Введение к работе
Актуальность проблемы.
Проявляющиеся в последнее время симптомы экономического кризиса России не только стимулируют и делают актуальной проблему повышения надежности функционирования трубопроводных систем, но и требуют коренного изменения уровня эффективности методов обеспечения надежности магистральных нефтепроводов (МН). Проблемы безопасности функционирования трубопроводных систем дол; ы рассматриваться в комплексе с потенциально возможными последствиями аварий, сопровождающимися нарушением сплошности линейной части. Существующий в настоящее время принцип "загрязняющий платит" в наибольшей степени стимулирует нефтяные и газовые транспортные предприятия в создании новых систем диагностики технического состояния нефтепроводов, в целях прогнозирования остаточного ресурса трубопроводных систем.
Существующие подходы к решению проблем технической диагностики, основанные на известных на сегодняшний день методах оценки прочности магистральных нефтепроводов, не позволяют с полной достоверностью оценить остаточный ресурс МН в целом по той причине, что проблема диагностики является системной. Она должна осноьываться на учете всего необходимого комплекса оценочных характеристик, которые формируют уровень безопасности трубопровода с учетом всех этапов его жизненного цикла. Это положение обосновывает принципиально новый подход к организации построения системы диагностики. Из него следует, что системы дефектоскопии должны
4 иметь интегрированную конструкцию по составу функциональных задач н системную основу для решения каждой из них. Следовательно, необходим соответствующий спектр научного обеспечения задачи повышения надежности магистральных нефтепроводов. Этот вывод формирует состав научных и технических проблем диагностики МН, их приоритетность и необходимую достаточность разработки.
Проблемы создания современных систем диагностики технического состояния МН состоят не только в решении задач создания инструментально-приборного парка дефектоскопов нового поколения, но и в разработке математического и программного обеспечения, позволяющего.прогнозировать остаточт .ный ресурс магистрального нефтепровода с учетом всех этапов его жизненного цикла.
Цель диссертационной работы.
Диагностирование технического состояния и прогнозирование остаточного ресурса линейной части магистральных нефтепроводов на основе данных внутритрубной дефектоскопии.
В работе репїеньї следующие основные задачи.
1. Адаптированы к условиям эксплуатации магистральных нефтепроводов АК "Транснефть" методы ультразвуковой дефектоскопии линейной части трубопроводов при помощи внут-ритрубных инспекционных снарядов (ВИС) "Ультраскан". Разработана методика и технология обследования состояния линейной части магистральных нефтепроводов (ЛЧ МН) пр'офиле-мерами "Калипер." и дефектоскопами "Ультраскан". На основе анализа данных' ультразвукового обследования более 6 тыс.км.
5 магистральных нефтепроводов произведена статистическая обработка и классификация основных типов дефектов отечественных МН.
-
Предложена методика определения оптимального времени проведения дефектоскопического обследования магистральных нефтепроводов внутритрубными инспекционйыми снарядами, основанная на вероятностно-статистических методах обработки ретроспективной информации.
-
Разработан вероятностный метод опенки остаточного ресурса магистральных нефтепроводов, позволяющий прогнозировать изменение интенсивности отказов линейной части в зависимости от конкретного этапа жизненного цикла трубопровода.
-
Построена динамическая модель изменения остаточного ресурса магистральных нефтепроводов в зависимости от кон-' струхгивных особенностей изготовления труб и условий эксплуатации магистральных трубопроводов.
-
Разработан метод выбора оптимальных объемов выборочной дефектоскопии линейной части нефтепроводов для ситуаций, когда сплошное обследование МН внутритрубными инспекционными снарядами невозможно либо по техническим, либо по экономическим причинам.
-
Разработан метод минимизации затрат на выборочный капитальный ремонт линейной части магистральных трубопроводов по данным ВИС, основанный на применении теории нечётких множеств.
Методы решении задач. При решении поставленных задач использованы методы теории идентификации и прикладной математики. Ряд результа-'
тов получен на основе промышленных экспериментов. Для подтверждения теоретических выводов и апробации предложенных в работе алгоритмов использованы данные внутритрубной дефектоскопии нефтепроводов АК "Транснефть".
Научная новизна. В диссертации получены следующие новые результаты. \
-
Разработан теоретико-вероятностный подход к решению задачи определения периодичности дефектоскопического обследования линейной части магистральных нефтепроводов, позволяющий минимизировать стоимость внутритрубной инспекции и уменьшить возможный ущерб от розлива нефти в результате аварии. Показано, что в зависимости от коррозионной активности грунтов и условий эксплуатации, МН АК "Транснефть" необходимо обследовать не реже, чем через 3...5 лет. і
-
Разработана идентифицируемая модель, описывающая интенсивность отказов линейной части МН, как функцию времени. Показано, что предложенная модель с высокой степенью адекватности описывает вероятность аварий линейной части нефтепроводов как на стадии нормальной эксплуатации, так и на этапе возникновения усталостных и коррозионных отказов.
-
Разработана динамическая модель прогноза изменения остаточного ресурса линейной части магистральных нефтепроводов. Показано, что отказы линейной части МН обусловлены как конструктивными особенностями труб на этапе их заводского изготовления и монтажа в полевых условиях, так и условиями эксплуатации нефтепроводов.
-
Предложен способ выбора объемов внутритрубной де-фектопии трубопроводов при отсутствии возможности сплошного обследования, основанный на теоретико-игровых методах.
7 позволяющих минимизировать затраты на проведение инспекции МН и ущерб от возможных аварий линейной части.
5. Разработана методика снижения металлоемкости выборочного капитального ремонта линейной части нефтепроводов, проводимого на основании данных виутритрубной диагностики.
На защиту' выносятся результаты научного обобщения разработок в области повышения надежности эксплуатации систем магистральных нефтепроводов на основе использования внутритрубных инспекционных снарядов.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
Научные результаты, полученные в работе, нашли широкое применение в практике трубопроводного транспорта нефти и газа. Суммарный учтенный экономический эффект от внедрения основных результатов, полученный в 1993 г., составил 21722689 рублей (получен за счет уменьшения объемов выборочной дефектоскопии трубопровода "Уфа-Прибой" Уральского производственного объединения магистральных нефтепродуктопрово-дов).
Апробация работы.
О.сновные результаты работы докладывались на:
-Четвертой Международной делоной встрече Диагностика-94"
в г.Ялте в апреле 1994 г.; -Пятой Международной деловой встрече "Диагностика-95" в
г.Ялте 24-29апреля 1995г.; -Первой международной конференции "Энергодиагностика" в
г.Москве 5 сентября 1995г.;
8 -Международной научно-практической конференции по проблеме: "Безопасность трубопроводов" в г.Москве 18 сентября. 1995г.; -Советах директоров Акционерной Компании "Транснефть".
Публикации..
По теме диссертации автором опубликовано 12 работ.
Структура и объем работы.
Работа состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы, включающего 137 наименований. Она содержит 200 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 18 таблиц и прило-жения.