Центр гидравлики трубопроводного транспорта

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Центр гидравлики
  трубопроводного транспорта
  

• 

  2 слайд

  Задачи Центра
  формирование перспективных научных направлений в области механики и гидродинамики многофазных сред, включая решение актуальных проблем повышения надежности трубопроводного транспорта углеводородного сырья
  

• 

  3 слайд

  Структура Центра
  
  руководство
  отдел
  «Гидродинамика трубопроводного транспорта углеводородного сырья»
  зав. отделом – 1
  гл. научн. сотр. – 0,5
  вед. научн. сотр. – 2
  инженер – 2
  
  
  отдел
  «Надежность трубопроводного транспорта газожидкостных смесей»
  зав. отделом – 0,5
  гл. научн. сотр. – 1
  ст. научн. сотр. – 1
  мл. научн. сотр. – 0,5
  инженер – 3
  
  отдел
  «Динамика трубопроводов»
  
  
  зав. отделом – 0,5
  гл. научн. сотр. – 1,5
  вед. научн. сотр. – 0,5
  
  

• 

  4 слайд

  Состав Центра
  член-корреспондент РАН – 1
  академик АН РБ – 1
  член-корреспондент АН РБ – 1
  доктора наук – 6
  кандидаты наук – 9
  
  
  

• 

  5 слайд

  Финансирование Центра
  гидравлики трубопроводного транспорта
  Общий объем финансирования – 6 783 700 руб., в том числе
  бюджет РБ – 3 214 100 руб.
  внебюджетные источники
  (хоз. договора) - 3 569 600 руб.
  
  
  

• 

  6 слайд

  Проведена оптимизация штата центра:
  
  
  общая штатная численность с 2009 г. составляет 16 единиц (сокращена 1 штатная единица),
  
  количество основных работников – 9,7 единиц,
  количество совместителей – 6,3 единицы.
  

• 

  7 слайд

  Подготовка кадров
  защищена 1 кандидатская диссертация
  

• 

  8 слайд

  Сотрудниками Центра опубликовано:
  
  - в центральной печати – 15 статей,
  - монографий – 1,
  - тезисов докладов – 33,
  - получены патенты – 2.
  
  Участие в организации и проведении 20 совещаний, конференций, симпозиумов.
  

• 

  9 слайд

  Коллектив сотрудников Центра:
  
  ФАРИТОВ А.Т., ХУДЯКОВА Л.П.,
  РОЖДЕСТВЕНСКИЙ Ю.Г., ЗИННАТУЛЛИН А.К.
  
  награждены Премией имени академика И.М. Губкина.
  
  Высшая общественная награда в нефтегазовом комплексе страны получена за разработку и внедрение программного обеспечения для управления эксплуатацией трубопроводов нефтедобывающего предприятия
  
  

• 

  10 слайд

  Научная деятельность Центра
  по итогам 2009 года
  Совершенствование методов реофизических исследований аномальных жидкостей применительно к технологическим задачам трубопроводного транспорта
  Исследование механизма разрушения металла труб под действием статической нагрузки, возникающей при эксплуатации магистральных нефтепроводов
  Динамика и статика трубопроводов при различных краевых условиях, распределениях масс и действующих сил;
  модели и решения упругопластического поведения материалов
  Разработка теоретических основ обеспечения безопасности элементов трубопроводных систем
  с технологическими, конструктивными
  и эксплуатационными несплошностями
  Анализ моделей, прогнозирующих коррозионные разрушения при движении многофазных потоков
  

• 

  11 слайд

  ДИНАМИКА И СТАТИКА ТРУБОПРОВОДОВ
  ПРИ РАЗЛИЧНЫХ КРАЕВЫХ УСЛОВИЯХ, РАСПРЕДЕЛЕНИЯХ МАСС И ДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ;
  МОДЕЛИ И РЕШЕНИЯ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
  
  Руководитель темы – член-корреспондент РАН М.А. Ильгамов
  Цель работы - решение задач:
  
  Построение математической модели колебательных движений предварительно изогнутой собственным весом трубы при действии переменного внутреннего давления, позволяющей провести оценку напряженно-деформированного состояния трубопровода;
  Диагностика повреждений магистральных трубопроводов;
  Диагностика штанговых колонн нефтедлбывающих скважин.
  

• 

  12 слайд

  ДИНАМИКА ШТАНГОВОЙ КОЛОННЫ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ. ДИАГНОСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ.
  Задача исследования -
  определение координаты повреждения и его размеров.
  
  Рассмотрено напряженно-деформированное состояние прямой штанги, закрепленной верхним концом неподвижно и растянутой под действием собственного веса и силы, приложенной к нижнему концу
  короткий участок с меньшей площадью поперечного сечения, моделирует повреждение в виде раскрытой трещины
  

• 

  13 слайд

  ДИНАМИКА ШТАНГОВОЙ КОЛОННЫ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ. ДИАГНОСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ.
  Чем ниже надрез (больше ), тем зависимость ω1 от m слабее.
  При собственные частоты не зависят от m.
  Чем ближе надрез к верхнему концу штанги, тем сильнее зависимость собственных частот от параметра m.
  Зависимость первой собственной частоты колебаний ω1 от параметра m при разных значениях отношения .
  
  Вывод: по двум частотам колебаний штанги можно определить координату (место) повреждения и параметр надреза m.
  
  
  

• 

  14 слайд

  
  ДИНАМИКА МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА. ДИАГНОСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ.
  Задачи:
  
  
  Определение отраженной и проходящей волны по известным параметрам надреза и его координате (прямая задача).
  
  Определение координат надреза по отраженной волне в точке наблюдения и его размеров по отраженной и (или) проходящей волнам представляет собой обратную задачу.
  

• 

  15 слайд

  ДИНАМИКА МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА. ДИАГНОСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ
  xc
  x
  O
  l
  F
  f
  Стержень с надрезом в точке с координатой xc длиной l и площадью поперечного сечения стержня f. ( l значительно меньше длины волны L)
  Рассматривается отражение от надреза и прохождение продольной бегущей волны, распространяющейся по бесконечному стержню площадью поперечного сечения F.
  

• 

  16 слайд

  
  ДИНАМИКА МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА. ДИАГНОСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ.
  Выводы:
  
  Амплитуда и угол сдвига фаз зависят от величины и положения надреза на стержне, чем больше параметр m, тем больше угол сдвига фаз в отраженной волне.
  
  Коэффициент отражения линейно зависит от величины надреза.
  
  Полученная методика может быть применена для разработки прибора для диагностики длинных стержневых систем.
  

• 

  17 слайд

  ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ИЗОГНУТОГО СОБСТВЕННЫМ ВЕСОМ ТРУБОПРОВОДА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПЕРЕМЕННОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ.
  Зависимости относительного перемещения элемента стержня при = 0 в отраженной волне от безразмерного времени τ.
  
  

• 

  18 слайд

  
  ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ИЗОГНУТОГО СОБСТВЕННЫМ ВЕСОМ ТРУБОПРОВОДА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПЕРЕМЕННОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ.
  Вывод
  
  Построенная математическая модель колебательных движений предварительно изогнутой собственным весом трубы при действии переменного внутреннего давления и полученные на основе этой модели уравнения и результаты вычислений позволяют провести оценку напряженно-деформированного состояния трубопровода при неблагоприятных режимах его работы и разработать мероприятия по защите трубопроводов от повреждений и разрушения.
  

• 

  19 слайд

  Исследование механизма разрушения металла труб под воздействием статической нагрузки, возникающей при эксплуатации магистральных нефтепроводов
  
  
  Руководитель темы –
  доктор техн. наук, профессор К.М. Ямалеев
  
  

• 

  20 слайд

  
  
  Цель работы – исследование факторов, приводящих металл к охрупчиванию и упрочнению в процессе длительной эксплуатации.
  
  Задачи исследования:
  Исследовать процессы охрупчивания и упрочнения металла труб МН от эксплуатационных факторов – условия нагружения, окружающей среды и срока эксплуатации.
  Определить структурные факторы охрупчивания металла труб, связанные с деформационным строением.
  Изучить факторы, приводящие к упрочнению металла и снижению сопротивляемости металла хрупкому разрушению.
  

• 

  21 слайд

  
  
  ВЫВОДЫ:
  
  Установлено, что за 30 лет эксплуатации происходит увеличение прочностных свойств исследуемых сталей на 8 – 10 %, уменьшение пластических свойств на 20 %, а ударной вязкости – в 2 раза в зависимости от химического состава стали.
  Показано, что основным эксплуатационным фактором, приводящим к упрочнению и охрупчиванию является цикличность нагружения металла труб МН.
  Экспериментально установлено, что упрочнение металла труб происходит по сдвиговому механизму, который проявляется в результате образования линий и полос скольжения, при генерации дислокаций и распада цементита.
  
  

• 

  22 слайд

  Совершенствование методов реофизических исследований аномальных жидкостей применительно к технологическим задачам трубопроводного транспорта
  Руководитель темы - канд. техн. наук
  Ш.И. Рахматуллин
  
  

• 

  23 слайд

  Получены следующие результаты:
  
  
  разработаны новые математические модели технологических процессов трубопроводного транспорта нестабильных углеводородных жидкостей;
  
  разработаны методы реофизических исследований жидкостей применительно к технологическим задачам трубопроводного транспорта;
  
  предложен приближенный метод расчета коэффициента полезного действия центробежных насосов при их работе на вязкопластичной жидкости, основанный на применении обобщенного параметра Рейнольдса и учете дополнительных гидравлических и дисковых потерь, возникающих при переходе работы насоса с воды на неньютоновскую жидкость.
  
  разработан метод расчета степени заполнения самотечных участков рельефных нефтепроводов, перекачивающих неньютоновские степенные нефти.
  

• 

  24 слайд

  Прикладные результаты:
  
  
  разработаны новые технологии транспортировки стабильных и нестабильных углеводородных жидкостей на основе учета термодинамических эффектов применения противотурбулентных присадок;
  
  применение обобщенного параметра Рейнольдса позволяет при определении коэффициента полезного действия насоса пользоваться общей формулой для ньютоновской и неньютоновскую жидкостей различной вязкости, что особенно важно для парафинистых нефтей, проявляющих как ньютоновские, так и неньютоновские свойства.
  

• 

  25 слайд

  РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
  С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ, КОНСТРУКТИВНЫМИ
  И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ НЕСПЛОШНОСТЯМИ
  
  
  Руководитель темы –
  доктор техн. наук, профессор Р.С. Зайнуллин
  
  
  

• 

  26 слайд

  Целью работы является:
  прогнозирование и повышение остаточного ресурса безопасной эксплуатации конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов
  

• 

  27 слайд

  Основные задачи:
  
  оценка степени опасности коррозионно-механических трещин в конструктивных элементах нефтегазового оборудования и трубопроводов;
  
  исследование локализованных процессов охрупчивания и механохимической повреждаемости металла конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов;
  
  оценка и торможение скорости развития коррозионно-механических трещин и определение остаточного ресурса конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов.
  

• 

  28 слайд

  Получены следующие результаты
  Проведена оценка напряженного и предельного состояний оборудования с конструктивными несплошностями, возникающими в результате приварки на него укрепляющих накладных элементов различных конструкций. Даны научно обоснованные рекомендации по повышению ресурса накладных элементов.
  
  Предложен и экспериментально подтвержден метод повышения эффективности усилительных накладок, базирующийся на рациональном выборе размеров, в частности ширины. В ряде случаев реализация в производстве разработанного метода может значительно снизить металлоемкость и трудоемкость сборочно-сварочных работ при установке накладных усилительных элементов.
  
  Разработаны методы повышения прочности концевых участков элементов с конструктивными несплошностями, основанные на применении двойных угловых швов, позволяющие в 2,5 раза повысить их несущую способность.
  
  Предложен и реализован ряд научно-технических решений по оценке и повышению ресурса ремонтных хомутов путем их соответствующей реконструкции.
  

• 

  29 слайд

  
  
  
  
  
  
  Исследование влияния физических и химических
  факторов перекачиваемых сред на процесс коррозии
  
  
  
  Статистическая проверка механистических и эмпирических моделей
  на основе анализа фактических режимов движения ГЖС,
  состава рабочих сред и аварийности трубопроводов,
  корректировка моделей по результатам исследований
  
  
  Руководитель темы – канд. техн. наук А.Т. Фаритов
  
  
  

• 

  30 слайд

  
  Основная задача - проверка прогностических коррозионных моделей определением влияния на скорость коррозии промысловых трубопроводов следующих факторов:
  
  химического состава перекачиваемой среды, а именно: ионного состава и содержания растворенных газов – СО2, H2S, О2;
  
  технологических мероприятий, связанных с интенсификацией отбора нефти;
  
  структурных форм и параметров течения ГЖС;
  
  зараженности пластовых вод микроорганизмами;
  
  химического состава и структуры сталей.
  

• 

  31 слайд

  
  Решение данной задачи базировалось на информации собранной в Базе данных ПО «Экстра» за пять лет. При этом был произведен комплексный анализ условий эксплуатации трубопроводов по всем перечисленным факторам и сопоставление их с фактической удельной аварийностью.
  

• 

  32 слайд

  
  Основными химическими факторами, влияющими на коррозию в условиях анализируемых месторождений НГДУ являются:
  
  содержание углекислого газа,
  рН,
  температура сред,
  минерализация сред.
  
  Кроме того, в связи с биозаражением пластов сульфат–восстанавливающими бактериями (СВБ), нельзя исключить роль сероводорода как фактора, усложняющего и, возможно, усиливающего скорость коррозии.
  
  
  

• 

  33 слайд

  Сбор информации по месторождениям
  
  Краткая геологическая характеристика месторождений ,
  Обзорные схемы трубопроводов систем сбора нефти, ППД, газопроводов по месторождениям с указанием расположения ГЗУ, ДНС, КНС, объектов подготовки нефти, блоков дозирования реагентов, расположения узлов контроля коррозии
  Характеристики трубопроводов
  Сведения о технологических параметрах работы ДНС и трубопроводов на входе и выходе их них: температура, обводненность, расход по газу (нм3/сут) и нефти.
  Краткие сведения о составе и физических характеристиках добываемой продукции в среднем по месторождениям, на отдельных скважинах, трубопроводах, ДНС.
  Сведения о применявшихся и применяемых методах защиты от коррозии и их эффективности.
  Сведения о технологических мероприятиях, связанных с интенсификацией отбора нефти из скважин.
  
  
  
  

• 

  34 слайд

  
  Химический состав газа и попутных вод
  
  Зависимость времени до первого порыва выкидных коллекторов добывающих скважин от содержания углекислого газа в попутном нефтяном газе.
  

• 

  35 слайд

  Анализ результатов измерения скорости коррозии
  Схема процессов, происходящих на замкнутых на трубу образцах-свидетелях.
  

• 

  36 слайд

  
  
  ВЫВОДЫ ПО КОМПЛЕКСНОМУ АНАЛИЗУ И РАНЖИРОВАНИЮ
  УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ
  В составе вод обнаружены планктонные формы СВБ. Судя по анализам наибольшее развитие СВБ (до 104-106 кл/мл) происходит на УПСВ, скорее всего в емкостном оборудовании.
  В составе пластовых вод и попутном нефтяном газе обнаружен сероводород: до 20 мг/м3 в газе и до 14 мг/л в воде, что также свидетельствует о жизнедеятельности СВБ, которые могут вызывать коррозионные разрушения, особенно в системах ППД и резервуарном парке.
  Не установлена корреляция между скоростями коррозии на УКК нефтесборных коллекторов и концентрацией углекислого газа нефтяном газе. Экспериментально показано, что использование существующих систем контроля коррозии не отражает реальной агрессивности среды, а полученные результаты практически не поддаются интерпретации из-за наличия электрической связи между образцами и внутренней поверхностью трубы. При контроле коррозионной агрессивности сред рекомендуется использовать незамкнутые на трубу образцы-свидетели.
  

• 

  37 слайд

  Получены зависимости удельной частоты отказов трубопроводов, относящихся к различным ДНС, с содержанием СО2 в нефтяном газе на этих ДНС. Полученные коэффициенты корреляции (0,64, 0,99 и 0,96) зависимостей подтверждают предположение о диоксиде углерода, как об основном факторе ускоренного разрушения сталей. Регрессионную зависимость диапазона удельной частоты (У) отказов от содержания СО2 (Су.г.) в нефтяном газе в исследуемых случаях можно описать следующим уравнением У= 0,05…0,13 + 0,3..0,6 *(Су.г.)
  
  Полученные результаты позволяют ранжировать коррозионную опасность по степени убывания в следующем порядке:
  ЦДНГ-3, ДНС-1А, %СО2 - 1,31
  ЦДНГ-2, ДНС-3, %СО2 - 1,03
  ЦДНГ-2, ДНС-1, %СО2 - 0,43
  ЦДНГ-4, ДНС-4, %СО2 - 0,30
  ЦДНГ-4, ДНС-5, %СО2 - 0,16
  ВЫВОДЫ ПО КОМПЛЕКСНОМУ АНАЛИЗУ И РАНЖИРОВАНИЮ
  УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ
  

• 

  38 слайд

  Анализ влияния материального исполнения
  стальных трубопроводов на скорость коррозии
  Лидеры по наименьшей (менее 0,1 при средней по НГДУ 0,8 отк/(км год) удельной аварийности среди применяемых материалов с 2000 по 2007 год
  

• 

  39 слайд

  Анализ влияния технологических мероприятий, связанных с интенсификацией отбора нефти на скорость коррозии
  Анализ влияния ГРП, ГКО и СКО на аварийность
  

• 

  40 слайд

  ВЫВОДЫ
  Основным фактором, влияющим на коррозию в системе сбора нефти трех цехов НГДУ, в первую очередь, является концентрация углекислого газа в нефтяном газе, что характеризует возможность качественного прогнозирования скорости коррозии по модели де Ваарда-Мильямса, которая связывает скорость коррозии с концентрацией СО2 в нефтяном газе.
  
  Выявлено, что при низких числах Рейнольдса (до 60000) и скоростях потока (ориентировочно до 1,0 м/с) коррозия протекает по механизмам, не связанным со скоростью потока. Предположительно, определяющими здесь являются состав и структура образующихся осадков. Возможна микробиологическая коррозия.
  
  

• 

  41 слайд

  ВЫВОДЫ
  На основе анализа статистических данных предположено, что при высоких числах Рейнольдса (свыше 60000) и скоростях потока (свыше 1 м/с) коррозия протекает по механизмам, непосредственно связанным с коррозионно-эрозионным воздействием потока, оказывающим воздействие как на сам осадок, так и на оголяемый от осадка металл. При этом скорость коррозии увеличивается с увеличением числа Рейнольдса по эмпирически определенной регрессионной зависимости СК=-6,827+0,000153*Re.
  
  Полученные в результате анализа влияния ГРП и СКО на скорость коррозии трубопроводов отличия между обработанными и не обработанными участками незначительны. Однако из этого не следует, что СКО и ГРП не влияют на скорость коррозии. Возможно, что влияние этих методов скажется в более отдаленной перспективе, т. к. воздействие коррозии проявляется не сразу. Для оценки влияния различных методов увеличения продуктивности скважин на скорость коррозии трубопроводов желательно установить узлы контроля коррозии и проводить измерения до и после обработок скважин.