней В и верхней С полостями:

РВП = РВ - РС = g( - ), (4) Д м где: g – ускорение свободного падения, ; Д – внутренний диаметр сремонтируемого трубопровода, м; - толщина стенки вставки, м; – плотность материала вставки, кг/м3.

C Д B h h Рис. 9 Расчетная схема поперечного сечения трубопровода с ремонтной вставкой С – верхняя полость; В – нижняя полость;

Д – внутренний диаметр дефектного трубопровода;

- толщина полиэтиленовой вставки; h - боковой зазор Из приведенного условия видно, что давление ВП зависит от толщины стенки вставки, массовой плотности материала вставки и внутреннего диаметра ремонтируемого трубопровода. Так как для ремонта трубопровода рассматривается вставка, изготовленная из полиэтилена низкого давления, плотность материала вставки принималась 990 кг/м3, тогда 2 РВП = km ( - ) = 31086( - ), (5) Д Д где km - коэффициент, учитывающий физические свойства материала Па ремонтной вставки,.

м Оценочные формулы (4), (5) получены в первом приближении и соответствуют статической постановке задачи нахождения вставки во взвешенном состоянии без учета движения нагнетаемого воздуха в межтрубном пространстве.

Принципиальная схема перемещения вставки на воздушной подушке внутри трубопровода представлена на рисунке 10.

Подача воздуха осуществляется через патрубок 3, закрепляемый на трубопроводе с помощью хомутов. В патрубке имеется уплотнение 2, ко торое повторяет форму поперечного сечения вставки и препятствует выходу воздуха в атмосферу, подаваемого от одного или двух вентиляторов 4.

Штриховой линией на рисунке показана граница воздушной подушки, которая определяется торцевыми уплотнениями 2, 6 и двумя боковыми зазорами h между вставкой и трубопроводом, представленными на рисунке 9.

В головной части вставки также имеется полусферическое уплотнение 6, размещенное в нижней части полиэтиленовой вставки и дефектного трубопровода. Оно необходимо для создания в полости В повышенного давления и поддержания монтируемого (рабочего) трубопровода во взвешенном состоянии.

В l 1 2 3 4 5 Рис. 10 Принципиальная схема перемещения вставки на воздушной подушке внутри трубопровода 1-вставка; 2,6-уплотнения; 3-герметизирующий патрубок; 4-вентилятор;

5-дефектный трубопровод При подаче вентилятором воздуха в полость В и создании избыточного давления, воздух перетекает через зазор h в верхнюю полость С, течет в направлении головной части вставки и выходит в атмосферу через открытую часть трубопровода.

Необходимость поддержания перепада давления РВП по длине накладывает определенные требования к форме поперечного сечения полиэтиленовой вставки: периметр сечения вставки должен быть равен периметру трубопровода; площади поперечного сечения полостей В и С должны быть приблизительно равными и максимально большими; гидравлические диаметры полостей В и С должны мало отличаться друг от друга.

Кроме того, поперечный размер сечения вставки Дв должен быть меньше внутреннего диаметра трубопровода для того, чтобы вставка могла иметь возможность перемещаться вверх. При этом боковые зазоры h регулируют переток воздуха в полость С и сама вставка играет роль клапана, который автоматически поддерживает необходимый перепад давления и расход воздуха для поддержания вставки на воздушной подушке внутри трубопровода.

На рисунке 11 представлена схема поперечного сечения вставки, как возможный вариант, удовлетворяющий вышеперечисленным условиям.

Простой вариант односторонней подачи воздуха, может быть применен только для коротких участков трубопроводов больших диаметров.

Причиной этого ограничения является несимметрия эпюр давления по длине вставки. Вентилятор работает на два последовательно соединенных участка сети – полость В, где воздух движется вдоль трубопровода с переменным расходом и полость С, в которую воздух поступает через боковые зазоры h вдоль всей вставки, а выходит через открытый торец Fс.

Максимальная скорость потока воздуха полости В образуется в месте подачи воздуха, а максимальная скорость потока воздуха полости С возникает в голове вставки в месте выхода воздуха в ремонтируемый трубопровод.

Для полости В характерна эпюра давления выпуклая, а для полости С – вогнутая, что образует подобие петли гистерезиса и препятствует созданию воздушной подушки. Поэтому одновременно с решением задачи по уменьшению петли гистерезиса был проведен расчет уменьшения гидравлических потерь при монтаже рабочего трубопровода, и рассматривалась технология двухсторонней подачи воздуха.

В ст авк а Т р ово д уб о п р F C F A F B D в= 0,995 D Рис. 11 Схема поперечного сечения вставки в трубопроводе r0 – радиусы скругления лепестков вставки;

r1 – радиусы верхней полусферы вставки; r2 – радиусы нижней полусферы вставки; FА – площадь поперечного сечения нижней полости;

FС – площадь поперечного сечения верхней полости На рисунке 12 представлены рассчитанные гидравлические потери для участка длиной 500 м с двухсторонней подачей воздуха по схеме, представленной на рисунке 13.

, PB PC l, 0 100 200 300 400 Рис. 12 Гидравлические потери на создание ВП при двухсторонней подаче воздуха r r D r Т р уб о п р о во д В ст авк а П о д ач а в п о л о ст ь " А" с А А П о д ач а в о з д у " В" ха в Рис. 13 Схема двухсторонней подачи воздуха в область ВП Таким образом, в данном разделе приведена разработка двух принципиально разных конструктивных и технологических схем строительства и ремонта промысловых трубопроводов, обеспечивающих длительную и надежную их работу.

Основные выводы по работе:

1. Получены уравнения для определения изменения давления во внутренней трубе и межтрубном пространстве. Уравнения решаются путем последовательных итераций.

2. Проведенные экспериментальные исследования показали удовлетворительную сходимость максимально допустимого рабочего давления в рабочей трубе и межтрубном пространстве с расчетными. Основные конструктивные решения апробированы в ООО «Сургутподводтрубопроводстрой».

3. Разработан метод и технология монтажа рабочей трубы с помощью энергии сжатого воздуха, нагнетаемого в межтрубное пространство.

4. Получено и численными методами решено уравнение изменения скорости движения рабочей трубы во времени при монтаже в оболочку.

5. Разработана технология ремонта стального трубопровода полиэтиленовой вставкой, скользящей по воздушной подушке.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гимадутдинов А.Р. Обзор способов сбора продукции скважин и подготовки нефтегазовых смесей к транспортированию потребителям / А.Р. Гимадутдинов, Д.В. Новицкий // Сборник научных трудов «Вопросы состояния и перспективы развития нефтегазовых объектов Западной Сибири» — Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. — С. 70-74.

2. Гимадутдинов А.Р. Анализ средств антикоррозионной защиты трубопроводов в условиях высокой обводненности перекачиваемой среды / А.Р. Гимадутдинов, А.С. Семенов // Сборник научных трудов «Вопросы состояния и перспективы развития нефтегазовых объектов Западной Сибири» — Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. — С. 3-9.

3. Гимадутдинов А.Р. Пути повышения надежности промысловых трубопроводов, эксплуатируемых на месторождениях Западной Сибири / А.Р. Гимадутдинов, А.С. Семенов, С.В. Кузьмин, К.Ю. Якименко, А.В. Сапожникова // Сборник научных трудов «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта» — Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. — С. 42-45.

4. Гимадутдинов А.Р. Анализ применения стальных трубопроводов в условиях высокой обводненности на месторождениях Западной Сибири // Сборник научных трудов «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта» — Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. — С. 32-35.

5. Гимадутдинов А.Р. Разработка алгоритма расчета прочностных характеристик полиэтиленовой бинарной конструкции / А.Р. Гимадутдинов, В.А. Иванов, А.С. Семенов // Сборник научных трудов «Нефть и газ.

Новые технологии в системах транспорта» — Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. — С. 35-38.

6. Гимадутдинов А.Р. Исследование изменения механических свойств полиэтилена высокой плотности под воздействием нефти / А.Р. Гимадутдинов, С.В. Кузьмин, Е.В. Сапожников // Сборник научных трудов «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта» — Тюмень:

ТюмГНГУ, 2004. — С. 38-42.

Подписано к печати Бум. писч. № Заказ №_ Уч. – изд. л._ Усл. печ. л._ Формат 60 84 1/Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж 100 экз.

Pages:     | 1 ||






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