Прогнозування довговічності нафтогазопроводів з врахуванням експлуатаційних факторів

Abstract

Дисертація присвячена питанням прогнозування втомної та корозійно-втомної довговічності ділянок трубопроводів шляхом врахування експлуатаційних факторів та розроблення заходів для підвищення терміну їх експлуатації. В роботі проведено аналіз умов експлуатації магістральних трубопроводів та встановлено основну причину їх руйнування – наявність втомних та корозійно-втомних пошкоджень. Особливості експлуатації підводних трубопроводів характеризується появою ряду небезпечних факторів: виникнення розмитих ділянок, збільшення вібраційного навантаження від дії коливань хвиль. Проаналізовано чинні методики оцінки напружено-деформованого стану, вплив пульсацій внутрішнього тиску перекачуваного продукту, методів для ремонту пошкоджених ділянок трубопроводів. Встановлено, що існуючі на сьогодні методики вимагають удосконалення, оскільки не повною мірою враховують усі експлуатаційні фактори, які впливають на термін експлуатації трубопроводу. Сформовано комплекс методик для дослідження тріщиностійкості, прогнозування довговічності, імітаційного моделювання та експериментального дослідження натурних взірців елементів трубопроводів. Для оцінки впливу експлуатаційних факторів, що діють на розмиту ділянку підводного трубопроводу, розглянено теорію хвиль кінцевої амплітуди. На основі даної теорії розроблено методику оцінки фактичної навантаженості і прогнозування залишкового ресурсу підводного трубопроводу, яка враховує сумарну дію горизонтальних та вертикальних складових швидкості та прискорення частинок рідини. Враховано вплив морських хвиль на коливання розмитої ділянки підводного трубопроводу, а саме дію виштовхуючої сили води. Це дало змогу більш точно розрахувати навантаження на підводний трубопровід під час коливних процесів і точніще оцінити його довговічність. Запропоновано та розроблено конструкції пристроїв для герметизації та зміцнення дефектних ділянок трубопроводів.

The thesis is devoted to the issues of predicting the fatigue and corrosion fatigue life of pipeline sections by taking into account operational factors and developing measures to increase their service life. The paper analyzes operating conditions of main pipelines and establishes the primary reason for their destruction – presence of fatigue and corrosion fatigue damages. The peculiarities of operation of underwater pipelines are characterized by a number of the following hazardous factors: formation of eroded sections and increase in the vibration load exerted by wave oscillations. The available methods for assessing the stress-strain state and influence of pulsations of the pumped product internal pressure as well as the methods for repairing damaged pipeline section s have been analyzed. It has been determined that the methods used today require improvement, since they do not fully take into account all the operational factors that affect the pipeline service life. A set of methods has been formed to study crack resistance, predict durability and carry out simulation modeling and experimental studies of full-scale samples of different pipeline elements. In order to assess the influence of the operational factors affecting underwater pipeline eroded sections, the theory of waves of finite amplitude has been considered. The methods for assessing the actual loading and predicting the underwater pipeline residual service life, which take into account the total action of the horizontal and vertical components of the velocity and acceleration of fluid particles, have been developed on the basis of this theory. The influence of sea waves on the underwater pipeline eroded section oscillations, in particular, the action of the buoyancy force of water, has been taken into account. It has made it possible to more accurately calculate the load on the underwater pipeline during oscillatory processes and more precisely estimate its durability. The designs of the devices for sealing and strengthening defective pipeline sections have been proposed and developed.