Тезисы - Том 1 Нефть и газ 2015

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВЕСКИ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

(DEVICE FOR PIPELINE ANCHORAGE ON COLLAPSIBLE SOIL)

Белькова А.С.

(научный руководитель - Волков Д.С.) ЗАО «Ванкорнефть»

Цель: разработка технических решений, направленных на стабилизацию положения подземной части трубопровода на вечномерзлых, просадочных грунтах.

Анализ подземной части трассы магистрального нефтепровода «Ванкорское месторождение – НПС «Пурпе» показал наличие природноклиматических факторов, способствующих образованию провалов и проседания грунта (протаивание линз многолетней мерзлоты и последующего образования понижений, впадин, воронок, котловин) и дестабилизирующих положение нефтепровода в процессе его эксплуатации (изменение проектного положения, возникновение напряженно-деформированного состояния отдельных участков, увеличение нагрузки на элементы трубопровода, сварные соединения).

В работе представлены причины отклонения положения трубопровода, результаты анализа используемых конструкций стабилизации положения, выявлены их недостатки. Разработана и представлена новая конструкция поперечных опор для поддержки трубопровода на просадочных грунтах, которая позволит увеличить радиус кривизны упруго-изогнутых участков, стабилизируя положение нефтепровода. В работе проведен экономический анализ существующих методов, рассчитана экономическая эффективность применяемого оборудования.

Ожидаемые результаты:

-создание эффективного, надежного и экономичного устройства, обеспечивающего устойчивость трубопровода на грунтах, характеризующихся наличием вечной мерзлоты, широким распространением мерзлых пород, просадочных и слабонесущих грунтов;

-возможность установки конструкций стабилизации нефтепровода силами эксплуатирующих служб компании без привлечения специальной техники и специализированных подрядных организаций;

-снижение финансовых затрат на изготовление и монтаж модернизированной конструкции;

-снижение производственных рисков и опасностей.

329

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНОГО РЕЗЕРВУАРА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ANSYS

(CALCULATION OF RECTANGULAR RESERVOIR'S STRESSSTRAIN STATE WITH FINITE ELEMENT METHOD IN ANSYS)

Бикбулатов Ф.Р.

(научный руководитель - ассистент Герасименко А.А.) Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

В настоящее время использование прямоугольных резервуаров в нефтегазовой промышленности – явление достаточно редкое ввиду бо́льших затрат на их сооружение из-за больших затрат на сооружение по сравнению с типовыми горизонтальными цилиндрическими резервуарами (РГС). Но в некоторых случаях их использование оправдано, например, при необходимости максимального использования существующего полезного объема. Однако нормативных документов, описывающих порядок прочностных расчетов прямоугольных резервуаров, нет. Использование метода конечных элементов (МКЭ) позволяет решить данную задачу быстро, корректно и получить наглядный результат.

Цель данной работы – проверить и дополнить результаты аналитических расчетов, выполненных по методике, предложенной в [1], при помощи моделирования в ANSYS. Резервуар выполнен из стали Ст3сп (предел текучести σТ=245 МПа, предел прочности σВ=450 МПа). Геометрические размеры длина, ширина и высота соответственно равны 3300х2110х2110мм; толщина стенок, днища и крыши - 4мм. В качестве ребер жесткости используется швеллер 10У. К модели прямоугольного резервуара на стенки и днище приложено гидростатическое давление жидкости, учитывается собственный вес конструкции и технологического

эксплуатационных условиях нагружения с помощью МКЭ. Использование программного комплекса ANSYS позволило оценить влияние концентраторов напряжений на распределение полей напряжений и определить наиболее ответственные и нагруженные области конструкции.

ЛИТЕРАТУРА 1. Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической

аппаратуры/ А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. – Ленинград: Машиностроение, 1970, - 752 с.

330

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ГРП

(APPLYING OF UNDERGROUND GAS DISTRIBUTION POINTS)

Бологан П.С., Данов В.Ю., Пивнов В.П.

(научные руководители: старший преподаватель Босюк О.С., ассистент Благовисный П.В.)

РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина Ухтинский государственный технический университет

Внастоящее время газификация регионов Российской Федерации, реконструкция действующих систем газораспределения и газопотребления, являются одними из важнейших задач.

Газораспределительные пункты (ГРП), применяемые в системе газораспределения, в зависимости от их назначения и технической целесообразности, устанавливают в пристройках к зданиям, отдельно стоящих зданиях или блоках (шкафах). В соответствии с требованиями действующих нормативных документов ГРП располагают наземно или надземно.

При размещении ГРП внутри жилых кварталов возникают сложности в связи с необходимостью учитывать минимально допустимые расстояния до зданий и сооружений, автомобильных дорог, воздушных линий электропередачи, а также необходимостью обеспечить уровень шума и звукового давления от работы технологического оборудования в пределах нормативных значений.

Для устранения факторов определяющих пространственное размещение ГРП (МДР, способы размещения, температурный режим, габариты установки, и.т.д.) за рубежом широко применяются подземные модульные установки регулирования давления газа, в то время как в РФ установки такого типа не используются, вследствие отсутствия нормативной базы.

Вработе приводится многофакторный анализ проектов ГРП подземного исполнения и технико-экономическое сравнение применения ГРП различного исполнения на основе отечественного и зарубежного опыта, разработан проект модульной ГРП подземного исполнения. Выполнен расчет основных систем и элементов, необходимых для надежной работы ГРП. Разработаны рекомендации по проектированию, сооружению и эксплуатации подземных ГРП для строительства и реконструкции систем газораспределения в РФ.

Расчеты, приведенные в работе, показали преимущества использования ГРП в подземном исполнении вследствие отсутствия или минимизации затрат на строительство и обогрев здания ГРП, аренду или выкуп земельного, снижение уровня шума, звукового давления и сокращения санитарных разрывов, повышение безопасности системы вследствие ограничения доступа.

331

НОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ КРЕПЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ЧУГУННЫХ УТЯЖЕЛИТЕЛЕЙ

(NEW FASTENING DESIGN OF IRON ANNULAR WEIGHT RINGS)

Болтянский Б.В.

(научный руководитель - профессор Васильев Г.Г.) РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Внастоящее время для балластировки магистральных трубопроводов на обводненных и подводных участках трассы часто используют чугунные кольцевые утяжелители. Утяжелитель чугунный кольцевой представляет собой 2 чугунных полукольца суммарным весом 2200 кг и комплект крепления: шайба – 8 шт. гайка – 8 шт. шпилька – 4 шт. Чугунные утяжелители изготавливают методом литья (технологический процесс производства заготовок (реже - готовых деталей) - заполнение предварительно изготовленной литейной формы расплавленным материалом с последующим его затвердеванием). Часто готовое изделие поступает на участок строительства с таким незначительным, но трудно устраняемым в полевых условиях дефектом, как облой (излишки материала, остающиеся на поверхности детали после обработки). Установка данного устройства, зачастую, происходит в тяжёлых климатических условиях. Например, при монтаже в зимний период строительства, в мороз -50 градусов Цельсия, рабочим приходится закручивать вручную по 8 массивных гаек на один утяжелитель.

Вданном проекте я постарался найти рациональное решение вышеперечисленным проблемам, но при этом оставить себестоимость утяжелителя неизменной, а затраты на строительно-монтажные работы сократить. Таким решением, на мой взгляд, является новая конструкция крепления и замена крепежных элементов, при помощи которых утяжелитель устанавливается в проектное положение. Новая конструкция сокращает вероятность появления облоя, но и в случае его появления позволяет удалить его в короткие сроки. Также уменьшено число гаек, необходимых для фиксации двух полуколец, вследствие чего сокращается время и количество рабочих, необходимое для монтажа.

Таким образом, данная конструкция крепления позволит, при аналогичном методе изготовления, сократить затраты на строительномонтажные работы, а также увеличить производительность и качество монтажа кольцевых чугунных утяжелителей.

332

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТА ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ КАВИТАЦИИ

(IMPROVING THE EFFICIENCY OF TECHNOLOGY TRANSPORT OF HIGH-VISCOSITY OIL USING HYDRODYNAMIC CAVITATION)

Бранд А.Э., Венгеров А.А. , Земенкова М.Ю. (научный руководитель - Земенков Ю.Д.)

Тюменский государственный нефтегазовый университет

По данным Счетной палаты РФ около 30% запасов нефтяных запасов составляют высоковязкие нефти. Особые реологические свойства и уникальный химический состав обуславливает необходимость постоянного совершенствования технологий транспортировки. В настоящее время наиболее распространённым является термических метод обработки нефти для снижения вязкости нефти.

Однако, в современных экономических условиях, одним из перспективных методов обработки является гидродинамическая кавитация по критериям доступности и возможности использования внутренних резервов вещества для изменения структуры нефти.

Авторами проведен комплекс исследований для повышения эффективности технологии транспорта высоковязкой нефти с применением гидродинамической кавитации. Для оценки технологических параметров процесса снижения вязкости нефти разработан комплекс алгоритмов и методика расчета. Разработана конструкция кавитатора по результатам численного моделирования гидравлических и термодинамических параметров конструкции. Для достижения наибольшего эффекта при обработке нефти, а также решения вопросов обеспечения надежности кавитационных реакторов и кавитаторов, авторами предложено использование комплексного метода, с добавлением химического реагента. Для минимизации коррозионного воздействия разработан реактор с щелевым цилиндром с применением кремнеорганического покрытия (КНН-121) для внутренней поверхности. Разработана технологическая схема применения реактора в системе трубопроводного транспорта, позволяющая обеспечить беспрепятственную транспортировку нефти и надежность предлагаемой конструкции.

Анализ результатов экспериментальных исследований показал эффективность применяемой технологии по показателям депрессии и относительному снижению вязкости нефти.

Экономическая эффективность достигается за счет повышения начальной температуры подогрева в результате кавитации, уменьшения вязкости нефти и, как следствие, уменьшение затрачиваемой мощности подогревателей и улучшения реологических свойств нефтей.

333

АНАЛИТИЧЕСКИЕ И ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

(ANALYTICAL AND NUMERICAL METHODS OF SOLVING BOUNDARY VALUE PROBLEM OF MATHEMATICAL MODELING PROCESSES OF PIPELINE TRANSPORTATION OF OIL AND OIL PRODUCTS)

Буйко Е.С., Корнеева О.А.

(научный руководитель - к.т.н. Афиногентов А.А.) Самарский государственный технический университет

Для решения широкого круга задач математического моделирования и оптимального управления процессами трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов применяются численные и аналитические методы. Аналитические методы получения решений для линейных модификаций математических моделей имеют свои преимущества, в частности для нахождения аналитических представлений оптимальных управлений.

На первом этапе приводится решение специальной краевой задачи для технологического расчета трубопровода на основе уравнений движения капельной сжимаемой жидкости в трубах с учетом гидравлического сопротивления, а также аналитическое решение данной задачи методом Фурье. Магистральный трубопровод предлагается рассматривать, как объект управления с распределенными параметрами

(ОРП).

На втором этапе формулируется и решается задача оптимального управления (ЗОУ) нестационарным режимом работы МН. В качестве управляющего воздействия в ЗОУ рассматривается изменение во времени по специальной программе давления или скорости потока, сосредоточенные в произвольной точке по длине трубопровода, в частности на промежуточной нефтеперекачивающей станции (НПС). ЗОУ сводится к специальной задаче математического программирования и решена с учетом фазовых ограничений, формулировка которых обусловливается реальными технологическими ограничениями эксплуатации МН, в частности ограничения на максимальную величину и скорость роста давления.

Решение соответствующей задачи программного управления переходными процессами в МН позволяет обеспечить защиту линейной части и НПС от ударных волн давления, что может осуществляться с помощью различных устройств.

334

АНКЕРНОЕ КРЕПЛЕНИЕ СТЕНКИ РЕЗЕРВУАРА

(ANCHOR FASTENING THE TANK WALL)

Василенко С.А.

(научный руководитель - профессор Дяченко И.Ф.) РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Обеспечение надёжной и безаварийной эксплуатации резервуарных парков – одна из важнейших задач, решаемых при хранении нефти и нефтепродуктов. Несмотря на использование в резервуаростроении передовых технологий, резервуарные парки остаются одними из наиболее опасных объектов любой нефтебазы. Это связано с целым рядом причин, основными из которых являются:

-высокая скорость коррозионных повреждений;

-сложный характер нагружения в зоне уторного шва;

-температурное воздействие на стенку резервуара.

Впредставленной работе рассматривается применение одного из наиболее действенных методов повышения эксплуатационной надежности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, снижения вероятности возникновения предаварийных и аварийных ситуаций в резервуарных парках. Метод заключается в укрепление стенки резервуара при помощи анкерных болтов, в результате чего достигается:

- снижение контурных нагрузок, действующих на нижний пояс стенки резервуара;

- повышение эксплуатационной надежности вертикальных стальных резервуаров (РВС) в случае несоблюдения регламентных требований.

- повышение устойчивости РВС при сверхнормативной ветровой и сейсмической нагрузке;

- необходимая степень защищенности от воздействия реактивных сил, возникающих в случае разрушения РВС.

Вданной работе рассматривается модель РВС с наложенными нагрузками, действующими на оболочку резервуара в процессе эксплуатации. На основе построенной модели были определены зоны концентраций максимальных напряжений, возникающие в процессе эксплуатации РВС.

При использовании предлагаемого метода повышения эксплуатационной надежности РВС достигается высокий уровень безаварийной эксплуатации резервуарных парков нефтебаз, что обеспечивает существенный экономический эффект.

335

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ГЕЛЕВОГО ПОРШНЯ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ПРИ ЗАСТРЕВАНИИ МЕХАНИЧЕСКОГО РАЗДЕЛИТЕЛЯ ИЛИ ПОРШНЯ

(DETERMINING THE LENGTH OF THE GEL PISTON USED IN JAMMING THE

MECHANICAL SEPARATOR OR PISTON)

Гайнетдинова Л.И., Гареев М.М. (научный руководитель - профессор Гареев М.М.)

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Возможны случаи застревания механического разделителя или поршня в трубопроводе из-за повреждения или износа манжет, либо из-за накопления отложений впереди механического разделителя или поршня. Вырезать катушку, где произошло застревание, очень дорого. Поэтому наиболее выгодным является использование гелевых композиций. Гелевый разделитель закачивается в трубопровод, достигает механический поршень (разделитель), проникает через зазоры. Герметичность восстанавливается, и гелевый поршень (разделитель) движется с механическим как единое целое. Так устраняется застревание механического поршня (разделителя).

Согласно [1] минимальная длина гелевой пробки определяется по формуле:

(разделителей). При увеличении концентрации полимера длина геля уменьшается. Разница в значении длин гелей обусловлена получением формул теоретическим путем

(1) и на основании экспериментов (2).

ЛИТЕРАТУРА 1 Гареев М.М. Определение рациональных размеров гелевых пробок для проведения

гидроиспытаний // Тезисы докладов учебно-научно-практической конференции Трубопроводный транспорт-2005.-Уфа: ДизайнПолиграфСервис. 2005. – С. 51-53.

2РД 153-39.4Р-118-02. Правила испытаний линейной части действующих магистральных нефтепроводов.

3Гареев, М.М. Повышение эффективности магистральных нефтепроводов на основе использования агентов снижения гидравлического сопротивления и совершенствования системы учета нефти: Автореф. дисс…докт. техн. наук. - Уфа, 2006.- 310 с.

336

АНАЛИЗ ОПТОВОЛОКОННОГО МЕТОДА ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК В ТРУБОПРОВОДАХ

(ANALYSIS OF FIBER-OPTIC LEAK DETECTION SYSTEM IN PIPELINE)

Ганеева Л.К., Ганеева Л.К.

(научный руководитель - аспирант Шестаков Р.А.) РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Как правило, потери нефти и нефтепродуктов из магистральных трубопроводов связаны с нарушением правил эксплуатации, повреждением трубопроводов от коррозии, несвоевременным ремонтом, стихийными бедствиями и т.п. В последние годы в практике трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов участились случаи несанкционированных врезок в трубопровод с целью хищения нефти и нефтепродуктов. Утечки нефти и нефтепродуктов представляют серьёзную опасность для людей и окружающей среды, что может привести к экологическим катастрофам и большим экономическим потерям. В связи с этим особую актуальность приобретают исследования, направленные на создание способов и устройств обнаружения утечек из трубопроводов.

Цель:

Исследовать оптоволоконные методы определения мест утечек в трубопроводах.

Задачи:

1.Проанализировать оптоволоконные методы выявления утечек из трубопроводов;

2.Рассмотреть и предложить метод, наиболее эффективный и применимый к трубопроводам.

Вработе рассмотрены несколько методов обнаружения утечек с использованием волоконно-оптического кабеля, таких как контроль температуры вдоль волоконно-оптического кабеля, система распределенного акустического мониторинга на основе когерентного рефлектометра, а также система непрерывного мониторинга для раннего обнаружения деформации трубопровода и подвижек грунта. Также будет рассмотрена новая система обнаружения утечек - комбинация всех перечисленных методов.

337

ТЕХНОЛОГИИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ

(TECHNOLOGIES of PIPELINE TRANSPORTATION OF HIGH-

VISCOSITY OIL)

Гацоева З.О.

(научный руководитель - Ибрагимов М.И.) РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Внастоящее время запасы высоковязкой нефти занимают значительную часть в общем объеме мировых и российских запасов. Вместе с тем улучшается и углубляется отбор легких фракций при переработке нефтей, что приводит к повышению вязкости нефтяных остатков. В связи с этим возникает проблема транспортировки тяжелых нефтей и нефтепродуктов.

Для транспорта высоковязких нефтей и нефтепродуктов используются специальные технологии перекачки, позволяющие уменьшить потери напора на трение и снизить эксплуатационные затраты.

Вданной работе приведен анализ всех существующие способов транспортировки высоковязких нефтей, наиболее распространенными из которых являются путевой подогрев и перекачка с добавлением маловязких углеводородных разбавителей (МУР). Рассмотрены достоинства и недостатки перечисленных способов перекачки, условия их применения, а так же критерии оптимальности при выполнении технико – экономического расчета.

Технология перекачки нефти с разбавителями достаточно широко применяется и имеет хорошие перспективы, что объясняется особенностями разработки месторождений и последующего транспорта продукции скважин.

Вработе приведена методика расчета количества разбавителя, необходимого для перекачки высоковязкой нефти с заданным расходом из уравнения баланса напоров с учетом условия минимизации суммарных эксплуатационных затрат. На основе расчетов сделаны выводы о целесообразности применения метода перекачки с использованием МУР для данных условий перекачки высоковязкой нефти.

338