Введение к работе
Актуальность темы. Общая протяженность внутрипромысло-вых нефтепроводов и газопроводов, поднадзорных Ростехнадзору, включает 340 тысяч км трубопроводов нефтегазодобычи и около 8,2 тысяч км водоводов низкого и высокого давления.
Анализ возрастного состава нефтепромысловых трубопроводов (НПТ) показывает, что доля протяженности трубопроводов со сроками службы свыше 15 лет составляет около 40%.
В 1999 году на внутрипромысловых нефтепроводах произошло 19227 разрывов (19331 - в 1998 году), из них по причине коррозии 18524 (96,4 процента). Большое экологическое воздействие на природу оказывает разлившаяся нефть при авариях на промысловых и магистральных нефтепроводах, ежегодные потери которой составляют более 3 млн. т.
Трубопроводы Западной Сибири эксплуатируются в довольно тяжелых условиях. С одной стороны, по ним транспортируются агрессивные жидкости, сложные по химическому составу (нефть, вода, газ, различные химические элементы), содержащие механические примеси. С другой стороны, трубопроводы проложены в неблагоприятных с точки зрения развития коррозии грунтах (зачастую болото) и подвергаются, помимо прочего, резким температурным перепадам и другим внешним воздействиям.
В существующей проектной, конструкторской и эксплуатационно-технологической документации отсутствуют требования к надежности проектируемых, сооружаемых и эксплуатируемых нефтепроводов промысловых АСУ ТП. Несмотря на большое количество отказов, в настоящее время не разработана методика оценки показателей надежности НПТ по статистическим данным длительной эксплуатации. Имеющиеся в настоящее время методики оценки надежности применимы в основном к сосредоточенным объектам, таким как задвижки, заслонки, датчики и др. Линейная часть трубопровода является объектом с распределенными параметрами и, следовательно, для анализа ее надежности требуются специальные методики, учитывающие протяженность объекта, его местоположение в пространстве.
3 Н
г\
Разработка новых методов оценки характеристик надежности нефтепроводов промысловых АСУ ТП позволит принимать обоснованные решения по срокам эксплуатации, периодичности ремонтов, составу и местоположению запасных частей. Это позволит не только существенно уменьшить вероятность нанесения вреда природе, но и максимально снизить затраты на эксплуатацию трубопроводов.
Таким образом, актуальность диссертации определяется необходимостью уменьшения числа аварий и потерь нефти на трубопроводах, а также снижения затрат на их прокладку и облуживание.
Целью работы является анализ характеристик надежности нефтепроводов промысловых АСУ ТП с применением методов физики отказов и математической теории катастроф для принятия решений, направленных на повышение экономической эффективности и экологической безопасности эксплуатации трубопроводов.
В основу исследования положены методы теории надежности, теории случайных процессов, математической статистики, прикладного системного анализа, теории катастроф.
Научная новизна работы состоит в следующем:
обработаны новые статистические данные об эксплуатации и отказах НПТ на месторождении в Западной Сибири;
разработан метод статистической оценки характеристик надежности НПТ в зависимости от длины участка НПТ;
впервые разработана методика оценки характеристик надежности НПТ с использованием моделей физики отказов и теории катастроф;
впервые выполнен системный качественный и количественный анализ надежности НПТ методами физики отказов и теории катастроф на основе новых эксплуатационных данных одного из месторождений Западной Сибири.
создана база данных и программное обеспечение для сбора статистических данных и расчета характеристик надежности НПТ с использованием разработанных моделей.
Практическая значимость работы заключается в том, что: 1) разработанные методики определения показателей надежности НПТ позволят принимать обоснованные решения на этапах разработки, внедрения и эксплуатации нефтепроводов промысловых АСУ ТП;
разработанное программное обеспечение облегчит труд при сборе исходных данных и расчете характеристик надежности трубопровода;
результаты работы могут быть применены на нефтегазодобывающих предприятиях, проектирующих и эксплуатирующих нефтепроводы промысловых АСУ ТП.
Основные положения, выдвигаемые автором на защиту:
методика статистической оценки характеристик надежности НПТ в зависимости от длины участка НПТ;
методика определения характеристик надежности НПТ с использованием моделей физики отказов и теории катастроф;
характеристики надежности НПТ, эксплуатируемых на месторождениях Западной Сибири с 1986 по 2007 годы, полученные с применением разработанных новых методик.
Личный вклад автора в работу. Автор непосредственно участвовал в качестве исполнителя на всех этапах проведенных исследований, включая постановку задачи, анализ литературы по проблеме, сбор исходных данных, обработку статистических материалов, разработку математических моделей и расчет их параметров, написание программного обеспечения, обобщение и интерпретацию результатов.
Апробация работы. Основные результаты работы опубликованы в статьях [1-5], из которых одна [1] опубликована в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ. Материалы диссертации докладывались на ежегодных научно-технических семинарах кафедры ИВТ и заседаниях совета Факультета информационных технологий Сургутского государственного университета в 2005-2008 гг., на VII и VIII окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (г. Сургут, 23-24 ноября 2006 г., 22-23 ноября 2007 г.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы 168 страниц, включая 60 рисунков, 29 таблиц и список использованной литературы из 95 наименований.
