Эксплуатация скважин. Учебное пособие Эксплуатация. Томский политехнический университет экСплуатация магистральных газОнефтепроводов и хранилищ

• Название: Томский политехнический университет экСплуатация магистральных газОнефтепроводов и хранилищ
• Анкор: Эксплуатация скважин
• Дата: 24.05.2022
• Размер: 2.57 Mb.
• Имя файла: Учебное пособие Эксплуатация.docx
• Тип: Документы; #546464
• страница: 13 из 20

Акустической эмиссии Радиоактивный

Отрицательных

ударных волн

Лазерный Метод

газоаналитический трассирующих

Сравнение расходов газов



Визуальный Метод

Сравнение изменения (катерный, авиационный) статического

скорости расходов давления






Гидравлическое Радиационные Магнитные и

испытание электромагнитные

Электроконтактные

Ультразвуковой

Контроль мощности Индуктивные (теневой, эхо-метод,

н асосов зеркально-теневой)

Диэлектрические

Контроль Метод дифференциального

температуры среды давления


Рис. 9.1. Классификация действующих методов контроля утечек

при эксплуатации магистральных нефтепроводов

• 
  методы периодического контроля утечек, осуществляющиеся через определенные промежутки времени (от нескольких суток до нескольких месяцев и лет). К ним относятся: зондовые, радиоактивные, гидравлические, газовые и патрульные для обнаружения мест незначительных утечек.
  

Классификация методов контроля утечек по условиям их применения и конструктивному исполнению:

• 
  стационарные (встроенные приборы и системы);
  
• 
  транспортируемые по трубопроводу с перекачиваемым продуктом (зонды, радиоактивный жидкий изотоп, газ);
  
• 
  патрульные (обходчики, авиация, наземный транспорт, оснащенные устройствами обнаружения утечек).
  

Классификация методов контроля утечек по физическим методам:

1. 
   понижение давления перекачиваемого продукта при появлении утечки (метод понижения давления с фиксированной или скользящей установкой);
   
2. 
   скорость распространения волны понижения давления, отрицательная ударная волна (метод отрицательных ударных волн);
   
3. 
   расход перекачиваемого продукта (метод сравнения расходов);
   
4. 
   изменение расхода (метод сравнения изменения скорости расходов, ERM);
   
5. 
   количество перекачиваемого продукта (линейный баланс);
   
6. 
   введенный жидкий изотоп (радиоактивный метод);
   
7. 
   шумы утечки (ультразвуковой метод, акустический (наземный), метод акустической эмиссии);
   
8. 
   газ (метод трассирующих газов, лазерный газоаналитический метод);
   
9. 
   изменение состояния поверхности трассы трубопровода (визуальный метод наблюдения за трассой, производимый обходчиками, авиацией, катерами и автотранспортом, оснащенными контрольной аппаратурой);
   
10. 
    давление абсолютное (метод контроля герметичности гидравлическим испытанием – опрессовкой);
    
11. 
    скорость понижения давления (метод статического давления);
    
12. 
    скорость перепада давления (метод дифференциального давления);
    
13. 
    изменение перепада давления (метод перепада давлений зондовый).
    

Методы контроля утечек могут быть классифицированы по характеру взаимодействия с перекачиваемой средой:

14. 
    активные (излучение в перекачиваемую среду ультразвуковых колебаний определенной частоты и прием в месте повреждения);
    
15. 
    пассивные (измерение шумов утечки);
    
16. 
    
    

Таблица 9.2

Параметры диагностирования

Категории величин	Измеряемые величины
Кинематические	Время, скорость, ускорение, угловая скорость, угловое ускорение, период, частота периодического процесса, фаза, объемный расход, плотность объемного расхода, градиент скорости
Геометрические	Длина, площадь, объем, плоский и телесный угол, кривизна линии и поверхности, моменты плоских фигур и др.
Статические и динамические	Масса, сила, импульс силы, количество движения, давление, градиент давления, работа, энергия, плотность, мощность, коэффициент трения, коэффициент сопротивления, коэффициент упругости, момент инерции, массовый расход, массовая скорость потока, затухание
Механические и молекулярные свойства вещества	Плотность, удельный объем, удельный вес, относительная молекулярная масса, молярная масса, коэффициент продольного растяжения, модуль продольной упругости, коэффициент всестороннего сжатия, твердость, вязкость, текучесть, коэффициент поверхностного натяжения, концентрация, коэффициент диффузии
Тепловые	Температура, количество теплоты, температурный градиент, тепловой поток, поверхностная плотность теплового потока, энтропия, теплоемкость (объемная и удельная), теплота фазового превращения, теплота сгорания топлива, теплопроводность, коэффициент теплопередачи, коэффициент температуропроводности
Акустические	Звуковое давление, объемная скорость, звуковая энергия, плотность и поток звуковой энергии, интенсивность звука, акустическое сопротивление, механическое сопротивление, уровни интенсивности звука и звукового давления, высота, тембр и громкость звука, акустический эффект отражения, акустический эффект поглощения, акустическая проницаемость
Электрические и магнитные	Электрический заряд, напряженность электрического поля, электрическое смещение, поток электрического смещения, потенциал, емкость, поляризованность, диэлектрическая проницаемость, сила и плотность тока, электрическое сопротивление, электрическая и удельная проводимость, магнитная индукция, магнитный поток, напряженность магнитного поля, магнитный момент, магнитодвижущая сила, магнитное сопротивление, индуктивность, магнитная проницаемость и др.
Параметры излучений	Поток излучения, плотность потока и интенсивность излучения, энергетическая освещенность, энергетическая сила света, энергетическая яркость, объемная плотность энергии излучения, спектральная плотность потока излучения по частоте, световая энергия, светимость, интенсивность светового потока, освещен-ность, яркость, освечивание, видимость, оптическая сила, главное фокусное расстояние, показатель преломления, коэффициенты: отражения, рассеяния, поглощения, пропускания и др.

17. 
    прямой способ (зонды, кабели и т.д.);
    
18. 
    косвенный способ (давление, скорость потока, расход и скорость распространения волн).
    

Методы контроля могут быть также классифицированы по принципу действия, по чувствительности, по способу представления информации или, например, по параметрам диагностирования (см. табл. 9.2).

Существующие методы технической диагностики магистральных нефтепроводов можно разделить на две группы:

19. 
    параметрические (базируются на определении, анализе и контроле параметров напора, мощности, температуры среды, расхода);
    
20. 
    физические (основаны на контроле и анализе физических характеристик явлений, происходящих в трубопроводе).
    

Из рассмотренных выше и представленных в табл. 9.1÷9.2 методов контроля и диагностирования линейной части МН, представляют интерес следующие: акустические (ультрозвуковые); опрессовки; магнитные и электромагнитные; радиационные и электроконтактные. Наиболее перспективным, обеспечивающим достаточно оперативный и точный контроль нефтепроводов, является метод математического моделирования потока.

В табл. 9.2 приведено сравнение эффективности средств обнаружения утечек в трубопроводах по величине экспертных оценок.

Отечественный и зарубежный опыт применения различных средств контроля технического состояния трубопровода в процессе эксплуатации показывает, что использование в этих целях микропроцессорных устройств и ЭВМ позволяет значительно повысить эффективность систем диагностики и контроля.

При совершенствовании систем обнаружения утечек в трубопроводах одним из главных является вопрос исключения ошибок управления обслуживающим персоналом, погрешностей показаний приборов, математических методов, средств сбора и передачи данных и др. Разработка систем технической диагностики на основе какого-либо метода нецелесообразна. Конечно, отдельные неисправности можно обнаружить одним каким-нибудь способом, но поскольку имеется значительное множество типов различных дефектов, то различные методы диагностики необходимо использовать вместе и совершенствовать их. Методы и средства диагностирования следует подбирать, соотнося их с конструктивными особенностями трубопроводов. Особое внимание должно уделяться обеспечению возможности контроля наиболее труднодоступных и имеющих сложный профиль элементов.

В случаях, когда отсутствие необходимых датчиков или средств сбора и обработки информации не позволяет произвести точную оценку технического состояния объекта трубопровода, целесообразно применять комбинированные методы технической диагностики и контроля, каждый из которых имеет различную физическую основу. Так, например, комбинация методов акустической эмиссии и параметрической диагностики позволяет уменьшить процент ложных срабатываний и повысить чувствительность системы контроля линейной части трубопровода, а диагностика состояния насосных агрегатов может достаточно эффективно осуществляется комбинированной системой на основе методов параметрической диагностики и вибродиагностики или системы контроля, основанной на анализе системы охлаждения масла. Применение комбинированных систем диагностики оказывается предпочтительным и по соображениям стоимости системы контроля, поскольку, как показывает опыт, создание универсальной системы с высокими характеристиками является сложной и не всегда разрешимой задачей. При этом комплексная система диагностики может базироваться на параметрических методах контроля как наиболее универсальных, достаточно эффективных и относительно простых.

9. 
   ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА ГАЗА
   

10.1. Классификация трубопроводов
Магистральным газопроводом называется трубопровод, предназначенный для транспортировки газа из района добычи или производства в район его потребления, или трубопровод, соединяющий отдельные газовые месторождения. Ответвлением от магистрального газопровода называется трубопровод, присоединенный непосредственно к магистральному и предназначенный для отвода части транспортируемого газа к отдельным населенным пунктам и промышленным предприятиям.

Магистральные газопроводы в соответствии со СНиП 2.05.06-85*, в зависимости от рабочего давления, подразделяются на два класса: I – 2,510 МПа; II – 1,22,5 МПа.

Пропускная способность действующих однониточных магистральных газопроводов зависит от их диаметра и составляет 1050 млрд. м³ газа в год.

По своему назначению трубопроводы делятся на следующие группы:

• 
  внутренние – соединяют различные объекты и установки на промыслах, газоперерабатывающих заводах;
  
• 
  местные – по сравнению с внутренними имеют большую протяженность (до нескольких десятков км) и соединяют газопромыслы или газоперерабатывающие заводы с головной станцией магистрального газопровода;
  
• 
  магистральные – характеризуются большой протяженностью (сотни км), поэтому перекачка ведется не одной, а несколькими станциями, расположенными по трассе. Режим работы трубопроводов – непрерывный (кратковременные остановки носят случайный характер или связаны с ремонтно-восстановительными работами).
  

Прокладку трубопроводов можно осуществлять одиночно и параллельно действующим или проектируемым магистральным трубопроводам – в техническом коридоре, под которым согласно СНиП 2.05.06-85 понимают систему параллельно проложенных трубопроводов по одной трассе, предназначенных для транспортировки нефти (нефтепродукта, в том числе сжиженных углеводородных газов) или газа (газового конденсата). В отдельных случаях допускается совместная прокладка в одном техническом коридоре нефтепроводов (нефтепродуктопроводов) и газопроводов.

Технологические трубопроводы классифицируются по роду транспортируемого вещества, материалу трубы, рабочим параметрам, степени агрессивности среды, месту расположения, категориям и группам.

По роду транспортируемого вещества трубопроводы подразделяются на газопроводы, паропроводы, водопроводы, конденсатопроводы, маслопроводы, бензопроводы, кислотопроводы, щелочепроводы, а также специального назначения (с обогревом, вакуум проводы) и другие.

По материалу различают трубопроводы стальные (изготовленные из углеродистой, легированной и высоко легированной стали), из цветных металлов и их сплавов (медные, латунные, титановые, свинцовые, алюминиевые), чугунные, неметаллические (полиэтиленовые, винипластовые, фторопластовые и стеклянные), футерованные (резиной, полиэтиленом, фторопластом), эмалированные, биметаллические и другие.

По условному давлению транспортируемого вещества трубопроводы разделяют на вакуумные, работающие при давлении ниже 0,1 МПа, низкого давления, работающие при давлении до 10 МПа, высокого (более 10 МПа) и безнапорные, работающие без избыточного давления.

По температуре транспортируемого вещества трубопроводы подразделяются на холодные (температура ниже 0^оС), нормальные (от 1^о до 45^оС) и горячие (от 46^оС и выше).

По степени агрессивности транспортируемого вещества различают трубопроводы для неагрессивных, мало агрессивных, средне агрессивных сред. Стойкость металла в коррозионных средах оценивают скоростью проникновения коррозии – глубиной коррозионного разрушения металла в единицу времени (мм/год). К неагрессивной и мало агрессивной средам относят вещества, вызывающие коррозию стенки трубы, скорость которой менее 0,1 мм/год, средне агрессивной – в пределах от 0,1 до 0,5 мм/год и агрессивной – более 0,5 мм/год. Для трубопроводов, транспортирующих неагрессивные и мало агрессивные вещества, обычно применяют трубы из углеродистой стали; транспортирующих средне агрессивные вещества – из углеродистой стали с повышенной толщиной стенки (с учетом прибавки на коррозию), из легированной стали, неметаллических материалов, футерованные; транспортирующих высоко агрессивные вещества – только из высоко легированных сталей, биметаллические, из цветных металлов, неметаллические и футерованные.

По месторасположению трубопроводы бывают внутрицеховые, соединяющие отдельные аппараты и машины в пределах одной технической установки или цеха и размещаемые внутри здания или на открытой площадке, и межцеховые, соединяющие отдельные технологические установки, аппараты емкости, находящиеся в разных цехах.

Внутрицеховые трубопроводы по конструктивным особенностям могут быть обвязочные (около 70% общего объема внутрицеховых) и распределительные (около 30%). Внутрицеховые имеют сложную конфигурацию с большим количеством деталей, арматуры и сварочных соединений. На каждые 100 м длины таких трубопроводов приходится выполнять 80120 сварных стыков. Масса деталей, включая арматуру, в таких трубопроводах достигает 41% от общей массы трубопровода в целом.

Межцеховые трубопроводы характеризуются довольно длинными прямыми участками (длиной до нескольких сот метров) со сравнительно небольшим количеством деталей, арматуры и сварных соединений. Масса деталей в межцеховых трубопроводах (включая арматуру) составляет около 34%, а масса П-образных компенсаторов – около 7%.

Стальные разделяют на категории в зависимости от рабочих параметров (температуры и давления) транспортируемого по трубопроводу вещества и группы в зависимости от класса опасности вредных веществ и показателей пожарной опасности веществ.

По степени воздействия на организм человека все вредные вещества разделяют на 4 класса опасности (ГОСТ 12.1.005-76 и ГОСТ 12.1.007-76): 1– чрезвычайно опасные, 2 – высоко опасные, 3 – умеренно опасные, 4 – малоопасные.

По пожарной опасности (ГОСТ 12.1.004-76) вещества бывают: негорючие – НГ, трудно горючие – ТГ, горючие – ГВ, горючая жидкость – ГЖ, легко воспламеняющаяся жидкость – ЛВЖ, горючий газ – ГГ, взрывоопасные – ВВ.

Технологические стальные трубопроводы, рассчитанные на Р_у до 10 МПа, в соответствии с СН 527-80 «Инструкция по проектированию технологических стальных трубопроводов на Р_у до 10 МПа» подразделяют на 5 категорий (I - V) и три группы (А, Б, В). Газопроводы, как правило, относят к первой категории групп А, Б, В.