Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние и пути развития нефтегазопромысловых трубопроводов из комбинированных труб на основе термопластов 10
ГЛАВА 2. Исследование работоспособности комбини рованных труб на основе термопластов 25
2.1 Анализ влияния нефтесодержащих сред на внутреннюю полиэтиленовую оболочку комбинированных труб 26
2.2 Сравнительный анализ материалов для изготовления комбинированных труб в нефтяной и химической промышленности 42
2.3 Исследование несущей способности бипластмассовых труб 50
2.4 Исследование несущей способности металлопластовых труб 61
ГЛАВА 3. Разработка технологии монтажа и эксплуатации комбинированных труб из термопластов 78
3.1 Разработка клеесварного соединения бипластмассовых труб 78
3.2 Проведение гидравлических испытаний клеесварных соединений бипластмассовых труб 85
3.3 Разработка универсального стенда для гидроиспытаний комбинированных труб 87
3.4 Разработка адгезионной композиции для скрепления оболочек комбинированных бипластмассовых труб 91
3.5 Способ ограничения высоты внутреннего грата при сварке комбинированных труб 94
3.6 Монтаж трубопроводов из комбинированных бипластмассовых труб 97
3.7 Рекомендации по ремонту комбинированных труб 100
3.7.1 Технология ремонта бипластмассовых труб 100
3.7.2 Технология ремонта металлопластовых труб 102
ГЛАВА 4. Разработка методов и технических средств диагностики трубопроводов из термопластов ... 104
4.1 Контроль качества комбинированных труб 105
4.2 Диагностическое обследование трубопровода из комбинированных труб 107
ГЛАВА 5. Технико-экономическая оценка применения комбинированных труб 114
Основные выводы и рекомендации 123
Список использованной литературы
- Сравнительный анализ материалов для изготовления комбинированных труб в нефтяной и химической промышленности
- Исследование несущей способности бипластмассовых труб
- Проведение гидравлических испытаний клеесварных соединений бипластмассовых труб
- Диагностическое обследование трубопровода из комбинированных труб
Введение к работе
Актуальность темы
Россия занимает одно из ведущих мест в мире по протяженности действующих трубопроводов. Всего по России в настоящее время протяженность эксплуатируемых наружных трубопроводов составляет более 15 млн. км, из них более 500 тыс. км в нефтегазовой инфраструктуре. Однако по степени изношенности трубопроводов Россия занимает едва ли не первое место в мире. Только на нефтепромысловых трубопроводах, эксплуатируемых в условиях сильного коррозионного воздействия агрессивных транспортируемых сред, ежегодно происходит 40...70 тыс. отказов и соответственно столько же разрытых котлованов и причиненного экологического ущерба /1/. Физический износ нефтепромысловых трубопроводов уже превысил 60 % 121.
Проблемы безопасной эксплуатации трубопроводов нефтегазовой и инженерной инфраструктуры в последние годы приобретают все большую актуальность и значимость. В настоящее время 90 % всех аварий на трубопроводах происходит в результате коррозионных разрушений металла труб. Большими резервами повышения эксплуатационной надежности нефтепромысловых трубопроводных систем является применение труб, изготовленных с использованием современных долговечных полимерных материалов, преимущества которых неоспоримы. Массовое применение таких труб позволит существенно увеличить срок службы трубопроводов, резко снизить эксплуатационные затраты, а также затраты на доставку и монтаж труб.
Полимерные трубы могут использоваться в трубопроводных системах различного назначения, но ограничивающими факторами являются их относительно низкая несущая способность и температурно-временная зависимость прочностных характеристик. В последние годы разработаны и уже находят применение трубы изготовленные путем комбинирования различных конструкционных материалов (термопласты, стеклопластики, сталь). Такие комбинированные трубы сочетают в себе высокую химическую стойкость
термопласта (полиэтилен, пропилен) с высокой прочностью арматуры или внешней оболочки.
Работоспособность труб из термопластов не одинакова для различных транспортируемых сред. Полиэтилен, обладая высокой химической стойкостью к большинству веществ, изменяет свои физико-механические свойства под воздействием углеводородов. В связи с этим становится важным изучение механизма воздействия нефтесодержащих сред на внутреннюю полиэтиленовую оболочку комбинированных труб.
Прочностные показатели комбинированных труб на основе термопластов определяются как выбранной конструктивной схемой, так и физико-механическими характеристиками примененных материалов. В этой связи актуальной является задача оптимизации конструкции труб по прочностным показателям и выявления наиболее перспективных конструкционных материалов для их изготовления.
Успешное использование комбинированных труб в трубопроводных системах невозможно без создания равнопрочных с телом трубы соединительных узлов. В нефтегазовой отрасли к соединениям труб предъявляются наиболее жесткие требования. Нужны надежные, удобные в монтаже и при ремонте, соединения.
Массовое применение труб из полимерных материалов сдерживается отсутствием методов и средств как входного контроля труб перед монтажом трубопроводов, так и мониторинга состояния трубопроводов в процессе эксплуатации: определения их местоположения, глубины залегания, мест утечек транспортируемой среды. Особенно это касается трубопроводов из комбинированных труб на основе термопластов (металлопластовых, гибких полимерно-металлических, бипластмассовых), которые конструктивно более сложны, чем пластмассовые.
В целом, требуется комплексная проработка вопросов применения комбинированных труб на основе термопластов при строительстве трубопроводов в нефтегазовом комплексе.
Целью настоящей работы является повышение безопасности и срока эксплуатации трубопроводов нефтегазовой инфраструктуры путем совершенствования конструкции и технологии монтажа комбинированных труб на основе термопластов.
Основные задачи работы:
Анализ влияния нефтесодержащих сред на внутреннюю полиэтиленовую оболочку комбинированных труб.
Сравнительный анализ материалов для изготовления комбинированных труб в нефтегазовой промышленности.
Исследование несущей способности комбинированных труб из термопластов.
Разработка клеесварного соединения стеклопластиковых комбинированных труб.
Разработка методов и технических средств дефектоскопии и диагностики трубопроводов из комбинированных труб.
Научная новизна
В результате моделирования напряженно-деформированного состояния металлопластовых и стеклопластиковых комбинированных труб определен механизм их разрушения и выявлены основные несущие конструктивные элементы.
Разработана методика выполнения неразъемного клеесварного соединения при монтаже трубопроводов из стеклопластиковых комбинированных труб.
Впервые разработан метод дефектоскопии металлопластовых труб для проведения контроля качества их изготовления.
Впервые разработан метод диагностического обследования подземного трубопровода из полимерных труб, который позволяет опреде-
лять его местоположение в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также выявлять места утечек транспортируемой среды.
На защиту выносятся:
результаты сравнительных испытаний металлопластовых труб на основе полиэтилена низкого давления (ПНД) и высокого давления (ПВД) на стойкость под воздействием нефтяных сред;
результаты моделирования напряженно-деформированного состояния металлопластовых и стеклопластиковых комбинированных труб;
конструкция и методика выполнения неразъемного клеесварного соединения стеклопластиковых комбинированных труб;
способ ограничения высоты внутреннего грата при сварке комбинированных труб;
метод дефектоскопии металлопластовых труб;
метод диагностического обследования трубопроводов из комбинированных труб на основе термопластов.
Практическая ценность работы
Проведенный анализ напряженно-деформированного состояния металлопластовых и стеклопластиковых комбинированных труб позволил дать рекомендации по рабочему давлению для различных типоразмеров труб и оптимальным параметрам их конструкции.
Проведенные исследования позволили разработать технологии производства, монтажа и эксплуатации комбинированных труб с использованием термопластов, которые легли в основу ряда руководящих документов для нефтегазовой отрасли.
Материалы диссертационного исследования используются в учебном процессе Уфимского государственного нефтяного технического университета при чтении лекций и проведении практических занятий по курсу «Пластмассовые трубопроводы».
Реализация результатов работы в промышленности
Результаты исследований легли в основу технологии производства полимерных армированных труб ГОСТ, их соединений и соединительных деталей на ЗАО «Нижнетагильский трубный завод» по ТУ 3667-015-00147275-2002, а также Инструкции по монтажу и эксплуатации трубопроводов из полимерных композиционных труб (РД 39-00147275-2002-11-22).
Апробация работы
Результаты разработок автора экспонировались на V и VI Международных специализированных выставках «Трубопроводный транспорт» (2006, 2007 гг., Москва), IV и V Международных выставках «Трубопроводные системы. Строительство, эксплуатация, ремонт» (2005, 2006 гг., Москва), XIII, XIV и XV Международных специализированных выставках «Газ. Нефть. Технологии» (2005-2007 гг., Уфа), VI Международной специализированной выставке «Сварка. Контроль. Реновация» (2006 г., Уфа), IX - XI Международных специализированных выставках «Строительство. Камнеобработка. Коммунальное хозяйство» (2005-2007 гг., Уфа).
Основные положения и результаты исследований автора докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа», проводившихся в рамках VI и VII конгресса нефтегазопромышленников России (2005, 2007 гг., Уфа), на V Международной научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта» (2006 г., Новополоцк, Республика Беларусь), IV и V Международных топливно-энергетических и газонефтехимических конгрессах (2005, 2006 гг., Москва), Международном научно-техническом российско-германском семинаре (2005 г., Уфа), VII Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (2006 г., Уфа), I и II Международных научно-
технических конференциях «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (2005, 2006 гг., Уфа), VIII - XI Международных научно-технических конференциях «Проблемы строительного комплекса России» (2004-2007 гг., Уфа).
Разработки, выполненные при участии автора, отмечены дипломами и медалями на IX, X и XI Международных научно-технических конференциях «Проблемы строительного комплекса России» (2005-2007 гг., Уфа).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 105 наименований, и 6 приложений. Она содержит 140 страниц машинописного текста, 24 рисунка и 15 таблиц.
Диссертационная работа выполнена в Институте проблем транспорта энергоресурсов (ГУП «ИПТЭР»).
Автор выражает искреннюю благодарность безвременно ушедшему научному руководителю Агапчеву Владимиру Ивановичу, научному консультанту Гумерову Кабиру Мухаметовичу и многим другим сотрудникам ГУП «ИПТЭР» за помощь в выполнении и оформлении диссертационной работы.
Сравнительный анализ материалов для изготовления комбинированных труб в нефтяной и химической промышленности
Для сравнительного анализа рассмотрим серийно выпускаемые Российскими производителями два вида труб: стеклопластиковые с различным связующим и металлопластовые полиэтиленовые (МПТ) /14/.
Работоспособность любого конструктивного элемента определяется наиболее слабым звеном в его конструктивной схеме. Поэтому в качестве анализа конструктивных элементов трубопроводов различного назначения необходимо выделить составляющие компоненты, входящие в изделие. Сравнительный анализ необходимо провести не только по их индивидуальным физико-механическим и другим характеристикам, но и интегральным, т.е. получаемым в процессе объединения компонентов в конструктивной схеме изделия. Основные физико-механические характеристики, как составных конструктивных элементов, так и изделий из них (труб) приведены в табл. 2.1.
Анализ результатов исследований, проводимых в различных научно-исследовательских предприятиях и институтах показывает, что прочностные характеристики труб из стеклопластика с любым связующим значительно превосходят металлопластовые полиэтиленовые трубы (МПТ). Они обладают меньшим удельным весом, большей жесткостью как в продольном так и радиальном направлении, следовательно, могут нести более значительную нагрузку, чем МПТ.
Высокие эксплуатационные характеристики стеклопластиковых комбинированных труб обеспечиваются физико-механическими характеристиками стеклопластика, являющегося полимерным композиционным материалом (ПКМ).
ПКМ представляет собой систему из армирующего высокопрочного наполнителя и полимерной смолы, связывающей элементы наполнителя в единое целое. Существуют различные виды ПКМ, отличающиеся природой наполнителя и материалом связующего. В качестве наполнителя может применяться стекло или стекловолокно (стеклопластик), синтетические волокна и ткани (органопластик), углеродные волокна (углепластик). Наиболее высокие физико-механические характеристики имеют органо- и углепластики, но они дороги и потому используются только в тех случаях, когда оправдыва ются значительные затраты (например, в авиационной промышленности). Для изготовления труб наиболее широкое применение по экономическим соображениям получил стеклопластик.
В ПКМ армирующий стеклонаполнитель может быть в виде тканей различного переплетения, жгута, ленты, рубленого волокна, микросфер, а также в виде разнообразных их сочетаний. Химическая природа стеклона-полнителя может быть различной - алюмосиликатная, боросиликатная, на-трийборосиликатная и др. Различают четыре основных вида стеклонаполни-теля - высокощелочной, химически стойкий, электроизоляционный и высокопрочный. В табл. 2.2 показаны основные физико-механические характеристики различных видов стеклонаполнителей.
Полимерное связующее используется на основе эпоксидных, полиэфирных, фенольных и других смол. Для тех или иных целей в состав связующего вводят отвердители, инициаторы, ускорители, пластификаторы и другие специальные добавки.
Стекловолокна и, следовательно, ткани из них имеют анизотропию свойств - прочность волокна вдоль его оси неизмеримо выше прочности в тангенциальном направлении /33/.
Из-за этой особенности ПКМ характеристики материала, состоящего из одних и тех же компонентов, могут значительно изменяться.
Для определения характеристик материала изготавливаются образцы, в которых армирующий элемент ориентирован вдоль действия нагрузки. Такие образцы называют «однонаправленными». При изменении угла ориентации армирующего элемента относительно действия нагрузки, характеристики ПКМ изменяются (табл. 2.3) /34/.
Как видно из табл. 2.3, с увеличением угла намотки, т.е. армирования, одни характеристики материала увеличиваются, другие уменьшаются. Поэтому, располагая армирующий наполнитель в соответствии с действующими в конструкции нагрузками, а также чередуя слои наносимого материала с различными углами армирования, можно варьировать характеристики материала и изделия.
Учитывая вышесказанное, можно представить все разнообразие возможных сочетаний композиций материала. В этом и заключается основное отличие ПКМ от традиционных конструкционных материалов. Конструкция и материал создаются одновременно. Под конкретные требования потребителя выбираются состав ПКМ, его конструктивная схема и оптимальная технология.
Наибольшее распространение при производстве стеклопластиковых труб как тел вращения получила технология намотки. Суть ее в том, что на вращающуюся оправку, диаметр которой соответствует проходному диаметру трубы, послойно наносится стеклонаполнитель, пропитанный полимерным связующим. Соединение этих двух компонентов происходит на специальном инструменте - пропиточно-формирующем тракте. В результате химических преобразований, происходящих в полимере, связующее превращается в монолит, соединяющий все элементы армирующего наполнителя.
Число слоев, т.е. толщина стенки трубы, определяется требованиями прочности и схемой армирования.
Существенным недостатком стеклопластиковых труб является их гигроскопичность и влагопоглощение, что существенно снижает их работоспособность, особенно в зонах с температурой колебания при их эксплуатации в отрицательном диапазоне температур (замерзание воды в теле материала приводит к накоплению и разрастанию микротрещин, что сокращает время эксплуатации трубопровода). Для устранения трещин на поверхности трубопровода из стеклопластика требуется специальная защита внутренних и наружных поверхностей стенки трубы.
Исследование несущей способности бипластмассовых труб
Расчет напряженно-деформированного состояния труб из стеклопластиков и пластмасс ведется по заданной геометрической форме, нагрузке и деформационным свойствам материалов. Для решения этой задачи необходимы математическое описание деформационных свойств материалов и расчет механической надежности конструкции. Основными особенностями деформационных свойств стеклопластиков и пластмасс являются анизотропия и ползучесть. Эти свойства необходимо учитывать при расчете напряженно-деформированного состояния труб.
Бипластмассовая труба с точки зрения строительной механики представляет собой сопряжение оболочек. Трубы из стеклопластиков отличаются тем выгодным для них свойством, что структура материала в них формируется в процессе изготовления, поэтому деформационные и прочностные свойства наилучшим образом соответствуют геометрической форме и нагрузке. Стеклопластиковую трубу можно рассматривать как ортотропную оболочку вращения. При этом возможны два варианта постановки задачи расчета и их решения. В первом случае оболочку рассматривают как многослойную с различными упругими константами стеклонаполнителя и связующего между его слоями. Во втором случае оболочку рассматривают как однородную анизотропную с приведенными упругими константами. Для расчета конструкции будем пользоваться этим вариантом.
В настоящее время достаточно много работ /36-52/ посвящено расчету напряженно-деформированного состояния различных конструкций из композитных материалов.
Бипластмассовая труба, после ее изготовления, представляет собой скрепленный толстостенный цилиндр, состоящий из двух слоев различной толщины и жесткости (см. рис. 1.1). Скрепление происходит при помощи нанесенного на полиэтиленовую трубу адгезионного слоя (сэвилен), а также из-за термической усадки стеклопластиковой оболочки. Нанесенный адгезионный слой ничтожно мал и никак не влияет на распределение нагрузок в оболочках и поэтому не рассматривается при расчетах напряженно-деформированного состояния трубы.
Каждый слой описывается своими константами упругости (Е и /S).
Полиэтиленовый слой рассматривается как изотропное тело, стекло-пластиковая оболочка - как анизотропное. Намотка слоев стеклопластиковой нити производилась под углом +57 и -57 к оси трубы.
В целом для характеристики физико-механических свойств бипласт-массовых труб, необходимых для расчета напряженно-деформированного состояния, указанная модель требует девять констант упругости. Некоторые из этих констант являются функциями от механических и геометрических параметров бипластмассовых труб.
Можно предположить, что элементы, из которых состоит композит, каждый в отдельности продолжает обладать своими физико-механическими свойствами. Новые свойства композита обусловлены только совместной работой его элементов.
Для исследования напряженно-деформированного состояния бипласт-массовой трубы, возникающего от действия внутреннего давления, выбран метод конечных элементов (МКЭ).
Метод конечных элементов является одним из современных численных методов. В настоящее время он с успехом применяется для решения достаточно широкого круга задач (расчет стержневых конструкций, как плоских, так и пространственных; задачи теории упругости: плоская задача, расчет пластин и оболочек, объемная задача; расчет гидравлических сооружений; исследование колебаний и устойчивости конструкций; задачи гидро- и аэродинамики; теплофизики и т.п.).
Конструкция трубы представляется как совокупность элементов, имеющих конечные размеры и взаимодействующих между собой только в узлах сетки конечных элементов (КЭ). Бипластмассовая труба моделировалась многослойными оболочечными КЭ. При использовании КЭ указанных типов каждый узел сетки КЭ имеет шесть степеней свободы, соответствующих шести узловым перемещениям (три составляющих перемещений по координатным осям хи Х2, Хз и ТРИ угла поворота относительно координатных осей х\, х2, хз). При использовании МКЭ в качестве основных неизвестных задачи принимаются узловые перемещения. Для каждого КЭ они образуют вектор узловых перемещений {q}. {q} = {qu Чъ --., }1 (2-І) где N- общее число узловых перемещений КЭ.
Проведение гидравлических испытаний клеесварных соединений бипластмассовых труб
С целью определения работоспособности неразъемных соединений были изготовлены экспериментальные образцы бипластмассовых труб длиной 600 мм с клеесварными соединениями диаметрами 75 и 135 мм. Секции из сваренных патрубков снабжены на концах заглушками со штуцерами.
Образцы прошли серию предварительных гидростатических испытаний. В процессе гидростатических испытаний образцы разрушались по телу трубы при давлениях 11,0 - 12,0 МПа. Характер разрушения образцов: разрыв вдоль образующей протяженностью 5-Ю мм с шириной раскрытия трещин до 0,5 мм.
Для проведения гидроциклических испытаний неразъемных соединений стеклопластиковых комбинированных труб применялось следующее оборудование. Насосный агрегат на 10,0 МПа через электрогидравлический кран соединен с испытываемой секцией образцов. К штуцеру второй заглушки подсоединялся электроконтактный манометр. При постоянно работающем насосном агрегате управление электрогидравлическим краном осуществлялось электроконтактным манометром.
Гидроциклические испытания проходили по следующей методике: образцы подвергаются гидроциклическим нагружениям внутренним давлением на различных уровнях нагружения до потери герметичности или разрушения.
На первом этапе внутреннее давление достигает 4,0 МПа (рабочее давление трубопровода), сбрасывается до нуля, вновь повышается и т.д. до достижения базового числа циклов принятого равным 10 000 циклам.
Затем верхний предел давления увеличивается на 1,0 МПа, т.е. до 5,0 МПа и испытания проводятся до базового числа циклов. И так верхний предел давления поднимается на следующую ступень, пока образцы не потеряют герметичность или не разрушатся.
Разрушение образцов происходило при давлении не менее 8,0 МПа. Характер и параметры разрушения аналогичны разрушению при гидростатическом испытании.
В соответствии с формулой Менсона-Коффина для каждого уровня нагружения образца определяется эквивалентное число циклов, отнесенное к первоначальному нагружению:
Таким образом, образцы подверглись испытаниям 10000 циклов при давлении 4,0 МПа (#40 = 10000 циклов), 10000 циклов при давлении 5,0 МПа, что соответствует N5o = 308907 циклам при 4,0 МПа, далее 10000 циклов при давлении 6,0 МПа, что соответствует N60 = 5930760 циклам при 4,0 МПа, и 10000 циклов до разрушения при давлении 7,0 МПа, что соответствует #70=83222440 циклам при 4,0 МПа.
В результате эквивалентное число циклов до разрушения образцов при нагружении до 4,0 МПа составляет не менее: N3KB„ = NAO + 50 + 60 + 70 = 10000 + 308907 + 5930760 + 83222440 = = 89472107
Число циклов безопасной работы с коэффициентом запаса 1,2 составило около 74560000. При работе качалок скважин с частотой 5 циклов в минуту с учетом коэффициента работы скважин, равным 0,8, бипластмассовые трубопроводы с клеесварным соединением могут безотказно работать в течение 35 лет.
Из проведенных гидравлических испытаний можно сделать заключение, что стеклопластиковые комбинированные трубы из ПНД с клеесварны-ми соединениями могут быть рекомендованы для монтажа трубопроводов при рабочем давлении 4.0 МПа.
Перед тем, как бипластмассовые трубы поступят на монтаж, производится операция входного контроля труб на заводе-изготовителе. Входной контроль бипластмассовых труб состоит из визуального осмотра поверхности, проверки размеров труб, а также проверки труб на прочность и герметичность гидравлическим способом. Аналогичный входной контроль на заводе-изготовителе должны проходить металлопластовые трубы. Гидравлические испытания труб занимают много времени и тормозят процесс их выпуска /72-84/. Для увеличения интенсивности входного контроля комбинированных труб предложен стенд для гидравлических испытаний.
Стенд для гидравлических испытаний комбинированных труб с закон-цовками (рис. 3.3) предназначен для испытаний на прочность и герметичность (плотность) труб и их соединений.
Диагностическое обследование трубопровода из комбинированных труб
Комбинированные трубы с упрочняющей оболочкой из металла (ме-таллопластовые и гибкие полимерно-металлические трубы), благодаря уникальному сочетанию химической стойкости термопласта и несущей способности стали, находят широкое применение в трубопроводных системах неф-тегазопромыслов взамен стальных труб. При этом обеспечиваются надежность промысловых систем и охрана окружающей среды. Однако качество выпускаемых труб не полностью отвечает предъявляемым к ним требованиям. Основным дефектом металлопластовых труб является проникновение транспортируемой среды до стальной арматуры по дефектам в месте приварки законцовок и перемещение жидкости по капиллярам на границе "сталь -полимер" вдоль тела трубы на значительные расстояния. При наличии дефектов в наружном слое трубы течь среды проявляется в виде капель на наружной поверхности трубы. Но и при отсутствии такого проявления стальная арматура находится в контакте с агрессивной средой и подвергается коррозионному разрушению по механизму "щелевой коррозии", ослабляя несущую способность трубопровода. В связи с этим возникает необходимость исключить допуск дефектных труб для монтажа трубопроводов.
Обнаружение (отбраковка) труб с дефектами в процессе гидравлических испытаний осложняется тем, что отсутствует объективная оценка каче ства труб (падение давления, наличие течи) даже при длительном нагруже-нии трубы внутренним испытательным давлением.
В связи с этим был разработан надежный метод контроля комбинированных труб (МПТ и ГПМТ), основанный на определении наличия контакта жидкости с арматурой (арматура заземляется через жидкость - электролит).
Метод может применяться для отбраковки труб на заводах-изготовителях, перед монтажом трубопровода (входной контроль), а также при выборочном шурфовании на трассе действующего трубопровода.
Метод основан на определении изменения электрической емкости цилиндрического конденсатора, в котором одной обкладкой является испытательная жидкость (электролит), а второй - фольга, наложенная на наружную поверхность трубы. В случае контакта электролита с внутренней арматурой емкость образованного конденсатора (арматура - фольга) изменяется, что фиксирует измерительный прибор. Схема дефектоскопа-индикатора, реализующего данный метод контроля представлена на рис. 4.1. Прибор настраивается на образцах труб без дефектов с замыканием заглушки с арматурой.
В настоящее время дефектоскоп-индикатор успешно применяется для контроля вновь изготовленных металлопластовых труб различного диаметра в НГДУ "Чекмагушнефть" (п. Семилетка) и в ЗАО "Лукойл-АИК" (г. Кога-лым) по разработанной методике.
Отбраковка металлопластовых труб осуществляется в следующей последовательности: - Укладка трубы на опоры. - Установка на концах трубы заглушек. - Заполнение трубы водой до достижения давления 6-Ю МПа. - Установка калибрующего образца и заполнение его водой. - Проведение испытаний в соответствии с паспортом на дефектоскоп-индикатор. - Повторные испытания после надреза наружного слоя полиэтилена до окружной проволоки каркаса. - Сравнение емкостей "арматура - обкладка" и "обкладка - заземление" и выбраковка трубы в случае равенства этих емкостей. - Демонтаж прибора, слив воды, маркировка трубы (годная, брак) и снятие трубы со стенда. Отбракованные по данной методике трубы подлежат восстановлению.
Проблема обеспечения мониторинга состояния трубопроводов является одной из наиболее важных в практике строительства и эксплуатации нефте-газопромысловых трубопроводных систем. Трубы с низкой продольной жесткостью (полиэтиленовые и гибкие полимерно-металлические) в процессе эксплуатации в подвижных, обводненных грунтах под воздействием циклических нагрузок (внутреннего давления) меняют свое первоначальное местоположение в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Это проявляется в изменении глубины залегания и даже в выходе участка трубы на поверхность (рис. 4.2).
Трубы металлопластовые очень часто имеют скрытые дефекты на внутренней поверхности, что приводит к проникновению транспортируемой среды до арматуры, миграции ее вдоль трубы и капельного проявления на наружной поверхности трубы.
Трубы стеклопластиковые имеют барьерный герметизирующий слой с большой вероятностью образования дефектов в процессе монтажа и эксплуатации трубопроводов. Кроме того соединения стеклопластиковых труб разъемные (резьбовые, раструбные с уплотнительными элементами), что не обеспечивает их гарантированной герметичности. Поэтому возникла проблема контроля фактического местоположения трубопроводов из полимерных материалов и определение мест утечек даже на капиллярном уровне.
Для решения указанной проблемы разработан метод диагностического обследования трубопроводов из комбинированных труб. Метод заключается в заполнении обследуемого трубопровода электропроводящей жидкостью (пресной, пластовой, морской водой), обеспечении прокачки в трубопроводе, т.е. обеспечении полного заполнения труб, подключении к электролиту через металлический элемент трубопровода одного электрода от генератора напряжения высокой частоты модернизированной аппаратуры типа АНІЖ (аппаратура нахождения поврежденной изоляции), рис. 4.3 и подключении второго электрода к заземлению
