|
14 ресурсы Земли не беспредельны и интенсивно истощаются, то становится ясно, что радикальное преодоление коррозии есть оптимальный путь развития человечества и сохранения окружающей его природной среды. Второй важной особенностью при оценках прочности рассматриваемых трубопроводных систем является широкий спектр динамических нагрузок на трубы при их эксплуатации [5,7]. Следует отметить, что с точки зрения надежности эксплуатации среди объектов сухопутной газотранспортной сети по динамике являются трубопроводные системы компрессорных цехов и газораспределительных станций (ГРС). Так, на технологические трубопроводы компрессорных станций (КС) приходится наибольшее число ситуаций, связанных с внеплановыми остановками и авариями. Ситуация обострилась в процессе реновации цехов вводом в действие газоперекачивающих агрегатов базирующихся на газотурбинных технологиях (наземные авиационные двигатели с «сухими» малоэмиссионными камерами сгорания) мощностью 12,16 и 25 МВт [16]. При этом необходим детальный анализ динамических составляющих напряжений при оценках прочностной работоспособности трубопроводных систем, как сухопутных, так и морских. Второй аспект необходимости решения динамических задач прочности связан с тем, что практически все действующие системы сбора углеводородов на морских месторождениях предусматривают использование однотрубной системы, предполагающей совместный транспорт продукции нефтегазовых и газоконденсатных месторождений. Наличие двух и более фаз в потоке приводит к возникновению пульсаций давления (зачастую большой амплитуды), периодической генерации жидких пробок, образованию газогидратов, отложению парафинов и других процессов, приводящих к возникновению динамических процессов [7]. При этом в условиях морской нефтегазодобычи, в силу ограниченных размеров производственных площадей на платформах, как правило, сложно использовать классические конструктивные решения для подавления динамических процессов: крупногабаритные депульсаторы, |
Кроме того, агрессивными для сухопутных трубопроводов являются и почвы, в которых прокладываются трубопроводы, и атмосфера (см. табл. 1.1), и морская вода, вызывающие коррозию наружных поверхностей труб, оборудования и строительных конструкций сооружений и платформ морских нефтяных и газовых промыслов [1, 2, 3, 4]. Внутрипластовые среды месторождений природного газа и конденсата характеризуются также наличием агрессивных газов сероводорода, двуокиси углерода и минерализованных пластовых вод. Совместное действие влаги и агрессивных газов в процессе их добычи усиливает процессы коррозии. Необходимо отмстить, что значение коррозионных процессов в истории человечества только начинают понимать специалисты, сталкивающиеся с этим явлением [14]. Коррозионные издержки развитых стран оценивались в середине 70-х годов прошлого века в 4...5 % валового внутреннего продукта (ВВП) и росли в геометрической прогрессии вдвое быстрее, чем сам продукт. К 1990 г. 90% всего выпуска труб СССР расходовалось на замену изношенных. Иначе говоря, промышленность работала на компенсацию потерь от коррозии [8, 15]. Становится ясно, что радикальное преодоление коррозии есть оптимальный путь развития человечества и сохранения окружающей его природной среды. Второй важной особенностью при оценках прочности рассматриваемых трубопроводных систем является широкий спектр динамических нагрузок на трубы при их эксплуатации [5, 7]. Следует отметить, что с точки зрения надежности эксплуатации среди объектов сухопутной газотранспортной сети наиболее нагруженными по динамике являются трубопроводные системы нагнетательных цехов и газораспределительных станций (ГРС). Так, на технологические трубопроводы нагнетательных станций приходится наибольшее число ситуаций, связанных с внеплановыми остановками и авариями. Ситуация обострилась в процессе реновации цехов вводом в действие газоперекачивающих агрегатов базирующихся на газотурбинных технологиях (наземные авиационные двигатели с «сухими» 13 малоэмиссионными камерами сгорания) мощностью 12,16 и 25 МВт [16]. При этом необходим детальный анализ динамических составляющих напряжений при оценках прочностной работоспособности морских промысловых и технологических трубопроводных систем. Второй аспект необходимости решения динамических задач прочности связан с тем, что практически все действующие системы сбора углеводородов на морских месторождениях предусматривают использование однотрубной системы, предполагающей совместный транспорт продукции нефтегазовых и газоконденсатных месторождений. Наличие двух и более фаз в потоке приводит к возникновению пульсаций давления (зачастую большой амплитуды), периодической генерации жидких пробок, образованию газогидратов, отложению парафинов и других процессов, приводящих к возникновению динамических процессов [7]. При этом в условиях морской нефтегазодобычи, в силу ограниченных размеров производственных площадей на платформах, как правило, сложно использовать классические конструктивные решения для подавления динамических процессов: крупногабаритные депульсаторы, демпфирующие узлы и т.п. Из изложенного вытекает принципиальная важность научно-технической задачи для морской нефтегазодобычи по исследованию нестационарных процессов, возникающих в промысловых и технологических трубопроводах, которые приводят к возникновению динамических напряжений. Общая блок-схема особенностей трубопроводов и поставленных для решения задач в рамках настоящей работы представлена на рис. 1.3. Жесткие требования но исключению возможности нанесения экологического ущерба окружающей среде для морских сооружений выше, чем для сухопутных. Последнее обусловлено огромными затратами на ликвидацию аварий. В процессе исследований предполагается максимально использовать научно-методический задел в рассматриваемой области, как по «сухопутным» объектам, так и по положительному опыту проектирования и эксплуатации морских нефтегазовых сооружений на Каспийском, Азовском и 14 первую очередь динамический характер нагружения) и отсутствием резервирования трубопроводных обвязок. Именно поэтому технологические обвязки находятся в зоне повышенного внимания исследователей как в области прочности, так и технической диагностики. Эта проблема представляется исключительно актуальной и современной. Второй, нс решаемой в полном объеме, представляется применительно к морским нефтегазовым сооружениям задача, связанная с однотрубной системой сбора углеводородов. Практически все действующие системы сбора углеводородов на морских сооружениях предусматривают использование однотрубной системы, предполагающей совместный транспорт продукции нефтегазовых и газоконденсатных месторождений. Наличие двух и более фаз в потоке одной трубы, как правило, приводит к возникновению пульсаций давлений, зачастую большой амплитуды, периодической генерации жидких пробок, прорыв которых приводит к гидравлическим ударам, образованию газогидратов и т.п. Все это объективно необходимо оценивать с точки зрения динамических процессов, в противном случае технология промыслового трубопровода может оказаться неэффективной и энергозатратной. В итоге эти актуальные задачи промысловых и технологических трубопроводов поставила практика нефтегазодобычи на морских нефтегазовых сооружениях. Они и будут являться предметом настоящей работы. 1.3. Техническая диагностика трубопроводных систем Как уже отмечалось, технологические трубопроводы являются наиболее опасными объектами морских нефтегазовых сооружений и проблема их диагностического обслуживания исключительно актуальна. 22 |