|
ГЛАВА III. Разработка методики оценки работоспособности трубопроводов при динамическом нагружении 3.1. Работоспособность трубопроводных систем при динамическом нагружении Для оценки остаточного ресурса безопасной эксплуатации промысловых и технологических трубопроводов, как это принято, рассматриваем трубопроводную систему в виде последовательно соединённых элементов: труб и деталей (отводов, кранов и т.п.). Далее принимаем, что отказ трубопровода это прочностное разрушение трубы, которое выводит из строя всю трубопроводную систему [64, 65]. Прежде чем перейти к формированию подхода для оценки остаточного ресурса рассматриваемых трубопроводных систем оценим уровень динамических нагрузок в них. Обобщение и анализ динамических процессов для промысловых трубопроводов сбора углеводородов позволяет возникающие динамические задачи (их перечень) представить, как показано на рис. 3.1 [7]. Следует отметить, что фундаментально-поисковые исследования пульсационных характеристик двухфазных потоков (однотрубная система сбора углеводородов) проведены в большом объёме [66]. При этом теоретические результаты подтвердились экспериментальными исследованиями на различных стендах [7]. Основная сложность решаемой задачи состоит в том, что временные зависимости гидродинамических параметров течения рабочей среды в промысловых условиях представляют собой суперпозицию колебаний различных масштабов и в общем случае не являются статистически стандартными и эргодическими. Поэтому прямое использование методов математической статистики в этом случае не представляется возможным. Поэтому для использования блок-схемы рис. 3.1 существующих динамических задач и последующего анализа необходим метод, позволяющий 75 |
ГЛАВА III. Разработка методики оценки ресурса эксплуатации трубопроводов 3.1. Работоспособность трубопроводных систем при динамическом нагружении Для оценки остаточного ресурса безопасной эксплуатации промысловых и технологических трубопроводов, как это принято, рассматриваем трубопроводную систему в виде последовательно соединённых элементов: труб и деталей (отводов, кранов и т.п.). Далее принимаем, что отказ трубопровода это прочностное разрушение трубы, которое выводит из строя всю трубопроводную систему [64, 65]. Прежде чем перейти к формированию подхода для оценки остаточного ресурса рассматриваемых трубопроводных систем оценим уровень динамических нагрузок в них. Обобщение и анализ динамических процессов для морских промысловых трубопроводов сбора углеводородов позволяет возникающие динамические задачи (их перечень) представить, как показано на рис. 3.1 [7]. Следует отметить, что фундаментально-поисковые исследования пульсационных характеристик двухфазных потоков (однотрубная система сбора углеводородов) проведены в большом объёме [66]. При этом теоретические результаты подтвердились экспериментальными исследованиями на различных стендах [7]. Основная сложность решаемой задачи состоит в том, что временные зависимости гидродинамических параметров течения рабочей среды в промысловых условиях представляют собой суперпозицию колебаний различных масштабов и в общем случае не являются статистически стандартными и эргодическими. Поэтому прямое использование методов математической статистики в этом случае не представляется возможным. 64 Поэтому для использования блок-схемы рис. 3.1 существующих динамических задач и последующего анализа необходим метод, позволяющий исключить из мгновенного значения измеряемого параметра его средней величины (тренда), определённой за конечный промежуток времени (период усреднения). Корректно заданный период усреднения позволяет включить в средние значения длинноволновые колебания, период которых превышает базу усреднения [67]. Для выделения тренда, как правило, используется низкочистотная фильтрация данных с использованием оператора сглаживания. Установлено, что при задании периода ускорения сигнала Т > 50, где 0 период колебаний высокочастотной составляющей процесса с максимальной интенсивностью, влияние её демпфируется. Результатом фильтрации является тренд Р (I), который в дальнейшем вычитается из исходной функции Г(1) ЛО-ЛО-^О. обеспечивая в итоге стационарность процесса с постоянным математическим ожиданием. Таким образом, по рис. 3.1 устанавливается вид нестационарности процесса и проводится оценка интегральных динамических характеристик его. Основным источником продукции, поступающей на вход системы сбора морского месторождения, являются добывающие скважины. Наличие жёсткой технологической связи в цепочке скважины система сбораустановки подготовки доказано экспериментально [6]. Как показывает опыт эксплуатации скважин, при определённых условиях, они могут быть источником низкочастотных колебаний гидродинамичесих параметров. Кроме того, в условиях морских месторождений на трассах трубопроводов характерны вертикальные участки значительной протяжённости (от дна моря до верхних строений платформ). Именно на этих участках формируется пробковый газожидкостный поток, который в определённом диапазоне изменения параметров может инициировать динамические колебания рабочего тела (разряжение сжатие). 65 |