123755 (Применение полимерно-металлических труб при сооружении промысловых газонефтепроводов), страница 4
Описание файла
Документ из архива "Применение полимерно-металлических труб при сооружении промысловых газонефтепроводов", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "промышленность, производство" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "промышленность, производство" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "123755"
Текст 4 страницы из документа "123755"
3.9.2. Перед гидравлическим испытанием трубопровода его концы оборудуются арматурой (переходником) для подсоединения к насосному агрегату с одной стороны, а с другой стороны устанавливается заглушка с задвижкой для выпуска воздуха и манометром.
3.9.3. После подготовительных работ производится заполнение трубопровода водой на низшей скорости насосного агрегата при открытой задвижке для выпуска воздуха. После выхода из трубопровода воздуха, задвижка закрывается.
3.9.4. Насосным агрегатом плавно, с подъемом давления 3… 5 кгс/см2 в минуту, поднимается давление до пробного давления (1,25 рабочего). Для компенсации падения давления, вызываемого деформацией гибких труб, испытательное давление поддерживается насосным агрегатом в течении пяти минут.
3.9.5. Давление снижается до рабочего и производится выдержка в течение 30 минут, при этом производится осмотр трубопровода.
Результаты гидравлического испытания считаются удовлетворительными, если давление стабилизируется, а в соединениях гибких труб не обнаружено течи.
3.9.6. Приемка трубопроводов в эксплуатацию производится в соответствии с требованиями СНиП -3-81 и ВСН 39.1.04.-85.
3.9.7. При сдаче трубопровода в эксплуатацию, строительно-монтажная организация обязана представить документы, подтверждающие качество выполненных работ и оформить паспорт, в который заносятся следующие сведения:
строительная организация;
эксплуатационная организация;
месторождение (место эксплуатации);
номер скважины и назначение;
Ф.И.О. ответственных за монтаж;
результаты гидравлических испытаний;
дата ввода в эксплуатацию;
длина трубопровода, номер и длина секций;
рабочее давление;
химический состав перекачиваемой жидкости и температура.
В процессе эксплуатации в паспорте отражаются все изменения технологического режима, сведения о ремонтах и т.п.
3.9.8. Заполнение гибкого трубопровода, а также восстановление циркуляции после остановок, производить плавно с темпом подъема давления 3…5 кгс/см2 в минуту.
4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ГПМТ
Экономический эффект от применения ГПМТ относительно стальных труб по данным ООО «Стрежевойнефтестрой» представлен на рис. 30.
Сравнительная стоимость 1 метра стальной трубы без изоляции и ГПМТ
Сравнительная стоимость транспортировки жидкостей
Сравнительная стоимость с учетом ремонта, замены стального трубопровода, включая потери производства и штрафы
Сравнительная стоимость с учетом замены стального трубопровода через 15 лет
Сравнительная стоимость 1 метра стальной трубы без изоляции и ГПМТ с монтажем
Рис. 30. Сравнительные экономические показатели использования стальных труб и ГПМТ
5. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ГПМТ
Проблемы при работе с ГПМТ связаны в основном с несоблюдением условий эксплуатации, частности температурного режима. Все производители ГПМТ ограничивают применение своей продукции температурой плюс 45 0С, плюс 50 0С.
Опыт ОАО «Нижневартовскнефтьгаз» показывает, что при подземной укладке ГПМТ на суходольных участках проблем в эксплуатации не возникает. В качестве примера можно привести успешную работу ГПМТ первого поколения фирмы «Стройпласт» (г. Екатеринбург) в течении пяти лет на трёх участках в системе нефтегазосбора при перекачке высокообводнённой продукции.
Трубы Рофлекс (Самара) в течении шести лет успешно эксплуатировались на одной из выкидных линий куста Самотлорского месторождения при обводнённости 85 – 92 %. В феврале 1996 года аварийная остановка куста привела к замерзанию жидкости в трубопроводе. В июне, после оттаивания, участок вновь был запущен в работу и успешно эксплуатировался ещё два года. Приведённые примеры успешного использования ГПМТ относятся к участкам с высокой обводнённостью, в тоже время к вопросу внедрения на малообводнённых участках следует подходить с осторожностью из-за опасности отложения АСПО и необходимости проведения «горячей » промывки линии.
Проанализировав опыт работы с коррозионно-стойкими трубами можно сделать вывод, что все современные трубы имеют недостатки при эксплуатации, но ГПМТ более всего подходят. Главный недостаток температурное ограничение не помешает работе трубопроводов, так как за двадцать лет эксплуатации месторождения не зафиксировано ни одно случая АСПО.
6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ МЕТАЛЛОПЛАСТОВЫХ ТРУБ
6.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Расчет трубопроводов производите по предельным состояниям несущей способности (прочности и устойчивости).
Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость следует производить на действия расчетных: нагрузок. Метод определения расчетных нагрузок и воздействий и их сочетание надлежит принимать в соответствии с указаниями главы СНиП по нагрузкам и воздействиям.
6.2. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ
Металлопластовые трубы представляют из себя полиэтиленовые трубы, монолитная сетка которых армирована проволочным каркасом. Соединительные законцовки выполнены из полиэтилена низкого давления. Таким образом, основными материалами являются малоуглеродистая сталь и полиэтилен низкого давления (ПНД).
Предел текучести стальной проволоки по ГОСТ 32.82-46 равен 310 МПа. Предел текучести полиэтилена низкого давления по ГОСТ 18599-83 должен быть не менее 20 МПа (200 кгс/см2).
Нормативное длительное сопротивление разрушения материала матрицы в зависимости от условий работы регламентируется СН 550-82. Коэффициент условий работы приведен в табл. 1.
Модуль упругости ПНД в расчетах принимается равным 800 МПа.
Коэффициент Пуассона μ для труб из полиэтилена низкого давления работающих при температуре до 40 °С равен 0,42–0,44. При температуре выше 40 °C коэффициент Пуассона допускается равным 0,5.
При расчете на прочность тела труб, находящихся под действием внутреннего давления, определяются напряжения в арматуре, эквивалентные напряжения по Мизесу и контактные напряжения в полимерной матрице.
6.3. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
МЕТАЛЛОПЛАСТОВЫХ ТРУБ
С целью прогноза характера разрушения металлопластовых труб было исследовано их напряженно-деформированное состояние методом конечных элементов.
Рассмотрим в качестве примера трубу диаметром 95 мм. Конечноэлементная модель конструкции металлопластовой трубы диаметром 95 мм содержит 2129 конечных элементов и 720 узлов. Армирующая стальная сетка моделировалась трехмерными стержневыми КЭ, а полиэтиленовая заливка - толстостенными оболочечными КЭ. Фрагмент сетки конечных элементов представлен на рис. 30. Там же показаны номера конечных элементов (1033-1097), расположенных в одном ряду сетки и моделирующих арматуру в окружном направлении.
Результаты исследования напряженно - деформированного состояния конструкции металлопластовых труб с помощью конечноэлементной модели МПТ представлены в таблице 3.
Таблица 3
Распределение напряжений в МПТ при давлении 4 МПа
| Диаметр труб, мм | Толщина стенки, мм | Размер ячейки, мм х мм | Диаметр арматуры, мм | Напряжение по Мизесу в ПЭ элементах, σэкв, МПа | Напряжение в продольной арматуре, σпрод, МПа | Напряжение в окружной арматуре, σокр, МПа | Запас прочности, σт,/σок, |
| 89 89 89 89 89 89 95 95 95 95 95 95 115 115 115 115 115 115 132 132 132 132 132 132 | 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 12,0 | 6 х 6 6 х 6 8 х 8 8 х 8 10 х 10 10 х 10 6 х 6 6 х 6 8 х 8 8 х 8 10 х 10 10 х 10 6 х 6 6 х 6 8 х 8 8 х 8 10 х 10 10 х 10 6 х 6 6 х 6 8 х 8 8 х 8 10 х 10 10 х 10 | 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 | 0,714212 0,504532 0,933721 0,663100 1,14126 0,814721 0,769539 0,543624 1,00507 0,713771 1,23153 0,879157 0,931415 0,659495 1,20952 0,861841 1,47755 1,05895 1,08445 0,768042 1,40847 1,00385 1,73090 1,24026 | -0,13237 -0,059557 -0,23781 -0,10799 -0,45901 -0,21863 -0,13227 -0,05726 -0,27118 -0,13207 -0,44840 -0,21225 -0,26904 -0,11706 -0,56914 -0,26034 -0,96814 -0,45407 -0,77566 -0,38976 -2,5616 -1,3762 -1,1641 -0,60425 | 180,75 127,67 236,25 167,76 289,01 206,27 194,66 137,50 254,31 180,58 311,81 222,55 235,67 166,84 307,36 218,90 375,89 269,25 274,70 194,46 358,48 255,29 438,44 314,03 | 1,72 2,43 1,31 1,85 1,07 1,50 1,59 2,25 1,22 1,72 0,99 1,39 1,32 1,86 1,01 1,42 0,82 1,15 1,13 1,59 0,86 1,21 0,71 0,99 |
Результаты исследования напряженно-деформированного состояния металлопластовой трубы, с использованием приведенной выше модели, показали, что наиболее напряженным элементом конструкции является арматура в окружном направлении. В предположении упругой работы арматуры при внутреннем давлении 12.0 МПа в средней части трубы для наиболее наряженных элементов растягивающие напряжения достигают 565 МПа.
Распределение напряжений по длине трубы для средней части является практически равномерным. При таком высоком уровне растягивающих напряжений возможно разрушение арматуры в окружном направлении. Предположим, что в силу каких-то случайных факторов первым разрушится конечный элемент номер 1065, образованный узлами 361 и 362, Удаляем этот элемент из сетки КЭ и проводим расчет для новой сетки при том же уровне внутреннего давления (120 МПа). Удаление элемента 1065 моделирует возникновение концентратора напряжений в окрестности первой точки разрушения окружной арматуры. Наличие такого концентратора приводит к резкому росту напряжений (до 760 МПа) в соседних 1049 и 1081.
На следующем этапе расчета удаляем из сетки КЭ три элемента - 1049, 1065, 1081. Это приводит к росту напряжений в КЭ с номерами 1033, 1097 до 1034 МПа. При этом напряжения по Мизесу в узлах 361-362, принадлежащих оболочечным КЭ возрастет до 15.6 МПа
Проведенный анализ напряженно-деформированного состояния металлопластовой трубы для рассмотренных вариантов сетки КЭ позволяет сцепить вывод о том, что основной несущий элемент - окружная арматура полностью исчерпывает свою несущую способность, после чего происходит перераспределение внутренних усилий меледу арматурой и полиэтиленовой матрицей и при достижении в полиэтиленовых оболочечных элементах разрушающего напряжения по Мизесу происходит окончательное разрушение МПТ.
Разрушение трубы происходит с образованием продольной трещины. Визуальный осмотр внутренней поверхности разрушенной трубы показал, что она имеет форму многогранника с шириной грани, равной шагу продольной арматуры, т.е. имеет место ярко выраженная деформация смятия полиэтиленовой
матрицы.
